周水華，李遠(yuǎn)芳,2，馮偉忠，吳迪生

（1. 國(guó)家海洋局南海預(yù)報(bào)中心，廣東 廣州 510300；2. 中國(guó)海洋大學(xué)環(huán)境工程學(xué)院，山東 青島 266003 ）

“0601”號(hào)臺(tái)風(fēng)控制下的廣東近岸浪特征

周水華1，李遠(yuǎn)芳1,2，馮偉忠1，吳迪生1

（1. 國(guó)家海洋局南海預(yù)報(bào)中心，廣東 廣州 510300；2. 中國(guó)海洋大學(xué)環(huán)境工程學(xué)院，山東 青島 266003 ）

利用0601號(hào)強(qiáng)臺(tái)風(fēng)“珍珠”期間廣東省沿岸海洋站的波浪、風(fēng)況等觀測(cè)資料，并采用SWAN(Simulating WAves Nearshore)波浪數(shù)學(xué)模型模擬了本次臺(tái)風(fēng)期間災(zāi)情最嚴(yán)重的汕頭—云澳海域的波況，分析了0601號(hào)臺(tái)風(fēng)期間廣東省近岸的臺(tái)風(fēng)浪特點(diǎn)。

臺(tái)風(fēng)“珍珠”; 海浪; 海洋災(zāi)害

1 臺(tái)風(fēng)“珍珠”概況

0601號(hào)強(qiáng)臺(tái)風(fēng)“珍珠”是2006年我國(guó)編號(hào)的首個(gè)熱帶氣旋，它于5月9日20時(shí)在西北太平洋貝勞群島附近由熱帶低壓發(fā)展成熱帶風(fēng)暴，中心氣壓988 hPa，并以15 km/h的速度向WNW方向移動(dòng)。“珍珠”穿過(guò)菲律賓群島，于13日08時(shí)進(jìn)入南海并加強(qiáng)為臺(tái)風(fēng)，中心氣壓970 hPa，以20 km/h左右的速度繼續(xù)向WNW方向移動(dòng)。從13日20時(shí)－15日02時(shí)“珍珠”以10 ～ 15 km/h的速度穩(wěn)定向正W方向移動(dòng)，中心氣壓迅速下降，到15日02時(shí)中心氣壓為950 hPa，發(fā)展為強(qiáng)臺(tái)風(fēng)等級(jí)。15日08時(shí)“珍珠”右轉(zhuǎn)90o，以15 km/h速度向偏N方向移動(dòng)，強(qiáng)度維持在強(qiáng)臺(tái)風(fēng)的等級(jí)，中心氣壓945 hPa，風(fēng)力增大至45 m/s。17日02時(shí)，“珍珠”迅速向NNE方向移動(dòng)，逐漸逼近粵東汕頭地區(qū)沿海，17日午夜到18日凌晨，惠東、揭陽(yáng)、汕頭近海進(jìn)入8級(jí)大風(fēng)范圍內(nèi)，并于18日凌晨2時(shí)15分在饒平縣、南澳島和汕頭澄海區(qū)交界的沿海地區(qū)登陸，登陸時(shí)中心氣壓960 hPa，臺(tái)風(fēng)中心附近最大風(fēng)速35 m/s，從進(jìn)入南海到登陸前連續(xù)近5天中心風(fēng)力都大于12級(jí)。珍珠登陸后，移速進(jìn)一步加快，并沿福建省沿岸向NE而行，其中心經(jīng)過(guò)廈門(mén)、泉州、莆田、福州，中心強(qiáng)度逐漸減弱，于18日17時(shí)，在福建省寧德附近減弱為低氣壓至消失。與以往的臺(tái)風(fēng)相比較，“珍珠”具有路徑奇、強(qiáng)度強(qiáng)、范圍廣等顯著特點(diǎn)。圖 1為“珍珠”的路徑圖。

2 方 法

本文收集了“0601”臺(tái)風(fēng)期間廣東省沿岸云澳、遮浪、珠海、大萬(wàn)山、閘坡、硇洲以及珠江口大浮標(biāo)在臺(tái)風(fēng)期間的風(fēng)、浪觀測(cè)資料，各海洋站的位置見(jiàn)圖1。另采用SWAN模式經(jīng)三重嵌套模擬了受臺(tái)風(fēng)災(zāi)害最嚴(yán)重的汕頭－云澳海域的海浪場(chǎng)，結(jié)合風(fēng)、浪觀測(cè)資料和臺(tái)風(fēng)參數(shù)，綜合分析了臺(tái)風(fēng)期間廣東省沿岸浪的特點(diǎn)。

SWAN模式是荷蘭發(fā)展的適用于海灣的第三代海浪模式，該模式在國(guó)內(nèi)外已得到廣泛應(yīng)用，在我國(guó)尹寶樹(shù)、徐福敏、李燕等人先后用 SWAN模式對(duì)渤海灣的臺(tái)風(fēng)浪進(jìn)行計(jì)算，如尹寶樹(shù)等根據(jù)渤海的實(shí)際情況對(duì) SWAN模式中的風(fēng)能增長(zhǎng)模式進(jìn)行改進(jìn)[1]，徐福敏將WW3與SWAN模式的嵌套計(jì)算得到8114號(hào)臺(tái)風(fēng)過(guò)程中長(zhǎng)江口的臺(tái)風(fēng)浪情況[2]。 沙文鈺等將該模式用于臺(tái)灣島鄰近海域、南海湛江港的臺(tái)風(fēng)浪后報(bào)等[3,4]，關(guān)于SWAN模式的相關(guān)介紹見(jiàn)文獻(xiàn)[5]。本文海浪數(shù)值模擬采用大、中、小三重嵌套，大區(qū)計(jì)算區(qū)域?yàn)?99°－122°，0°－25°，空間分辨率為 6′ × 6′，中區(qū)計(jì)算區(qū)域?yàn)?14°－122°，18°－25°，空間分辨率為 1′×1′，小區(qū)計(jì)算范圍為 116°30′－117°20′，23°05′－23°41′，空間分辨率為 0.2′×0.2′。中區(qū)和小區(qū)的計(jì)算范圍在圖 1有標(biāo)識(shí)。海浪計(jì)算所需要的風(fēng)場(chǎng)數(shù)據(jù)由采用改進(jìn)的 Jelesnianski圓形風(fēng)場(chǎng)計(jì)算得到，Jelesnianski圓形風(fēng)場(chǎng)計(jì)算公式為：

圖1 0106號(hào)臺(tái)風(fēng)“珍珠”路徑圖與波浪測(cè)站位置Fig.1 Path of the Typhoon ‘Pearl’ and wave observing station

3 模型計(jì)算驗(yàn)證

為保證模式的計(jì)算結(jié)果可信，采用珠江口大浮標(biāo)觀測(cè)的風(fēng)速資料和云澳站的波浪觀測(cè)資料分別對(duì)風(fēng)場(chǎng)計(jì)算結(jié)果和海浪計(jì)算結(jié)果進(jìn)行驗(yàn)證，驗(yàn)證效果見(jiàn)圖2和圖3。計(jì)算值與觀測(cè)值基本接近，認(rèn)為數(shù)值模擬的臺(tái)風(fēng)浪場(chǎng)基本可代表“0601”號(hào)臺(tái)風(fēng)期間的海浪情況。

4 結(jié)果分析

4.1 數(shù)值模擬結(jié)果分析

模擬顯示在大風(fēng)的持續(xù)作用下，南海海面波高持續(xù)成長(zhǎng)，以至在臺(tái)風(fēng)中心大浪區(qū)出現(xiàn)10.0 m?? 注：若無(wú)特殊說(shuō)明，本文浪高均指有效波高左右的狂浪，從14日臺(tái)風(fēng)中心進(jìn)入南海中部開(kāi)始至18日凌晨臺(tái)風(fēng)登陸，南海海域持續(xù)受到4.0 m以上巨浪影響。且隨著臺(tái)風(fēng)中心北移，臺(tái)風(fēng)大浪區(qū)也逐漸北移，圖4為SWAN模式后報(bào)的17日16時(shí)的南海北部浪場(chǎng)圖，該浪場(chǎng)圖顯示臺(tái)風(fēng)中心到粵東海域后，中心浪高大于8.0 m，珠江口－云澳的粵東海面均出現(xiàn)3.0 m 以上大浪。臺(tái)風(fēng)期間珠江口外浮標(biāo)記錄到的最大有效波高近5.0 m，同時(shí)刻最大波高近8.0m。

隨著臺(tái)風(fēng)中心北移，在涌浪和風(fēng)浪的共同作用下，珠江口－云澳的粵東沿岸浪高逐漸增大，遮浪海洋站和云澳海洋站都觀測(cè)到到3.0 m以上的大浪。遮浪站最大波高7.5 m，且連續(xù)6小時(shí)有效波高大于4 m，形成災(zāi)害性海浪過(guò)程。云澳站實(shí)測(cè)海浪小于遮浪站，最大波高為5.0 m，當(dāng)?shù)睾Ｑ笳竟ぷ髡咄茢嘤捎谂_(tái)風(fēng)中心在18日凌晨到達(dá)南澳島，云澳站17日晚間到18日凌晨的最大波高應(yīng)達(dá)7.0 ～ 8.0 m，17日18時(shí)－18日3時(shí)云澳觀測(cè)站有效波高在4.0 m以上。圖5為SWAN模式后報(bào)的云澳海域17日16時(shí)的波浪場(chǎng)，該圖顯示南澳島近岸浪高4.0 ～ 5.0 m，南澳島南部30 m水深處浪高達(dá)7.0 m。從實(shí)測(cè)的波浪觀測(cè)值和臺(tái)風(fēng)浪后報(bào)計(jì)算結(jié)果可以推斷，臺(tái)風(fēng)‘珍珠’導(dǎo)致了粵東汕尾－汕頭－饒平一帶形成災(zāi)害性海浪，巨浪給粵東沿岸造成嚴(yán)重海洋災(zāi)害，尤以汕頭－饒平帶最為嚴(yán)重。到 18日凌晨臺(tái)風(fēng)登陸后，中心風(fēng)力銳減，海面波高隨之迅速回落，到18日8時(shí)云澳站實(shí)測(cè)有效波高僅為2.0 m。

從數(shù)模的總體結(jié)果來(lái)看，0601臺(tái)風(fēng)期間廣東省沿岸具有浪大，持續(xù)時(shí)間長(zhǎng)的特點(diǎn)，且浪高增長(zhǎng)慢，減弱快。從空間分布來(lái)看，位于臺(tái)風(fēng)8級(jí)大風(fēng)圈內(nèi)的珠江口和粵東海域浪高顯著大于粵西。

圖2 浮標(biāo)站風(fēng)速驗(yàn)證效果圖Fig. 2 Wind velocity verification of Buyo

圖 3 云澳站浪高驗(yàn)證效果圖 Fig. 3 Significance wave heigh verification of Yunao

圖4 SWAN模式后報(bào)的南海浪場(chǎng)圖（時(shí)間：2006-5-17 16：00）Fig. 4 Wave in the South China Sea simulated by SWAN (time： 2006-5-17 16：00)

圖5 SWAN模式后報(bào)云澳灣浪場(chǎng)圖（時(shí)間：2006-5-17 16：00）Fig. 5 Wave in Yun’ao coast simulated by SWAN(time： 2006-5-17 16：00)

4.2岸站實(shí)測(cè)資料分析

圖6為根據(jù)整個(gè)臺(tái)風(fēng)過(guò)程收集到的各海洋站的波浪觀測(cè)資料繪制的周期與波高散點(diǎn)圖，該圖顯示云澳站和遮浪站的浪高明顯大于同周期下的其它站點(diǎn)的波高，而硇洲站的周期明顯大于同波高下的其它站點(diǎn)的周期。該特征顯示這次臺(tái)風(fēng)過(guò)程中以硇洲站為代表的粵西海域主要受涌浪的影響，以云澳站和遮浪站為代表的粵東海域主要受風(fēng)浪的影響，珠江口海域也以風(fēng)浪為主。

波高與風(fēng)速的散點(diǎn)圖顯示除硇洲站外，其它各站多數(shù)浪高隨著風(fēng)速的增大而增大（見(jiàn)圖7），風(fēng)速與浪高呈線(xiàn)性相關(guān)。以距離臺(tái)風(fēng)中心最近的遮浪站和云澳站與風(fēng)速的相關(guān)性最好，相關(guān)系數(shù)分別達(dá)到（見(jiàn)圖8）0.91和 0.88，為高度相關(guān)，其它各站相關(guān)性小于中度相關(guān)（圖略）。遮浪站和云澳站浪高與風(fēng)速的相關(guān)關(guān)系表達(dá)式如下：

圖6 周期與波高散點(diǎn)圖Fig. 6 Scatter distribution of wave period and wave height

圖 7 風(fēng)速與波高散點(diǎn) Fig. 7 Scatter distribution of wind velocity and wave height

圖8 波高與風(fēng)速相關(guān)分析圖Fig. 8 Correlation analysis of wind velocity and wave height

海洋站風(fēng)浪相關(guān)性的差異不僅因海洋站與臺(tái)風(fēng)的相對(duì)位置有關(guān)，還與波浪觀測(cè)場(chǎng)有關(guān)，遮浪站西北方向波浪受阻，當(dāng)刮西北風(fēng)時(shí)，表現(xiàn)為涌浪，其它各向都為風(fēng)浪，開(kāi)闊度好，0601臺(tái)風(fēng)期間浪向集中E－W向，西北向浪少出現(xiàn)，觀測(cè)場(chǎng)對(duì)本次波浪觀測(cè)質(zhì)量的影響不大，因此波浪與風(fēng)速的相關(guān)性好。

云澳波浪觀測(cè)點(diǎn)位于外青山上，海拔高度為30.1 m，海浪觀測(cè)坐北朝南視野開(kāi)闊，觀測(cè)區(qū)水深10 m左右，海岸均為石頭，海底為礁石沙地質(zhì)；測(cè)點(diǎn)東南方約1 000 m外有一小島（官嶼），在測(cè)點(diǎn)南1 000 m以?xún)?nèi)多巖石和暗礁。因此與遮浪站相比，該站波浪觀測(cè)開(kāi)闊度稍差，對(duì)來(lái)自北、東北至東南方向的風(fēng)（涌）浪有一定影響，0601臺(tái)風(fēng)期間云澳站多NE－S向浪，受觀測(cè)場(chǎng)的影響，波浪與風(fēng)速的相關(guān)性稍差于遮浪站。

各海洋站波高與風(fēng)速的相關(guān)性分析再次佐證了風(fēng)浪與風(fēng)速有良好的相關(guān)性，臺(tái)風(fēng)期間，對(duì)于距離臺(tái)風(fēng)中心較近的海域，可采用具備良好代表性測(cè)站的風(fēng)速與浪高的經(jīng)驗(yàn)相關(guān)關(guān)系式進(jìn)行浪高預(yù)報(bào)。

5 小 結(jié)

本文根據(jù)實(shí)測(cè)波浪資料和臺(tái)風(fēng)浪的模擬結(jié)果，分析了 0601臺(tái)風(fēng)期間廣東省沿岸的海浪特征，得到以下幾個(gè)結(jié)論：

（1）0601臺(tái)風(fēng)具有強(qiáng)度大、路徑奇、影響范圍大的特點(diǎn)，在臺(tái)風(fēng)影響下，廣東省沿岸具有浪大，持續(xù)時(shí)間長(zhǎng)的特點(diǎn)，且浪高增長(zhǎng)慢，減弱快。從空間分布來(lái)看，位于臺(tái)風(fēng)8級(jí)大風(fēng)圈內(nèi)的珠江口和粵東海域浪高顯著大于粵西，導(dǎo)致粵東沿海出現(xiàn)不同程度的臺(tái)風(fēng)浪災(zāi)害，以汕頭－云澳海域最為嚴(yán)重。

（2）0601期間，粵西以涌浪為主，珠江口以風(fēng)浪為主，粵東海域風(fēng)浪性質(zhì)最為明顯，臺(tái)風(fēng)期，風(fēng)浪浪高與風(fēng)速的成線(xiàn)性相關(guān)，相關(guān)性良好，尤以距臺(tái)風(fēng)中心最近的云澳站和遮浪站最明顯。

（3）臺(tái)風(fēng)期間風(fēng)浪的相關(guān)程度除受到波浪觀測(cè)場(chǎng)與臺(tái)風(fēng)的相對(duì)位置影響之外，還受觀測(cè)場(chǎng)的開(kāi)闊度等觀測(cè)條件限制，對(duì)受臺(tái)風(fēng)風(fēng)浪影響海域，可選擇具備良好代表性測(cè)站的風(fēng)速與浪高的經(jīng)驗(yàn)相關(guān)關(guān)系式進(jìn)行浪高預(yù)報(bào)。

[1] YIN Baoshu, YANG Dezhou, SHA Rina, et al. Improvement of different source function expressions in SWAN model for the Bohai Sea [J]. Progress in Natural Science, 2005, 15(8)： 720-724.

[2] Xu Fu-min, Perrie W, Zhang Jun-lun, et al. Simulation of Typhoon-Driven Waves in the Yangtze Estuary withMultiple-Nested Wave Models [J]. China Ocean Engineering, 2005, 19(4)： 613-624.

[3] 陳希, 沙文鈺, 閔錦忠. 臺(tái)灣島臨近海域臺(tái)風(fēng)浪的模擬研究 [J]. 海洋預(yù)報(bào), 2002, 19(4)： 1-10.

[4] 閔錦忠, 陳希, 沙文鈺. 湛江港臺(tái)風(fēng)浪分布特征與抗風(fēng)浪能力分析 [J]. 水動(dòng)力學(xué)研究與進(jìn)展, 2005, 20(4)： 518-526.

[5] Booij N, Haagsma IJ G, Holthuijsen L H, et al. SWAN Cycle III version 40.41 USER MANUAL [Z]. Delft University of Technology, 2005.

Wave characteristics dominated by typhoon named ‘Pearl’

ZHOU Shui-hua1, LI Yuan-fang1,2, FENG Wei-zhong1, WU Di-sheng1

(1. Sea Forecasting Center of South China Sea, SOA , Guangzhou 510300, China;2. College of Environmental Science and Engineering, Ocean University of China, Qingdao 266003, China)

Observation data such as waves, winds, typhoon parameters and so on are collected, and SWAN (Simulating WAves Nearshore) wave mathematical model is used to simulate wave field in Shantou-Yun’ao coast sea which suffered the most from ‘Pearl’. By analyzing the wave model simulation output and observation data of wave feature dominated by ‘Pearl’ is understood.

typhoon ‘Pearl’; sea wave; oceanic disaster

P736.22+1

A

1001-6932(2010)02-0130-05

2008-11-19；

2009-11-09

國(guó)家海洋局青年海洋科學(xué)基金（2008226）

周水華（1979－），女，湖南耒陽(yáng)人，工程師，物理海洋學(xué)碩士，主要從事海洋環(huán)境數(shù)值預(yù)報(bào)研究工作，電子郵箱：shhzhou@126.com