2000—2022年严重影响珠江口的台风暴潮增水规律分析

台风暴潮严重影响社会经济发展,近年来在珠江口呈愈发严重的趋势。结合珠江口风暴潮特点定义了严重影响的风暴潮等级,筛选2000—2022年严重影响珠江口的热带气旋,对时空分布、路径、结构、极端风暴潮等特性进行分析,结果表明：(1)严重影响珠江口的台风暴潮每年发生0～2次,7—9月尤其是8、9月为珠江口防台关键期;(2)珠江口风暴潮遭遇天文潮概率具有一定随机性;(3)西北或西北偏西方向路径行进,珠江口以西、尤其是珠海至茂名一带登陆、登陆时中心风力达12级或以上的台风最易给珠江口带来严重风暴潮;(4)珠江口以西登陆的12级或以上的台风,登陆点距珠江口近的,即使风圈结构较小,也易导致严重风暴潮,但登陆点距离更远的,若风圈很大,同样会导致严重风暴潮;(5)珠江口极端风暴潮强度呈增强趋势,台风结构和路径特点存在一些共性和差异,其风暴潮增水过程特点其结构路径变化特点相一致,上游来水、天文潮状态和遭遇降雨情况均会影响风暴潮上溯过程。研究成果可为珠江口未来的风暴潮预报及防御工作提供借鉴。     

基于ADCIRC的广州市风暴潮精细化预报模型的建立与验证

构建基于ADCIRC的广州市风暴潮精细化预报模型,同时考虑上游来水、天文潮、风暴潮共同影响,以上游来水及外海潮位预报作为上下边界输入,采用Jelesnianski台风模型驱动,利用不规则三角网格模拟岸线地形变化,分别与珠江口附近城市的6个代表潮位站的天文潮及"山竹""天鸽"台风影响期间广州市6个潮位站实测水位验证对比。结果显示:模型预报的精细化程度高可达到百米级;潮位站天文潮拟合最大平均绝对误差小于13 cm; 2场台风的风暴潮的增水过程、最高水位值和出现时间均拟合较好;表明该模型基本可以反映出珠江口沿岸天文潮状况及风暴潮的增水过程,可为广州市风暴潮精细化预警预报工作提供参考。     

ELCIRC模型在番禺区台风暴潮数值模拟中的应用

基于水动力模型ELCIRC建立了珠江口天文潮与风暴潮耦合模型,风场计算采用QSCAT/NCEP混合风场和台风经验模型风场相加的方法,南中国海大范围模型提供外海边界,在对模型进行验证后,分别选取了"0313号"台风"杜鹃","0601号"台风"珍珠"和"0814号"台风"黑格比",代表登陆型、北进型和西进型路径的台风进行番禺区台风暴潮的数值模拟计算,计算结果表明能较准确地反映番禺区台风暴潮的增水值及出现时间。     

珠江河口波浪—风暴潮耦合数值模拟

为提高珠江河口风暴潮增水的数值模拟精度,建立了珠江河口高分辨率的波浪—风暴潮耦合数值模型,该模型基于非结构三角形网格,对复杂岸形具有较好的适应能力.采用实测资料对模型计算结果进行验证,有效波高平均绝对误差为0.52 m,最大有效波高相对误差仅5.3％.运用该模型对1822号"山竹"台风风暴潮及波浪过程进行数值模拟,并分...     

不同风向对珠江东四口门盐水入侵的影响

采用MIKE3构建珠江东四口门三维水动力数值模型,对枯水期各风向下珠江口的水动力进行模拟,分析北风、东北风和东风对河口涨落潮流速、盐度分布、潮通量的影响。结果表明:表层和底层水体的涨落潮流速变化在风的作用下是相反的。北风促进虎门垂向环流的发展,使小潮期垂向净环流出现频次增加且环流强度增大,导致口门内盐水入侵距离增大,垂向平均盐度增大,东北风的影响与北风相似但幅度较小,东风则相反。北风、东北风使东四口门涨潮量减少,东风使涨潮量增加,落潮量的变化则不仅与风向相关,还与河道走向、垂向环流有关,因此4个口门的落潮量对风的响应有所不同。风的持续作用对虎门盐水入侵影响较大,对其他三口门影响相对较小。     

珠江河口地区风暴潮增水过程数值模拟

1713号台风"天鸽"是53 a来对港、珠、澳地区影响最大的台风。通过对"天鸽"风暴潮的模拟,验证了MIKE21模型和Holland风场构建的天文潮以及二维风暴潮模模型的可靠性,在此基础上探究了珠江河口在不同路径、不同中心气压以及不同最大风速半径下的风暴潮作用的增水极值。结果表明,不同风暴潮路径对登陆沿岸不同验潮测站的影响不同,其中珠江河口东南角较易受到风暴潮影响且风暴潮的沿岸增水极值较大;当风暴潮中心气压下降10 h Pa时,珠江河口处各测站增水极值增幅大约为2%至3%;最大风速半径减小则对距离风暴潮行进路线较远的地区影响较大。     

河口海湾生态环境季节变化的研究综述

基于珠江口生态环境的现状,提出应用生态动力模型研究珠江口生态环境季节变化的意义和可行性;同时总结和回顾了国内外对河口、海湾生态动力过程的相关研究成果,认为运用三维生态动力模型,连续模拟各种季节性因素影响下珠江口生态环境的变化过程,有助于把握关键的控制因子进而实施有效的环境管理。     

基于MODIS影像的珠江口表层悬沙浓度反演及时空变化分析

利用MODIS光谱数据,采用经验反演法,建立了珠江口悬浮泥沙浓度与MODIS第一波段反射率的指数反演模型,模型能较好地反演浓度介于0.014~0.3/m3珠江河口的悬浮泥沙浓度。在此反演模型的基础上,对珠江河口反演出来的不同时段的悬沙分布进行统计分析,结合对应时段的珠江来水来沙、潮汐及风场的统计数据,分析悬浮泥沙的空间分布及季节变化特征,进一步探讨了不同影响因素对珠江河口悬沙输运扩散的影响。     

上海长江口风暴潮数值预报模型实例研究

风暴潮是一种灾害性的自然现象。为了有效提高风暴潮数值预报精度,以上海长江口沿海为研究对象,构建了长江口风暴潮数值预报模型。该模型能够模拟风暴潮与天文潮等多重因素作用下潮水位过程变化。为了验证模型,选取201718号超强台风"泰利"作为典型案例,并对该场台风过程引起的风暴增水进行了跟踪预报。经验证,台风"泰利"的中心位置距上海沿岸400 km以外,未造成超过1.00 m的风暴增水;且预报潮位精度良好,能够满足风暴潮预报要求。     

温州市三江河口风暴潮预报模型的建立与验证

浙江省沿海地区为海洋灾害高发区,其中以风暴潮带来的灾害尤为突出,每年都会给浙江省带来很大的损失。因此,对浙江省沿海地区进行风暴潮预报显得极为重要。以温州市瓯江、飞云江、鳌江三大江河口(含三大江感潮河段及近岸)为研究区域,建立了三大江河口的风暴潮预报模型,并通过2013年"1323"号"菲特"台风期间的潮位预报情况来进行模型验证,证明了模型的有效性及准确性,具有推广应用价值。模型目前已在温州市三大江河口区风暴潮预报系统中进行了实际应用,使用效果很好。     

中国河口海岸风暴潮及海洋动力三维数值预报模型(CHINACOAST)研究Ⅰ:模型结构与设置

以POM为基础,采用Semi-prognostic方法对POM动量方程的压力项进行修正,以减少模型运行过程中的漂移问题;采用三重双向嵌套技术,在中国的河口及沿海建立了三重嵌套的风暴潮及三维海流、温盐数值预报模型CHINACOAST.对三雏内模态基本方程、初边值条件、模型驱动力,特别是多河流入海的淡水径流和温盐边界设定、模型求解方法以及模型参数设置等作了较为详细的介绍.     

南水北调中线2014~2015年度冬季冰情原型观测

2014年底,南水北调中线干线工程全线正式通水,冬季冰期输水面临渠道结冰问题。为研究中线干线冬季冰期安全输水问题,于2014~2015年度冬季开展了冰情原型观测,获得了冬季冰期输水的水力参数、气象参数和冰情特征等第一手现场数据,掌握了暖冬气候条件、小流量输水工况下中线干线结冰、封冻和开河过程的基本规律。为中线工程冬季安全输水运行积累了经验,可为制定冰期调度方案和编制防凌减灾措施提供依据。     

基于改进遥感蒸散模型的西南地表蒸散研究

基于卫星遥感资料以及气象站点数据,利用基于地表净辐射、植被指数、月平均气温和月温差的混合型线性双源遥感蒸散模型估算了我国西南地区地表蒸散量,并与MODIS数据作对比验证。结果表明:改进后的遥感蒸散模型估算的蒸散值与MODIS监测的值具有很好相关性,其模拟精度依次为:秋季冬季夏季春季。利用改进后的模型研究了西南地表蒸散,发现近20 a来该地区实际蒸散呈现明显的增加趋势,春、夏两季蒸散量较大,占全年总量的62.3%,春季由东南向西北递减,广西大部分地区以及云南南部实际蒸散量较大,而川西则较小;夏季与秋季呈现由东向西递减的趋势,由广西、贵州、重庆向云南和四川递减;冬季则呈现由南向北递减的规律。     

黄东海表层悬沙浓度次级锋面及其季节变化初探

选取了1998-2002年连续五年的比较完整的由SeaWiFS卫星水色遥感资料反演得到的黄东海表层悬沙浓度资料,辅以同期的归一化离水辐射率资料,对黄东海表层悬沙浓度(次级)锋面的分布特征及其季节变化进行了分析,得到以下结论:在黄东海海域主要存在8个悬沙浓度锋面,冬季各主要锋面都发展成熟,展现出良好的形态;在黄东海大致存在两种悬沙浓度锋面,一种是高悬沙浓度锋面,对应悬沙浓度等值线10～30mg/L,另一种是低悬沙浓度锋面,即次级锋面,对应悬浮泥沙浓度等值线2～6mg/L。悬沙次级锋面季节变化显著,2月向外海输运最远,8月离岸最近,5月和10月为过渡时期;冬半年,次级锋面的分布范围与锋面强度成反比;黄东海悬沙次级锋面的季节变化是水动力条件季节变化的结果和反映,其中风浪的掀沙作用和冬夏季显著不同的环流结构是主要控制因子。次级锋面的存在,在远源区现代沉积中心的形成中起关键作用。     

近20年西南地区地表蒸散与干旱时空变化特征

利用西南5省161个气象站1996~2015年的气温、水汽压数据资料,以及MODIS产品数据,基于改进的混合型线性双源遥感蒸散模型拟合西南地区的地表蒸散状况,并定义蒸散干旱指数(EDI)分析该区干旱时空变化特征。结果表明:(1)西南地区近20 a来实际蒸散呈现明显的增加趋势,春、夏两季蒸散量较大,占全年总量的62.3%;春季由东南向西北递减,广西南部以及云南南部实际蒸散量较大;夏季呈现由东向西递减的趋势,由广西、贵州、重庆向云南和四川递减;秋季与冬季则呈现由南向北递减的规律。(2)潜在蒸散也呈现增加趋势,季节上存在一致性,春、夏两季蒸散量占全年总量的60.6%,空间上相比实际蒸散而言,变化存在一定规律,潜在蒸散量春季、秋季以及冬季呈现明显的由南向北递减的趋势,具有纬向分异规律,而夏季则表现为由东向西递减的经向分异规律。(3)年际间的EDI呈现波动趋势,且近20 a来明显下降,但各年EDI均值都大于0.5,说明整体干旱化程度相对严重。     

梅州市冬季降水异常的环流对比分析

利用1960—2016年逐年冬季的NCEP再分析资料资料,以及国家气候中心公布的气候指数资料对梅州冬季降水异常事件进行分析。结果表明:梅州冬季降水与同期500 hPa高度场、850 hPa风场及海温场的特征存在显著的相关。冬季降水异常偏多年,500 hPa位势高度上,乌拉尔山高压脊偏强,北亚高纬度地区纬向环流显著,副高强度偏强,高原槽活跃,低纬度存在较大的位势高度正距平,中低纬的南支西风气流风速较大,南支西风带低槽活跃,锋区降水偏多。850 hPa风场上,菲律宾上空为距平反气旋环流,有利于低纬的暖湿气流从南海北部输送至华南上空。海温场上,赤道中东太平洋海域为大范围的正值区,是典型的El Nino型。冬季降水异常偏少年则反之。     

水华前后叶绿素a变化及其与水质因子的关系

针对目前关于叶绿素a(Chl-a)与水质因子关系的研究成果多是基于分析水华发生后水质资料的现状,以我国南方某水库2003年2月—2009年12月的水质资料为基础,分析水华(2006年)前后水库Chl-a随时间的变化特征和Chl-a与总氮(TN)、总磷(TP)、pH值、透明度(SD)和溶解氧(DO)的相关关系。结果表明:水华发生前(2003—2005年)叶绿素a峰值主要出现在夏季,水华发生后(2007—2009年)叶绿素a峰值集中在冬季出现,冬季发生水华的可能性增加;水华发生前Chl-a与TN、TP、SD、pH值、DO均无显著的相关关系,水华发生后Chl-a与TP、SD、pH值、DO的相关关系显著增强,表现为直接或间接的线性关系。     

以气孔导度为显参的遥感光合水分胁迫作物产量模型研究

本文给出利用遥感信息和作物生理参数研究遥感—光合水分胁迫作物产量模型的概念，建立以作物气孔导度为显参的遥感—光合水分胁迫作物产量模型；对模型的参数给出求解公式，最后进行华北平原典型区的遥感—光合水分胁迫作物产量模型的作物产量填图，并于已有模型的应用结果比较，发现本文发展的模型有可比的精度     

基于SPEI干旱指数的东北地区干旱时空分布特征

基于东北地区86个国家基本气象站1960年-2014年逐月降水量和平均气温数据,计算不同时间尺度下的标准化降水蒸散指数(SPEI),分析不同时间尺度下东北地区季节、年际以及年代际干旱时空分布特征,并与实际干旱成灾面积进行对比分析,验证SPEI在东北地区干旱评估中的适用性。结果表明:春季、夏季和冬季重旱发生频率随时间尺度增大而升高;中旱发生频率随时间尺度增大而降低。近55年东北地区旱涝情势交替出现,干旱频率随年代际变化逐渐升高,干旱程度逐渐加重。整体来看,随时间尺度增加,极旱发生范围逐渐扩大。东北三省在春季、夏季和秋季均有不同频率的干旱事件发生;冬季吉林和辽宁无极旱发生;黑龙江中部无重旱发生。     

长距离输水渠道冰期运行控制研究

高纬度地区的渠道在冬季往往采用冰盖下输水,保证冰盖的稳定性是渠道冬季安全输水的前提条件。目前,渠道在冬季的运行控制多依靠经验,开展长距离渠道冰期运行控制研究对实现冰期安全输水是十分重要的。利用数值模拟的方法分析了长距离输水渠道的冰情和水情的变化过程,根据渠道内的冰情演变特性,提出冬季渠道应采用闸前常水位方式运行。鉴于气象预报以及冰情预报可能存在的不确定性,提出采用水位-流量串级的反馈控制算法,建立了渠道冰期运行控制模型,并在控制器内加入解耦环节,以提高渠道的控制效果。并通过南水北调中线干渠的数值模拟实验,对渠道冰期运行控制模型的控制效果进行了验证。结果表明,该冰期运行控制模型可以实现渠道冬季安全、适时、适量的供水目标。