长江河口沿海区域温带风暴潮预报模式的建立与应用

第２期　２０１７年３月　华东师范大学学报（自然科学版）　Ｊｏｕｒｎａ１　ｏｆ　Ｅａｓｔ　Ｃｈｉｎａ　Ｎｏｒｍａｌ　Ｕｎｉｖｅｒｓｉｔｙ（Ｎａｔｕｒａｌ　Ｓｃｉｅｎｃｅ）　Ｎｏ．２　Ｍａｒ．２Ｏ１７　文章编号：１０００—５６４１（２０１７）０２—０１１６－１０　长江河口沿海区域温带风暴潮　预报模式的建立与应用　付元冲，　丁平兴，　葛建忠，　宗海波　（华东师范大学河１３海岸学国家重点实验室，上海２０００６２）　摘要：长江口地区既受到台风风暴潮影响，又受到温带风暴潮影响，而长江口地区温带风暴潮　研究较少．因此，本文利用新一代中尺度大气模式——ｗＲＦ，结合有限元二维水动力模型——　ＡＤＣＩＲＣ，并耦合近海浅水风浪数值模型——ｓｗＡＮ，建立了一个长江口及邻近区域温带风暴　潮预报模型．利用实测资料对温带风暴潮模型进行率定和后报检验，相对误差控制在１０　之　内．利用该模型，对温带风暴潮增水的特征及机制进行讨论分析，对比了风应力和气压对增水的　贡献，并探讨了增减水对风向的响应，得到了一些有意义的结果．　关键词：温带风暴潮；长江河口；ＡＤＣＩＲＣ；预报模式　中图分类号：Ｐ７３１．３　文献标志码：Ａ　ＤＯＩ：１０．３９６９／ｊ．ｉｓｓｎ．１０００—５６４１．２０１７．０２．０１５　Ｄｅｖｅｌｏｐｍｅｎｔ　ａｎｄ　ａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎ　ｏｆ　ｔｈｅ　ｆｏｒｅｃａｓｔｉｎｇ　ｍｏｄｅｌ　ｆｏｒ　ｅｘｔｒａｔｒｏｐｉｃａｌ　ｓｔｏｒｍ　ｓｕｒｇｅｓ　ａｒｏｕｎｄ　ｔｈｅ　Ｃｈａｎｇｊ　ｉａｎｇ　ｅｓｔｕａｒｙ　ＦＵ　Ｙｕａｎ—ｃｈｏｎｇ，ＤＩＮＧ　Ｐｉｎｇ—ｘｉｎｇ，　ＧＥ　Ｊｉａｎ—ｚｈｏｎｇ，　ＺＯＮＧ　Ｈａｉ—ｂｏ　（Ｓｔａｔｅ　Ｋｅｙ　Ｌａｂｏｒａｔｏｒｙ　ｏｆ　Ｅｓｔｕａｒｉｎｅ　ａｎｄ　Ｃｏａｓｔａｌ　Ｒｅｓｅａｒｃｈ，Ｅａｓｔ　Ｃｈｉｎａ　Ｎｏｒｍａｌ　Ｕｎｉｖｅｒｓｉｔｙ，Ｓｈａｎｇｈａｉ　２０００６２，Ｃｈｉｎａ）　Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ｔｈｅ　Ｃｈａｎｇｊ　ｉａｎｇ　ｅｓｔｕａｒｙ（ＣＥ）ｉｓ　ｉｎｆｌｕｅｎｃｅｄ　ｂｙ　ｔｒｏｐｉｃａｌ　ｓｔｏｒｍ　ｓｕｒｇｅｓ　ｉｎ　ｓｕｍｍｅｒ，ａｎｄ　ｅｘｔｒａｔｒｏｐｉｃａ１　ｓｔｏｒｍ　ｓｕｒｇｅｓ　ｉｎ　ｗｉｎｔｅｒ．Ｈｏｗｅｖｅｒ。ｔｈｅｒｅ　ｈａｓ　ｂｅｅｎ　１ｉｍｉｔｅｄ　ｒｅｓｅａｒｃｈ　ｏｎ　ｔｈｅ　ｌａｔｔｅｒ　ａｎｄ　ｎｕｍｅｒｉｃａｌ　ｈｉｎｄｃａｓｔ／ｆ０ｒｅｃａｓｔ　ｍｏｄｅ１．Ｔｈｅｒｅｆｏｒｅ，ａ　ｆｏｒｅｃａｓｔｉｎｇ　ｍｏｄｅｌ　ｆｏｒ　ｅｘｔｒａｔｒｏｐｉｃａｌ　ｓｔｏｒｍ　ｓｕｒｇｅｓ　ｉｓ　ｓｅｔ　ｕｐ　ｆｏｒ　ｔｈｅ　ＣＥ　ａｎｄ　ａｄｊａｃｅｎｔ　ｒｅｇｉｏｎ　ｕｓｉｎｇ　ｍｅｓｏｓｃａｌｅ　ｗｅａｔｈｅｒ　ｍｏｄｅｌ　ＷＲＦ。ｈｙｄｒｏｄｙｎａｍｉｃ　ｍｏｄｅｌ　ＡＤＣＩＲＣ　ａｎｄ　ｃｏｕｐｌｅｄ　ｗｉｔｈ　ｎｅａｒｓｈｏｒｅ　ｗａｖｅ　ｍｏｄｅｌ　ＳＷＡＮ．Ｔｈｅ　ｏｂｓｅｒｖｅｄ　ｄａｔａ　ｏｆ　ｗｉｎｄ　ａｎｄ　ｗａｔｅｒ　ｌｅｖｅｌｓ　ｗｅｒｅ　ｕｓｅｄ　ｔＯ　ｍａｋｅ　ｅｘｔｅｎｓｉｖｅ　ｍｏｄｅｌ　ｃａｌｉｂｒａｔｉｏｎ，ｅｓｐｅｃｉａｌｌｙ　ｔｈｅ　ｈｉｎｄｃａｓｔ　ｖａｌｉｄａｔｉｏｎ，　ａｎｄ　ｔｈｅ　ｏｖｅｒａｌｌ　ａｖｅｒａｇｅ　ｒｅｌａｔｉｖｅ　ｅｒｒｏｒ　ｉｓ　ｌｅｓｓ　ｔｈａｎ　１０％，ｗｈｉｃｈ　ｉｎｄｉｃａｔｅｓ　ｅｘｃｅｌｌｅｎｔ　ｍｏｄｅｌ　ｐｒｅｃｉｓｉｏｎ　ａｎｄ　ｒｅｌｉａｂｉｌｉｔｙ．Ｂａｓｅｄ　ｏｎ　ｔｈｉｓ　ｈｉｎｄｃａｓｔ／ｆｏｒｅｃａｓｔ　ｍｏｄｅｌ，ｔｈｅ　ｍａｊｏｒ　ｃｈａｒａｃｔｅｒｉｓｔｉｃｓ　ａｎｄ　ｍｅｃｈａｎｉｓｍ　ｏｆ　ｗｉｎｔｅｒ　ｅｘｔｒａｔｒｏｐｉｃａｌ　ｓｔｏｒｍ　ｓｕｒｇｅｓ　ａｒｏｕｎｄ　ｔｈｅ　ＣＥ　ｈａｓ　ｂｅｅｎ　ｄｉｓｃｕｓｓｅｄ　ａｎｄ　ａｎａｌｙｚｅｄ．Ａｎｄ　ｔｈｅ　ｃｏｎｔｒｉｂｕｔｉｏｎ　ｏｆ　ｗｉｎｄ　ｓｔｒｅｓｓ　ａｎｄ　ａｉｒ　ｐｒｅｓｓｕｒｅ　ｏｎ　ｔｈｅ　ｓｕｒｇｅ　ｈａｓ　ｂｅｅｎ　ｑｕａｎｔｉｔａｔｉｖｅｌｙ　ｒｅｖｅａｌｅｄ．Ｔｈｅ　ｓｕｒｇｆｓ　ｒｅｓｐｏｎｓｅ　ｔＯ　ｔｈｅ　ｗｉｎｄ　ｄｉｒｅｃｔｉｏｎ　ｉｓ　ａｌｓｏ　ｄｉｓｃｕｓｓｅｄ．　收稿日期：２０１６—０１—２２　基金项目：长江口北支水沙盐输运模拟技术研究（２０１３ＢＡＢ１２Ｂ０３一Ｚ１）；国家自然科学基金（４１３０６０８０）　第一作者：付元冲，男，硕士研究生，研究方向为水动力数值模拟．Ｅ－ｍａｉｌ：４６４７９６７０３＠ｑｑ．ｃｏｒｎ．　通信作者：丁平兴，男，教授，博士生导师，研究方向为潮滩动力学及数值模型．　Ｅ－ｍａｉｌ：ｐｘｄｉｎｇ＠ｓｋｌｅｃ．ｅｃｎｕ．ｅｄｕ．ｃｎ．　第２期　付元冲，等：长江河口沿海区域温带风暴潮预报模式的建立与应用　１１７　Ｋｅｙ　ｗｏｒｄｓ：　ｅｘｔｒａｔｒｏｐｉｃａｌ　ｓｔｏｒｍ　ｓｕｒｇｅｓ；　Ｃｈａｎｇｊ　ｉａｎｇ　ｅｓｔｕａｒｙ；　ＡＤＣＩＲＣ；　ｆｏｒｅｃａｓｔｉｎｇ　ｍｏｄｅｌ　０　引　言　风暴潮是指由强烈的大气扰动引起的水位异常升高或降低现象　］．由诱发的气象因素　不同，可分为由台风和热带气旋引发的台风风暴潮，以及由寒潮、温带气旋和冷空气引发的　温带风暴潮．长江河口及其邻近区域不仅受台风风暴潮袭击，而且受温带风暴潮影响．据统　计，１９４９—２００３年期间，长江口及邻近区域受台风风暴潮袭击年均２．３次ｌ２］，而１９８９～２００８　年期间，受温带风暴潮影响年均高达３．１５次＿３］．温带风暴潮不仅会引起增水，有时还会引起　减水，从而导致大型船舶发生触底等险情．长江口台风风暴潮预报已成功进行业务运行　］，　但温带风暴潮尚缺乏有效的预报模型．　国际上对于温带风暴潮的数值研究起步较早．２Ｏ世纪５０年代起，Ｗ．Ｈａｎｓｅ＿９　就利用电　子计算机成功模拟了北海的一次温带风暴潮，为后人进行温带风暴潮的数值研究开创先河．　随后，英国气象局也建立了温带风暴潮预报模式“ＳＥＡ　ＭＯＤＥＬ”［１　，采用１Ｏ层大气模式提　供的风压场对风暴潮的预报效果良好．Ｇｅｒｒｉｔｓｅｎ等　在温带风暴潮预报模式中加入Ｋａｌ—　ｉＴｌａｎ滤波技术的ＤＣＳＭ模式，将Ｈｉｒｌａｍ中尺度气象模式分辨率由５５　ｋｍ提高至２２　ｋｍ，提　高了预报精度．我国的风暴潮研究相较于国外起步略晚，起始于２０世纪７Ｏ年代中期，秦曾　灏和冯士律口　首先开展浅海风暴潮的理论研究．孙文心等　。　把渤海视为超浅海构建了四个　不同的温带风暴潮风场模型，利用零阶模型来模拟渤海温带风暴潮；为提高模拟精度，孙文　心等Ｉ】　又结合天气图上的实际风场，以超浅海风暴潮一阶模型对渤海发生于１９６５年的一　次温带风暴潮进行了数值模拟，两种模型都给出了令人满意的结果．王喜年【１　统计分析了　太平洋、印度洋和北大西洋三个沿岸区域中主要遭受台风风暴潮和温带风暴潮的国家和地　区及其受灾情况，将中国尤其是渤海和黄海地区的温带风暴潮按形成类型分成三类：冷锋配　合低压类、冷锋类和强孤立温带气旋类　．同时，于福江等　建立并利用一个包括上边界层　风场模式和温带风暴潮数值模型，模拟了几次影响连云港的温带风暴潮．张金善等口。　对　２００３年影响渤海的一次典型温带风暴潮进行数值计算研究，分析了其造成的温带风暴潮增　减水及流场的时空分布特征，并提出温带风暴潮对渤海水动力交换极为重要．也有许多学者　对渤海及邻近区域做过相关的温带风暴潮数值模拟研究，在前人的模式上不断发展优　化ｌ】　，但对于长江口及其邻近区域温带风暴潮的数值研究非常缺乏．　本文利用国际上先进的ＷＲＦ模式进行气压场和风场的数值模拟，结合ＡＤＣＩＲＣ模式　耦合ＳＷＡＮ模式的复合流场模型，建立长江口及其邻近区域温带风暴潮预报模型系统．并　对多次温带风暴潮进行后报分析，计算结果经多次验证较好．此外，对比了风应力和气压对　增水的贡献，并探讨了增减水对风向的响应．期望本文有助于推动长江口及其邻近区域温带　风暴潮数值研究及预报．　１　模式及计算　本文建立的长江口温带风暴潮模型是由大气模型和复合流场模型组成，分别作简单介绍．　１．１　大气模型　大气模型采用ＷＲＦ模式，风场和气压场由ＷＲＦ模型计算所得，边界资料取自ＮＣＥＰ　再分析资料ＦＮＬ（ｈｔｔｐ：／／ｒｄａ．ｕｃａｒ．ｅｄｕ／ｄａｔａｓｅｔｓ／ｄｓ０８３．２／）．　为了提高ＷＲＦ的计算效率，因此采用三重嵌套、双向数据交换的方法．模式的计算区　１　１　华尔师范大学学报（自然科学版）　２Ｏ１７匀　域如图１．ｄｏ１区覆盖从１　５。Ｎ一５１。Ｎ，１（）９。Ｅ一１　４９。Ｅ；ｄｏ２区包含从２３。Ｎ一４１。Ｎ，１　１７。Ｅ一　１２９。Ｅ；而ｄＯ３区覆盖长江口和杭州湾沿海地区，及江浙沪部分陆上地区．各区域的分辨率分　别为８１、２７、９　ｋｍ，输出时间分别是３、１、１　ｈ．　４５　４０　，、　番３５　３０　２５　２Ｏ　１　５　ｌｌ０　ｌ２Ｕ　ｌ３０　】４０　Ｉ５０　东经，ｒ）　１　大气模型计算网格　Ｆｉｇ．１　Ｃｏｍｐｕｔａｔｉｏｎａｌ　ｇｒｉｄｓ　ｏｆ　ＷＲＦ　１．２　复合流场模型　复合流场模型采用赵长进等　建立的长江口及近海地区ＡＤＣＩＲＣ流场模型，并与　ＳＷＡＮ波浪模型在近岸地区双向耦合．　为了提高模型的计算效率，具体计算时采用两层嵌套的方法，小区进行耦合．模式的计　算区域如图２．大区覆盖了从１８。Ｎ一４１。Ｎ，１　１６。Ｅ一１　３４。Ｅ，开边界分辨率可达２７　ｋｍ；而小区　婚　２Ｏ　ｌ２１　１２２　ｌ２３　１２４　东经／（。）　（ａ）大区计算网格　东经，ｒ）　（ｂ）小区计算网格　图２流场汁算网格　ｏｎａｌ　ｇｒｉｄｓ　ｏｆ　ＡＤＣＩＲＣ　Ｆｉｇ．２　Ｃｏｍｐｕｔａｔｉ第２期　付元冲，等：长江河口沿海区域温带风暴潮预报模式的建立与应用　１１９　范围涵盖长江口和杭州湾沿海区域，河流上界延伸至长江潮流界大通，长江ＶＩ沿岸地区网格　逐渐加密，最密分辨率可达１００　ｍ．　大区加入风场、气压场计算得余水位；ＳＷＡＮ模型在风场的驱动下计算得波浪要素．　将余水位，波浪谱，以及风场、气压场、径流和８个分潮（Ｍ２，８２，Ｎ２，Ｋ２，Ｋ１，Ｏ１，Ｐ１，Ｑ１）　作为小区的驱动条件．同时，由ＡＤＣＩＲＣ将风场转化成的风应力和ＡＤＣＩＲＣ计算得到的水　位流速反馈给ＳＷＡＮ模型，计算波浪传播至破碎的相应过程，ＳＷＡＮ计算的辐射应力用来　作为ＡＤＣＩＲＣ的驱动条件　．　在ＡＤＣＩＲＣ模型中，根据不同的底摩擦计算类型，有３种底摩擦计算方法．本文底摩擦　采用二次形式，即：　ｒ＊一　．　其中，Ｕ、Ｖ表示流量的东分量和北分量，底摩擦系数　Ｃ，一Ｃｆｍｉｎ『　＋（等）　上式中，Ｈ　是临界水深，０决定底摩擦系数与渐近线接近的快慢，ｙ决定从深水到浅水，底　摩擦增大的快慢．依照复合底摩擦公式，ｃ，在深水（Ｈ＞Ｈ　）接近ｃ怖　，在浅水地区（Ｈ＜　Ｈｂ　ｋ）接近于Ｃｍ　（Ｈｂ　ｋ／Ｈ）　．　对于大多数针对海岸的计算应用，阻力系数Ｃ，应用数值在０．００２５左右，本文ｃ细ｉ　取　值０．００１５．　２模型验证　利用两个典型温带风暴潮过程的实测资料，分别对模型计算的风场、水位等进行率定和　验证．　２．１　风场验证　根据位于堡镇、吴淞和芦潮港台站的风速数据，对比验证了ＷＲＦ模式在２０１４年２月２　日的寒潮（以下简称１４０２０２）侵袭长江口地区期间的计算结果，如图３所示，ＷＲＦ模式具有　较高的精度．　２．２　温带风暴潮后报验证　此处仅给出２个寒潮过程进行水位验证．图４给出的是，１４０２０２次温带风暴潮模拟的　芦潮港站和吴淞站水位结果与芦潮港验潮站和吴淞验潮站观测数据的对比，两者高度一致．　芦潮港站均方根误差为０．４３　ｍ，吴淞站均方根误差为０．２１　ｉｎ．图５给出的是，２０１０年１２月５　日发生的一次温带风暴潮模拟的堡镇站和南门站水位结果与堡镇验潮站和南门验潮站观测　数据的对比，两者高度一致．堡镇站均方根误差为０．３１　ｍ，南门站均方根误差为０．３９　ｍ．　均方根误差计算公式：　■　■——————一　Ｅｒｒ一√　（Ｌ　＿Ｌ　．　式中，　为实测水位个数，Ｌ　为实测水位，Ｌ　为模拟水位．　３　温带风暴潮增水过程分析　利用已验证的模型对１４０２０２次温带风暴潮进行分析，讨论总结温带风暴潮的主要特　１２０　华东师范大学学报（自然科学版）　２０１７芷　一．．　．ｇＩ）／ｐ口一　一　ｓ．ｇ一，ｐ《一≥　一卜－∞．ＩＩＩ　）Ｕ一≥　ｌ＿　＼　——ｆＢ　６　５　４　３　２　ｌ　ＯＴｉｍｅ（ｄａｙｓ　ｉｎ　２０１４）　图３崇明东滩、吴淞和芦潮港风速　Ｆｉｇ．３　Ｖａｌｉｄａｔｉｏｎ　ｏｆ　ｗｉｎｄ　ｖｅｌｏｃｉｔｙ　ａｔ　ｔｈｅ　Ｃｈｏｎｇｍｉｎｇｄｏｎｇｔａｎ，Ｗｕｓｏｎｇ　ａｎｄ　Ｌｕｃｈａｏｇａｎｇ　ｓｔａｔｉｏｎｓ　Ｔｉｍｅ（ｄａｙｓ　ｉｎ　２０１４）　图４芦潮港和吴淞站水位验证图　Ｆｉｇ．４　Ｖａｌｉｄａｔｉｏｎ　ｏｆ　ｗａｔｅｒ　ｌｅｖｅｌ　ａｔ　ｔｈｅ　Ｌｕｃｈａｏｇａｎｇ　ａｎｄ　Ｗｕｓｏｎｇ　ｓｔａｔｉｏｎｓ　第２期　付元冲，等：长江河【】ｆｆ｝海区域温带风　潮颅报模式的建立与应用　１２１　Ｉ　ｉｍｅ（ｄａｙｓ　１１］２０１Ｕ１　ｌ冬｛５　佳镇和南门站水化验证图　Ｆｉｇ．５　Ｖａｌｉｄａｔｉｏｎ　ｏｆ　ｗａｔｅｒ　ｌｅｖｅｌ　ａｔ　ｔｈｅ　ｔ３ａｏｚＨｅｎｇ　ａｎｄ　Ｎａｎｍｅｎ　ｓｔａｔｉｏｎｓ　征，并对比风应力和气压对增水的贞献．本次寒潮使Ｉ　海地区降温可达８　Ｃ，最低气温可达　３　Ｃ，并伴有４—５级的东北风．阵风６级，短时带仃小雨．在寒潮过程结束之后还持续了多　日东北大风．　３．１　风场结果分析　长江厂ｌ区域紧邻开阔海域，受到偏北风尤其是东北风影响时，增水较为明显．１４０２０２次　寒潮主要呈现的是东北风，如　６所示，为本次寒潮模型风速汁算最大值的时刻，此时，近岸　地区正受６级强风的影响．　６　２　ｊ　３　０９时风场（　速最大值时）　Ｆｉｇ．６　Ｗｉｎｄ　ｆｉｅｌｄ　ａｔ　９　ａ．ｍ．Ｏｉｌ　Ｆｅｂ　３ｒｄ　３．２　增水过程分析　１４０２０２次寒潮２月３日上午影响长江口地区，温度骤降至５　Ｃ，气压升至１　０２６　Ｐａ．如　图７（ａ）所示，于６：Ｏ０开始出现增水，随着风速逐渐增大，实测数据的增水最大值（）．５５　１２２出　１２２　华东师范大学学报（自然科学版）　现在１３：（）（）一　最低潮位时刻，相较于模型的增水最大值０．５４６　ｍ滞后１　ｈ。这是主要由于　ＷＲＦ的模拟风速在之前的１５　ｈ相较于实测值偏大造成的，增水最大值则滞后风速最大值３　ｈ．在本次寒潮逐渐退去之后，风速呈现出减小的趋势，气压并没有明显的变化，同时，出现　了略微减水的情况．结合图７（ａ）和７（ｂ），从２日夜里至４日凌晨，气压由１　０１０　Ｐａ增长至　１　０２６　Ｐａ．与台风风暴潮中气压对增水有重要作用不同，在本次温带风暴潮中，考虑风应力　和气压与只考虑风应力的结果基本一致，仅在气压变化较大的３日只考虑风应力结果略小　于两者综合结果。两种结果相对差异约为３．５　．说明虽然在寒潮入侵时，气压有明显上升，　但是气压梯度力远比台风的小．如图８所示，增水主要出现在长江口附近，尤其是长江口南　岸，而钱塘江口南岸也出现了少许增水．　１．０　０．８　０．６　０．４　Ｏ．２　０　０ｌ２　０．４　１ｉｍｅ（ｄａｙｓ　Ｉｎ　２０Ｉ４１　图７（ａ）实测增水、气压ＪｘＬ应力综合增水和仅风应力增水对比．（１　）气压曲线　Ｆｉｇ．７　Ｃｏｍｐａｒｉｓｏｎ　ｏｆ　ｔｈｅ　ｏｂｓｅｒｖｅｄ　ｓｕｒｇｅ，ｔｈｅ　ｓｕｒｇｅ　ｗｉｔｈ　ｗｉｎｄ　ａｎｄ　ｐｒｅｓｓｕｒｅ．　ａｎｄ　ｔｈｅ　ｓｕｒｇｅ　ｗｉｔｈ　ｏｎｌｙ　ｗｉｎｄ（ａ），ｐｒｅｓｓｕｒｅ（ｂ）　综上分析可得，对于温带风暴而言，风应力对水位变化的影响十分关键，然而气压的影　响可以忽略．　３．３　风向对增减水的影响　相对于长江口温带风暴潮增水来说，温带风暴潮引起的减水应该更值得关注．在长江口　沿海地区，寒潮引起的大风风向主要为东北风、北风和西北风．正如１４０２０２次寒潮，大约６　级东北风造成了约０．５　ｍ的增水．那如果相同量级的西北风能否造成相应的减水过程呢？　因此，本文做了以下的数值试验．以１４０２０２次寒潮为模板，改变其风场，不变其余任何输入　条件．试验一：不改变风速大小，将东北风改变为西北风．试验二：不改变风速大小。将东北风　改变为北风．　西北风试验结果如图９（ａ）所示，于２月３日１　１时起，吴淞站呈现减水趋势，减水最大值　０．３４　ｍ出现在３日１　１时，而之后的减水值保持在０．２　ｍ以内．相较于图９（ｂ），于１日１９时　起呈现偏弱的西风，直到２　Ｅｔ　１６时起，西北风风速逐渐增大．结合图９（ａ）和（ｂ），数值试验　减水滞后于西北风约２０　ｈ，前期向岸风造成的增水是减水过程滞后于离岸风的主要因素．　此外，减水随着风速的减小而减小．与其对比，北风试验结果如图１０（ａ）所示，于２月２日２２　第２期　付元冲．等：Ｋ江河【１沿海区域　ｆ：｛｝　醛潮预｛｝ｉ模　的缱●　‘　ｊＪ　川　１　２３　时起，吴淞站增水值突然变大。于３日ｆ１时剑达最大ｆｆ【【）．４４　ｎ１．　风速最大仳也　观于¨　时刻，增水的趋势与风速人小变化趋势３２．Ｏ０　・敛．　３２．Ｏ０　３１．７５　３１．７５　３１．５０　３１．５０　３１．２５　３ｌ　２５　嫁３１．００　３０　７５　３１．ＯＯ　３０．７５　３０　５０　３０．５（）　３Ｏ　２５　３０．２５　３０．０Ｏ　３０．００　２Ｏ．７５　１　２１．２５　Ｉ２ｌ　７５　１２２．２５　ｌ　２２　７５　ｌ　２３　２５　２０．７５　１２１　２５　１２１．７５　１　２２．２５　ｌ　２２．７５　１２３．２５　东经／ｆ。）　３２．Ｏ０　３２　ＯＯ　东经／（　）　３１．７５　３１．７Ｓ　３１　５Ｏ　３１．５０　３１．２５　３１．２５　３１．００　３１．Ｏ０　３０，７５　３０．７５　３０．５０　３０．５Ｏ　３０　２５　３０．２５　３０．ＯＯ　３０．ＯＯ　２０　７５　ｌ２１．２５　ｌ２ｌ　７５　ｌ　１２．２５　Ｊ　２１．７５　ｌ２３．２５　２０　７５　１２１．２５　ｌ２１．７５　１２２　２５　１２２．７５　１２３．２５　东经　）　东经“　）　８　２月３日０［州‘、１　２｝Ｊｌｆ．２　Ｊｊ　４口０　ＩＩｔ、１　２　Ｈ　增水分　Ｊ　Ｆｉｇ．８　Ｄｉｓｔｒｉｂｕｔｉｏｎ　ｏｆ　ｓｕｒｇｅ　ａｔ　Ｉ）　１．１１１Ｊ．Ｉ　２　ａ．ｎ１．（）Ｉ１　Ｆｅ１）３　ｒｄ　ａｄｄ（１　ｔＩ．ｍ．．Ｉ　２｜１．Ｔｎ．（）ｎ　Ｆｖ１）４ｔｈ　综上所述，寒潮大风的风向决定＿ｒ温带风暴潮的增减水情况．而增减水值大小取决于风　速大小．　４　结　论　（１）利用ＡＤＣＩＲＣ模式耦合ＳＷＡＮ模式作为复合流场馍　．以ＷＲＦ模式作为大气模　型。构建了长江口及沿海地区温带风暴潮模型，考虑了径流、天文潮和波浪对于温带风暴潮　的增减水作用．模型后报水位相对误差可控制在１（１　之１人Ｊ．较好的精度保ＩＪＥ了本文提ｆ｝Ｊ的　温带风暴潮模型可应用于长江口温带风暴潮预报．　１２４　华东师范大学学报（自然科学版）　２０１７年　０．５　０．４　０＿３　Ｏ．２　０。ｌ　０　—０．１　０．２　０－３　ｕＪ　ｊ∞　－０．４　一＿＿∞．ｇＪ／　口一≥　－０．５　２／５　Ｔｉｍｅ（ｄａｙｓ　ｉｎ　２０１４）　图９　（ａ）西北风数值试验增减水结果，（ｂ）数值试验的风场矢量图　Ｆｉｇ．９　Ｓｕｒｇｅ　ｗｉｔｈ　ｔｈｅ　ｎｏｒｔｈｗｅｓｔ　ｗｉｎｄ（ａ）。ｗｉｎｄ　ｖｅｃｔｏｒｓ（ｂ）　Ｔｉｍｅ（ｄａｙｓ　ｉｎ　２０１４）　图１０　（ａ）北风数值试验增减水结果，（ｂ）数值试验的风场矢量图　Ｆｉｇ．１０　Ｓｕｒｇｅ　ｗｉｔｈ　ｔｈｅ　ｎｏｒｔｈ　ｗｉｎｄ（ａ）．ｗｉｎｄ　ｖｅｃｔｏｒｓ（ｂ）　（２）基于本文建立的模式，以１　４０２（）２次温带风暴潮为例，讨沦了气压、风应力和风向对　温带风暴潮的影响．发现气压对于温带风暴潮的影响不大；风向决定长江口地区温带风暴潮　是增水还是减水；而增减水的幅度取决于风应力大小．　［参　考　文　献］　［１］冯士柞．风暴潮导论ＥＭ］．北京：科学出版社．１９８２．　［２］　丁平兴，葛ＩｌＬＳ．长江Ｖｌ横沙浅滩及邻近海域灾害性天气分析ＥＪ］．华东师范大学学报（自然科学版），２（１１　３（４）：　７２—７８．　［３］徐秀芳，戴建华，尹红萍．近２Ｉ１年影响上海的寒潮特点［Ｊ］．大气科学研究与应用．２１１１１９（１）：７３—８０．　［４］　陈华伟．葛建忠，丁平兴．波浪对台风风暴潮过程的影响分析［Ｊ］．华东师范大学学报（自然科学版）。２０１【）（４）：１６　２５．　第２期　付元冲，等：长江河口沿海区域温带风暴潮预报模式的建立与应用　１２５　［５］　赵长进，葛建忠，丁平兴．长江口及其邻近海区无结构网格风暴潮预报系统的研制与分析［Ｊ］．海洋科学进展，　２０１５（２）：１８２—１９４．　［６］　ＺＨＡＯ　Ｃ　Ｊ，ＧＥ　Ｊ　Ｚ，ＤＩＮＧ　Ｐ　Ｘ．Ｉｍｐａｃｔ　ｏｆ　ｓｅａ　ｌｅｖｅｌ　ｒｉｓｅ　ｏｎ　ｓｔｏｒｍ　ｓｕｒｇｅｓ　ａｒｏｕｎｄ　ｔｈｅ　Ｃｈａｎ￣ｉａｎｇ　ｅｓｔｕａｒｙ［Ｊ］．Ｊｏｕｒｎａｌ　ｏｆ　Ｃｏａｓｔａｌ　Ｒｅａｒｃｈ，２０１４，６８：２７－３４．　［７］　张金善，孔俊，章卫胜，等．长江河口动力与风暴潮相互作用研究［Ｊ］．水利水运工程学报，２００８（４）：１—７．　［８］　葛建忠，胡克林，丁平兴．风暴潮集成预报可视化系统设计及应用［Ｊ］．华东师范大学学报（自然科学版），２００７（４）：　２０－２５．　［９］　ＨＡＮＳＥＮ　Ｗ．Ｔｈｅｏｒｉｅｚｕｒ　Ｅｒｒｅｃｈｎｕａｎｇ　ｄｅｓ　Ｗａｓｓｅｒｓｔａｎｃｌｅｓ　ｕｎｄ　ｄｅｒ　Ｓｔｒｏｍｕｎｇｅｎ　ｉｎ　ｒａｎｄｍｅｅｒｅｎ　Ｎｅｂｓｔ　Ａｎｗｅｎｄｕｎｇｅｎ　［Ｊ］．Ｔｅｌｌｕｓ，１９５６，８（３）：２８７—３００．　［１Ｏ］　ＨＥＡＰＳ　Ｎ　Ｓ．Ｓｔｏｒｍ　ｓｕｒｇｅｓ，１９６７—１９８２［Ｊ］．Ｇｅｏｐｈｙｓｉｃａｌ　Ｊｏｕｒｎａｌ　Ｉｎｔｅｒｎａｔｉｏｎａｌ，１９８３，７４（１）：３３１－３７６．　［ＩＩ］　ＧＥＲＲＩＴＳＥＮ　Ｈ，ＤＥ　ＶＲＩＥＳ　Ｈ，ＰＨＩＬＩＰＰＡＲＴ　Ｍ．Ｔｈｅ　Ｄｕｔｃｈ　ｃｏｎｔｉｎｅｎｔａｌ　ｓｈｅｌｆ　ｍｏｄｅｌ［Ｊ］．Ｃｏａｓｔａｌ　ａｎｄ　ｅｓｔｕａｒｉｎｅ　ｓｔｕｄｉｅｓ，１９９５，４７：４２５—４６７．　［Ｉ２］　秦曾灏，冯士柞．浅海风暴潮动力学机制的初步研究口］．中国科学，１９７５，１８（１）：６４—７９．　［１３］　孙文心，冯士稚，秦曾灏．超浅海风暴潮的数值模拟（一）：零阶模拟对渤海风潮的初步应用［Ｊ］．海洋学报，１９７９，　ｌ（２）：１９３－２１１．　［１４］　孙文心，秦曾灏，冯士律．超浅海风暴潮的数值模拟（二）：渤海风潮的一阶模型［Ｊ］．山东海洋学院学报，１９８０，　１０（２）：７－１９．　［１５］　王喜年．全球海洋的风暴潮灾害概况［Ｊ］．海洋预报，１９９３，１０（１）：３０—３６．　［１６］　王喜年．关于温带风暴潮口］．海洋预报，２００５，２２（ｚ１），１７－２３．　［１７］　于福江，王喜年，戴明瑞．影响连云港的几次显著温带风暴潮过程分析及其数值模拟［Ｊ］．海洋预报，２００２，１９（１）：　１１３－１２２．　［１８］　张金善，李鑫，章卫胜．寒潮作用下渤海潮流场变异特征研究［Ｃ］／／２００８年风暴潮灾害防治及海堤工程技术研讨　会．北京，２００８｛２０２—２１４．　［１９］　李燕，张彩凤，赵惠芳，等．大连地区寒潮强风天气的数值模拟研究［Ｊ］．安徽农业科学，２０１０，３８（４）：１８９３—１８９８．　［２０］　杨晓君，何金海，吕江津，等．对一次温带气旋引发渤海风暴潮过程的数值模拟口］．气象与环境学报，２０１０，２６　（４）：６１－６５．　［２１］　章卫胜，张金善，赵红军，等．黄骅港外航道寒潮风暴潮及大浪作用下泥沙骤淤数值模拟［Ｊ］．中国港湾建设，　２Ｏ１０（Ｓ１）：３２－３７．　［２２］　郑国诞，赵红军，徐福敏，等．“９８・Ｏ４”寒潮影响下的渤海风浪场数值模拟［Ｊ］．水运工程，２０１０（２）：３６—３９．　［２３］　赵鹏．渤海寒潮风暴潮增水风险的数值研究［Ｄ］．山东青岛：中国海洋大学，２０１０．　［２４］　ＤＩＥＴＲＩＣＨ　Ｊ　Ｃ，ＺＩＪＬＥＭＡ　Ｍ，ＷＥＳＴＥＲＩＮＫ　Ｊ　Ｊ，ｅｔ　ａ１．Ｍｏｄｅｌｉｎｇ　ｈｕｒｒｉｃａｎｅ　ｗａｖｅｓ　ａｎｄ　ｓｔｏｒｍ　ｓｕｒｇｅ　ｕｓｉｎｇ　ｉｎｔｅｇｒａｌｌｙ－　ｃｏｕｐｌｅｄ，ｓｃａｌａｂｌｅ　ｃｏｍｐｕｔａｔｉｏｎｓ［Ｊ］．Ｃｏａｓｔａｌ　Ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ，２０１１，５８（１）：４５—６５．　（责任编辑：李万会）