论文部分内容阅读
风暴潮是来自海面上的一种巨大的自然灾害现象,它是指由于强烈的大气扰动——如热带气旋、温带气旋、暴发性气旋等天气系统所伴随的强风和气压骤变所导致的海平面异常升降的现象。它若和通常的天文潮,特别是天文大潮、高潮阶段叠加,一般会使受其影响的海域水位暴涨、摧毁坡堤,甚至海水浸溢内陆,造成巨大灾害。江苏省海岸线全长954km,占全国海岸线总长约6%,江苏东岸及南岸受到台风引起的风暴潮带来的巨大的威胁。在风暴潮的灾害因子中,风暴潮增水的危害是处在首要位置的。所以,本文研究了台风风暴潮对江苏沿海的影响,采用数值模拟和统计分析相结合的方法进行研究。为了给江苏沿海台风风暴潮增水极值分析提供数据支持,本文采用数值模型后报的方式得到台风风暴潮过程增水极值。后报采用ADCIRC模式,模型所用地形水深由全球陆地海洋高程数据ETOPO1和实测提取的水深数据拼接而成;计算网格采用在江苏沿海边界进行加密处理的非结构化三角网格;藤田台风模型能够较好的模拟台风气压场的分布,并且在计算效率和精度上都更为符合预报和后报的要求,因此本文选取藤田台风模型进行风场和气压场计算,台风资料取自台风年鉴;潮汐边界条件由M2、S2、K1、O1共4个分潮组成,调和常数来自TPXO8-atlas模型。通过对历史台风案例进行风暴潮模拟,并与实测资料的结果进行验证对比,对比结果显示增水极值平均绝对误差为7.9cm,达到了风暴潮模拟中所要求的一般标准。增水极值时间差基本在0h到2h内,达到了模拟后报的总体水平。误差在可允许范围之内,所以ADCIRC风暴潮模型可用于江苏沿海地区的增水研究。利用数值模型对1977年~2016年共40年间影响江苏沿海区域的42场台风过程进行了计算,后报出台风风暴潮的增水数据。在统计分析的过程中,首先对Gumbel分布、Weibull分布、对数正态分布等六种极为常用的理论极值分布进行拟合优度对比。采用K-S检验法、均方根误差法、AIC法等方法对样本经验分布函数与各分布函数的拟合程度进行评估。对比综合统计量,拟合最优的为广义极值分布,故选择广义极值分布与泊松分布组成复合分布。利用泊松-广义极值分布对每个网格点的42个最大极值进行统计分析,推算出了重现期为20年、50年、100年及200年的风暴增水极值一维分布。江苏沿海百年一遇台风引发的风暴增水吕四和洋口较大,分别为 390.0cm 和 271.4cm。