【摘 要】
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随着人类工业生产规模的不断扩大,自工业革命以来人类活动所对海洋和大气系统所产生的影响程度也不断加深,造成了全球平均气温的加速上升,并进一步引起了包括极端天气和海平面上升等现象在内的诸多问题。风暴潮灾害是中纬度沿海地区多发的海洋灾害,造成了我国沿海地区所有海洋灾害中最大占比的经济损失,因此,研究海平面上升对潮汐和风暴潮的影响,为海岸防灾工程的设计提供科学依据,具有重要的科学价值和应用价值。本文采用数
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随着人类工业生产规模的不断扩大,自工业革命以来人类活动所对海洋和大气系统所产生的影响程度也不断加深,造成了全球平均气温的加速上升,并进一步引起了包括极端天气和海平面上升等现象在内的诸多问题。风暴潮灾害是中纬度沿海地区多发的海洋灾害,造成了我国沿海地区所有海洋灾害中最大占比的经济损失,因此,研究海平面上升对潮汐和风暴潮的影响,为海岸防灾工程的设计提供科学依据,具有重要的科学价值和应用价值。本文采用数值模拟方法,研究渤海海域风暴潮和潮汐在未来海平面上升情景下的发生过程和数值特征。本文采用有限体积海洋模型(FVCOM模型)模拟了渤海海域潮汐过程以及“0310”寒潮风暴潮过程,并与实测资料进行了对比,验证模型准确性。模拟结果与实测数据的数值与图像对比基本吻合,模拟结果较好,显示模型精度符合要求。结合政府间气候变化专业委员会(IPCC)第五次报告对未来全球平均气温和海平面的预测,中国国家海洋局(SOA)发布的中国沿海多年《中国海平面公报》以及国内外相关研究,建立了基于三种RCP气候变化路径下的情景,以模拟在不同情况下未来海平面变化对风暴潮可能发生的不同影响,并经由对比得出其变化特征。不同海平面上升情景下的“0310”风暴潮模拟结果显示,随着海平面上升数值的增加,海域内几个增水站位的风暴潮水位相对于各自平均海平面的变化幅度均有减小的趋势,且各站位间变化幅度差异较为明显,到2100年时,各增水站位总水位相对于平均海平面的变化值的减小幅度最大可达到塘沽站5.48%,黄骅站5.92%,曹妃甸站19.61%,小清河口13.27%;发生减水的辽河口位置最低水位进一步下降,在各情景中2100年时下降幅度均在20%左右。各增水站位的风暴潮增水随海平面上升数值增大而减小,到2100年时最大减小幅度可达到10%左右;减水站位的风暴潮减水随海平面上升数值的增大而增大。不同海平面上升情景下的“9711”风暴潮模拟结果显示,随着海平面上升数值的增加,风暴潮在各站位造成的风增减水数值发生减小,其中在黄骅站的减小幅度达到26.78%,在辽河口的减小幅度达到40.85%。对不同海平面上升情景下的潮汐过程进行调和分析发现,海平面上升改变了潮波的运动,潮汐振幅增大导致潮差增大,迟角旋转导致潮汐相位提前。海平面的上升使渤海水深相对增加,导致渤海近岸风暴潮增水有减少的趋势。对“0310”寒潮风暴潮的风场敏感性试验表明,在相同的海平面上升数值影响下,当风场强度增大到1.1倍、1.2倍、1.3倍时,风暴潮增水可分别增大约25%、55%、80%。风场强度变化对风暴潮增水的影响相比海平面变化造成的影响相对更显著,但在发生减水现象的部分海域,风场强度变化对风暴潮增水的影响程度弱于海平面变化的影响。
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