风暴增水-天文潮-海浪耦合效应与我国沿海风暴潮淹没研究

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我国拥有辽阔的海域和漫长的海岸线,是遭受海洋灾害最严重的国家之一,其中风暴潮灾害位居所有海洋灾害之首。历史上,单次风暴潮曾经吞噬数以数十万计人的生命;即使在风暴潮预报技术取得显著进步的今天,我国每年风暴潮灾害损失依旧高达百亿元量级,单次风暴潮灾害仍可造成数百人死亡;未来,随着工业化与城镇化发展,同时叠加海平面上升、台风强度增强等负面因素,沿海地区将面临更加严酷的风暴潮灾害挑战。  本文以我国浙闽沿海这一风暴潮灾害严重区域为研究对象,基于ADCIRC+SWAN耦合模式,构建了风暴增水-天文潮-海浪三因素耦合效应分析模型。以印度洋台风“Thane”和西北太平洋台风“桑美”作用下的风暴潮增水问题作为验证,验证结果表明模拟值与监测站观测值吻合良好。在此基础上,重点分析了台风登陆期间,风暴增水-天文潮-海浪三因素耦合效应与气候变化背景下的风暴潮淹没致灾问题。本文研究所获得的结果包括:  以“桑美”为例,研究了风暴增水-天文潮-海浪三因素耦合时天文潮以及海浪耦合效应对实际水位的影响。结果表明,相较海浪耦合效应,天文潮耦合效应对实际水位的影响更为显著;同时,天文潮耦合效应对台风路径南北两侧增水均有明显影响,但台风路径以北的影响更强(可达29%);海浪耦合效应的影响主要发生在台风路径以北区域(可达11%),台风路径以南基本无影响。  给出了登陆潮位、台风移速和台风强度变化对风暴增水-天文潮-海浪三因素耦合效应的影响规律。结果表明:若不考虑三因素耦合中的天文潮耦合效应,台风在天文高潮和低潮登陆时,实际水位将分别被高估和低估;波致增水幅值随着台风移速增大而增大;台风强度变化(10%以内)对实际水位影响显著,但对三因素耦合中的天文潮以及海浪耦合效应影响均不明显。  分析了气候变化下浙闽沿海的风暴增水和淹没致灾情况。结果表明30年和100年重现期,浙闽沿海地区沿岸潜在风暴潮最大水位分别可达6.82和7.63m,对应的淹没面积分别约1095和1237平方公里。相关结果有望为当地风暴潮防灾减灾及风险评估提供参考。
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