南黃海輻射沙脊群海洋精細化預報技術研究與應用 盛建明 韓雪 等 9787030742599 【台灣高等教育出版社】

內容簡介
《南黃海輻射沙脊群海洋精細化預報技術研究與應用》是國家科技支撐計劃專項「南黃海輻射沙脊群海洋精細化預報技術研究與應用示範」技術團隊多年研究成果的歸納總結，系統介紹了南黃海輻射沙脊群海洋環境的精細化預報技術及其在海洋防災減災中的應用。《南黃海輻射沙脊群海洋精細化預報技術研究與應用》包含南黃海海洋動力災害的基本信息特徵、該領域的防禦技術現狀和發展趨勢、風暴潮-海浪災害及其耦合預報技術和應用等內容，並介紹了南黃海輻射沙脊群海域防災減災技術的應用實例和示範平台等。

精彩書評
海洋部門管理人員、高校及海洋科研院所科研人員、涉海企事業單位工作人員等。

目錄

目錄
第1章 概述 1
1 1 研究區域的基本情況 2
1 2 南黃海的歷史海洋災害 10
1 3 海洋動力災害預報技術發展及現狀 14
1 4 本書主要內容 21
第2章 海洋災害基礎信息資料庫 25
2 1 資料庫框架與構建 26
2 2 基礎信息收集 27
2 3 實時海況資料庫建設 28
2 4 歷史海洋災害統計與演變規律分析 33
第3章 風暴潮-海浪災害耦合預報技術 41
3 1 風暴潮模型基本原理 42
3 2 海浪模型基本原理 46
3 3 風暴潮-海浪模型耦合過程 50
3 4 颱風理論風場模型 55
第4章 風暴潮-海浪災害耦合預報技術應用 57
4 1 模型方案設置 58
4 2 風暴潮預報算例 60
4 3 海浪預報算例 71
第5章 南黃海輻射沙脊群海域風暴潮漫堤災害評估技術 78
5 1 災害評估技術簡介 79
5 2 大豐海域及港區的極端風暴潮潮位分析 79
5 3 大豐海域及港區的颱風風暴潮漫堤情景模擬 105
第6章 南黃海輻射沙脊群海域防災減災決策支持平台構建 127
6 1 支持平台簡介 128
6 2 風暴潮數值預報模型成果的集成 131
6 3 海浪數值預報模型成果的集成 135
6 4 風暴潮漫堤災害評估系統建設 136
第7章 研究成果應用示範 140
7 1 風暴潮-海浪精細化預報系統應用 141
7 2 大豐港區風暴潮漫堤災害損失評估 148
7 3 應用示範 152
第8章 主要研究成果與創新 154
參考文獻 157

精彩書摘
第一章概述
1 1研究區域的基本情況
江蘇沿海地區從江蘇與山東交界的?針河河口起，至連興港長江口岸線（即連興港經蘇通大橋至長江口南岸蘇滬交界瀏河鎮東側）。海岸線總長888 945km，沿海總面積為6853 72km2（自海岸線向內5km至低潮水邊線）。總體而言，江蘇沿海海岸由沿海寬廣的海岸平原、近海海底平原（海圖0∼20m水深海域）和寬廣的潮間帶（海圖0m等深線與海岸線之間）組成。而江蘇鄰近海區主要為黃海海域（江蘇省908專項辦公室，2012）。
黃海得名于古黃河自江蘇北部匯入，其水因含沙量高而呈黃褐色。黃海海域平均水深44m，其中*大水深位於濟州島北側，達到140m，基本是以大陸架為主的淺海海域，位於中國與朝鮮半島之間，西北向通過渤海海峽與渤海相連，南向與東海相連（以長江口北岸啟東嘴與濟州島西南角連線為界），東南向延伸至濟州海峽的西側，並通過朝鮮海峽、對馬海峽與日本海相連。黃海主要的海灣包含膠州灣、海州灣、朝鮮灣、江華灣等；主要島嶼有長山群島、朝鮮半島西岸島嶼等；注入的主要河流包括淮河水系諸河、鴨綠江和大同江等。
按照歷史習慣，研究者和從業人員以深入黃海海域的山東半島為界，將其頂端的成山角與朝鮮半島長山串之間的連線視為南黃海和北黃海的分界線。南黃海和北黃海海域的特徵具有一定的差異。從海岸類型而言，北黃海海域的山東半島為港灣式砂質海岸，江蘇北部沿岸為粉砂淤泥質海岸，而黃海東部和西部的岸線曲折多樣。從地質構造而言，黃海的表層沉積物大部分為陸源碎屑物，局部地區存在殘留沉積，並且自岸向海沉積物由粗到細呈帶狀分佈，同時粗細沉積物之間存在寬窄不等的粉砂質沉積，即沿岸區以細砂為主，局部地區存在礫石等粗碎屑物質。東黃海的海底沉積物主要來自朝鮮半島，其西部的大部分為黃河和長江的早期輸入物，其中部深水區主要是黃河輸入的以泥質為主的細粒沉積物。除了沉積物，黃海基底岩石也具有區域性差異。黃海基底整體由前寒武系變質岩系組成，其北部為中朝准地台的膠遼隆起帶，其南部則在新生代經受了大規模斷陷，接收了巨厚的沉積。如此南北不同的隆起與斷陷形成了黃海海底構造骨架：膠遼隆起帶、南黃海-蘇中拗陷帶、浙閩隆起帶。海底構造由大致平行相間排列的隆起帶與拗陷帶（盆地）組成，這也成為黃海陸架發育的基礎。從晚近地質時期以來，黃海從黃河、長江獲取了豐富的泥沙補充，填沒了構造拗陷、水下谷地、構造隆起和水下丘陵等，形成了寬廣而平坦的大陸架，再經由第四紀以來的冰期與間冰期更迭、海面交替升降、大陸架多次成陸和海侵，直至距今6000年左右的時期，黃海海面基本穩定於現今位置。從海底地勢而言，黃海海底地勢整體比較平緩，但南北也存在一定的差異。海州灣以北的黃海北部中央略偏東位置存在一個狹長的水下窪地，稱為黃海槽。黃海槽自濟州島向渤海海峽延伸，由南向北逐漸變淺，東面地勢較陡，西面地勢較平緩。而北黃海從鴨綠江口到大同江口之間的海底區域，由於潮差大、潮流急，海底沙灘在潮流沖刷下形成與潮流平行、大片東北走向的潮流脊。在南黃海，38°N以南分佈有寬廣的水下階地和大型潮流脊群，而從連雲港雲台山至長江口北支的淤泥質海岸是我國*長的潮灘，其全長為522km（Zhang，1995）。南黃海潮流脊群是在古黃河-古長江複合三角洲的基礎上，經過潮流長期沖刷塑造而成，被稱為蘇中-蘇北沿岸潮流脊群，並且位於江蘇中部射陽河口以南、長江口北海岸外圍區域，以弶港為中心的巨大輻射狀的獨*海底地貌體系，被稱為南黃海輻射沙脊群。該潮流脊群南北長度約200km，東西寬度約90km，由70多個沙體組成，以弶端為頂點輻射向外分佈。同時，其南部分佈的一系列小岩礁，如蘇岩礁、鴨礁、虎皮礁等，與濟州島聯動構成的島礁線成為黃海與東海的天然分界線。
以下從江蘇、黃海海域及其鄰近區域的氣象氣候、地形地貌、海洋水文等方面闡述影響南黃海輻射沙脊群海域的環境特徵。
（1）氣象氣候
江蘇位於30°45′∼35°8′N、116°21′∼121°56′E，整體地勢平坦，屬於亞洲大陸東岸中緯度地帶的東亞季風氣候區。從氣候角度而言，其位於亞熱帶和暖溫帶的氣候過渡地帶，兼受西風帶、副熱帶和低緯東風帶天氣系統的影響，並且以淮河、蘇北灌溉總渠一線為界，界線以北地區為暖溫帶濕潤、半濕潤季風氣候，界線以南地區為亞熱帶濕潤季風氣候。在漫長的海岸線、地形地貌、太陽輻射、環流系統等綜合影響下，江蘇省氣候基本呈現四季分明、氣候溫和、季風影響顯著、冬冷夏熱、春溫多變、雨熱同季、雨量充沛、降水集中且梅雨影響大的特點。由於強烈的海洋影響，江蘇省風能資源蘊藏量大，?發潛力巨大，尤其是東部沿海地區，部分地區年平均風速達5 0m/s以上，年風能有效小時數達6000h以上，年平均風功率密度可達200W/m2。同時，江蘇省也是我國遭受颱風、風暴潮等海洋、氣象災害劇烈的地區之一，其頻發的災害種類多、影響面廣，根據歷史統計，影響江蘇省的主要氣象災害有暴雨、颱風、強對流天氣（含大風、冰雹、龍捲風等）、雷電、洪澇、寒潮、大霧等（劉新等，2005）。從江蘇省的氣候概況可知，其受到海洋的影響頗深。
黃海海區氣候具有明顯的季節特徵。在季風影響下，黃海海區冬季寒冷而乾燥，夏季溫暖而潮濕。黃海海區的平均氣溫在1月*低（–2∼6℃），在8月*高（25∼27℃），並且有顯著的南北溫差，可達8℃；年平均降水量南部約1000mm，而北部約500mm，其中6∼8月為黃海雨季。冬、春和夏初黃海沿岸多海霧，尤其是在7月頻繁發生。在風場方面，每年10月至翌年3月，黃海盛行偏北風，風向穩定，風力較強，其北部為西北風，平均風速為6∼7m/s，南部則為北風，平均風速為8∼9m/s。此時黃海處於冬季風控制下，並且經常有冷空氣、寒潮入侵，促使黃海沿岸大幅降溫，其幅度平均為10∼15℃。季風影響在每年4月交替，因此把4月稱為黃海季風的轉換期。而到了5月，黃海出現偏南季風，以東南風為主，風向不穩定，風力較弱，6∼8月為平均5∼6m/s的東南風，其中夏季風的盛行期為5∼8月，夏季風的極盛行期為7∼8月。同時5月進入颱風季，沿海在北上颱風襲擾下，時常出現大風天氣。可見，夏初是冬季風轉向夏季風的過渡時期，偏南、偏北的氣流交替出現，風向分佈紊亂。偏南季風影響南部早於北部。通常而言，黃海沿岸一般在5月已轉變為偏南季風，9月西伯利亞高壓逐漸恢復對東亞的控制，使得夏季風撤退，再次由冬季風控制黃海。這個轉換過程較為迅速，相比由冬到夏的過渡期而言，由夏到冬的過渡期較短。黃海海區從9月?始逐漸變成偏北風，至10月已經?始迅速增強，經過幾次冷空氣南下侵襲，逐漸由頻率高、風力強勁的冬季風控制（程宜傑，2006）。
在災害性天氣方面，首先是黃海較頻繁發生的大風天氣（大風是指6級以上的風），這是黃海海域主要的災害性天氣之一。黃海海區8級以上的大風日數年平均可達60d左右，6級以上的大風日數年平均可達100d左右，並且較強的大風天氣主要出現在冬季。黃海海區的大風天氣主要受到地形的影響，具有明顯的地區特徵，如成山角附近為常年大風天氣頻繁發生的區域。即使是同一個天氣系統的影響，該地區的風力也比其他地區大1∼2級。山東半島北部沿岸較容易發生7級（13 8m/s）以上的地方性冬季大風天氣，這是由於冷空氣從內蒙古進入東北平原，受到長白山地形的阻礙，其將沿著長白山西側向西南經過遼東半島再進入渤海和黃海北部；山東半島南岸20∼30nmile的沿岸區域則容易在一定的氣壓場配置下，等壓線與岸線平行時發生東北大風天氣。黃海寒潮是指強冷空氣南下，在黃海區域形成8級以上大風，並造成氣溫急劇下降，使得長江中下游及其以北地區*低溫度48h以內下降10℃以上，*低溫度在4℃以下，還可能伴有雨雪天氣。黃海區域的寒潮通常發生在每年11月至翌年3月，平均每月1∼2次（6∼7次/年），其中3∼4月發生的寒潮較弱，而強大的寒潮將可能在低壓系統的配合下發生持續數日的10級以上的大風過程。黃海海區的大霧也是較為頻繁發生的災害天氣之一，3∼7月為霧季，其中6∼7月發生次數*多，年平均霧日在黃海北部和南部為30∼50d，在黃海中部為60∼80d。部分地區發生強烈的大霧天氣，例如，黃海西部成山角至小麥島、北部大鹿島到大連，以及東部從鴨綠江口、江華灣到濟州島附近沿岸海域皆為多霧海區。其中，「霧窟」成山角附近海區年均霧日為83d，大霧天氣*多持續27d，年霧日*多達96d（湯毓祥等，2000；鄒娥梅等，2001；張長寬，2013）。
（2）地形地貌
上文已簡要描述黃海地貌，此處主要介紹南黃海輻射沙脊群的地形地貌特徵。南黃海輻射沙脊群位於江蘇中部海岸帶外側、黃海南部陸架海域，是一種大規模的特殊的海底地貌體系（劉博，2017），經緯度範圍為32°00′∼33°48′N、120°40′∼122°10′E。該沙脊群約長200km、寬90km，一般認為其以弶港為頂點，以黃沙洋為軸，自岸向海呈現輻射狀展?（朱瑞等，2012）。沙脊群中多數沙脊的近岸部分在海水低潮時露出水面，形成形狀、大小不一的沙洲（高敏欽，2011）。其間沙脊和潮流通道縱橫分佈，水深大多為0∼25m，*深處可達38m。通常來說，輻射沙脊群體系由露出海面和海面以下的輻射狀沙洲、沙脊，以及其間的潮流通道組成。南黃海輻射沙脊群由沙脊群頂點向北、東和東南方向上，共分佈著9條形態完整的大型海底沙脊。這類大型海底沙脊長度約為100km，寬度約為10km，包含5∼10個大小不等的沙洲（楊耀中等，2013）。
根據《中國海岸帶和海塗資源綜合調查圖集：江蘇省分冊》和《江蘇省海岸帶自然資源地圖集》可總結出南黃海輻射沙脊群區域內沙脊的主要情況（表1 1），其中外毛竹沙為輻射沙脊群中*長的一條沙脊，但其高程較低，大部分處於水下。而根據2011年完成的江蘇近海海洋綜合調查統計可知，在理論深度基準面以上的沙洲有70餘個，面積在1km2以上的沙洲有50餘個，平均海平面以上的沙洲總面積可達2125 45km2。而結合實測海圖，可知輻射沙脊群區域內水下0∼5m深度的沙脊總面積為2611km2，5∼10m深度的沙脊總面積為4004km2，10∼15m深度的沙脊總面積為6825km2，15m水深以下的沙脊總面積為50458km2（王穎，2002；陳橙等，2013）。南黃海輻射沙脊群的特點為：其一，沙脊分佈呈現輻射狀延展的扇形，兩側沙脊與相鄰岸線的走向接近平行，越靠近中軸線，沙脊線與岸線的交角越大。各條沙脊兩端較窄，中間較寬，但中間區域的沙脊尾部略有彎曲。其二，沙脊和深槽間隔分佈，潮流通道分割沙脊，但不同沙脊間的水道橫剖面形態因距離輻射頂點不同而各不相同。例如，輻射頂點附近的條子泥在高程上僅由小型潮溝分隔，中部區域的槽高程差較大，大多形成「Ｖ」形剖面，水深為15∼20m，*深處可達48