董剑希，李涛，侯京明，于福江

（1.国家海洋环境预报中心，北京 100081；2.国家海洋局海洋灾害预报技术研究重点实验室，北京 100081）

广东省风暴潮时空分布特征及重点城市风暴潮风险研究

董剑希1，2，李涛1，侯京明1，于福江1，2

（1.国家海洋环境预报中心，北京 100081；2.国家海洋局海洋灾害预报技术研究重点实验室，北京 100081）

收集、整理、分析1949年以来广东省10个典型验潮站的近500站次台风风暴潮过程，开展了广东省台风风暴潮和超警戒风暴潮时空分布特征研究。结果表明：广东省台风风暴潮主要发生时间为7—9月，其中7月最多、9月次之，雷州半岛东岸无论发生次数还是强度都明显偏多、偏强，其次为阳江；风暴潮灾害则主要发生在7—10月，以7月最多；风暴潮灾害频发区依次为珠江口、雷州半岛东岸、阳江和汕头，风暴潮灾害严重区依次为汕头、阳江和雷州半岛东岸，阳江和雷州半岛东岸为风暴潮灾害频发区和严重区。选取受台风风暴潮影响频繁和严重的典型区域阳江市。利用业务化的台风风暴潮模式开展了不同等级台风影响下阳江市的最大风暴潮风险研究，中心最低气压为970 hPa的台风在最有利路径下产生的风暴潮为185 cm，约20 a一遇，940 hPa的台风产生的风暴潮为310 cm，约为500 a一遇。

风暴潮；时空分布；风险分析

1 引言

风暴潮是来自海上的一种巨大的自然灾害现象［1］，是导致全球生命财产损失最严重的自然灾害之一，也是影响我国最严重的海洋灾害。我国是全球少数几个同时遭受台风风暴潮和温带风暴潮危害的国家之一［2］。春秋季节，渤海、黄海沿岸极易于温带风暴潮的发展；夏秋之时，东南沿海又频繁遭受台风风暴潮袭击［3］，尤以浙江、福建和广东省为重，每年均有发生并且成灾率较高，造成严重的人员伤亡和经济损失。

历史上曾多次记载广东沿海风暴潮（台风风暴潮，下同）灾害，例如1922年汕头特大风暴潮灾害，8月2日下午3时，海潮骤至，150多千米的海堤被悉数冲毁，海水入侵内陆达15 km，死亡7万～8万人。这是20世纪以来，我国死亡人数最多的一次风暴潮灾害。1969年，广东省汕头再次发生特大风暴潮灾害，风暴潮冲垮海堤几百千米，全省死亡1 554人，其中大学生83人，解放军470人。《中国海洋灾害公报》统计数据表明，“十一五”期间，广东省风暴潮灾害直接经济损失330亿元，占全国海洋灾害直接经济损失的44%。

面对日益严重的风暴潮灾害，以及全球变化背景下风暴潮灾害频率和强度变化趋势［4］，开展广东省风暴潮特征研究及风险分析，对经济社会发展规划、风暴潮灾害防御具有重要的意义。本文选取广东省典型潮位站，分析了1949年以来近500站次风暴潮资料和风暴潮历史灾害资料，探讨了广东省风暴潮时间（月际和年代际）分布特征和空间分布特征；利用风暴潮数值模型，开展了重点城市阳江市的风暴潮影响研究以及在广东省造成重大灾害的“黑格比”风暴潮分析。

2 广东省风暴潮时空分布特征研究

选取了广东省10个典型的、具有长时间序列潮位资料的验潮站，选择的验潮站包括汕头、海门、汕尾、赤湾、黄埔、三灶、北津、闸坡、湛江和南渡，这些站分别分布在粤东、珠江口和粤西沿海，所处位置代表性良好。大部分验潮站资料的时间序列在30 a以上，部分潮位站的资料时间序列在50 a以上（表1），由此得到的风暴潮数据可以较好的代表广东省台风风暴潮的特点。在此基础上，分析了风暴潮及风暴潮灾害月际和年代际分布特征。但是需要注意的是，选择的验潮站大部分隶属于水利部门，建站时间较长，因此资料的获取难度较大，本文在广泛收集的同时，也充分利用了908专项风暴潮灾害调查的成果，但收集到的资料仍然难免有所欠缺。

表1 选取的验潮站及资料年限

在整理、质控以及深入分析风暴潮资料的基础上，选择风暴潮、超警戒风暴潮两个因子代表广东省风暴潮和风暴潮灾害的特点，其中超警戒风暴潮表示高潮位超过当地警戒潮位的情况，综合反映风暴潮强度以及是否和高潮位叠加，和风暴潮致灾程度有直接关系［5］，代表风暴潮灾害特点，据此开展了广东省风暴潮和超警戒风暴潮特点研究。

2.1 广东省风暴潮时空分布特征

为了更好的探讨风暴潮时间分布特征，将风暴潮按照增水量值的大小进行划分，分别为：特大、大、较大、中等和一般5个等级，分别对应Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ、Ⅴ级，具体划分如表2所示。

表2 风暴增水等级划分标准

据此绘制了广东沿海风暴潮逐月分布图和年代际变化图（见图1和图2），图中纵坐标表示选取典型验潮站1949—2008年间的每站平均发生次数；年代际特征变化图中红色曲线为5 a滑动平均。

2.1.1 月际特征

广东省风暴潮发生时间为5—11月，其中7—9月发生次数相近并且明显多于其他月份，为发生次数最多的3个月。各级风暴潮中，Ⅴ级所占比例接近50%，以7月和8月居多，9月和10月次之；Ⅳ级约占33%，主要发生在7—9月；150 cm以上的风暴潮发生次数明显较少，以7月次数为最多，8月和9月基本持平；历史上10月和11月也曾发生过Ⅱ级风暴潮；Ⅰ级则发生于6—9月，其中7月偏多。与其他省份相比，Ⅱ级以上风暴潮发生的时间跨度最长，为6—11月。

2.1.2 年代际特征

广东风暴潮发生次数年代际变化较为明显，1949年至70年代呈现较为明显的上升趋势，并在70年代中期达到峰值，之后开始缓慢下降，而后逐渐上升，90年代中期达到第二个峰值后呈明显下降趋势，21世纪前10 a前期为近40 a来的最低值，之后略有上升态势。

图1 1949—2008年广东省风暴增水逐月变化

广东各级风暴潮年代际变化趋势不尽相同：Ⅴ级和Ⅳ级风暴潮变化趋势基本一致；Ⅲ级风暴潮在90年代中期明显偏多，1956—1961年和1998—2002年为两个空白时期，没有出现过Ⅲ级风暴潮；Ⅱ级和Ⅰ级风暴潮次数年际变化较为平稳，60年代后期至70年代后期Ⅰ级风暴潮均维持在相对较高的水平，之后呈现缓慢的波动下降趋势，21世纪前10 a中期起略有上升。

2.1.3 空间分布特征

空间分布特征主要利用典型验潮站的风暴潮分析广东省风暴潮及风暴潮灾害高频发区和严重区。

广东省粤东、珠江口和粤西沿海均有风暴潮发生，其中汕头、珠江口、阳江和雷州半岛东部沿海为风暴潮频发区（见图3），风暴潮发生次数以雷州半岛东岸最多，平均2.6次／a，其次为珠江口，平均1.5次／a，阳江为1.2次／a，汕头最少，平均发生次数接近1.2次／a。上述风暴潮频发区也为风暴潮严重区，均发生过Ⅱ级以上风暴潮，其中雷州半岛Ⅱ级以上风暴潮所占比例最高，为19%，其次为阳江，为11%，珠江口和汕头较为接近，分别为6%和5%；Ⅰ级风暴潮所占比例也以雷州半岛为最高，12%，阳江次之，5%，汕头Ⅰ级风暴潮所占比例略高于珠江口，分别为2%和1%。雷州半岛由于特殊的地理位置，潮水易于堆积，极易发生大或特大风暴潮，8007台风期间，雷州半岛南渡站最大风暴增水597 cm，居全国首位，世界第三位。

在粤东沿海，汕尾和汕头沿海均受风暴潮影响，其中汕尾发生次数偏少，也没有发生过Ⅱ级以上风暴潮，Ⅲ级风暴潮约占4%，Ⅴ级所占比例较高，为55%；汕头沿海为风暴潮频发区和严重区。在珠江口沿海，以珠江口顶部风暴潮发生次数偏多，珠江口西岸次数次之，西岸Ⅱ级风暴潮约占5%，没有发生过Ⅰ级风暴潮，因此与珠江口两岸相比，珠江口顶部风暴潮较为严重。在粤西沿海，相比阳江沿海，雷州半岛东岸则更易发生风暴潮，无论发生次数还是强度都明显偏多、偏强。

图2 1949—2008年广东省风暴增水年代际变化

2.2 广东省超警戒风暴潮时空分布特征

2.2.1 月际特征

超警戒风暴潮等级分为：特大、严重、较重和一般4个级别，分别对应Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ级（表3），具体划分如下：

表3 超警戒风暴潮等级划分标准

图3 广东省风暴潮等级分布图

图4 1949—2008年广东省超警戒风暴潮逐月变化

图5 1949—2008年广东省超警戒风暴潮Ⅰ～Ⅳ级逐月变化

广东省超警戒风暴潮发生时间为5-11月，以7 -10月居多，7月最多，9月次之。在超警戒风暴潮中，Ⅳ级所占比例接近60%，7月最多，10月次之；Ⅲ级所占比例接近30%，7月和9月明显居多；Ⅱ级约占10%，7月偏多；Ⅰ级约占4%，发生在7月和9月，7月居多（图4，图5）。超警戒风暴潮与风暴潮强度及天文潮高度密切相关，7-10月为我国沿海台风活跃期，强台风风暴潮大部分发生在这段时间内，同时，这期间我国沿海受风暴潮主要影响海区的天文潮较高，其中东海8-9月天文潮较高，南海虽然没有明显的天文高潮期，但台风活跃期较长，6-11月均可能发生大或特大风暴潮，时间跨度长于其他省份，超警戒几率也相对较大。

2.2.2 年代际特征

广东省超警戒风暴潮次数变化幅度较为平缓，从20世纪60年代前期至70年代前期缓慢上升后有所下降，之后起伏波动，略有上升（图6）。

各级超警戒风暴潮发生次数变化趋势不尽相同，Ⅳ级主要发生在70年代前期和中期，而且明显多于其它时期，80年代至21世纪前10 a期间起伏震荡，变化幅度不大；Ⅲ级则主要发生在90年代前期和中期，并且远多于其它时期；Ⅱ级发生的年份明显减少，主要发生80年代后；Ⅰ级仅发生在1965、1969年等5 a中，分别为6508、6903、8008、8616和0814台风风暴潮（图7）。

图6 1949—2008年广东省超警戒风暴潮年代际变化

图7 1949—2008年广东省超警戒风暴潮Ⅰ～Ⅳ级年代际变化a.Ⅳ级，b.Ⅲ级，c.Ⅱ级，d.Ⅰ级

2.2.3 空间分布特征

广东省粤东、珠江口和粤西沿海均有超警戒风暴潮发生，其中汕头、珠江口、阳江和雷州半岛东部沿海为超警戒风暴潮频发区（见图8）。超警戒风暴潮易发区域与风暴潮频发区较为一致，但严重区域有所区别。

在超警戒风暴潮频发区，超警戒发生次数以珠江口最多，平均0.44次／a，其次为雷州半岛东部沿海，平均0.39次／a，阳江为0.33次／a，汕头最少，平均发生次数接近0.2次／a。上述超警戒风暴潮频发区也为风暴潮灾害严重区，均发生过Ⅱ级以上超警戒风暴潮，其中汕头、雷州半岛东部和阳江沿海Ⅱ级以上超警戒风暴潮所占比例较为接近，分别为20%、19%和18%；珠江口西岸Ⅱ级超警戒风暴潮所占比例为19%，但没有发生过Ⅰ级超警戒风暴潮。汕头、阳江和雷州半岛东部沿海发生过Ⅰ级超警戒风暴潮，所占比例以汕头为最高，10%，阳江次之，6%，雷州半岛东岸略低，为5%。总体来看，珠江口次数最多，但没有发生过特大超警戒风暴潮，珠江口湾顶也没有发生过严重超警戒风暴潮，这一岸段为风暴潮灾害频发区；阳江和雷州半岛东部沿海次数较多，严重超警戒风暴潮所占比例也较高，为风暴潮灾害频发区和严重区；汕头沿海虽然发生次数较少，但严重超警戒风暴潮所占比例最高，为风暴潮灾害严重区。

在粤东沿海，汕尾和汕头沿海均出现过超警戒风暴潮，其中汕尾发生次数明显偏少，也没有发生过Ⅲ级以上超警戒风暴潮，汕头沿海为风暴潮灾害频发区和严重区。在珠江口沿海，以珠江口顶部和西岸超警戒风暴潮发生次数较多，珠江口东岸次数偏少，并且没有出现过Ⅱ级超警戒风暴潮，因此珠江口以顶部和西岸沿海为风暴潮灾害频发区和严重区。在粤西沿海，则以阳江和雷州半岛东岸均较容易发生超警戒风暴潮，严重超警戒风暴潮发生次数也较为接近，均为风暴潮灾害频发区和严重区。

图8 广东省超警戒风暴潮分布图

3 重点城市风暴潮风险分析研究

广东省超警戒风暴潮时空分布特征表明，阳江市为风暴潮灾害频发区和严重区，以代表验潮站闸坡站为例，建站（1957年）以来增水超过100 cm以上的风暴潮次数为21次，150 cm以上的风暴潮次数为6次。从所处位置来看，广东省阳江市紧邻珠三角，处于粤西重要位置，近年来经济发展迅速，2011年阳江GDP增幅为全省第一。因此，选择阳江市开展风暴潮风险分析，在重视社会经济发展的同时，对风暴潮灾害也应给予密切关注，以期最大程度减轻海洋灾害对社会经济的影响程度。

本文利用国家海洋环境预报中业务化台风风暴潮数值模型进行风暴潮风险分析，该模型在经过大量历史个例检验后，于2003年投入业务化运行，在风暴潮预报中发挥了重要的参考作用［6］。采用该模型较好的模拟了近年来对阳江市影响最为严重的“黑格比”风暴潮过程，表明模型对这一区域有着较强的模拟能力。

3.1 台风风暴潮模型及典型过程“黑格比”风暴潮数值模拟

台风风暴潮数值模型控制方程采用二维深度平均流方程，利用Takahashi（1939）和Fujita.T（1952）建立的气压场公式嵌套计算同一台风域中的气压场分布。台风域中的风场由相对台风中心的风场和基本风场叠加而成，建立的模型气压场和风场也在核电厂址气压场、风场和风暴潮计算中广泛应用。为了提高风暴潮数值模型的计算精度，计算区域的范围足够大，提高水边界计算的准确性，而在河口、海湾等浅水区域，则采用精细的网格来刻画复杂的地形，提高风暴潮计算的准确率，基于此，将中国沿海划分为3个区，模式分辨率为（1／30）°。

“黑格比”台风于9月24日登陆广东省茂名市电白县附近沿海，造成近10年来广东省最严重的风暴潮灾害，海塘堤防决口524处52 km，毁坏744 km；死亡（含失踪）26人。因灾直接经济损失77亿元。以“黑格比”风暴潮来验证台风风暴潮模型的数值模拟效果。

广东沿海最大风暴潮270 cm，发生在北津站，最高潮位超过当地警戒潮位165 cm；沿海共有8个潮位站的高潮位打破历史记录。闸坡站在风暴潮最大影响时验潮设施遭到破坏，潮位数据缺测4 h，期间恰逢天文高潮，测站人员通过潮水痕迹估算了最高潮位值，该值创历史记录。风暴潮数值模型模拟结果与实测非常一致（图9）。“黑格比”登陆时中心最低气压940 hPa，闸坡站最大增水200 cm左右，约为25 a一遇，低于强度相同但最有利风暴增水的台风路径产生的风暴潮，痕迹估算值是合理的。

图9 “黑格比”风暴潮数值模拟与实测对比

图10 “8007”台风路径图

3.2 阳江台风风暴潮风险分析

3.2.1 阳江市风暴潮风险计算

（1）台风路径的确定方法

首先选取能够使阳江市（以闸坡站为代表站）产生最大风暴潮的台风路径。根据风暴潮历史资料和历年台风年鉴，1980年登陆徐闻沿海的8007台风在闸坡站产生风暴增水211 cm，为闸坡站历史最大增水，风暴潮灾害损失惨重，死亡（含失踪）433人，直接经济损失约5亿元。因此选择此路径（图10）作为影响阳江沿海的初始路径。考虑到登陆台风对沿海的影响最大，所以将8007台风的路径平移（移速和移向不变），使其在阳江市境内登陆，为了找到最有利于风暴增水的路径，将获取的路径以0.5R、R、1.5R、2R间隔左右移动，其中R为城市为中心的圆半径，取值40 km，得到11条影响阳江市的台风路径（图11），所得路径覆盖了阳江市，为最可能产生阳江市最大风暴增水的路径。

图11 构建的台风路径图

（2）台风强度划分

台风是引发风暴潮的直接诱因，不同强度的台风导致的风暴潮及风暴潮灾害差别很大。为了掌握不同台风强度影响下沿海的风暴潮风险，便于采取相应措施，本文将台风依据强度划分为不同等级。目前，台风依据中心附近地面最大风速来划分等级，而风暴潮模式的输入参数为台风中心最低气压，因此依据台风中心最低气压和中心附近最大风速的关系，将风暴潮风险和台风等级建立联系（表4）。

（3）风暴潮风险计算

依据选定的台风路径、台风强度等参数，利用风暴潮数值模型计算了闸坡站风暴潮（图12），得到不同等级台风影响下闸坡站及其附近海域最大风暴潮（图13），表5为各级台风在闸坡站所产生的风暴潮。

表4 台风中心气压参数表

图12 不同强度台风影响下闸坡站风暴潮

表5 不同等级台风影响下闸坡站最大增水

3.2.2 阳江市风暴潮重现期分析

利用阳江市代表验潮站闸坡站连续52 a（1957— 2008年）台风风暴潮资料，建立其台风风暴潮年极值系列，采用龚贝尔统计法计算了闸坡站重现期风暴潮

图13 不同等级台风影响下阳江市沿海最大增水空间分布

（表6）。对于阳江市，不同强度台风引起的最大风暴潮所对应的重现期见表7。

表6 闸坡站重现期风暴潮

表7 阳江市不同强度台风引起的风暴潮重现期

4 总结

选取广东省10个典型的、具有长时间序列潮位资料的验潮站，分析、探讨了广东省风暴潮及风暴潮灾害时空分布特征。结果表明：

（1）广东省风暴潮主要发生时间为7-9月，发生次数相近并且明显多于其他月份；从年代际变化来看，20世纪70年代中期和90年代中期为风暴潮发生次数最多的两个时期；风暴潮空间分布则表明，风暴潮频发区依次为雷州半岛东岸、阳江、珠江口和汕头沿海；风暴潮严重区依次为雷州半岛东岸、珠江口、阳江和汕头沿海，其中雷州半岛Ⅱ级以上风暴潮所占比例最高，为19%。

（2）风暴潮灾害则以7-10月居多，7月最多；风暴潮灾害年代际变化幅度较为平缓；从空间分布看，风暴潮灾害频发区依次为珠江口、雷州半岛东岸、阳江和汕头沿海；风暴潮灾害严重区依次为汕头、阳江、雷州半岛东岸和珠江口，其中阳江和雷州半岛东岸为风暴潮灾害频发区和严重区。

（3）2008年“黑格比”风暴潮在广东省造成严重灾害，阳江市代表验潮站闸坡站最大增水200 cm左右，约为25 a一遇。

（4）通过对广东省重点城市阳江市开展风暴潮灾害风险分析，得出：台风中心最低气压970 hPa在最有利路径下产生的风暴潮为185 cm，约为20 a一遇，940 hPa产生的风暴潮为310 cm，约为500 a一遇。

［1］冯士筰.风暴潮的研究进展［J］.世界科技研究与发展，2000，20（4）：44-47.

［2］杨桂山.中国沿海风暴潮灾害的历史变化及未来趋向［J］.自然灾害学报，2000，9（3）：23-30.

［3］叶琳，于福江.我国风暴潮灾的长期变化与预测［J］.海洋预报，2002，19（1）：89-96.

［4］Bijlsma L，Ehler C N，Klein R J T，et al.Coastal zones and small islands［A］／／In：Climate Change 1995—Impacts，adaptations and mitigation of climate change：science-technical analysis［C］.Cambridge：Cambridge University Press，1996：289-324.

［5］方伟华，王静爱.综合风险防范数据库、风险地图与网络平台［M］.北京：科学出版社，2011.

［6］董剑希，付翔.中国海高分辨率业务化风暴潮模式的业务化预报检验［J］.海洋预报，2008，25（2）：11-17.

The characteristics of temporal and spatial distribution of storm surge in Guangdong Province and storm surge hazard study at Yangjiang City

Dong Jianxi1，2，Li Tao1，Hou Jingming1，Yu Fujiang1，2

（1．National Marine Environmental Forecasting Center，Beijing 100081，China；2．Key Laboratory of Research on Marine Hazards Forecasting，State Oceanic Administration，Bejing 100081，China）

The characteristics of temporal and spatial distribution of storm surge in Guangdong Province are studied by historical storm surge.The result indicate that most of storm surge occurred in July and September.The frequency and intensity of storm surge in Leizhou Island are higher than other places in Guangdong Province.The main storm surge disaster occurred from July to October，the districts effected seriously by storm surge are Yangjiang and Leizhou Island.In addition，a study on storm surge hazard research of Yangjiang has been carried out，the result show storm surge effected by a typhoon with central pressure of 970 hPa and 940 hPais 185 cm and 310 cm respectively.

storm surge；temporal and spatial distribution；hazard analysis

P731.23

A

0253-4193（2014）03-0083-11

2012-12-12；

2013-12-10。

我国近海海洋综合调查与评价（908-02-03-02）。

董剑希（1973—），女，河北省张家口市人，高级工程师，从事风暴潮预报及研究。E-mail：djx＠nmefc.gov.cn

董剑希，李涛，侯京明，等.广东省风暴潮时空分布特征及重点城市风暴潮风险研究［J］.海洋学报，2014，36（3）：83—93，

10.3969／j.issn.0253-4193.2014.03.009

Dong Jianxi，Li Tao，Hou Jingming，et al.The characteristics of temporal and spatial distribution of storm surge in Guangdong Province and storm surge hazard study at Yangjiang City［J］.Acta Oceanologica Sinica（in Chinese），2014，36（3）：83—93，doi：10.3969／j.issn. 0253-4193.2014.03.009