第4章 气象“海啸”——风暴潮与海浪(1)

什么是风暴潮

风暴潮是一种自然灾害，它是由于强烈的大气扰动而导致海平面上升。它与天文潮相结合，如果恰巧碰上高潮阶段，其必然会带来海水水位的不断上涨，最终可能淹没内陆，后果不堪设想。根据以上所述，我们可以了解海平面变化与风暴潮的关系。

当然，风暴潮与海啸同时发生的几率是非常小的。所以，一般情况下，它不被考虑在自然灾害之中。

当然，风暴潮的发生必然会导致短重力波的产生，但是，在取得海面变化的验潮仪曲线中已把这些波浪都滤掉了。这里我们必须要强调的是与这些重力短波相伴的某些效应是包含在验潮曲线中的。由于还无法将它们分离开来，所以这一效应中仍然包含着风暴潮。当然，海平面发生变化是由很多因素造成的，如结冰、融化、加热和冷却等气象因子或气候变化乃至地球物理因素。然而，与风暴潮相比，它们的变化基本上可以忽略不计。为了消除它们，一般采用以月平均海平面为起算点这种办法。

在这里应当特别说明的是，在河口地区伴随风暴而倾泻的暴雨或其所形成的洪峰，往往是风暴潮水位中不能忽略的成分，所以被列入考虑范围之内。

验潮曲线中的主要成分是天文潮。所以，在验潮曲线中的首要任务就是消除天文潮，即把天文潮和风暴潮分开。然而，从动力学来说，由于海水运动是受天文引潮力和气象强迫力的共同作用下，所以其属于一种非线性的现象。当然，这也是分离二者最为困难的地方。

通常情况下所采用的分离方法是由验潮曲线减去潮汐预报曲线所获“差值”作为“风暴潮曲线”。

当然，只有当上述的非线性耦合不严重时，这种基于线性叠加原则的分离方法才最为实用。在某些情况下，上述差值曲线会有明显的潮周期。如果将天文潮预报的误差和潮汐观测技术的不足排除在外，那么差值曲线含有天文潮周期的这一现象是非常明显的，鉴于此种情况，可以归结为风暴潮和天文潮之间的非线性耦合。在大潮差的浅海中，这种非线性效应表现得特别严重。

在这种情况下，人们唯一可以做的就是采用其他的分离方法。

风暴潮是如何分类的

风暴潮有非常多的分类方法。

如果从诱发风暴潮的大气扰动之特征来进行分类，一般情况下会把风暴潮分为两类，即由热带风暴（如台风、飓风等）所引起的和由温带气旋所引起的。除此之外，在中国北方的渤、黄海还存在另一种类型的风暴潮，它的存在到目前为止还没有引起国际的关注。

一般情况下，热带风暴所经过的地区都会带来风暴潮，其中最为明显的季节是夏季和秋季。当然，出现这种灾害的地方有很多，如北太平洋西部、南海、东海、北大西洋西部、墨西哥湾、孟加拉湾、阿拉伯海、南印度洋西部、南太平洋西部诸沿岸和岛屿，等等。在这里我们可以以日本沿岸为例，由于受太平洋西部台风的侵袭，所以遭受非常多的风暴潮害，尤其是面向太平洋及东中国海的诸岛更容易遭受潮灾。而中国东南沿海也经常遭受台风潮的侵袭。同时，在很多地方因为发生飓风而形成了飓风潮。如墨西哥湾沿岸及美国东岸遭受加勒比海附近发生的飓风的侵袭。同样，旋风也可以引发风暴潮，如印度洋发生的热带风暴、孟加拉湾的风暴潮，等等。

当热带风暴所引起的风暴潮传到大陆架或港湾中时就会表现出一种特有的情形，它大致可分为3个阶段：

第一阶段在台风或飓风还远在大洋或外海的时候，也就是在风暴潮还没有到来之前，人们已经觉察到潮位受到了非常大的影响，波浪波动比较缓慢。这种波浪属于风暴潮到来的前兆。它可以表现为海平面微微上升，当然，海平面微微下降也是一种表现。在这里我们必须要说明的是前兆不是必然的存在。

第二阶段是风暴已逼近或过境的时候，此时这个地区的水位就会明显升高，浪头也非常大。此时也是最容易发生风暴潮的时候。然而，这个阶段持续时间并不长。

第三阶段是当风暴过境以后，振动仍然存在，也就是假潮或者是自由波。这种假潮一般会出现在港湾或者是大陆架上。当风暴平行于海岸移行的时候，在大陆架上就会出现边缘波，这是一种特殊的振动，通俗点来说属于“余振”。余振也是存在很大危险的，当它的高峰恰巧与天文潮高潮相遇的时候，实际水位就会超出了该地的“警戒水位”，造成洪涝灾害，严重威胁着人们的生命财产安全。

而冬季和春季是温带气旋引起的风暴潮的高发季节。产生这种风暴潮的地方有很多，如北海和波罗的海沿岸的风暴潮，等等。

之上提到的两类风暴潮有很大的区别，通常情况下，由热带风暴引起的风暴潮会伴有急剧的水位变化；而由温带气旋引起的风暴潮一般不会有急剧的水位变化，其水位状态带有持续性。总之，可以这样说，热带风暴的影响更大。

风暴潮是如何形成的

从所有的海洋灾害来看，对人类危害最大的是风暴潮。就世界上所有的海洋灾害而言，几乎都是由风暴潮造成的。

具体到风暴潮能否成灾，在很大程度上是由最大风暴潮位是否与天文潮高潮相叠决定的，特别是能否与天文大潮期的高潮相叠。固然，风暴潮的危害程度也受很多因素的影响，如受灾地区的地理位置、海岸形状、岸上及海底地形、社会及经济，等等。当最大风暴潮位与天文大潮的高潮相叠的时候，其灾害具有毁灭性。关于特大风暴潮有这些方面的资料：在1992年8月28日~9月1日，由于第16号强热带风暴和天文大潮的共同作用，我国东部沿海发生了建国以来影响范围最广、损失非常严重的一次风暴潮灾害。其危害波及很多省市，如福建、浙江、上海、江苏、山东、天津、河北和辽宁，等等。而这次灾害产生的原因有很多，如风暴潮、巨浪、大风、大雨，等等。其不仅造成了人员死亡、农田受灾，而且还造成了严重的经济损失。通常来说，受风暴潮灾害影响比较大的地区是那些地理位置正处于海上大风的正面袭击、海岸呈喇叭口形状、海底地势平缓、人口密度大、经济发达的地区。

当然，如果风暴潮位非常高，虽然未遇天文大潮或高潮，也会造成严重潮灾。8007号台风风暴潮就属于这种情况。当时正逢天文潮平潮，由于出现了5.94米的特高风暴潮位，仍造成了严重风暴潮灾害。

依国内外风暴潮专家的意见，一般把风暴潮灾害划分为4个等级，即特大潮灾、严重潮灾、较大潮灾和轻度潮灾。

风暴潮是受强劲风的影响把海水冲向海岸，如果遇到喇叭口似的入海口，或者说有河流的顶托作用，风暴潮会更强。

但是陆上的地震一般都不会引起强风或者海水的倒灌，就算是地壳运动引起的地震，地球内部热量涌出上升成云致雨，也只是陆地上有风而已（比如汶川地震后的暴雨天气），不会由海洋吹向陆地。

但是如果是海底地震就不一样了，很可能引起风暴潮，甚至海啸。

风暴潮的灾害

风暴潮是一种非常严重的自然灾害，它多发生在海洋沿岸，这种灾害的形成原因不是单一的，它是大风和高潮水位共同作用的结果。

一旦发生风暴潮就会造成地方水位上升，洪水增多，严重威胁人民的生命财产安全。

通常情况下，风暴潮分为两类：

由台风引起的台风风暴潮和由温带气旋等引起的温带风暴潮。一般来说，夏秋季节是台风风暴潮的多发期，来势猛、速度快、强度大、破坏力强是台风风暴潮的特点，其多发生在海洋沿岸地区。而春秋季是温带风暴潮的多发期，但有时候也会在夏季出现，其特点是增水过程比较平缓，与台风风暴潮相比，其增水高度比较低，它多发生在中纬度的沿海地区，如欧洲北海沿岸、美国东海岸以及我国的北方海区沿岸，等等。

从全球来看，共有8个热带气旋多发区，而那些位于温带气旋附近的地区也都容易受到风暴潮的侵袭。

其中台风最易生成的海区是西北太平洋，全球台风有接近一半发生在这个海区，同时，这里的台风强度也是最大的。纵观西北太平洋的沿岸国家，受台风袭击最多的国家就是中国。从相关的史料记载来看，每隔三四年就会发生一次特大的风暴潮灾。如1922年8月2日，汕头地区受到强台风风暴的袭击，导致了特大风暴潮灾害的发生，其不仅造成人员大量伤亡，而且还造成了严重的经济损失，人们无法正常生活。在1956年8月2日，当时正处于朔望大潮时期，浙江杭州湾发生了特大风暴潮，水位明显上升。

而1990年4月5日发生在渤海的温带风暴潮，也给人类造成了严重的损失。

除此之外，日本伊势湾顶的名古屋，由于受地理位置和海底地形条件的限制，所以风暴潮频发。

而孟加拉国由于邻近印度洋，位于孟加拉湾的海岸呈喇叭口状，所以特别容易受风暴潮的侵袭。根据相关资料，在1970年11月13日，孟加拉国发生了特大风暴潮灾害。

人员伤亡惨重，生还者流离失所，无法正常生活。在1981年又发生一次严重风暴潮，因为及时预报，人们采取了非常有效的措施，这才得以把损失降到最低。但10年之后，也就是1991年的特大风暴潮又造成了大量人员伤亡。

同时，由于美国地处中纬，濒临大西洋，所以它也经常遭受风暴潮灾害。夏秋季节是风暴潮的高发期，而其东北部海岸因为濒临大西洋，所以主要的风暴潮类型为温带风暴潮。据统计，特大飓风风暴潮约每隔四五年发生一次，其所造成的损失是巨大的。

荷兰地势比较低，为风暴潮的发生提供了条件。根据相关资料记载，在1953年1月底荷兰遭受了特大温带气旋的袭击，水位不断增加，洪水泛滥，导致人员伤亡惨重，生还者流离失所，而经济发展也受到了重创，人们无法正常生活。同时，这次强风暴潮过程还侵袭了英国及北海海岸的一些西欧国家，导致了人员伤亡。

风暴潮的预防知识

次风暴潮可能致灾等级的大小，是由该次风暴潮过程影响海域内各验潮站出现的潮位值超过当地“警戒潮位”的高度而确定的。

当沿海发生风暴潮时，沿岸的潮位会达到某一高度值，此时，人们需要警戒并防备潮灾发生的指标性潮位值，这个位置就被称为警戒潮位。警戒潮位的高低与当地防潮工程有着很大的关系。一旦设定了警戒潮位，风暴潮灾害监测、预报、警报等工作就更加容易进行，同时，各级政府也能科学、正确、高效地组织和指挥防潮减灾。

中国国务院颁布的《风暴潮、海啸、海冰应急预案》规定，风暴潮预警级别分为I、II、III、IV四级，分别表示特别严重、严重、较重、一般，分别用红色、橙色、黄色和蓝色作为级别颜色。海洋环境预报部门根据可能出现的风暴潮发布风暴潮I级、II级紧急警报、III级警报、IV级预报。

1.风暴潮I级紧急警报（红色）

受热带气旋或温带天气系统影响，预计未来沿岸受影响区域内有一个或一个以上有代表性的验潮站水位将出现达到或超过当地警戒潮位80厘米以上的高潮位时，至少提前6小时发布风暴潮I级紧急警报。

2.风暴潮II级紧急警报（橙色）受热带气旋或温带天气系统影响，预计未来沿岸受影响区域内有一个或一个以上有代表性的验潮站水位将出现达到或超过当地警戒潮位30厘米以上80厘米以下的高潮位时，至少提前6小时发布风暴潮II级紧急警报。

3.风暴潮III级警报（黄色）

受热带气旋或温带天气系统影响，预计未来沿岸受影响区域内有一个或一个以上有代表性的验潮站水位将出现达到或超过当地警戒潮位30厘米以内的高潮位时，前者至少提前12小时发布风暴潮警报，后者至少提前6小时发布风暴潮III级警报。

4.风暴潮IV级预报（蓝色）

受热带气旋或温带天气系统影响，预计在预报时效内，沿岸受影响区域内有一个或一个以上有代表性的验潮站水位将出现低于当地警戒潮位30厘米的高潮位时，发布风暴潮预报。正是因为由大风引起的增水和天文大潮高潮的叠加才引起了风暴潮产生。在20世纪20、30年代，世界主要海洋国家就已经开始进行风暴潮的预报研究工作，当时主要是在天气预报和潮汐预报的基础上进行。当时很多受到风暴潮影响严重威胁的国家也相继成立了预报机构，在1931年，荷兰建立了风暴潮警报机构，1953年，英国成立了风暴潮警报局。其实，世界上风暴潮最多的国家是美国，从1936年以来，美国就开展风暴潮的研究与预报工作，风暴潮主要是由美国国家飓风中心发布预报，另外，沿海各州的气象机构也参与其中，当时的预报范围主要集中在夏威夷和阿拉斯加两个州。

从20世纪70年代开始，我国建成风暴潮预报业务系统。从1974年开始，国家海洋水文气象预报总台也就是国家海洋环境预报中心正式向全国发布风暴潮预报，发布预报的方式经历了从电报、电话到现在的电视广播、传真电报和手机短信等传媒手段的变化。随后，很多地区也有了风暴潮预报，这主要是由国家海洋局所属3个分局预报区台、海南省海洋局预报区台以及部分海洋站、水利部所属的沿海部分省市水文总站和水文、海军气象台等单位进行。到目前为止，我国已经基本建成了一个全国性的预报网络。

随着经济的不断发展，我国越来越重视风暴潮灾的防范工作。目前，我国在沿海已建立了多个海洋站、验潮站组成的监测网络，配备了比较先进的仪器和计算机设备，利用电话、无线电、电视和基层广播网等传媒手段，传输灾害信息。

在风暴潮预报业务系统中，它们能较好地发布特大风暴潮预报和警报，与此同时，沿海省市有关部门和大中型企业也制订了一些预防和预报的有效对策，主要表现在低洼港口和城市重新确定了警戒水位。如今，抗御潮灾已经成为保证经济健康发展的重要举措。

世界最宏伟的防潮闸

世界各大河口区多是通航的要道，经济发达，人口众多，商贸繁荣；又是易受风暴潮侵袭的地方。如何确保河口区免受潮灾，又不影响水运交通，一直是各沿海国家致力解决的问题。许多国家在河口段设置了各种防潮闸，其中以荷兰新建的防潮闸工程最为壮观。

荷兰在20世纪80年代决定在阿姆斯特丹市河口区建一座现代化大闸门，通过论证分析，并经公开招标，从6种方案中，选出了代号为：

BMK的设计方案，作为施工依据。