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不同類型臺風侵襲珠江三角洲河口區引起暴潮增水規律的初步分析



  沈燦燊 甘雨鳴

  珠江河口常受臺風侵襲,從1949至1970年,在珠江三角洲登陸和掠過外海使本區發生增水現象的臺風,達60多次,其中多次形成暴潮並挾帶巨浪,令沿岸不少堤圍,被暴潮巨浪衝擊潰毁,威脅甚大。自1957年開始,中山大學地理系和廣東水文總站合作,開始進行本地區臺風暴潮研究,文化大革命後,省内許多水文站,陸續開展臺潮預報工作,特别在6903號臺風過後,省領導十分重視,大力支持開展這方面的研究。1972年廣東省水文總站主辦(中山大學協作)“臺風暴潮預報訓練班”後,在省水文總站和佛山、惠陽兩地區水文分站領導下,新會、南沙、燈籠山等站點在原有的基礎上,不斷改進預報方法,取得了一定成績。

  本文的目的,就是想通過三角洲各站的多年潮水位記録,作面上的分析,以求得出不同類型、强度的臺風與三角洲地區各口門增减水過程的關系,從而找到一些規律,供各站在預報研究時作參考。由於人力關系,本文在“珠江河口臺風暴潮研究”(沈燦燊,盧如秀)一文的基礎上,作了一些修改,提出一些新的看法,所用的資料則爲51~62年共12年,63年後,如6412(在斗門登陸)、6419(在斗門登陸)、6605(在珠海登陸)、6519(在陽江登陸)、6903(在惠來登陸)等六、七次對本地區有較大影響的臺風,都未列入。因此,分析的資料是不够完整的,加以我們的水平較低,方法也不成熟,内容必多錯誤,請同志們指正。

  1 影響臺風增减水位的幾個自然地理要素特點

  珠江河口爲三角洲網河型河口,由珠江三大支流——西、北、東江——下游淤積而成,河汊縱横,且各河方向、大小和形狀都不一致。珠江源遠流長,流域廣大,上游來水全部經由河口三角洲宣泄,洪水變化大,三角洲各河汊流量分配每次洪水都不相同。本區潮汐變化復雜,又多暴雨,當臺風侵襲本區時,在上述各種因素的綜合影響下,臺風增减水將形成復雜的變化,這裏僅將影響本區臺風增水較主要的河道地形、上游洪水和潮汐情况三方面因素概述於後。

  1.1 河道地形特點

  珠江河口是由三角洲網河搆成,大小河汊不下千條,以形狀分析,可分爲兩類:一類是普通河道,如磨刀門,另一類是喇叭形河道,如虎門和崖門。這種形狀的河道,當臺風來時,如吹偏東風,從海外來的强大潮波,將乘盛潮涌入,增水較快較大;反之,當吹偏北風,又值退潮時,大量河水順泄而出,减水現象特别明顯。以河道方向來説,可分三種不同方向:第一種是東向的河道,如横門。第二種是偏東南向的河道,如磨刀門、洪奇瀝、蕉門等。第三種是偏南北向的河道,如虎跳門和崖門。由於臺風多由東南或東向西或西北運行,故臺風潮增水以第一第二種河道最劇烈;當臺風前來或離去,長期吹較强大偏北風時,第三種河道减水現象最厲害。實際上,河向、河形當綜合考慮,例如崖門,是喇叭形南北向河道,在吹偏北風退潮時,將成爲全區最大减水值區。反之,虎門水道内的横門口,由於虎門是喇叭形,本身又是東向,當吹强烈東風,漲潮時,常成爲增水高值中心。另外,我們還要考慮河道的暢寬阻塞情况和河道口門的島嶼分佈情况,這些特點對臺風潮的增减水是有一定影響的。

  1.2 上游供水情况

  本區上游洪水由5月開始增大,到9月以後便告結束,以後便進入枯季。洪水一般可分爲頭造水(農曆三月底)、四月八(農曆四月)、龍舟水(端午附近)、七夕水(農曆七月)和中秋水五個洪峰,其中以龍舟水最大,但有時七夕水也會成爲全年最高洪峰,中秋水則多由臺風暴雨引起所致。

  一般而言,三角洲河口地區洪水主要由西、北兩江泄洪所致,由於兩江洪水每年變化很大,可分爲下列四種主要類型(表1)。不同上游流量引起三角洲各河汊不同的流量分配,不同流量分配引起不同的水位,當臺風夾帶盛潮而來並與洪水波相遇,相互壅高,增水情况就受到了不同程度的影響。在秋冬兩季,上游流量較少,河口水位較低,臺風帶來的增水現象一般較小,這種現象尤以三角洲中部洪水、潮水和臺風三者都能達到地區最顯著。

  1.3 潮汐情况

  本區潮汐爲混合潮中的非正規半日潮型。每天兩次高潮和兩次低潮,潮差和潮歷時都不相等,每月以朔望後2~3日潮位最高,上、下弦後2~3日潮位最低。

  本區潮差(包括最大潮差、平均潮差)的地區分佈是有一定規律的。以上、下游來説,喇叭形的水道,潮差是向上游逆增的,反之,一般河道則向上游逆减。一般來説,平均潮差最大不過1.6 m左右,最大潮差亦不過3.3 m(包括漲落潮最大潮差)。以平面分佈而言,如以各水道口門站爲標準,則泥灣門和磨刀門爲低值中心,向東西兩側增大,東部最大在周仔圍,西部最大在崖門石砠。(見圖1)

  當臺風來時,海潮沿河上溯,水位壅高,增水大小和潮位大小密切相關,而潮汐的大小又與潮差的分佈有一定的關系。

  此外,三角洲有着許多大大小小的會潮點(見圖2),它們是由於兩支潮流相遇而造成的,一般它的水位相對較高,當臺風暴潮到來時,涌入河道之水流在會潮點處相遇,加大了增水高度,這種現象,尤以大會潮點爲甚。(但會潮點處多無臺風水位記録,故有待以後深入研究。)

  實際上,以上三種因素是交相作用的,在它們的影響下,對臺風增水水位現象起了一定作用,在以後的分析中,便可以發現這一點。

  2 侵襲珠江三角洲的臺風和本文研究臺風水位的方法

  2.1 襲擊三角洲臺風簡介

  臺風一般發生於菲律賓東側太平洋或者我國南海海面上。發生於太平洋的臺風大多經過菲律賓和巴士海峽進入南中國海偏西運行,或者經過臺灣附近向東北,進入東海或嚮日本方向移去。南海臺風一般運行方向不定。根據1949~1970年資料統計,侵襲廣東沿岸地區的臺風共有149次(汕頭以東和北緯15°以南的臺風未計算在内),平均每年七次,其中以八、九月份出現最多,約占58%,五月和十月份最少,占8%(表2)。

  當臺風正面襲擊珠江三角洲時,無論强度大小,河口水位均受影響。臺風從三角洲附近經過時,由於其邊緣的影響,水位也會發生不同程度的變化。根據1949年~1970年記録,在三角洲登陸以及在其外海經過、使水位發生變化的臺風共達65次,平均每年3次。臺風登陸前,本區東部多出現東北風,西半部出現西北或西風。隨着臺風登陸,風力逐漸增大,風向依次改爲東北,東和東南,偏東風時風力最大,西部則多轉向爲西南風。臺風右半圓風力比較大,左半圓較小,一般前者比後者大三至四級。這種現象因臺風登陸地點不同及所控制的範圍大小有所不同。

  由於臺風源地、路徑、强度和登陸地點不同,因此對水位影響也不一樣。爲了研究方便起見,現將臺風劃分爲下列幾種類型:

  (1)按臺風源地劃分爲洋和海兩個類。洋源臺風多是發生於菲律賓東側的太平洋洋面上,其强度大,來勢兇猛,運行路徑一般有三條:一是偏西,經過南海,侵襲華南沿海,即可能在汕頭到東京灣沿岸登陸;二是菲律賓以東海面,經過臺灣附近向西北運行,在華東沿岸登陸;三是從菲律賓以東朝西北移動,後轉向東北朝日本方面移去,其中以第一類臺風對本區有較大影響。海源臺風發生於南海(西沙群島和南沙群島一帶),這類臺風强度一般不大,登陸後風力較弱,對水位影響較小,但如在海面向海岸移動登陸仍繼續加强者則例外,其運行路徑多系偏北,侵襲汕尾以西至東京灣沿海。

  (2)按臺風强度可分爲三類:

  ①强臺風——中心風力12級以上,即風速≥34 m/s,中心氣壓在970 mb以下。其中中心氣壓低於900 mb,風速大於60 m/s者,稱爲特强臺風。

  ②臺風——臺風中心風力8至11級,即風速18~33m/s,中心氣壓970~990 mb。

  ③弱臺風——中心風力在七級以下,即風速13~17 m/s,氣壓在990 mb以上。

  (3)按臺風登陸地點分爲四類:

  ①寶安至臺山之間登陸;

  ②北緯20°向北西行,在臺山以西至雷州半島和海南島北部間登陸;

  ③北緯18°~20°之間西行;

  ④大亞灣以東登陸。

  一般,對珠江口水位的影響主要取决於臺風登陸地點,而水位變化的大小又决定於臺風的强度。比如,太平洋强臺風在寶安至臺山間登陸,本區水位變化最大,而在大亞灣以東登陸,則水位變化小,甚至無影響。

  現將1951~1962年臺風分類於後。

  (1)太平洋强臺風共統計28次,其中在寶安至臺山間登陸的4次,占14%;20°N以北,在臺山以西至雷州半島和海南島北部之間登陸的7次,占25%;13°~20°N之間西行的7次,占25%;寶安以東登陸的6次,占21%。中臺風14次,寶安至臺山登陸的5次,占35%;20°N以北向北西行登陸的4次占29%;20°N以南向西行4次,占29%;寶安以東登陸1次,占7%。弱臺風只有3次,兩次在寶安臺山之間登陸,一次在雷州半島登陸。

  (2)南海臺風中,强臺風僅在中山登陸一次。中等强度臺風合計22次,在寶安至臺山之間登陸2次,占9%;20°N以北向北西行登陸的6次,占27%;20°N以南的10次,占45%;寶安以東的4次,占19%。弱臺風22次,在寶安和臺山之間登陸的5次,占23%;20°N以北登陸的9次,占40%;20°N以南西行7次,占33%;寶安以東登陸的1次,占4%。

  (3)太平洋臺風中,以强臺風占多,且多在本區登陸或在20°N以北西行,因此,對本區水位的變化將起决定性作用。南海臺風大多居中弱强度,對本區水位影響不大。

  2.2 分離臺風增水值的方法

  珠江河口區潮汐屬不正規半日潮性質,潮汐變化是有週期性的,但如遭受臺風襲擊,潮汐變化規律將被破壞,臺風增水值就是利用這種潮汐變化的規律求出正常潮位,然後與臺風水位比較而求得。

  預報正常潮水位的方法很多,多用調和分析法和月齡法,我們曾采用過調和分析方法,企圖預報出無臺風影響時的水位,再與臺風水位比較。由於河口區影響潮水位的自然因素比較復雜,因此,用上法求出的預報潮水位在某些情况下誤差較大。我們曾用廣州站資料作試驗,發覺月齡法比調和分析法更爲貼切,故采用月齡法。

  月齡法是應用多年的同一太陰月内各日各時潮水位數據各自相加並平均之,即得出各個太陰月多年逐日平均潮汐變化,作爲正常潮位曲綫。然後,再用所求臺風影響的某次水位資料與同時的多年平均潮汐變化資料比較,便可得出臺風影響的水位。

  應用月齡法時,我們認爲:

  (1)盡可能應用19年的資料作統計,天文變化的週期是19年,它的平均值正好消去因月球近、遠日點,和昇降交點等因素引起潮水位的變化。

  (2)河流上游來水量因每年洪、枯情况不同,此外,區内風力、風向、區間暴雨等對潮水位也有一定的影響,有了19年的資料,基本上可以扺消這些因素的變异。

  由於應用這種方法計算比較繁瑣,加上人力關系,本文只采用了簡化方法進行。我們主要是選擇與受臺風影響時間的天文因素相接近(主要是分點潮和回歸潮相一致)而没有臺風的一至三年同時間的水位資料加以平均,以求臺風時的正常水位(圖3)。應用這種短期資料求取臺風時的正常水位,必須做下列幾點訂正:①考察臺風期間或前後,上游的逕流量與對比年同期的上游的逕流量是否基本一致,如果不一致,就必須加以訂正。訂正方法主要是通過三角洲的頂部的馬口,三水兩個水文站的流量值作出經驗式進行。這個經驗關系,我們曾在“珠江三角洲潮汐的研究”一文作過叙述,在此不再重復。②臺風期間該站附近降雨量與對比年同期降雨量如不相同,要加以適當訂正。③臺風時期該站該月平均水位與對比年同期如不相同,也應訂正。④月球遠、近地點變化而引起的水位變化,要加以適當訂正,在本區,一般近地點比遠地點的潮高約大20~30厘米。(見沈燦燊、盧如秀(中山大學):珠江三角洲潮汐的研究。)

  3 不同類型臺風對珠江三角洲河口區潮水位的影響分析

  研究中,根據分析發現,不同類型的臺風,對珠江口潮水位有着不同的影響。在1951~63年有記録的80多次臺風中,我們按上述分類在每類中找出幾次有代表性的臺風潮水位,分析它的過程,找出它們之間的關系和特點。

  3.1 太平洋臺風

  3.1.1 寶安至臺山間登陸類型

  解放後在這個地區登陸的臺風共19次,由於這種類型臺風所引發的暴潮對珠江口各站危害最大,爲此我們選擇了1954年10月30日~11月7日,1957年9月19日~23日和1962年8月31日~9月2日的三次臺風,分别代表不同風速、登陸地點和中心氣壓值的臺風情况下,引起三角洲區潮水位變化的情况,並已第一個臺風暴潮水位變化作爲主要例子給出繪圖説明。(本文所列的增水值,全部是潮峰、潮谷增水值。)

  (1)1954年10月30日~11月7日臺風引起的水位變化

  本次臺風發生於太平洋,自東向西行,穿過巴士海峽,6日14時登陸於中山南部。登陸後横過三角洲,6日20時到達臺山,然後折向西南而逐漸消失。本臺風最低氣壓爲920mb(在東經125°附近時)風力達12級,登陸後中心氣壓最低992mb,最大風速(寶安)18.8 m/s。可以説,登陸後的風力並不算很大的,可以作爲中等臺風的例子。

  我們選用1953年和1955年同期陰曆的水位平均值,作爲不受臺風影響的正常潮水位,與本次臺風潮水位做比較。

  當臺風到達20°N以北時,珠江河口潮水便受到臺風影響。當時臺風仍未登陸,整個河口區吹偏北風,風力僅3~5級,但由於外海潮流受臺風推帶,在潮水波的影響下,6日06∶40以後各地的第一次高潮峰已有顯著的增水現象,可以説,增水主要不是受當地風力的影響。由於臺風自東南方向而來,與潮波同向,故虎門水道東向河岸水位較高,以横門爲中心,(因横門以下無測站記録)增水達0.60米,磨刀門次之,口門達0.45米,崖門又次之,爲0.41米,都向上游遞减。這裏還應説明,此時段磨刀門高潮峰時爲06∶40,横門爲07∶40,磨刀門潮峰先現,因風力愈後愈大,這可能對增水情况有影響。

  隨後臺風於6日14時在中山縣南部登陸,全區風力增大,風向則順時鐘,東南部爲東風,北部及西部偏北風,河口東部風力較大,14∶20以後,各地迎來第二次退潮潮谷時,由於風力作用,東向河道普遍增水,

  虎門水道横門口增水最大,達0.84米,洪奇瀝口爲0.75米,沙灣水道口爲0.71米,並都向上游遞减,但河口西部南向河道崖門,却有明顯减水現象,這是因爲西部長期間吹强北風,崖門河道又呈喇叭口形,有利潮水迅速外排,加以上游潭江補給水量較少,故發生减水。此時,三江口减水達0.79米,而介於兩者中間的磨刀門和泥灣門,則亦有微略减水現象,例如磨刀門口爲-0.10米,但稍遠處則减水現象消失。

  6日18時,臺風中心横掠過三角洲到達臺山,這時,全區吹偏東風,風力以西部較大,因潮向與風向一致,全區都發生增水現象,且大部分地區達最大值。18∶40以後的第二次高潮時,全區以磨刀門增水最高達0.98米,並向右左减小,崖門三江口爲0.74米,横門口爲0.78米,洪奇滘口爲0.80米,沙灣水道口爲0.67米。

  以後,盡管本區仍吹東風,但因風力减弱,7日03∶00以後,第一次低潮潮谷時,增水現象微弱,除崖門三江口增水仍在0.62米外,其餘口門增水都不超過0.30米,全區潮水受臺風影響現象逐漸消失。

  從這次臺風增水過程中,我們發現有下列幾個特點:

  ①在珠江口登陸的中等臺風,引起各地增水極值水位不超過1米,减水現象亦不超過1米。

  ②最大增水常發生在東向河口且吹最大東風時段或稍後,向上游便迅速减小。减水現象發生在長時間吹北風的南北向河道,尤以崖門最顯著。减水現象多出現在低潮谷時,無延續現象,横門以東地區没發現有减水現象。

  ③當全區都轉爲東風和偏東風時,全區都隨之增水,增水值大小視地區風力、河向不同而异,最大增水值發生在磨刀門,向左右减小。

  (2)1957年9月19日~23日臺風引起的水位變化

  本臺風發生在太平洋,自東向西北行,穿過吕宋島北部,22日20時在中山南部登陸,以後横過三角洲南部,23日經臺山轉北折西行,到德慶後逐漸消失。臺風21日02時在吕宋島北部登陸時中心氣壓985mb,風速35m/s,登陸珠三角前中心風速曾達40m/s,以後氣壓逐漸昇高,風力略漸减弱,登陸時中心氣壓970mb(寶安),風速24m/s(10級),可以作爲强臺風的一個例子。

  我們選用1956年陰曆同期潮水位資料作爲不受臺風影響的正常水位,與這次臺風潮水位作比較。

  當臺風中心到達21°N,東經115°E附近時,珠江河口各地水位開始受到影響,當時寶安吹NE18,廣州和臺山都吹N12,泥灣門以東偏東向河口在22日09時高潮水位均有昇高,以泥灣門和磨刀門口較大,達0.48米並向東面漸减,西面的虎跳門和崖門則未見抬昇。臺風將登陸時,各地風力加强,這時寶安吹E22.6,廣州和臺山均吹北風,臺山一帶風速達28m/s。時值低潮,水位在磨刀門以東均呈增水,其中横門口最大,達0.93米,這顯然與河向有關。反之,崖門在連續長時間强大北風影響下,加速排出,發生激烈减水現象,三江口减水達-1.08米。而介於兩者中間的泥灣門,水位平穩。以後,各地轉吹東風或偏東風,全區水位上昇,22日23時高潮時,增水最劇,磨刀門附近爲最高值,達1.45米,横門口附近亦達1.2米,顯然這是長時間東風吹襲,帶來强大海外潮波所引起,同時崖門亦轉减水爲增水,約0.5米左右。當臺風中心掠過臺山後,河口一帶改吹東南風,三角洲東部風力已减弱,西部風力仍强, 23日6時低潮時,磨刀門以東各河道增水已大不如前,甘竹~大良等地以上北江各河道,臺風影響也遠不如洪水影響明顯,只是崖門因受較大偏南風吹襲,河口涌進大量潮水,增水位達最大值,達1.15米。10時以後,風向不變,風力减弱,在第二次高潮潮峰時,各地增水現象也都漸漸减小。18時以後,臺風漸漸遠離三角洲,增水現象也逐漸消失。

  從整個臺風過程中,我們總結出幾個特點:

  ①在珠江口登陸的强臺風,可引起各河口增水1米以上,最大潮峰增水可達1.5米,潮谷减水也可達1米以上。

  ②以東向河道而言,增水最大值常發生在東風出現最大的時間或稍後,而最大區域則在河口,且向上游影響較遠,但喇叭形河道則在較游出現最大值。减水現象多發生在長時吹强烈北風後的南北河道上,以崖門最爲明顯。磨刀門以東地區未見减水現象發生。

  ③當全區都吹東風或偏東風時,全區都增水,但以偏東向的河道爲甚,磨刀門和横門附近最大。

  ④當轉吹强大南風時,崖門即發生强大的增水現象。

  (3)1962年8年31日~9月3日臺風引起潮水位的變化

  這次臺風發生在太平洋,向西移動,風力甚强,當30日到達20°N,120°E時,風速達45m/s,中心氣壓低至970mb。臺風於9月1日在香港附近登陸,中心氣壓仍在980mb左右,風速20m/s多,陣風40m/s,然後越過伶仃洋,中山,横掠西行經臺山,向西逐漸移行消失。

  本臺風增水現象爲63年前有記録的最大一次。由於59年泥灣門堵堤,故此地增水不顯著,而東部口門,如横門等地則增水急劇,爲歷年最大值。這次臺風增水可作爲登陸本區特强臺風情况下潮位變化的一個較好例子。

  我們選用了1960年陰曆同期的潮水位資料,作爲不受臺風影響下的正常水位,與這次臺風潮水位作比較。

  當9月1日0時臺風到達20°N以北時,本區潮水位開始受到影響,當時河口範圍内全吹北風和偏北風,風力5~9m/s,由於受風向影響,9月1日21時的第一次高潮潮峰水位略有降低,以崖門較顯著,但不過减0.20米左右,横門等地則在0.10米以下,沿河向上游略大,但白藤湖内側由於堤壩擋水作用,反而有所增大。

  1日6時後,風力轉强,河口區内仍吹北風和偏北風,正值1日第一次低潮到來,各地减水現象有所發展,但由於强風多位於西北江三角州東部,那裏又多爲偏東向河口,故减水仍不甚顯著,西部則風力較弱,故崖門减水與前期差不多。16時第二次高潮時,河口區東部轉吹强大SE風,外海潮浪隨臺風挾擊涌入,虎門水道西岸横門等地增水現象顯著,最大的横門口達0.6米。泥灣門一帶由於堵堤關系,增水現象不明顯。西部則吹WNW風。至第二次低潮,横門一帶增水轉高,最大的周仔圍增水達1.6米,其餘多在1.4米上下,而西部吹强大偏南風,故崖門又轉爲增水,在0.8米以下,遠不及東部厲害。白藤湖内泥灣門舊口增水0.3米左右,堤外和磨刀門口略大,約爲0.7米上下。2日晨臺風中心已掠過臺山向西减弱,全區潮水位增水現象漸次消失。

  從這次特强臺風侵襲中,我們發現潮水位變化有如下特點:

  ①由於這次臺風在寶安(河口東邊)登陸,臺風未登陸前,整個三角洲都處於臺風中心西半緣,在北風和偏北風控制下,全區均發生减水現象,東部因河向關系,减水不大,西部因强北風持續歷時不長,故减水也不及上兩次。

  ②當臺風中心到達中山後,風隨之變化,西北江三角洲東部轉爲强大東風所控,東向河道增水劇烈,爲歷次最高。

  ③當臺風繼續西行,全河口都在偏東風控制時,全區都發生增水,增水極值發生時間一般稍落後於最大風速時間,各區增水大小與風力大小和河向有關。當河口區轉爲偏南風時,西南向的崖門在强大風力作用下出現增水極值。

  ④堵堤後的泥灣門(堤内)增、减水現象都不顯著,堤外大於堤内。另一方面,磨刀門增水也减少很多,以往這裏是增水最大值中心的現象消失。

  綜合以上三次直接登陸珠江口臺山~寶安間臺風所引起潮水位變化情况有如下現象:

  ①登陸前,臺風中心西半圓吹西北風(在中山登陸和寶安登陸的臺風北風控制面積不同)河道都有减水現象,在10小時以上强大北風控制下,南北向的崖門减水最烈,可達1米以上,而東部東向河道减水甚微,只有0.1~0.2米,减水一般在退潮時較大。

  ②當臺風登陸後,中心以東地區吹强烈E風或SE風時,河口東部東向河道增水劇烈,一般增水極大值出現時間稍落後於最大風速出現時間,且多在高潮峰,極值最大爲1.6米。

  ③當臺風横掠過三角洲後,全區風向偏南,這時,崖門在强大南風影響下,增水現象轉劇。另一方面,由於崖門呈喇叭形,河道平直、水深,到頂部突然收窄,大量潮流涌入,壅高水位,可達1.5米(三江口)。增水一般比東部地區出現時間稍後,不過,高值出現的可能性及大小遠不及東部河道。

  ④多次臺風增水高值中心都在横門口附近和磨刀門~泥灣門出現,但白藤堤外仍有一定增水高度。

  ⑤登陸珠江口臺風引起增水大小除受風向影響外,與風力也有極大關系。登陸前風速40m/s以上、登陸仍在30m/s上下時,增水極值可達1.6米以上(可説是强臺風大增水)。登陸時風力在20m/s上下時,增水極值常在1米以上(中臺風中增水)。登陸時風力在12m/s以下時,則增水極值較小。增水值大小往往又與大風到達時潮水水位爲高潮峰抑低潮谷及當時天氣類型有關。

  3.1.2 在海南島或雷州半島登陸類型

  這種類型是指在太平洋生成向西移動並在珠江河口近海掠過的臺風,它們多半在雷州半島或海南島登陸。當這種臺風在氣壓很低和風速較大時,對珠江河口潮水有着不同程度的影響,爲了方便研究起見,我們將這種類型又劃分爲路徑在20°N以北和18°N~20°N之間(都指穿越東經115°)兩種。

  (1)在20°N以北掠過的臺風

  經統計,這種情况的臺風很多,初計共27次。我們選擇了1953年9月13~20日和1954年8月26~30日的兩次臺風分别代表中等臺風和强臺風的情况。

  1)1953年9月13~20日臺風對珠江河口潮水位的影響

  這次臺風發生在太平洋,15日扺達巴士的海峽,然後在20°N附近向西行,18日在23°N,15°E處掠過珠江河口近海,19日再貼近粤西沿岸西南行,穿過雷州半島中部,20日進入越南民主共和國後逐漸消失。

  本臺風風力不强,中心最大風速(指在20°N以北近珠江口時)在30m/s上下,可以説是一次中等强度的臺風。

  我們選用1952年、1954年和1956年三年陰曆同期的平均潮水位作爲不受臺風影響水位,與這次臺風潮水位做比較。

  當臺風中心開始接近珠江口時,18日4時以後,珠江河口區各地第一次高潮潮水位仍是平穩的,當時全區都在N風和NE風控制下,但風力較小,第一次低潮時,由於受長久的北風影響,全區水位有减水現象,以崖門較大,達0.8米。19日5時,臺風中心到達臺山沿海,臺風吹强烈北風,而東部河口則吹ESE風,全區開始增水,增水極值出現在5時後第一次高潮潮峰,以磨刀門附近最大,達0.76米,横門附近次之,約0.6米,並向磨刀門東西兩側及上游遞减,崖門較小,只有0.4米上下。16時後,臺風中心已移至電白海面,三角洲風力减弱,崖門吹NE風,在該日第一次低潮略有减水現象,但僅有0.2米左右。至於西北江三角洲東部風向不變,風力减弱,增水也漸漸平復。

  從這次臺風可見:

  ①臺風開始靠近珠江口時,全區都在風力不大的北風或偏北風控制下,水位變化平穩,在後期崖門會發生較大减水現象。

  ②當風向轉爲偏東時,全區又會形成增水,其中以磨刀門、横門一帶較高。

  ③總的來説,這次臺風對本區潮水位影響不大。

  2)1954年8月26~30日臺風對珠江口潮水位的影響

  本臺風發生在太平洋,向西移動,中心風速達67m/s,最低中心氣壓爲895mb,比1962年登陸珠江口的强臺風要强大得多,可以説是一個特强的臺風。

  臺風中心穿過巴士的海峽後,沿20°N稍北西行,最終在雷州半島中部登陸,隨後進入越南民主共和國北部逐漸消失。

  我們采用1952、1955和1956年三年陰曆同期的平均潮水位資料,與本次臺風水位作比較。

  當臺風於29日到達20°N,117°E附近時,本區風力雖然增强不大,但各河道口門於05時後第一次低潮時,已略顯昇高,一般在0.3~0.2米。13時以後,臺風中心到達20°N稍北,115°E時,由於强大的潮水波涌向珠江河口,加上珠江口内風速急劇增大,東部寶安吹ESE,風速達16m/s,西北江三角洲東部各口門泥灣門、磨刀門,增水現象比較明顯,第二次高潮時增水都在0.6米以上,最大的横門口達0.79米,成爲該區增水高值中心,但西部的崖門,在北風控制下,水位表現平穩。臺風中心到達113°E,珠江口東部出現最大東風,風速達18米,横門等河口增水達1.65米,泥灣門和磨刀門較小,約1.20米,崖門最小,只有0.6米左右,這一方面是由於西部風力較弱,且河道南北向受風力衝擊較小所致。23時後,臺風中心漸遠離珠江口,河口區内風向轉爲SE,風力减弱,次日第一次高潮時,横門等河道增水值降低,而泥灣門、磨刀門和崖門則繼續上昇,成爲了這次臺風最大增水值區,並以磨刀門口爲增水高值中心。30日07時後。第一次低潮時,全區風力减弱,除崖門增水仍在1米左右外,其餘各口門都减至0.6~0.7米。10時後,風力更弱,全區增水現象逐漸消失。

  從這次臺風活動過程中,我們發現珠江河口增减有下列幾個特點:

  ①本臺風爲特大臺風,其中心氣壓值和風速方面均比登陸珠江口的任一次臺風都大,但增水現象與1962年8月登陸珠江口的强臺風相若,説明在20°N以北從珠江口外西掠而過的臺風影響,比同等强度直接登陸的臺風影響要小得多,但最高增水值仍達1.6米以上。

  ②整個水位變化過程無减水現象。增水極值以横門附近最高,磨刀門次之,崖門最小,但仍在1米以上,就是説,偏東向的河道增水最大,昇高也最早最快。南北向河道最小,出現時間也較遲較慢。

  ③最大增水值落後於最大風力。北江各口門及横門最大增水值比最大風速出現時間遲約2~3小時,磨刀門次之,約落後8~9小時,崖門更遲,約落後13~15小時。這是由於臺風中心不在本區登陸,僅在河口外掠過,海外的强大潮波進入河口需要一段時間,故落後於最大風力的出現時間。最大增水由東而西,這與臺風由東向西移動有關。

  (2)在20°N~18°N間掠過的臺風

  解放後這種臺風一共出現28次,而我們選擇了1955年9月20~26日的特强臺風和1953年8月11~15日的强臺風作爲這種類型的代表。

  1)1955年9月20~26日臺風水位的變化情况

  這次臺風發源於太平洋,23日通過菲律賓吕宋島的北部,當時臺風中心最低氣壓值爲890mb,中心風速達67m/s,以後沿18°左右向西北運動,通過海南島東北部在北部灣海面逐漸消失。

  我們選用了1956年同期陰曆資料,作爲無臺風時的正常水位值,與這次臺風潮水位作比較。

  24日晨,當臺風在17°N,117°E附近時,最大風速爲62m/s,中心氣壓940mb,珠江三角洲風速開始加大,潮位增水現象開始,當時東部吹NE風8m/s,時值第二次高潮,横門各水道增水0.4~0.6米,24日21時後,臺風越過18°N向西北推進,對向珠江口,由於海外潮波仍未進入珠江河口,即使24日第二次低潮,風力雖然略有加大,風力偏NE,風速9m/s ,但水位增加不顯著。25日04時後,雖然三角洲風力略减,但值漲潮,海外大量潮水涌入,各地增水才達極值,以泥灣門和横門附近最高,泥灣門第一次高潮時增水達1.06米,磨刀門、横門口次之,達0.95米,崖門最小,只得0.7米左右。14時以後,西部風力加大,東部各河道增水略减,西部崖門增水達最大值,在0.8米左右,16時以後,臺風遠離珠江河口,增水現象消失。

  從這次臺風水位變化過程中,可得出如下結論:

  ①這次臺風風力極大,氣壓較低,屬特强臺風,由於臺風在18°稍北西行時離珠江口較遠,盡管珠江口風速不大,但海上潮浪受臺風影響,大量涌入珠江口,故最大增水仍在0.9米左右,相等於襲擊珠江口中等强度的臺風。

  ②增水極值出現時間比風速極值落後,增水最早爲三角洲東部,漸向西部推移,以崖門最後,這是由於崖門風速極值出現較遲之故。全區以泥灣門爲高值中心,向東西减少。

  ③由於北風吹襲時間不長,盡管西部吹較大的北風,但减水現象仍不顯著。

  2)1953年8月11~15日的臺風水位變化情况

  這是一次强臺風。11日發生在太平洋,12日横過巴士海峽,沿20°N以南向西運動,13日14時~20時經過珠江口南部海面,14日在海南島登陸,15日在北部灣轉入越南北部,逐漸消失。

  這次臺風到達珠江南部時氣壓爲960mb,風速30m/s左右。

  我們選用1954年同期陰曆的水位情况,作爲不受臺風影響的正常水位情况,與這次臺風期水位作比較。

  12日傍晚第二次高潮時,三角洲潮水位開始受到影響,但不明顯,直到13日傍晚,第一次高潮時各口門開始出現顯著增水,神灣成爲最高值,第二次高潮時,横門增水0.4~0.5米,爲最大值。崖門直到14日第一次低潮時才出現增水最大值0.6米。14日第二次低潮後,各河口水位便開始平復。這次增水除崖門外,其他站較大值都出現在高潮峰。

  本臺風對珠江河口增水影響不大,近似於在珠江口登陸的弱臺風所引起的增水情况。

  3)在18°N以南掠過的臺風

  在18°N以南掠過的臺風,對珠江口水位影響並不明顯,例如,1956年8月27日~31日的强臺風,在北緯17.5°左右由東向西掠過海面,中心氣壓980mb,風力達46m/s,但當時珠江口增水現象不明顯。又如1960年10月10日~16日的强臺風,横過菲律賓中部,在17.5°左右向西掠過海南島南部海面,對珠江口水位影響同樣並不明顯。

  總結在海南島或雷州半島登陸的臺風對珠江口的增减水影響,可以得到下列幾點結論:

  ①在珠江口外掠過的臺風,影響潮水位的變化,一般比直接登陸珠江口的臺風要小。在18°N以北掠過的臺風,在特别强大的情况下,珠江河口增水現象仍較顯著,但一般臺風則影響較小。在18°N以南掠過的臺風,影響本區潮水增减不大,這和臺風離珠江河口遠近有關。

  ②臺風將登陸前,全區都吹偏北風,但一般减水不大或無减水現象,主要是風力不大和風時不長。轉吹東風後,即發生增水現象,但增水極值出現時間一般落後於風力極值出現時間5~8小時,有時可達10小時以上。

  ③增水普遍由東向西推遲出現,這與臺風中心由東向西運行有關。

  ④有時海外風力極强大,但離本區稍遠(接近18°N以北),河口内風力不大,但由於海外潮波被强風驅入,仍有一定的增水高度。

  3.1.3 大亞灣以東登陸類型

  這一類型又可分爲强臺風、臺風和弱臺風三種形式來討論,但由於在大亞灣以東登陸的臺風和弱臺風對本區水位影響不大,故此地只討論强臺風。

  我們選擇1957年7月13~17日一次强臺風作例子分析。這次臺風13日源於菲律賓外側太平洋面上,穿過吕宋島北部向西北直行,16日在大亞灣東部(東經115°)登陸,以後仍向西北方向移去,經廣州北面,逐漸衰弱,在廣西賀縣消失。本臺風中心氣壓在980mb左右,16日20時登陸前以及17日02時掠過廣州北面時,中心氣壓均爲980mb,風速爲24m/s。

  現選用1956年同期水位資料作爲正常水位比較,並列出表5:

  這次臺風於16日22時在大亞灣登陸,此時,珠江口多吹偏西風,水位無明顯變化。7小時後,臺風掠過廣州北面向四會方面移動,珠江口出現偏東風,故從17日05時起,增水在早潮出現,但水位增加不大,只有20~40厘米。此後,水位又轉爲正常情况。與此可見,在大亞灣以東登陸的臺風,只有强臺風對珠江河口水位有輕度影響,而臺風和弱臺風則幾乎全無影響。

  3.2 南海臺風

  我們共選擇了三次臺風以作分析。一次是1961年5月19日14時在寶安登陸的臺風爲代表,這次臺風登陸前風速達40m/s,臺風中心最低氣壓898mb,登陸時風速仍達35m/s,登陸後向東向北移動,經河源、福州出海。這次臺風曾發展爲强臺風,但當時珠江河口並没有增水現象出現,只是19日全區大部分地區吹偏北風,各河道都有减水現象。另一次是61年8月31日在斗門登陸的臺風,登陸前和登陸時風速都是20m/s,登陸後移向羅定消失,這次臺風對整個三角洲增水影響微弱。第三次是1959年7月8~12日的臺風,在汕尾登陸,是一次强臺風,但未發現三角洲有增水現象。

  由於資料年代只有12年,未能全面反映南海臺風對本區的影響情况,尚待今後增補分析。

  4 結束語

  (1)不同類型的臺風,對珠江河口增水有不同影響。Ⅰ類臺風引起的增水值最大,在12年資料中,Ⅰ類的强臺風引起增水最大值可達1.6米以上。Ⅱ類臺風次之,在同樣風力下,增水比Ⅰ類小,但當碰上特强臺風時,增水也可達1.6米。Ⅲ類臺風影響更小。Ⅳ類臺風一般是不會引起增水的,只有强臺風才會引起增水。在18°N以南掠過海面的臺風,無論其强度大小,對本區都是没有影響的,至於南海臺風,對本區增水的影響同樣不大。

  (2)臺風侵襲本區時,一般臺風右半圓地區無减水現象,左半圓則出現减水。如果臺風在三角洲中部中山登陸。右半圓的虎門水道没有减水現象,而左邊圓的崖門則有减水出現。在香港、寶安登陸的臺風。因整個三角洲大半處在左半圓,故在登陸前即普遍出現减水,但隨着臺風登陸,風向改變,便迅速轉變爲增水。掠過海面西行的臺風,本區一般不會出現减水現象。當某地吹刮的偏北風愈强,持續時間愈久時,則减水愈劇烈,在連續10小時以上强北風控制下,崖門减水可達1米以上。南北向的口門,减水比東南向或東向的口門大得多。

  (3)正面侵襲三角洲並在三角洲登陸的臺風,增水的大小和當地的風向和風速密切相關,特别是登陸前風速大、且登陸後仍保持較强風速的臺風,增水更爲劇烈。從資料分析中發現,登陸前風速在40m/s以上,登陸後仍保持在30m/s左右的一次臺風過程中,增水最大值可達1.6米以上。當登陸後風速迅速减弱,風速在12m/s以下時,增水較小。在珠江口外海面掠過的臺風,增水與當地風速關系不大,主要决定於臺風的中心氣壓,某次在18°N以北掠過本區海面由東向西的臺風,中心氣壓低於900mb,增水極值也接近1.6米。

  此外,增水和臺風中心移動速度有很大關系,在風力、氣壓相同情况下,移動愈慢,增水愈高。

  (4)登陸珠江三角洲的臺風,增水值大小主要决定於臺風强度,也與當時的天氣形勢有關,即是與登陸後的路徑有密切關系。如臺風登陸後折向西行,則全區急驟增水,影響最大,北行或西北行次之,東行或東北行又次之。

  (5)在12年資料分析中可知,三角洲各口門的增水過程各有不同:

  ①崖門、銀州湖屬深溺谷,河道南北向,歷史潮水位資料中没有臺風假潮記録,這是否與水深較大並成一開闊湖形的地形特點有關有待研究。這裏在臺風登陸初期,一般有明顯的减水現象,以後便迅速增水,增水極值也高。

  ②珠江口蕉門以下河段爲喇叭形河道,當臺潮波涌入時,增水變化較快較高,在洲仔圍、横門附近,常成爲增水值中心,减水現象較少。      

  ③磨刀門至虎跳門一帶的偏東向河口,如泥灣門口鬼子閣常成爲臺潮威脅較大的地區。白藤堵海前也常成爲增水的另一高值中心,不過自堵海後,增水程度就大大降低。

  ④天河~甘竹~市橋以上地區,受臺潮影響較小。

  最後我們提出幾點不成熟的建議,供有關方面參考:

  ①珠江河口區河汊紛沓,潮水位常受上游流量、暴雨、風向、風力等自然因素變化而增减,情况比較復雜,我們發現,如果沿用沿海港口的正常潮水位預報方法去預報正常潮位,誤差較大,希望能在理論上和實用上研究,探索出一種比較合適該地區的正常潮位預報方法。

  ②每當臺風暴潮增水來臨時,常挾帶狂風暴雨巨浪,對沿河堤圍威脅甚大,但珠江河口區基本没有設置波浪和波壓的觀測,而從發展角度來看,這種資料是十分需要的,建議有關單位作這方面的觀測和研究。

  ③華南海區的臺風潮水位資料也較缺乏,我們無法瞭解海水位在臺風來時的變化規律,使分析工作變得十分不全面,建議有關方面作這方面的研究。   

  (原載:風暴潮,國家海洋局海洋出版社,1981。)
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