沈燦燊　甘雨鳴

　　前　言

　　珠江三角洲面向南海，是廣東糧食的主要産區，區内良田千頃，河汊縱横，人口稠密，爲政治、工業和經濟的中心，由於近海，每當臺風侵襲，引起暴潮，狂風夾帶巨浪，危害甚大。如6402，6411，6606，6711，7108，7118，7308，7421，7513……等臺風，都引起了不同程度的影響，故作出準確的臺風暴潮預報，是目前有關方面的迫切要求。

　　根據國家防汛辦公室規定，臺風暴潮預報要求爲三個階段：(1)48小時前定性預報，（2）24小時前定量預報，（3）12小時前準確定量預報。我們對珠江口（1）（2）兩種預報研究正在摸索中，當另文總結，這裏僅對12個小時預報方法進行探究，作爲補充48小時和36小時預報之用。

　　本文主要根據有關臺站多年的預報實踐經驗，結合珠江口自然地理的特點，作初步理論分析，得出共性的預報方法。由於臺潮受該區自然地理影響較大，地區特點明顯，加之臺潮資料比較短暫，並只限分析珠江口一帶，基於水平限制，錯誤必多，敬請提出批評指正。

　　1　珠江河口臺風暴潮特點

　　珠江河口是一個三角洲河網，河道地形復雜，大小河汊紛沓，不下千條，相互溝通，分經八個口門出海，這八個口門形狀、河向、河底地形都不相同，加上上游西、北、東三江來水量相差很遠，洪枯變化大，各地的潮差大小又不一樣，會潮點較多，每當臺風侵襲引起暴潮時，變化顯得十分復雜 。

　　現將主要影響的地形、潮汐和上游洪水量三個因素分述於後。

　　1.1　河口地形

　　珠江河口水深只有10~20米，屬於超淺海類型。因此暴潮增水主要動力是風的應力，它可以用淺海動力流體力學連續方程式來描述(1)。

　　式中：h——代表臺潮水位。

　　　　g——重力加速度。

　　　　ρ——水密度。

　　　　q　——水平流速。

　　　　W——垂直流速。

　　　　，·，Δ——爲水平梯度算子、散度算子、拉氏算子。

　　　　e　——垂直坐標，其單位向量e　，向上爲正。

　　　　t——時間。

　　　　f——柯氏力參數。

　　　　v，vL——爲垂直和側向運動湍流粘性系數。

　　從公式可知，臺風暴潮在淺海區主要受下列幾種作用影響，即氣壓、潮汐的水平流速，和垂直流速，風的應力和科氏力。在珠江口，觀察資料説明，風的應力表現得比較主要(15)，由於風應力的强迫，珠江口幾個口門大部分朝偏東向(崖門除外)，故如果東風分量大並與河口對向相配合時，則暴潮水位較高，這種現象，由我們廣泛調查的結果可以證明(14)。珠江河口暴潮主要由水流水平運動積聚而成。潮波從外海進入河口，由於河口地形的影響，呈卡爾文波（Kelvin Wave）的形式(4)，振幅右岸偏大，左岸偏小。另外，由於珠江口形狀和長度、寬度的特點，近口區的驗潮站，當强大臺風在附近登陸時，常受臺風引起的長波所影響，在登陸前2~3天，都有不同程度的潮型變化，或發生假潮現象。這種假潮現象是付振盪的一種，當被湍流粘性阻尼相扺消而衰弱(4)，因此，假潮經常只在潮腰上出現十幾分鐘，産生高度爲十厘米左右的一次或幾次震盪(11)。這種由長浪引起的變化，對提供臺潮短期預報有很大用處。

　　至於在虎門水道，由於該處水道寬闊，因而計算潮汐時，在理論上用二維計算方法比較合適(2)(3)。

　　1.2　潮汐特點

　　珠江河口一天中出現兩次不等高潮和不等低潮，按照我國目前利用的潮港分類標準來劃分時，珠江口各測站之比值均在0.5~2.0之間，屬於非正規半日混合潮港。由於河口地形及上游水量影響比較顯著，常有出現三次高低潮的現象，故屬於非正規半日淺海潮混合潮型。這裏月潮不等現象十分顯著，當月球赤緯接近於0或之後的1~2天，日潮不等很少而兩個高低潮高度幾乎相等亦逐漸增大，當達到最大後的1~2天，日潮不可能達最大，出現回歸日潮。此外，大潮多出現在朔望後2~3天，小潮多出現上、下弦後1-2天，月週期變化則因分潮點出現在上下弦前後或朔望前後而發生不同的變化，4~9月早潮大於晚潮，10~3月，反之(6)。這種潮汐特點，對臺風暴潮水位預報有很大關系，如果臺風發生在回歸潮期間附近，在兩個高潮上發生最高水位都有可能，自然，臺風出現在朔望和近地點附近時，暴潮水位也較高，我們在預報方法上必須考慮這些因素的綜合影響。

　　珠江河口最大潮差位於沿海島嶼，均在3公尺以上，比河口水道高從而形成沿海附近較大潮差帶(11)往後，在河口入口處又略爲减少，然後按各口門遞增遞减情况各自變化。喇叭形的虎門水道和崖門水道的潮差，並向上游遞增。其餘口門，河形潮差一般向上游遞减 。作臺潮水位預報時，也應當考慮到這一點。

　　1.3　上游河流洪水的影響

　　從天氣理論分析，珠江河口臺風暴潮極少可能與上游洪水峰相碰，但由於珠江流域源遠流長，當洪峰過後，仍有大量剩餘洪水量下泄，這樣便會抬高底水，增高暴潮水位。例如1974年7月22日（農曆6月初四），在朔日大潮期，值7411號强臺風在陽江登陸，西北江均有較大洪水（三水洪峰水位8.74m）,加上日、月、地位置近似爲一直綫，洪水餘水、大潮、臺風三者相互作用，使廣州市出現解放後最高水位（廣州浮標廠水位2.41m），雖然這種影響並不常見，但這樣的因素不可忽視。此外，當臺風在珠江河口登陸時，常帶來特大暴雨，産生一定的逕流量。特别東江和流溪河，每每形成大量洪水急泄而下，也使河口某些河段底水增長，從而抬高了臺風暴潮水位。經廣州中大水文站提供資料可知，珠江上游洪水對廣州高高潮水位抬高的公式爲：

　　y=0.38+0.97x +0.023x牛心嶺

　　式中：y爲臺風暴潮水位增加值。

　　X爲該站的水位。

　　即使牛心嶺（流溪河）的水位不變時，三水（西北江交匯點附近）的水位每增加1米，廣州高高潮相應增加0.10米。雖然，越靠近河口，由於洪水宣泄較快，這種影響逐漸較少，但上例仍可以説明洪水量對河口區臺風暴潮起着一定的抬昇作用。

　　2　珠江河口臺風暴潮12小時經驗預報

　　2.1　臺風增水的基本理論

　　增水分爲兩部分，另一部分是氣壓引起的，一部分則爲風力所引起，在廣闊的海洋中，水可以自由流動，没有積聚的地形條件，故以壓力作用爲主。隨着臺風向岸的移動，到達淺海時，水深迅速變淺，大陸棚底的摩擦力增大，因而氣壓的作用漸漸减弱，突出瞭風的作用。外海由風帶來的水流，被海岸阻攔後，便按臺風内部風力分佈情况引起積聚，加以偏轉力的作用，結果是離臺風登陸中心右方近海岸的海水積聚較多，高風岸左方的較小或减水，最高水位經常出現在臺風登陸中心右方一段距離。此時的臺風暴潮增水的海面機制並不按上式形式正態分佈，而是呈鈴形分佈。

　　當臺風發生後，海平面由於臺風作用，顯著昇高，海水以長波的方式向海岸移動，在風力連續不間斷的作用下，風壓流的速度和波速都是脈動的。因而海面增水值也是脈動的。這在我們分離珠江口黄冲站的80多次臺風增水過程綫圖中可以看出，但整個趨勢是向上昇的，當海面昇高到相應的平衡點後，在這個海水面高度上，迭加起相應的天文潮高，形成了當時最大的臺風暴潮水位。

　　2.2　預報方法

　　根據以上理論，我們認爲，只要預報出當時臺風抬起的海面高度（我們假定稱爲“底水”），迭加上相應計算出的天文潮高，便可以得出臺風暴潮最高水位。

　　我們認爲，臺風增水雖然是以脈動方式出現，但在一般西行路徑的臺風，整個趨勢是連續上昇的，特别在靠近最高水位前一段時間（12小時左右），趨向於穩定的上昇，在最高潮位出現前的一個潮谷（6小時左右）水位值，基本上接近出現最高潮位時之暴潮的“底水”值。天文引朔力既然不受臺風的影響，正常潮位的潮高也不可能有改變，因此，只要將預報的正常潮位迭加在這個潮谷水位上，便可求出最高臺風暴潮水位。至於6小時前的預報，幾個主要臺站的準確率是很高的。

　　(1) 在臺風來前每日點繪水位過程綫圖，並配上正常潮位預報曲綫，理論上兩者應當吻合或接近，否則説明非天文因素影響比較大，應加上經驗訂正，得出訂正值。

　　（2）在臺風接近本站前48小時左右，由於長浪影響，潮型開始變化，

　　水位跳動的大小與臺風路徑、强度有關。以後，隨着臺風接近，海水大量向海岸流動積聚，潮型變化更顯著。我們先按臺風移行路徑，確定出最高水位值出現時間，然後，在12小時前，即最大臺潮水位前一個潮峰出現時，便作預報。先報出6小時後低潮谷水位，再將以訂正的相應正常潮位迭加上去，便是預報的最高水位。

　　（3）預報前一個低潮水位方法如下：先計算出更前一個低潮實測值和正常預報水位之差 aa′,前一個高潮兩者的差值bb′。

　　式中：m——爲比例系數。

　　然後將CC′架在C′點上，得出C點，這就是6小時前的低潮實測水位。

　　（4）得出C點後，在C點上加上相應高潮正常潮位預報值，即潮差DD′，得到E點就是要預報的臺潮最高水位。

　　由於目前用調和分析法計算的正常潮位還存在某些問題，因此影響了預報值的精確性。爲此，可用下列方法較少誤差。

　　（1）求出前一個低潮谷於相位的更前一個低潮谷之差aa′.

　　（2）求出前一個高潮於相位的更前一個高潮之差bb′.

　　（3）代入Δh=aa ′/bb′　　m0——系數

　　（4）在C點的低潮谷處加上△h，即得E。　　E=C點水位+Δh

　　（5）將預報臺潮最高高水位前一個相應高潮的潮差dd′加上朔望訂正ΔH，得（dd′+ΔH）加在E點上，得到g′即爲所求潮高臺潮水位。朔望訂正可用歷史上同期陰曆資料獲得。

　　這5次臺潮m=1/2（由於人力、時間，我們還未認真細緻地將黄金、港口、赤灣河黄冲等站的不同臺風路徑的m值（m0）算出，計劃今後繳以將上述臺站資料，在臺站同志指導幫助下，用優選法求得較準確的m值。）

　　2.3　討論

　　（1）上述方法很顯然是一種趨勢法，與陸地水文中的洪水波的單站預報中所用的方法相似。洪水波的强迫力是進入河槽的地表逕流的量、進入速度、水面比降以及波的展開和扭曲大小有關。臺風暴潮潮波的强迫力是風力，波的形狀與風力夾帶入河口的水量、速度、口的水量、速度、河口地形及波的上溯時的變形大小有關。
（2）預報中，主要是先計算出（aa′+bb′）, m值的大小均應視離河口之遠近，河道地形不同而靈活運用，對此應作詳細的分析考慮。

　　（3）對特殊的臺風，例如7421號臺風，在最大潮位前6小時水位上昇迅速，用這種方法預報誤差較大，然而，此方法對大部分西行臺風效果較好，對於初期發生强烈减水而後突然增水的臺風，則應加以經驗訂正。

　　3　結束語

　　本法取自於廣大第一綫工作的經驗加以分析綜合得出，並經部分臺站多年試行，效果一般尚還可以。此法的優點是簡單、明瞭，不用煩瑣的大量計算工作，不用分離增水值，作爲補充48小時和36小時前的預報，是有一定作用的。不過由於自然現象復雜，影響因子較多，仍需要不斷總結、改進和提高。從這次工作過程中，有下列意見和建議。

　　（1）關於正常潮水位預報問題。正常潮水位預報的正確與否，是預報的主要關鍵，如果正常潮位誤差較大，則臺潮預報值必然有較大誤差。因此對目前在河口區的正常潮水位預報方法，應尋求一個更爲切合實際的計算理論，以改進調和分析法的不足（5）。國外正用特徵綫法效果較好（7，8）。

　　（2）關於河口潮汐和潮波的研究。臺潮預報，與河口潮汐特性有極密切的關系，珠江口地形復雜，溝叉縱横，潮流此漲彼退。潮波進入河口後的變形如何？屬於那種運動形式？如能弄清楚，對正常潮位的預報計算和臺潮增水研究都將有很大的幫助。

　　（3）臺風暴潮發生時，常伴有較大的波浪，根據調查，珠江河口區附近，大風到來時常有波高30~40 cm的海浪産生，對堤圍威脅甚大，如能增加這方面的觀測和研究，對防禦臺潮有一定幫助。

　　（4）關於聯合分片預報問題。目前臺潮預報多爲單站預報，當臺風發生時，河口各地區的增水情况必然會相互關連，如能作聯合分片預報，互通情報，預報效果必定更佳16。建議珠江河口各站連成預報網，在臺風形成後互相聯繫，進行聯合預報。臺潮過後進行討論研究，並建立臺潮檔案，以供參考。


　　（風暴潮，國家海洋局海洋出版社，1979。）