沈灿燊　甘雨鸣

　　前　言

　　珠江三角洲面向南海，是广东粮食的主要产区，区内良田千顷，河汊纵横，人口稠密，为政治、工业和经济的中心，由于近海，每当台风侵袭，引起暴潮，狂风夹带巨浪，危害甚大。如6402，6411，6606，6711，7108，7118，7308，7421，7513……等台风，都引起了不同程度的影响，故作出准确的台风暴潮预报，是目前有关方面的迫切要求。

　　根据国家防汛办公室规定，台风暴潮预报要求为三个阶段：(1)48小时前定性预报，（2）24小时前定量预报，（3）12小时前准确定量预报。我们对珠江口（1）（2）两种预报研究正在摸索中，当另文总结，这里仅对12个小时预报方法进行探究，作为补充48小时和36小时预报之用。

　　本文主要根据有关台站多年的预报实践经验，结合珠江口自然地理的特点，作初步理论分析，得出共性的预报方法。由于台潮受该区自然地理影响较大，地区特点明显，加之台潮资料比较短暂，并只限分析珠江口一带，基于水平限制，错误必多，敬请提出批评指正。

　　1　珠江河口台风暴潮特点

　　珠江河口是一个三角洲河网，河道地形复杂，大小河汊纷沓，不下千条，相互沟通，分经八个口门出海，这八个口门形状、河向、河底地形都不相同，加上上游西、北、东三江来水量相差很远，洪枯变化大，各地的潮差大小又不一样，会潮点较多，每当台风侵袭引起暴潮时，变化显得十分复杂 。

　　现将主要影响的地形、潮汐和上游洪水量三个因素分述于后。

　　1.1　河口地形

　　珠江河口水深只有10~20米，属于超浅海类型。因此暴潮增水主要动力是风的应力，它可以用浅海动力流体力学连续方程式来描述(1)。

　　式中：h——代表台潮水位。

　　　　g——重力加速度。

　　　　ρ——水密度。

　　　　q　——水平流速。

　　　　W——垂直流速。

　　　　，·，Δ——为水平梯度算子、散度算子、拉氏算子。

　　　　e　——垂直坐标，其单位向量e　，向上为正。

　　　　t——时间。

　　　　f——柯氏力参数。

　　　　v，vL——为垂直和侧向运动湍流粘性系数。

　　从公式可知，台风暴潮在浅海区主要受下列几种作用影响，即气压、潮汐的水平流速，和垂直流速，风的应力和科氏力。在珠江口，观察资料说明，风的应力表现得比较主要(15)，由于风应力的强迫，珠江口几个口门大部分朝偏东向(崖门除外)，故如果东风分量大并与河口对向相配合时，则暴潮水位较高，这种现象，由我们广泛调查的结果可以证明(14)。珠江河口暴潮主要由水流水平运动积聚而成。潮波从外海进入河口，由于河口地形的影响，呈卡尔文波（Kelvin Wave）的形式(4)，振幅右岸偏大，左岸偏小。另外，由于珠江口形状和长度、宽度的特点，近口区的验潮站，当强大台风在附近登陆时，常受台风引起的长波所影响，在登陆前2~3天，都有不同程度的潮型变化，或发生假潮现象。这种假潮现象是付振荡的一种，当被湍流粘性阻尼相扺消而衰弱(4)，因此，假潮经常只在潮腰上出现十几分钟，产生高度为十厘米左右的一次或几次震荡(11)。这种由长浪引起的变化，对提供台潮短期预报有很大用处。

　　至于在虎门水道，由于该处水道宽阔，因而计算潮汐时，在理论上用二维计算方法比较合适(2)(3)。

　　1.2　潮汐特点

　　珠江河口一天中出现两次不等高潮和不等低潮，按照我国目前利用的潮港分类标准来划分时，珠江口各测站之比值均在0.5~2.0之间，属于非正规半日混合潮港。由于河口地形及上游水量影响比较显着，常有出现三次高低潮的现象，故属于非正规半日浅海潮混合潮型。这里月潮不等现象十分显着，当月球赤纬接近于0或之后的1~2天，日潮不等很少而两个高低潮高度几乎相等亦逐渐增大，当达到最大后的1~2天，日潮不可能达最大，出现回归日潮。此外，大潮多出现在朔望后2~3天，小潮多出现上、下弦后1-2天，月周期变化则因分潮点出现在上下弦前后或朔望前后而发生不同的变化，4~9月早潮大于晚潮，10~3月，反之(6)。这种潮汐特点，对台风暴潮水位预报有很大关系，如果台风发生在回归潮期间附近，在两个高潮上发生最高水位都有可能，自然，台风出现在朔望和近地点附近时，暴潮水位也较高，我们在预报方法上必须考虑这些因素的综合影响。

　　珠江河口最大潮差位于沿海岛屿，均在3公尺以上，比河口水道高从而形成沿海附近较大潮差带(11)往后，在河口入口处又略为减少，然后按各口门递增递减情况各自变化。喇叭形的虎门水道和崖门水道的潮差，并向上游递增。其余口门，河形潮差一般向上游递减 。作台潮水位预报时，也应当考虑到这一点。

　　1.3　上游河流洪水的影响

　　从天气理论分析，珠江河口台风暴潮极少可能与上游洪水峰相碰，但由于珠江流域源远流长，当洪峰过后，仍有大量剩余洪水量下泄，这样便会抬高底水，增高暴潮水位。例如1974年7月22日（农历6月初四），在朔日大潮期，值7411号强台风在阳江登陆，西北江均有较大洪水（三水洪峰水位8.74m）,加上日、月、地位置近似为一直线，洪水余水、大潮、台风三者相互作用，使广州市出现解放后最高水位（广州浮标厂水位2.41m），虽然这种影响并不常见，但这样的因素不可忽视。此外，当台风在珠江河口登陆时，常带来特大暴雨，产生一定的径流量。特别东江和流溪河，每每形成大量洪水急泄而下，也使河口某些河段底水增长，从而抬高了台风暴潮水位。经广州中大水文站提供资料可知，珠江上游洪水对广州高高潮水位抬高的公式为：

　　y=0.38+0.97x +0.023x牛心岭

　　式中：y为台风暴潮水位增加值。

　　X为该站的水位。

　　即使牛心岭（流溪河）的水位不变时，三水（西北江交汇点附近）的水位每增加1米，广州高高潮相应增加0.10米。虽然，越靠近河口，由于洪水宣泄较快，这种影响逐渐较少，但上例仍可以说明洪水量对河口区台风暴潮起着一定的抬升作用。

　　2　珠江河口台风暴潮12小时经验预报

　　2.1　台风增水的基本理论

　　增水分为两部分，另一部分是气压引起的，一部分则为风力所引起，在广阔的海洋中，水可以自由流动，没有积聚的地形条件，故以压力作用为主。随着台风向岸的移动，到达浅海时，水深迅速变浅，大陆棚底的摩擦力增大，因而气压的作用渐渐减弱，突出瞭风的作用。外海由风带来的水流，被海岸阻拦后，便按台风内部风力分布情况引起积聚，加以偏转力的作用，结果是离台风登陆中心右方近海岸的海水积聚较多，高风岸左方的较小或减水，最高水位经常出现在台风登陆中心右方一段距离。此时的台风暴潮增水的海面机制并不按上式形式正态分布，而是呈铃形分布。

　　当台风发生后，海平面由于台风作用，显着升高，海水以长波的方式向海岸移动，在风力连续不间断的作用下，风压流的速度和波速都是脉动的。因而海面增水值也是脉动的。这在我们分离珠江口黄冲站的80多次台风增水过程线图中可以看出，但整个趋势是向上升的，当海面升高到相应的平衡点后，在这个海水面高度上，迭加起相应的天文潮高，形成了当时最大的台风暴潮水位。

　　2.2　预报方法

　　根据以上理论，我们认为，只要预报出当时台风抬起的海面高度（我们假定称为“底水”），迭加上相应计算出的天文潮高，便可以得出台风暴潮最高水位。

　　我们认为，台风增水虽然是以脉动方式出现，但在一般西行路径的台风，整个趋势是连续上升的，特别在靠近最高水位前一段时间（12小时左右），趋向于稳定的上升，在最高潮位出现前的一个潮谷（6小时左右）水位值，基本上接近出现最高潮位时之暴潮的“底水”值。天文引朔力既然不受台风的影响，正常潮位的潮高也不可能有改变，因此，只要将预报的正常潮位迭加在这个潮谷水位上，便可求出最高台风暴潮水位。至于6小时前的预报，几个主要台站的准确率是很高的。

　　(1) 在台风来前每日点绘水位过程线图，并配上正常潮位预报曲线，理论上两者应当吻合或接近，否则说明非天文因素影响比较大，应加上经验订正，得出订正值。

　　（2）在台风接近本站前48小时左右，由于长浪影响，潮型开始变化，

　　水位跳动的大小与台风路径、强度有关。以后，随着台风接近，海水大量向海岸流动积聚，潮型变化更显着。我们先按台风移行路径，确定出最高水位值出现时间，然后，在12小时前，即最大台潮水位前一个潮峰出现时，便作预报。先报出6小时后低潮谷水位，再将以订正的相应正常潮位迭加上去，便是预报的最高水位。

　　（3）预报前一个低潮水位方法如下：先计算出更前一个低潮实测值和正常预报水位之差 aa′,前一个高潮两者的差值bb′。

　　式中：m——为比例系数。

　　然后将CC′架在C′点上，得出C点，这就是6小时前的低潮实测水位。

　　（4）得出C点后，在C点上加上相应高潮正常潮位预报值，即潮差DD′，得到E点就是要预报的台潮最高水位。

　　由于目前用调和分析法计算的正常潮位还存在某些问题，因此影响了预报值的精确性。为此，可用下列方法较少误差。

　　（1）求出前一个低潮谷于相位的更前一个低潮谷之差aa′.

　　（2）求出前一个高潮于相位的更前一个高潮之差bb′.

　　（3）代入Δh=aa ′/bb′　　m0——系数

　　（4）在C点的低潮谷处加上△h，即得E。　　E=C点水位+Δh

　　（5）将预报台潮最高高水位前一个相应高潮的潮差dd′加上朔望订正ΔH，得（dd′+ΔH）加在E点上，得到g′即为所求潮高台潮水位。朔望订正可用历史上同期阴历资料获得。

　　这5次台潮m=1/2（由于人力、时间，我们还未认真细致地将黄金、港口、赤湾河黄冲等站的不同台风路径的m值（m0）算出，计划今后缴以将上述台站资料，在台站同志指导帮助下，用优选法求得较准确的m值。）

　　2.3　讨论

　　（1）上述方法很显然是一种趋势法，与陆地水文中的洪水波的单站预报中所用的方法相似。洪水波的强迫力是进入河槽的地表径流的量、进入速度、水面比降以及波的展开和扭曲大小有关。台风暴潮潮波的强迫力是风力，波的形状与风力夹带入河口的水量、速度、口的水量、速度、河口地形及波的上溯时的变形大小有关。
（2）预报中，主要是先计算出（aa′+bb′）, m值的大小均应视离河口之远近，河道地形不同而灵活运用，对此应作详细的分析考虑。

　　（3）对特殊的台风，例如7421号台风，在最大潮位前6小时水位上升迅速，用这种方法预报误差较大，然而，此方法对大部分西行台风效果较好，对于初期发生强烈减水而后突然增水的台风，则应加以经验订正。

　　3　结束语

　　本法取自于广大第一线工作的经验加以分析综合得出，并经部分台站多年试行，效果一般尚还可以。此法的优点是简单、明瞭，不用烦琐的大量计算工作，不用分离增水值，作为补充48小时和36小时前的预报，是有一定作用的。不过由于自然现象复杂，影响因子较多，仍需要不断总结、改进和提高。从这次工作过程中，有下列意见和建议。

　　（1）关于正常潮水位预报问题。正常潮水位预报的正确与否，是预报的主要关键，如果正常潮位误差较大，则台潮预报值必然有较大误差。因此对目前在河口区的正常潮水位预报方法，应寻求一个更为切合实际的计算理论，以改进调和分析法的不足（5）。国外正用特征线法效果较好（7，8）。

　　（2）关于河口潮汐和潮波的研究。台潮预报，与河口潮汐特性有极密切的关系，珠江口地形复杂，沟叉纵横，潮流此涨彼退。潮波进入河口后的变形如何？属于那种运动形式？如能弄清楚，对正常潮位的预报计算和台潮增水研究都将有很大的帮助。

　　（3）台风暴潮发生时，常伴有较大的波浪，根据调查，珠江河口区附近，大风到来时常有波高30~40 cm的海浪产生，对堤围威胁甚大，如能增加这方面的观测和研究，对防御台潮有一定帮助。

　　（4）关于联合分片预报问题。目前台潮预报多为单站预报，当台风发生时，河口各地区的增水情况必然会相互关连，如能作联合分片预报，互通情报，预报效果必定更佳16。建议珠江河口各站连成预报网，在台风形成后互相联系，进行联合预报。台潮过后进行讨论研究，并建立台潮档案，以供参考。


　　（风暴潮，国家海洋局海洋出版社，1979。）