海洋所揭示溫帶氣旋引起的海平面響應(yīng)機(jī)制
作為極端天氣系統(tǒng)之一,溫帶氣旋會引起海平面的顯著響應(yīng),即溫帶風(fēng)暴潮。據(jù)統(tǒng)計,我國近海北部是全球受溫帶風(fēng)暴潮影響最頻繁和最嚴(yán)重的地區(qū)之一。中國科學(xué)院海洋研究所侯一筠、胡珀研究團(tuán)隊通過對不同類型溫帶風(fēng)暴潮進(jìn)行準(zhǔn)確模擬,確定了最易致災(zāi)的氣旋類型以及受災(zāi)較嚴(yán)重的近海區(qū)域,闡明了海平面響應(yīng)的生成和傳播機(jī)制,將為中國近海北部沿海城市群的防災(zāi)減災(zāi)提供重要科學(xué)依據(jù)。相關(guān)成果發(fā)表在國際學(xué)術(shù)期刊Journal of Geophysical Research: Oceans上。
在中國近海過境的溫帶氣旋主要分為江淮氣旋、黃河氣旋、渤海氣旋和黃海氣旋等四種類別,不同類別溫帶氣旋對海平面的影響差異顯著??蒲腥藛T基于COAWST耦合模擬系統(tǒng)構(gòu)建了三維區(qū)域浪-流耦合數(shù)值模型,圍繞不同類別和不同路徑的溫帶氣旋進(jìn)行了系統(tǒng)研究。研究發(fā)現(xiàn),江淮氣旋所引起的風(fēng)暴潮最為劇烈,其次為黃河氣旋。溫帶風(fēng)暴潮影響最大的區(qū)域為萊州灣、渤海灣、江華灣和南黃海西岸。

中國近海北部7個典型溫帶氣旋所引起的流場和水位變化時空分布
研究發(fā)現(xiàn),風(fēng)場是引起溫帶風(fēng)暴潮的主要驅(qū)動因素。局地風(fēng)場決定了水位變化的趨勢和峰值發(fā)生時間,而遠(yuǎn)程風(fēng)場通過水體移動整體改變水位。大氣壓力對水位的影響取決于溫帶氣旋的過境位置。天文潮-風(fēng)暴潮-海浪之間的相互作用會進(jìn)一步調(diào)制水位,發(fā)生類周期性振蕩。溫帶氣旋引起的水位響應(yīng)會誘發(fā)海域產(chǎn)生較強(qiáng)的沿岸阻塞波(Coastal Trapped Wave),在半封閉海域沿逆時針方向傳播。水位響應(yīng)的強(qiáng)度決定了沿岸阻塞波的傳播距離,波動能量在海岬或較大地形變化區(qū)域容易消散。沿岸阻塞波的形成使得水位響應(yīng)相對于風(fēng)場存在明顯的時間滯后。

典型溫帶氣旋期間逆時針排列的驗潮站實測水位的時空等值線圖(黑色虛線代表沿岸阻塞波)
中國科學(xué)院海洋研究所莫冬雪助理研究員是論文第一/通訊作者,胡珀研究員為共同通訊作者,其他合作者包括侯一筠研究員和自然資源部北海預(yù)報中心李健高級工程師。研究得到了國家自然科學(xué)基金和中國科學(xué)院戰(zhàn)略性先導(dǎo)科技專項共同資助。
論文信息:Mo, D.*, Li, J., Hou, Y., & Hu, P. * (2023). Modeling the sea level response of the northern East China Sea to different types of extratropical cyclones. Journal of Geophysical Research: Oceans, 128, e2022JC018728.
https://doi. org/10.1029/2022JC018728
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