沈燦燊　甘雨鳴

　　華南沿海地區的臺風暴潮預報工作，在文化大革命後陸續發展，特别是1972年以後，許多水文觀測站點，創建了許多新的方法，預報準確率較高，取得了很大成績。但存在一個問題，就是如何提高臺風路徑預報的準確性和延長預報期。我們在幾年來，不斷向廣東水文總站，各地區水文分站和沿海測站學習，搜集了不少資料，經過分析後，覺得用長浪方法來輔助臺風暴潮預報，是可以解决上述問題的。因此，提出了一些看法，供有關方面參考。但由於我們對長浪方面懂得不多，水平較低，文内錯誤定多，請同志們不吝批評指正。

　　在搜集資料過程中，得到廣東水文總站、汕頭地區、惠陽地區、佛山地區、湛江地區、海南地區和廣西欽州地區的水文分站和沿海許多測站的大力支持和指導，在這裏表示謝忱。

　　1　華南沿海臺風暴潮預報現用的方法和存在的主要問題

　　華南沿海各水文站在文化大革命後，陸續展開臺潮預報，取得很大成績，預報準確率較高，他們用的方法大致分爲三個步驟。

　　（1）聽取氣象部門臺風預報，按所預報的臺風强度、路徑和登陸地點，用單站預報的方法，（模式法或點距圖法）結合看天經驗和物候現象，進行臺風修正預報、確定路徑和登陸地點。

　　（2）作正常潮位預報。用調和分析法，潮汐表法或月齡法，做出正常潮水位曲綫，與實測水位相减得到歷次臺風的增水值。

　　（3）用歷史資料做出增水相關圖，選用的因素爲風力、風向、臺風中心氣壓、臺風登陸地點等，然後與相應增水值製作相關圖。預報時按本次臺風預報，選用有關因素在相關圖上查算出增水值和估計高值出現時間，加上正常潮位值，得出水位預報值。

　　根據我們訪問沿海各站點及請教地區水文領導單位，得知目前預報中存在的主要問題是：臺風路徑和登陸地點預報的準確性有問題。如果氣象部門預報的準確性較差和預見期較短，對增水預報將有很大影響。例如欽州地區和湛江地區在1973年8月11日一次臺風中，由於預報登陸地點和實際登陸地點有一定距離，致使這一次臺潮預報很被動。因此，如何應用水文因素來輔助臺風預報，成爲了目前急待解决的問題。

　　另外，目前預報大多是單站，對每次臺風掠過海面時面上的連續預報分析做得較少，没有作點面結合。根據我們曾對珠江河口區做過面的分析，發現：

　　（1）不同路徑强度的臺風侵襲珠江三角洲時，單站資料分析没有面的分析容易找出規律。

　　（2）臺風到來之前，長浪有所表現，例如潮形的突變和假潮的出現。有時，單站對此表現得並不突出，但從面上分析，則比較明顯。許多次大臺風，崖門部分站點假潮現象不明顯，但從全區來説，則可清楚地看到它有規律的出現，若能及時做好預報工作，將增加預報的精確度。

　　針對以上第（1）點如何應用水文因素變化來輔助臺風路徑預報，逐漸擺脱對氣象部門臺風預報的過度依賴。又對第（2）點如何克服單站孤立預報，進行點面結合預報分析，增高預報的精度的兩個問題，我們曾和有關單位作了一些分析研究。從大量的資料分析中發現，每當較强臺風出現前1-3天，有些地區由於臺風引起的長浪波峰影響，潮形會突然變化。在按日序的高高潮，低高潮，高低潮，和低低潮，都有突變現象出現。例如在按14日至15日的時序分别排列上述四種潮位高度時，當臺風來前16-36小時前很清楚地看出偏離應有的位相，成跳躍的昇高（如汕頭站的資料——見下節），或出現有規律的假潮現象（如珠海三角洲和南渡河資料——見下節），或有不等的付振盪出現（如北部灣地區——見下節）。因此，我們在廣東省水文總站主辦中山大學協辦的臺風暴潮訓練班中和1973年廣東省臺潮工作經驗交流會上，提出了利用長浪引起的潮形突變來輔助臺風路徑預報的設想，得到部分同志的支持。汕頭地區給予了大力協作，並做了不少工作，得到一定的成果，從而加强了我們在這方面學習的信心。

　　在長浪方法研究中，還發現，如果合理地結合臺風路徑，潮形和地形的特點分片設站，作聯合連續預報，還可以增加精度，改進預報方法。這個設想曾廣泛地徵求各方面的意見，也覺得是合理的。

　　因此，我們提出了兩點想法：

　　（1）利用長浪理論，用長浪波峰引起潮形突變和假潮現象（包括海水發聲、海水變色、海水發臭、鹽度增大等現象），進行輔助臺風路徑的預報。 

　　（2）預報站之點面結合，使能在面上分析潮形突變或假潮的出現現象，並進一步分析它與和臺風路徑、强度、登陸地點的關系，進而增加預報精度。

　　2　長浪現象研究的一些情况

　　在預報臺風暴潮時，國内外許多水文工作者都在研究如何能更好地預報臺風路徑和增長預見期。他們發現了長浪的波峰傳播速度比臺風移動速度快得多，而且傳播距離較遠。在日本，發覺由臺風産生的長波餘波的速度可達2200浬/一晝夜，有些地區更高達3 600浬/一晝夜，致使在戈爾諾附近很快便發現比津風暴區長浪餘波的影響，兩地距離達6 000浬(15)。

　　在研究風暴預報時，不少人都曾應用長浪理論進行研究。

　　（1）W.曼克(4)用長浪波峰作風暴預報。他以餘波的傳播波峰，肉眼看不見的最低的長浪的突然出現，來預報風暴，預見期可達1-2晝夜。

　　（2）M.米沙(9) 用脈動波的産生作爲研究海洋風暴預報的基礎，也就是説利用脈動波的週期進行預報。

　　（3）B．C．比科夫(1)用不定期博得餘波峰進行風暴預報。

　　（4）B．B．舒烈金(8)用風暴帶的低音波大氣振動的方法進行預報，當風暴波振動時，大氣强烈收縮，結果産生了超波速傳播的低音振動波，住就是風暴移動的波峰。

　　（5）海員們積累了豐富的經驗，當他們從波形、波高、波周發現長浪的波峰時，便知風暴出現的遠近。

　　（6）我國華南沿海地區的漁民群衆有豐富的預報臺風經驗，他們説：“海上出現長浪，（臺風來前2-3天）海響聲音反常，（臺風來前24-36小時）海流上下層方向相反，正常的漲退潮時間受到破壞，海水混濁，有惡腥臭味等，這些都是臺風來前的預兆”。(16)

　　（7）海南島氣象局曾研究用長浪預報臺風的方法，現繼續研究中。

　　以上這些，説明國内外許多海洋水文工作者都正在展開應用長浪理論預報臺潮的研究，它是有發展前途的。

　　3　利用長浪輔助預報臺風的展望

　　3.1　長浪理論

　　K：常量值

　　h：水深

　　C：波速

　　因此，即使風暴過後的2～3天，長浪的作用依然存在。

　　氣壓變動所給予海面或洋面的影響，是使海面産生長波的主要原因。H、H、朱保夫曾提過，在海面或洋面如果增加一個大氣壓，水位就會相應降低十米，或者相反，這種關系可用下式表示：

　　式中Δhs—平均水位差　g—重力加速度

　　　　Δhs—平均氣壓差

　　　　ρω—水的密度

　　而當氣壓系統移動時，平静海面的動力差則爲

　　這裏Ca—氣壓系統的移動速度

　　　　H—海水深度

　　　　Δha—水面的動力水位差

　　即動力均值水位差遠大於静力均值水位差，自然，對於移動氣壓系統來説，産生的長浪應該是嚴重的，這是臺風侵襲時海面具有明顯長浪的原因。

　　不少人還對上式中各項作過計算，例如，有人計算過(5)

　　應注意，氣壓波移動時的壓力差 决定於空氣的密度 ，陣風的發展速度 ，以及氣壓系統的移動速度 ，也就是説：

　　綜合（1）及（2）代，便可得：

　　從這裏可以看到，長波的振幅ζ是隨陣風風速ΔV和氣壓的移動速度 的增加而增加，並隨海水深度H的减少而减少。顯然可以推想，海中長週期的氣壓波肯定會引起同樣波長的波浪，而它的振動却可能比計算中的静海面的振動爲大。還有人指出過 ，在多數情形下，1～2天内，長波是可以超越本身發展起來的餘波和風浪而向前傳播的。

　　舍基耶夫(6)1961年在喀拉海的長波研究中發現，即使在海面蓋上了幾米厚的冰層，同樣會發現有長週期的振動，足可見引起振動的原因是大氣壓力的變化。

　　當長波産生並與别的不同波長、週期的波浪在一起傳播時，短週期波的衰减會比較迅速，而長週期波的衰减則相對會緩慢些，這是因爲水體本身就有點像水質過濾器一樣。另外，波譜的長波部分能量的傳播，比起短波來大得多，這就説明瞭可以利用長浪輔助預報臺風暴潮的一個理由。O．X．格魯柯夫斯基(2)的研究認爲，在一定的水深條件下，週期波，波高衰减的理論系數爲：

　　式中H——水深μ—波譜頻率系數

　　海面長波發自低氣壓中心並向遠方傳播時，它的行進速度比起低氣壓的移動速度來快得多，所以在海岸邊，低氣壓還没有扺達前，長波便可以觀測到了。一般認爲長浪是沿着低氣壓爲中心畫成同心圓而向前運動的，但也有人認爲，這個方向還有20 ～30 偏差。即使對涌浪這種長波來説，日本的海洋工作者在研究中也認爲，當其週期爲10秒時，波能的傳播速度也有400浬/晝夜，而週期爲30秒時，則有1100浬/晝夜的速度。蒙克 1959年還在一個島上觀測到涌浪的傳播距離爲7800浬，這些都説明瞭長浪的觀測大可以使臺風暴潮預報的預見期大爲提前，更好地爲國民經濟服務。

　　3.2　汕頭水文分站應用長浪輔助預報的效果

　　當遠海由於氣壓變動、移動而産生的水位昇降伴隨長浪至近岸時，由於水深變淺，波高就有顯著增加的趨勢，它以一種波形叠加的方式而統一反映在岸邊的潮位觀測站的水位過程綫上，從而使潮曲綫形狀發生改變，進而使我們預報臺潮的到來成爲可能。圖1，指出了汕頭站1969年7月28日在惠來登録的臺風來臨前幾天及登録後的潮位曲綫，虚綫爲正常氣象條件下天文潮各GG、DD潮的包迹曲綫，當外海由於受到風暴侵襲而出現的長浪傳播到這裏後，包迹綫受到了破壞，原該落在包迹綫上的點，如A、B點，便會跳了出來，成了A′，B′點，從而提前36小時預報告了臺風暴潮的來臨。汕頭站的水文工作者，還用經驗關系曲綫方法作了該站臺潮到達時的水位高度預報。(13)

　　3.3　關於假潮問題

　　長波當傳播到海灣時，由於海岸形狀及特有的海灣條件，産生了另一種跟這種地形條件週期相符的長波强迫振動——假潮，據一些人認爲 ，産生假潮的海灣應爲這一駐立波波長的1/4。

　　對於灣口，還可以乘上一個訂正值。即使對於兩面開口的河灣，也同樣會有假潮出現，這是適應於外力的變化而産生的具有一定週期的本身振動。因此，利用觀測港灣的假潮以及另一種更顯著的假潮現象——副振盪，當港灣的大小及深度已知的話，必然可知長波的傳播情况，也就是説必然可知産生副振盪的外力狀况。圖2爲7313臺風（海康登陸）侵襲廣東省雷州半島南渡站的潮水位曲綫，可見，在臺風登陸（7日0時）前，即5日12～18小時，就已出現了假潮現象。

　　另外，珠江口地區，由於它特殊的地形及接近外海，迎着臺風來向，因此，出現假潮的機會特多，每當臺風到達前1～3天，各站點便在潮水位過程綫上出現幾十分鐘起伏20～30cm的假潮 ，且是有規律的和相應的。下表列舉了1954年11月6日14時在臺山赤溪登録的一次臺風假潮在珠江口各站出現的情况。

　　可見，在臺風到臨之前，某些水道站點可發生相應的臺風假潮。

　　3.4　海區地形對長浪的影響

　　對於長浪的反映，視各地區的地形不同而有不同。例如，對於廣西欽州地區沿海，由於臺風移動路綫多爲自東向西或東南→西北運行，長浪在其傳播過程中，必然會被雷州半島及海南島所阻，僅有少量通過瓊州海峽繼續向前運動。爲此，潿洲島可以發現有長浪活動的踪迹——副振盪，但欽州地區的白龍、石頭埠站臺風登録前數天的潮位曲綫，並没有見到有任何明顯的改變。這次臺風登陸時增水50～70cm。根據我們的調查，1973年多次侵襲該地區一帶的臺風，事前都没有發現過有長浪的影響。

　　相反，在汕頭、珠江口等外海開闊並面對臺風來向的地方，都可以發現類似的長波振動，海口在特大臺風侵襲時也有出現。例如上面提過的南渡站及海口市，在臺風來臨前，同樣也出現過在水位過程綫上變化的假潮現象。圖3，爲6311號臺風（1963年9月）在海口秀英港所引起的潮曲綫的變化圖，可以説是其中之一例。可見，利用長浪來輔助預報臺風暴潮，對於具有寬闊外海區域，即具有足够長的風區測站會是合適的。

　　3.5　利用長浪輔助臺潮預報的其它方法

　　（1）廣東省江門水文站，是位於河口地區的水文站，他們在預報臺風暴潮的工作中，曾提出利用C1‰的變化作爲預報臺風暴潮來臨的指標。並認爲，由於長波推進，在河底必然會出現鹽水舌，並比預定的强大得多。因此，在三角洲地區，利用海水含氯度的增高變化作爲預報臺潮來臨的根據，應該視爲是長浪輔助預報臺潮的另一種形式。

　　（2）内波是發生於水深若干米下的不連續面。引起内波産生的力，據認爲是風，氣壓的變化也是其中的一個原因，尤其低氣壓襲擊前，更會發生優勢的内波。内波不僅有“短”内波，也有“長”内波，這種長内波近年來受到了注意，而且認爲長表面波與長内波之間存在着某種關系（11）。

　　這裏ρ-ρ′假定爲微量，波長則遠較總深度h+h′爲大。

　　　　C1:長表面波的傳播速度。

　　　　C2:長内波的傳播速度。

　　　　ρ′、h′：不連續面上層水的密度及厚度。

　　另外，在海灣中，同樣有駐立内波存在，由於海灣内常有淡水進入，有可能形成上下兩層不相混和水體，這樣對駐立内波的産生是很有條件的，它的週期爲（11）

　　珠江三角洲崖門水道，在歷史資料中，從未發現有假潮，是否因爲崖門水道（銀洲湖）是溺谷，水深且闊，表面波的假潮不顯著，反而在一定水深處，内波振動可能發現假潮記録，這一點我們正在探索中。相信當有了長内波的觀測資料後，對於臺風暴潮將起很好的輔助預報作用。

　　據以上所述，可以看到，利用長浪輔助預報臺風暴潮是有可能的，在具有一定條件的海區測站，只要能總結經驗，相信也可以創造出不少新的臺風暴潮預報方法，使預見期延長。

　　4　結束語

　　4.1　現在華南沿海地區用長浪方法輔助預報存在的問題

　　華南沿海地區，利用潮形突變和假潮現象來輔助預報臺潮，從汕頭的預報方案來看，是有發展前途的。三角洲幾個口門，除崖門外，當正面侵襲珠江口的臺風到達前1～3天，都有不同高度和持續時間的假潮出現。北部灣和海南島海口一帶，雖然受了地形影響，潮形變化和假潮現象不及其他地區明顯，但當特强臺風，由東向西在20°N以北掠過瓊州海峽附近時，在潮水位過程綫上也有所表現。因此，如果從這方面進行分析研究，對進一步做好臺潮預報是有一定作用的。

　　不過由於現有沿海的臺站比較少，且分佈不均匀，選站時没有詳細考慮臺風路徑引起增水的地區潮形和海岸地形的特點，因此，對某個地區的臺風暴潮預報是孤立的。如果能合理地布設站點，在臺風過境時，作先後地點的連續預報，將會使預報方法和精度有所改進，顯然令整個預報向點面結合的方向發展是必需的。

　　從我們研究珠江河口三角洲地區十多年來的臺風暴潮資料的結果可知(12)，該區域初步得出臺風引起的增减水有着地區規律性，因此可以作分片的聯合預報以提高準確度。廣東佛山地區水文分站正試用這種方法，相信經過一段時間的實踐，可以摸出好的經驗。

　　另一個問題，就是沿海測站稀疏，資料貧乏，致使分析工作發生困難。廣西欽州地區由於缺少歷史臺潮資料，難以開展預報工作。他們通過臺潮水位調查和搜集歷史文獻上的記載，做出了没有資料情况下的估算，收到很好的效果。至於長浪的分析研究，在資料匱缺情况下，就更難開展了。

　　另外，在應用長浪作輔助臺潮預報時，還有一些問題要進一步研究解决。例如如何應用長浪理論，結合本地區地形特點，判斷臺潮水位的大小（即進行量的預報）？華南沿海不同潮形地區，對長浪的反應如何？臺風産生長浪影響的範圍多大？等等。要解决這些問題，必須增加觀測站點和積累一定的資料。

　　總的來説，現在華南地區展開長浪方法輔助預報臺風暴潮，存有着站點少而分佈不均和資料不足的兩個大問題。

　　4.2　克服困難的一些建議

　　根據以上情况，爲了要更好地開展用長浪輔助臺潮預報，我們提出下面幾點建議：

　　（1）點面結合，合理地增設必要觀測站點。用長浪方法來進行臺潮預報，如能分片聯合連續預報，則可瞭解沿臺風路徑附近海區長浪波峰引起潮水位突變的變化過程，找出它的規律。因爲長浪引起潮位的突變，是有一定程度的，範圍的大小，變化的先後、幅度，都和臺風强度、走向、登陸地點有關，如果没有合理的站點布設，則無法進行上述的分析。在增設站點時，應將歷史上臺風資料進行分析、按路徑區分類型，結合海區潮形和自然地理特點，分片設站。我們研究認爲，華南沿海地區可如下分片。

　　①海南島北部和北部灣片——臺風路徑主要由東向西經海南島北部及雷州半島進入北部灣。從歷史上看，北部灣極少發生大的暴潮（只有1906年一次），主要受海南島和雷州半島作屏障的影響。由於由東向西越過海南島北部進入北部灣的臺風，影響北部灣增水較大，而西北行進入北部灣的臺風影響較少，如能及時分析海南島的潮形突變情况，對北部灣預報會有很大幫助。由於這裏的潮形爲不正規的日周潮形，地形有點像内海，故可聯成一片作預報，建議設立：博鰲、清瀾、萬寧、海口、鋪前、北海、欽州灣、東興等觀測站點，而以海口及北海爲預報中心，進行聯合連續預報。

　　②陽江-雷州半島東面片-這裏海面開闊，臺風自東向西掠過時，沿岸長浪波峰必會連續地反映出潮形變化情况。這裏屬不正規半日潮形，故可聯成一片預報。建議設立:北津、水東、博茂、湛江、南渡等站點，而以湛江爲預報中心，進行聯合連續預報。

　　③臺山-大亞灣片，包括珠江三角洲。這裏臺風走向比較復雜，但以正面登陸和自東向西掠過沿岸的臺風影響較大。本地爲三角洲河口區範圍，地形比較特殊，潮形爲非正規半日周潮形。此區每當大臺風侵襲時，常在各站出現假潮現象。建議聯成一片進行預報，設立：上川（或下川），平沙、燈籠山、三竈、珠海、横門、泗盛、黄埔、赤灣港口諸站點，以平沙和燈籠山（或横門）爲預報中心。

　　④海豐-汕頭片。臺風在本區偏東北向西方向掠過的機會較多，影響也較大。外海海區開闊，長浪引起潮形的突變常有反映。建議這裏作爲一片，設立：汕尾、甲子、海門、汕頭等站，以汕頭爲預報中心。

　　各片的預報中心應該密切聯繫，使其成爲一個華南沿海臺潮預報和觀察體系。

　　（2）進行有目的的調查，積累歷史臺潮資料。由於華南沿海臺潮資料較少，無論用何種方法預報都應該進行實地調查。特别在初作預報的地方，更非作調查不可。廣西欽州地區水文站以調查爲基礎，作了1973年的4次臺潮預報效果很好。現廣東的惠陽、海南、汕頭等地均已作過詳細的臺潮調查。據我們瞭解，對預報分析工作幫助很大。在作長浪方法輔助預報時，除對方法進一步深入研究外，還要收集漁民對長浪波峰觀察的各種經驗，這些經驗是有一定價值的，現選録一些供參考（10）： 

　　①海上出現長浪，海響聲音反常，海流上下層方向相反，正常的漲退潮時間受到破壞，海水混濁，有惡腥臭味，這都是臺風來前的預兆。

　　臺風前24-36小時有海響，從東南方移到東北方。臺風會襲擊本地。 

　　海響似打鼓，時上時下，潮水有大有小，應是臺風來臨的徵兆。

　　②西風（西北到東北）吹過日、海面轉北流或東北流，有涌浪出現，即有臺風來。

　　③海水臟，有腥味，呈紅色（稱海血），海底冒氣泡，有長浪，浪打礁石特響，是臺風來前的徵兆。

　　④臺風到來前，海浪很高，且伴有銀白色的浪花；海灘潮水向後退幾丈後繼而向前推進幾丈，當這種浪潮轉爲斷浪且海水上下翻滚不息時，則臺風即將迫近。

　　⑤潮水反常有臺風（一日漲三次或該漲不漲）。小流期來臺風潮水大，大流期來臺風潮水小，大潮期風小，小潮期風小。

　　這些諺語許多是和長浪波峰影響有關。

　　4.3　希望有關單位能相互協作

　　海洋局、交通部、航運局、水文總站等系統和有關高等院校和研究單位，希望能緊密合作，互相配合，而有觀測站的單位，希望能完善觀測項目，統一觀測方法和規格，使資料可互相通用。

　　總的來説，我們認爲，展開長浪的方法來輔助臺風暴潮預報，是可以增長預見期和提高預報精度，是一個有發展前途的預報方法。

　　（原載：中山大學學報，自然科學版，1979。）