黄海沿岸水域对台风布拉万的响应外文翻译资料

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黄海沿岸水域对台风布拉万的响应

Chang S. Kim, Hak-Soo Lim, Jin Yong Jeong, Jae-Seol Shim, Il-Ju Moon, You Jung Oh, Hak YoelYou

摘要

2012年8月，布拉万台风（1215）经过东海和黄海导致韩国严重的沿海损失。本研究调查了黄海和东海沿海海岸对布拉万台的反应，其中包括东海创最高海浪的原因。重合峰值激增和更高的浪可能导致的危险，台风之间的谐振耦合，潮汐和地形，以及布拉万引起的海面冷却对天秤台风强度的影响。使用来自海洋平台，浮标和潮汐站以及a的观测资料分析布拉万期间的数值模型。结果显示，在布拉万通过期间，朝鲜半岛西部海岸幸运的避免了由于潮汐动力较弱引起的严重暴风雨损失，尽管纯浪涌部分明显偏高。然而，我们发现黄海的潮汐，潮汐和地形之间存在共振耦合的可能性，这一发现将有助于进一步增强风暴潮。基于波浪模拟，对布拉万直接且快速的反应最大限度地提高了东海创纪录的高波浪的产量。

关键词：台风，海面冷却，沿海水响应，风暴潮，潮汐，共振，波浪

一、引言

平均来说，约有三个台风会影响朝鲜半岛，并且每年约有一次台风登陆朝鲜半岛。 这些台风有时从高波浪，风暴潮和洪水带来广泛的损失，这些对于居住在韩国的人民一直是最为严重的自然灾害。

2012年，四个台风登陆朝鲜半岛，这是自1960年以来录得最大数字。其中台风布拉万（1215），撞击济州岛并通过黄海造成严重财产损失，特别是由于高波浪朝鲜半岛西南地区的水产养殖和防波堤。 8月28日00时，布拉万的最大风速为33 m / s（10 min平均值），但海浪更高要比预期的一些沿岸的防波堤更高。这项研究调查了基于波浪模拟和测量的异常高波的可能原因。此外，我们研究了由于峰值潮高和潮汐高峰以及台风，潮汐和地形之间的共振耦合引起的黄海沿岸风暴潮的潜在危险。

布拉万台风通过两天后，天秤台风（1214）也登陆朝鲜半岛，但台风的强度并不强烈。 因此假设布拉万在天秤之前改变了海洋条件，导致天秤台风的强度减弱。 本研究也证实了这一假设。

二、数据和方法

为了调查朝鲜半岛沿海水域对布拉万的响应，我们收集了台风通过期间观察到的所有可用数据。数据来自Ieodo海洋研究站（IORS），两个韩国海洋阵列（KOGA），韩国气象局（KMA）浮标和14个潮汐站（见图1和表1）。 在特别是IORS，KOGA浮标和Marado浮标的位置非常接近布拉万台风的轨迹（图1）。 我们也用卫星图像（Kim等人，2013; Ryu等人，2012）和数值模型结果（Lim et al。，2013; Moon et al。，2003b）进行分析。从14个潮汐站的观测海平面高度减去预测的潮汐高度来计算浪涌高度，使用谐波分析估计预测潮汐高度。

使用WAVEWATCH III（WW3）模型进行波模拟。 WW3是WAM模式在NOAA / NCEP开发的海洋表面波模式。 WW3已被用于研究地表波动力学的许多研究项目，作为全球和区域波浪预报的NCEP的运行波浪模型（Tolman 2002; Tolman et al。，2002）。

三、结果

1、布拉万引起的海面冷却及其影响

图1.台风布拉万和天秤的观测位置和轨迹。 潮汐站名称见表1。

夏季，黄海海表水温度温和，约为27°C-28°C，底层水温约为10°C（Kim et al。，2004），由于黄海全年存在底部冷水，考虑到黄海中的平均水深约为60m，该区域的特征是高达18°C的垂直高温梯度。 这个独特的环境在其他地区是很少见到的，当台风过去的时候，海面就会产生强烈的海面冷却（Moon和Kwon，2012）。

图2. 布拉万通过后的海面温度变化（SST）：（a）在布拉万（8月26日）到达之前，（b）在通过（8月28日）之后。 天秤在登陆朝鲜半岛之前通过冷却的地区。

图2显示台风布拉万通过后的海面冷却， 27°C-28°C的温暖的海表水被抑制在16°C-20°C，特别是在朝鲜半岛的南部和西部沿海水域。天秤台风在布拉万通过两天后经过冷水区。考虑到内核中的2.5°C的冷却量足以关闭风暴的整个能量产生（Emanuel等，2004），大型海表水温的下降似乎对台风“天秤”的影响显着减弱， 2012年8月28日至29日的区域（图3）。

图3.天秤（1214）在最小中心压力和最大风速方面的强度变化。

2、重大峰值浪涌和高潮的潜在危险

韩国西海岸是世界上最强的潮汐地区之一。 南部的潮汐范围约为4米，北部约为10米。 在高潮期间，潮汐高度明显增加。 如果天文增强的潮汐水平与台风通过相一致，那么对韩国沿海地区的低地势来说，这可能是非常危险的（Moon et al。，2003a）。

图4.最小中心压力，瞬时风速，10分钟平均风速（a，c，e，g）和预测潮汐高程，观测海平面，浪涌高度（b，d，f，h）的时间序列与 （a，b）仁川，（c，d）大山，（e，f）永光，（g，h）Go hung在通道中的高潮和高潮期间的时差（DT） 台风布拉万和天秤。

图4显示了台风布拉万和天秤通过期间最小中心压力，风速和冲击高度随时间变化的图象。在这里，通过从观察到的海平面高度减去预测的潮汐水位来计算浪涌高度。对于14个潮汐站，我们还计算了峰值波动高度（A）和时间（tA），tA时的预测潮汐水位（B），最近潮汐水位（C）和时间（tC），最近的春季高潮水位（D）和时间（tD），tA时的观测海平面（A B），tC处的极端海平面情景1（A C），tD处的极端海平面情景2（A D）和时间差（| tC -tA |，| tD-tA |）（见表1）。峰值高度范围为50.2厘米（釜山）至167.3厘米（Goheung）。超过140厘米的浪涌高度是该地区最高纪录。然而，幸运的是，包括波拉文轨道在内的西海岸大部分观察站，峰值潮汐发生在低潮附近（04h 45m lt;| tC-tA | lt;06h 57m）。此外，布拉万的到来避免了大潮（| tD-tA |gt; 67h）。

我们估计，在潮汐台的极端海平面：假设布拉万在高浪潮（情景1，A C）和春季高浪潮（情景2，A D）登陆的最坏情况。 例如，在情景1中观察到的458厘米的海平面在情景1中达到985厘米，在情景2中达到1094厘米。在其他站，根据这些情况估计潜在的极端海平面（表1）。 这些结果表明，峰值潮汐和潮汐高浪潮的一致性在朝鲜半岛沿岸呈现巨大的危险，适当的准备是最坏情况下的必要条件。

表格1。 最高潮高（A）和时间（tA），tA预测潮汐水位（B），最近潮汐水位（C）和时间（tC），最近的春季高潮水位（D）和时间（tD） tA处的水平（A B），tC的极端海平面情景1（A C），tD处的极端海平面情景2（A D）和时间差（| tC-tA |，| tD-tA | ）在台风布拉万通过期间的14个潮汐站。 海拔单位为[cm]。 | tC-tA | = 0小时，| tC-tA | = 6小时表示高峰和低潮分别出现峰值波动。

3、台风，潮汐和地形之间的共振耦合

在这个地区，当风暴平移速度（STS）与潮汐能量相当时，由于台风和潮汐的共振耦合，可能会产生另一个严重的情况。 根据潮汐图（Fang et al。，2004）和观测潮汐数据（Lee et al。，2013），潮汐波从韩国西北部沿南向北传播，高浪潮时有6小时差异，南面的济州港与韩国中西部的仁川港。两个潮汐站之间的距离约为438公里，共潮线的相速为约70公里/小时。 如果STS类似于相速度，则风暴潮可以在高浪潮之上。

根据台风的最佳数据，当通过黄海时，布拉万的平移速度约为40公里/小时，远低于该地区潮汐线的传播速度。然而， 2010年的一些STS，如 Kompasu等历史风暴达到了70公里/小时，表明在最坏的情况下，西海岸潮汐和台风的共振耦合可以扩大风暴潮的高峰。

另一方面，黄海是西北太平洋的半封闭边缘海洋，被朝鲜半岛，中国海岸和琉球群岛包围。 如果我们假设黄海是长度为820公里，深度为60米的一端开放的通道，通道的自然周期Tn可以由下式给出：

(1)

其中n是节点数（n = 1,3，...），L是通道的长度，g是重力加速度，h是水深。 对于n = 1和n = 3，自然周期T1和T3分别为37.8小时和12.6小时。 已知有三个节点的T3时期通过与半潮期的共振来加强潮汐，导致了这个地区的强劲潮（Choi，1980）。 如果自然周期（T1和T3）与通过该区域的台风产生的浪涌的主要周期相似，则可以通过谐振耦合来显着增强风暴潮（Moon et al。，2003a）。 鹤立可以表达：

(2)

其中Lsurge是台风的长度，Vstorm是STS。 在台风布拉万的情况下，如果我们认为Lsurge是600公里（基于风和空气压力的平均分布）和Vstorm是40公里/小时，浪潮的主要时期是大约15小时，导致没有明显的共振耦合。 然而，根据STS和风暴大小的组合情况，由于耦合，该区域总是存在潜在的风力潮热增强的趋势。

4、破纪录的高波的出现

图5.台风布拉万通过期间海洋浮标和平台观测到的风速，显着波高和最大波高的时间变化。

台风布拉万通过期间沿海水域最有趣的反应之一是观察到最高波高（MWH）。 在KOGAS01，KOGA-SO4，IORS和Mardo浮标观察到的MWH分别为20.7m，17.2m，17.3m和13.7m（图5）。根据区域专业气象中心的历史档案，尽管布拉万不是最强的台风，但特别高的值也打破了这些地区的观测记录。

众所周知，随着STS的增加，当与主导波群的速度相当时，台风轨道右侧的波浪就长时间暴露于强风中; 也就是说，它们在台风（共振效应或动态获取）中“被困”，并持续增长（Moon et al。，2003b）。 对台风的直接响应可以最大限度地增加动态提取。

图6.（a）在台风布拉万通过期间SWH的数量。 线是风暴轨道。 （b）沿台风轨道的主要MWL（times;10，红色实线），最大风速（红色虚线）和STS（黑色实线）。

台风布拉万在东海和黄海（图6）中沿着直线轨道快速移动的速度约为9-18米/秒，这可能为波浪增长提供了有利条件。为了支持这一假设，我们使用WW3模型（Tolman，2002）模拟了台风布拉万的显着波高（SWH），并计算了所有网格点（图6中的条纹）的最大SWH以及主要平均波长（MWL）沿台风的轨迹（图6中的红色实线）。 表明了由于共振效应，SWH的不对称分布是明显的，导致了台风轨迹右侧的高波。

四、结论

2012年，五个台风影响了韩国沿海水域，而其中三个台风在8月下旬至9月初朝鲜半岛登陆 这项调查的重点是沿海水域对台风布拉万（1215）的反应，这是2012年通过了东海和黄海，打击朝鲜半岛最强的，也导致了韩国严重的损失。 我们分析了海洋平台，浮标和潮汐站的观测数据以及布拉万通过期间的数值模拟结果。

分析显示，尽管纯浪涌组分显着较高，朝鲜半岛西部海岸避免了由于布拉万通过期间潮汐动力不良造成的严重风暴潮。 事实上，沿海滩沿海站的海拔达到了潮汐高度的50到150厘米的峰值。 然而，令人高兴的是，高潮时间差距约为4-5小时。

我们检查了由于同时出现的峰值潮高和潮汐以及台风，潮汐和地形之间的谐振耦合引起的可能的危险。 结果表明，如果STS类似于共潮振幅传播（70 km / h），或者主要潮汐时段类似于黄海（12.6或37.8小时）的自然周期，黄海的沿岸在高浪潮期和大潮期间非常容易受到沿海淹没的影响，需要对最坏局面进行系统的预警系统。

波浪观测和模拟结果表明，台风博万文的直接和快速翻译在这个地区引起了异常高的波浪。 SST测量结果还表明，当台风布拉万通过黄海时，海表水垂直混合，将SST从27°C-28°C降至16°C-20°C。 由于较冷的SST，紧随布拉万之后的台风天秤失去了能量，最终形成了温和的台风。

致谢

由韩国海洋科学研究院资助的题为“韩国海洋卫星中心的功能改进”的项目得到了支持，题为“应用气象学先进研究”的项目得到国家研究机构资助的气象研究。 韩国海洋和渔业部资助的题为“海洋研究站及其应用研究的建设”，“沿海侵蚀控制技术发展”，“KOOS II”等项目提供了部分支持， 非常感谢。

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