沈灿燊　甘雨鸣

　　华南沿海地区的台风暴潮预报工作，在文化大革命后陆续发展，特别是1972年以后，许多水文观测站点，创建了许多新的方法，预报准确率较高，取得了很大成绩。但存在一个问题，就是如何提高台风路径预报的准确性和延长预报期。我们在几年来，不断向广东水文总站，各地区水文分站和沿海测站学习，搜集了不少资料，经过分析后，觉得用长浪方法来辅助台风暴潮预报，是可以解决上述问题的。因此，提出了一些看法，供有关方面参考。但由于我们对长浪方面懂得不多，水平较低，文内错误定多，请同志们不吝批评指正。

　　在搜集资料过程中，得到广东水文总站、汕头地区、惠阳地区、佛山地区、湛江地区、海南地区和广西钦州地区的水文分站和沿海许多测站的大力支持和指导，在这里表示谢忱。

　　1　华南沿海台风暴潮预报现用的方法和存在的主要问题

　　华南沿海各水文站在文化大革命后，陆续展开台潮预报，取得很大成绩，预报准确率较高，他们用的方法大致分为三个步骤。

　　（1）听取气象部门台风预报，按所预报的台风强度、路径和登陆地点，用单站预报的方法，（模式法或点距图法）结合看天经验和物候现象，进行台风修正预报、确定路径和登陆地点。

　　（2）作正常潮位预报。用调和分析法，潮汐表法或月龄法，做出正常潮水位曲线，与实测水位相减得到历次台风的增水值。

　　（3）用历史资料做出增水相关图，选用的因素为风力、风向、台风中心气压、台风登陆地点等，然后与相应增水值制作相关图。预报时按本次台风预报，选用有关因素在相关图上查算出增水值和估计高值出现时间，加上正常潮位值，得出水位预报值。

　　根据我们访问沿海各站点及请教地区水文领导单位，得知目前预报中存在的主要问题是：台风路径和登陆地点预报的准确性有问题。如果气象部门预报的准确性较差和预见期较短，对增水预报将有很大影响。例如钦州地区和湛江地区在1973年8月11日一次台风中，由于预报登陆地点和实际登陆地点有一定距离，致使这一次台潮预报很被动。因此，如何应用水文因素来辅助台风预报，成为了目前急待解决的问题。

　　另外，目前预报大多是单站，对每次台风掠过海面时面上的连续预报分析做得较少，没有作点面结合。根据我们曾对珠江河口区做过面的分析，发现：

　　（1）不同路径强度的台风侵袭珠江三角洲时，单站资料分析没有面的分析容易找出规律。

　　（2）台风到来之前，长浪有所表现，例如潮形的突变和假潮的出现。有时，单站对此表现得并不突出，但从面上分析，则比较明显。许多次大台风，崖门部分站点假潮现象不明显，但从全区来说，则可清楚地看到它有规律的出现，若能及时做好预报工作，将增加预报的精确度。

　　针对以上第（1）点如何应用水文因素变化来辅助台风路径预报，逐渐摆脱对气象部门台风预报的过度依赖。又对第（2）点如何克服单站孤立预报，进行点面结合预报分析，增高预报的精度的两个问题，我们曾和有关单位作了一些分析研究。从大量的资料分析中发现，每当较强台风出现前1-3天，有些地区由于台风引起的长浪波峰影响，潮形会突然变化。在按日序的高高潮，低高潮，高低潮，和低低潮，都有突变现象出现。例如在按14日至15日的时序分别排列上述四种潮位高度时，当台风来前16-36小时前很清楚地看出偏离应有的位相，成跳跃的升高（如汕头站的资料——见下节），或出现有规律的假潮现象（如珠海三角洲和南渡河资料——见下节），或有不等的付振荡出现（如北部湾地区——见下节）。因此，我们在广东省水文总站主办中山大学协办的台风暴潮训练班中和1973年广东省台潮工作经验交流会上，提出了利用长浪引起的潮形突变来辅助台风路径预报的设想，得到部分同志的支持。汕头地区给予了大力协作，并做了不少工作，得到一定的成果，从而加强了我们在这方面学习的信心。

　　在长浪方法研究中，还发现，如果合理地结合台风路径，潮形和地形的特点分片设站，作联合连续预报，还可以增加精度，改进预报方法。这个设想曾广泛地征求各方面的意见，也觉得是合理的。

　　因此，我们提出了两点想法：

　　（1）利用长浪理论，用长浪波峰引起潮形突变和假潮现象（包括海水发声、海水变色、海水发臭、盐度增大等现象），进行辅助台风路径的预报。 

　　（2）预报站之点面结合，使能在面上分析潮形突变或假潮的出现现象，并进一步分析它与和台风路径、强度、登陆地点的关系，进而增加预报精度。

　　2　长浪现象研究的一些情况

　　在预报台风暴潮时，国内外许多水文工作者都在研究如何能更好地预报台风路径和增长预见期。他们发现了长浪的波峰传播速度比台风移动速度快得多，而且传播距离较远。在日本，发觉由台风产生的长波余波的速度可达2200浬/一昼夜，有些地区更高达3 600浬/一昼夜，致使在戈尔诺附近很快便发现比津风暴区长浪余波的影响，两地距离达6 000浬(15)。

　　在研究风暴预报时，不少人都曾应用长浪理论进行研究。

　　（1）W.曼克(4)用长浪波峰作风暴预报。他以余波的传播波峰，肉眼看不见的最低的长浪的突然出现，来预报风暴，预见期可达1-2昼夜。

　　（2）M.米沙(9) 用脉动波的产生作为研究海洋风暴预报的基础，也就是说利用脉动波的周期进行预报。

　　（3）B．C．比科夫(1)用不定期博得余波峰进行风暴预报。

　　（4）B．B．舒烈金(8)用风暴带的低音波大气振动的方法进行预报，当风暴波振动时，大气强烈收缩，结果产生了超波速传播的低音振动波，住就是风暴移动的波峰。

　　（5）海员们积累了丰富的经验，当他们从波形、波高、波周发现长浪的波峰时，便知风暴出现的远近。

　　（6）我国华南沿海地区的渔民群众有丰富的预报台风经验，他们说：“海上出现长浪，（台风来前2-3天）海响声音反常，（台风来前24-36小时）海流上下层方向相反，正常的涨退潮时间受到破坏，海水混浊，有恶腥臭味等，这些都是台风来前的预兆”。(16)

　　（7）海南岛气象局曾研究用长浪预报台风的方法，现继续研究中。

　　以上这些，说明国内外许多海洋水文工作者都正在展开应用长浪理论预报台潮的研究，它是有发展前途的。

　　3　利用长浪辅助预报台风的展望

　　3.1　长浪理论

　　K：常量值

　　h：水深

　　C：波速

　　因此，即使风暴过后的2～3天，长浪的作用依然存在。

　　气压变动所给予海面或洋面的影响，是使海面产生长波的主要原因。H、H、朱保夫曾提过，在海面或洋面如果增加一个大气压，水位就会相应降低十米，或者相反，这种关系可用下式表示：

　　式中Δhs—平均水位差　g—重力加速度

　　　　Δhs—平均气压差

　　　　ρω—水的密度

　　而当气压系统移动时，平静海面的动力差则为

　　这里Ca—气压系统的移动速度

　　　　H—海水深度

　　　　Δha—水面的动力水位差

　　即动力均值水位差远大于静力均值水位差，自然，对于移动气压系统来说，产生的长浪应该是严重的，这是台风侵袭时海面具有明显长浪的原因。

　　不少人还对上式中各项作过计算，例如，有人计算过(5)

　　应注意，气压波移动时的压力差 决定于空气的密度 ，阵风的发展速度 ，以及气压系统的移动速度 ，也就是说：

　　综合（1）及（2）代，便可得：

　　从这里可以看到，长波的振幅ζ是随阵风风速ΔV和气压的移动速度 的增加而增加，并随海水深度H的减少而减少。显然可以推想，海中长周期的气压波肯定会引起同样波长的波浪，而它的振动却可能比计算中的静海面的振动为大。还有人指出过 ，在多数情形下，1～2天内，长波是可以超越本身发展起来的余波和风浪而向前传播的。

　　舍基耶夫(6)1961年在喀拉海的长波研究中发现，即使在海面盖上了几米厚的冰层，同样会发现有长周期的振动，足可见引起振动的原因是大气压力的变化。

　　当长波产生并与别的不同波长、周期的波浪在一起传播时，短周期波的衰减会比较迅速，而长周期波的衰减则相对会缓慢些，这是因为水体本身就有点像水质过滤器一样。另外，波谱的长波部分能量的传播，比起短波来大得多，这就说明瞭可以利用长浪辅助预报台风暴潮的一个理由。O．X．格鲁柯夫斯基(2)的研究认为，在一定的水深条件下，周期波，波高衰减的理论系数为：

　　式中H——水深μ—波谱频率系数

　　海面长波发自低气压中心并向远方传播时，它的行进速度比起低气压的移动速度来快得多，所以在海岸边，低气压还没有扺达前，长波便可以观测到了。一般认为长浪是沿着低气压为中心画成同心圆而向前运动的，但也有人认为，这个方向还有20 ～30 偏差。即使对涌浪这种长波来说，日本的海洋工作者在研究中也认为，当其周期为10秒时，波能的传播速度也有400浬/昼夜，而周期为30秒时，则有1100浬/昼夜的速度。蒙克 1959年还在一个岛上观测到涌浪的传播距离为7800浬，这些都说明瞭长浪的观测大可以使台风暴潮预报的预见期大为提前，更好地为国民经济服务。

　　3.2　汕头水文分站应用长浪辅助预报的效果

　　当远海由于气压变动、移动而产生的水位升降伴随长浪至近岸时，由于水深变浅，波高就有显着增加的趋势，它以一种波形叠加的方式而统一反映在岸边的潮位观测站的水位过程线上，从而使潮曲线形状发生改变，进而使我们预报台潮的到来成为可能。图1，指出了汕头站1969年7月28日在惠来登録的台风来临前几天及登録后的潮位曲线，虚线为正常气象条件下天文潮各GG、DD潮的包迹曲线，当外海由于受到风暴侵袭而出现的长浪传播到这里后，包迹线受到了破坏，原该落在包迹线上的点，如A、B点，便会跳了出来，成了A′，B′点，从而提前36小时预报告了台风暴潮的来临。汕头站的水文工作者，还用经验关系曲线方法作了该站台潮到达时的水位高度预报。(13)

　　3.3　关于假潮问题

　　长波当传播到海湾时，由于海岸形状及特有的海湾条件，产生了另一种跟这种地形条件周期相符的长波强迫振动——假潮，据一些人认为 ，产生假潮的海湾应为这一驻立波波长的1/4。

　　对于湾口，还可以乘上一个订正值。即使对于两面开口的河湾，也同样会有假潮出现，这是适应于外力的变化而产生的具有一定周期的本身振动。因此，利用观测港湾的假潮以及另一种更显着的假潮现象——副振荡，当港湾的大小及深度已知的话，必然可知长波的传播情况，也就是说必然可知产生副振荡的外力状况。图2为7313台风（海康登陆）侵袭广东省雷州半岛南渡站的潮水位曲线，可见，在台风登陆（7日0时）前，即5日12～18小时，就已出现了假潮现象。

　　另外，珠江口地区，由于它特殊的地形及接近外海，迎着台风来向，因此，出现假潮的机会特多，每当台风到达前1～3天，各站点便在潮水位过程线上出现几十分钟起伏20～30cm的假潮 ，且是有规律的和相应的。下表列举了1954年11月6日14时在台山赤溪登録的一次台风假潮在珠江口各站出现的情况。

　　可见，在台风到临之前，某些水道站点可发生相应的台风假潮。

　　3.4　海区地形对长浪的影响

　　对于长浪的反映，视各地区的地形不同而有不同。例如，对于广西钦州地区沿海，由于台风移动路线多为自东向西或东南→西北运行，长浪在其传播过程中，必然会被雷州半岛及海南岛所阻，仅有少量通过琼州海峡继续向前运动。为此，涠洲岛可以发现有长浪活动的踪迹——副振荡，但钦州地区的白龙、石头埠站台风登録前数天的潮位曲线，并没有见到有任何明显的改变。这次台风登陆时增水50～70cm。根据我们的调查，1973年多次侵袭该地区一带的台风，事前都没有发现过有长浪的影响。

　　相反，在汕头、珠江口等外海开阔并面对台风来向的地方，都可以发现类似的长波振动，海口在特大台风侵袭时也有出现。例如上面提过的南渡站及海口市，在台风来临前，同样也出现过在水位过程线上变化的假潮现象。图3，为6311号台风（1963年9月）在海口秀英港所引起的潮曲线的变化图，可以说是其中之一例。可见，利用长浪来辅助预报台风暴潮，对于具有宽阔外海区域，即具有足够长的风区测站会是合适的。

　　3.5　利用长浪辅助台潮预报的其它方法

　　（1）广东省江门水文站，是位于河口地区的水文站，他们在预报台风暴潮的工作中，曾提出利用C1‰的变化作为预报台风暴潮来临的指标。并认为，由于长波推进，在河底必然会出现盐水舌，并比预定的强大得多。因此，在三角洲地区，利用海水含氯度的增高变化作为预报台潮来临的根据，应该视为是长浪辅助预报台潮的另一种形式。

　　（2）内波是发生于水深若干米下的不连续面。引起内波产生的力，据认为是风，气压的变化也是其中的一个原因，尤其低气压袭击前，更会发生优势的内波。内波不仅有“短”内波，也有“长”内波，这种长内波近年来受到了注意，而且认为长表面波与长内波之间存在着某种关系（11）。

　　这里ρ-ρ′假定为微量，波长则远较总深度h+h′为大。

　　　　C1:长表面波的传播速度。

　　　　C2:长内波的传播速度。

　　　　ρ′、h′：不连续面上层水的密度及厚度。

　　另外，在海湾中，同样有驻立内波存在，由于海湾内常有淡水进入，有可能形成上下两层不相混和水体，这样对驻立内波的产生是很有条件的，它的周期为（11）

　　珠江三角洲崖门水道，在历史资料中，从未发现有假潮，是否因为崖门水道（银洲湖）是溺谷，水深且阔，表面波的假潮不显着，反而在一定水深处，内波振动可能发现假潮记録，这一点我们正在探索中。相信当有了长内波的观测资料后，对于台风暴潮将起很好的辅助预报作用。

　　据以上所述，可以看到，利用长浪辅助预报台风暴潮是有可能的，在具有一定条件的海区测站，只要能总结经验，相信也可以创造出不少新的台风暴潮预报方法，使预见期延长。

　　4　结束语

　　4.1　现在华南沿海地区用长浪方法辅助预报存在的问题

　　华南沿海地区，利用潮形突变和假潮现象来辅助预报台潮，从汕头的预报方案来看，是有发展前途的。三角洲几个口门，除崖门外，当正面侵袭珠江口的台风到达前1～3天，都有不同高度和持续时间的假潮出现。北部湾和海南岛海口一带，虽然受了地形影响，潮形变化和假潮现象不及其他地区明显，但当特强台风，由东向西在20°N以北掠过琼州海峡附近时，在潮水位过程线上也有所表现。因此，如果从这方面进行分析研究，对进一步做好台潮预报是有一定作用的。

　　不过由于现有沿海的台站比较少，且分布不均匀，选站时没有详细考虑台风路径引起增水的地区潮形和海岸地形的特点，因此，对某个地区的台风暴潮预报是孤立的。如果能合理地布设站点，在台风过境时，作先后地点的连续预报，将会使预报方法和精度有所改进，显然令整个预报向点面结合的方向发展是必需的。

　　从我们研究珠江河口三角洲地区十多年来的台风暴潮资料的结果可知(12)，该区域初步得出台风引起的增减水有着地区规律性，因此可以作分片的联合预报以提高准确度。广东佛山地区水文分站正试用这种方法，相信经过一段时间的实践，可以摸出好的经验。

　　另一个问题，就是沿海测站稀疏，资料贫乏，致使分析工作发生困难。广西钦州地区由于缺少历史台潮资料，难以开展预报工作。他们通过台潮水位调查和搜集历史文献上的记载，做出了没有资料情况下的估算，收到很好的效果。至于长浪的分析研究，在资料匮缺情况下，就更难开展了。

　　另外，在应用长浪作辅助台潮预报时，还有一些问题要进一步研究解决。例如如何应用长浪理论，结合本地区地形特点，判断台潮水位的大小（即进行量的预报）？华南沿海不同潮形地区，对长浪的反应如何？台风产生长浪影响的范围多大？等等。要解决这些问题，必须增加观测站点和积累一定的资料。

　　总的来说，现在华南地区展开长浪方法辅助预报台风暴潮，存有着站点少而分布不均和资料不足的两个大问题。

　　4.2　克服困难的一些建议

　　根据以上情况，为了要更好地开展用长浪辅助台潮预报，我们提出下面几点建议：

　　（1）点面结合，合理地增设必要观测站点。用长浪方法来进行台潮预报，如能分片联合连续预报，则可瞭解沿台风路径附近海区长浪波峰引起潮水位突变的变化过程，找出它的规律。因为长浪引起潮位的突变，是有一定程度的，范围的大小，变化的先后、幅度，都和台风强度、走向、登陆地点有关，如果没有合理的站点布设，则无法进行上述的分析。在增设站点时，应将历史上台风资料进行分析、按路径区分类型，结合海区潮形和自然地理特点，分片设站。我们研究认为，华南沿海地区可如下分片。

　　①海南岛北部和北部湾片——台风路径主要由东向西经海南岛北部及雷州半岛进入北部湾。从历史上看，北部湾极少发生大的暴潮（只有1906年一次），主要受海南岛和雷州半岛作屏障的影响。由于由东向西越过海南岛北部进入北部湾的台风，影响北部湾增水较大，而西北行进入北部湾的台风影响较少，如能及时分析海南岛的潮形突变情况，对北部湾预报会有很大帮助。由于这里的潮形为不正规的日周潮形，地形有点像内海，故可联成一片作预报，建议设立：博鳌、清澜、万宁、海口、铺前、北海、钦州湾、东兴等观测站点，而以海口及北海为预报中心，进行联合连续预报。

　　②阳江-雷州半岛东面片-这里海面开阔，台风自东向西掠过时，沿岸长浪波峰必会连续地反映出潮形变化情况。这里属不正规半日潮形，故可联成一片预报。建议设立:北津、水东、博茂、湛江、南渡等站点，而以湛江为预报中心，进行联合连续预报。

　　③台山-大亚湾片，包括珠江三角洲。这里台风走向比较复杂，但以正面登陆和自东向西掠过沿岸的台风影响较大。本地为三角洲河口区范围，地形比较特殊，潮形为非正规半日周潮形。此区每当大台风侵袭时，常在各站出现假潮现象。建议联成一片进行预报，设立：上川（或下川），平沙、灯笼山、三灶、珠海、横门、泗盛、黄埔、赤湾港口诸站点，以平沙和灯笼山（或横门）为预报中心。

　　④海丰-汕头片。台风在本区偏东北向西方向掠过的机会较多，影响也较大。外海海区开阔，长浪引起潮形的突变常有反映。建议这里作为一片，设立：汕尾、甲子、海门、汕头等站，以汕头为预报中心。

　　各片的预报中心应该密切联系，使其成为一个华南沿海台潮预报和观察体系。

　　（2）进行有目的的调查，积累历史台潮资料。由于华南沿海台潮资料较少，无论用何种方法预报都应该进行实地调查。特别在初作预报的地方，更非作调查不可。广西钦州地区水文站以调查为基础，作了1973年的4次台潮预报效果很好。现广东的惠阳、海南、汕头等地均已作过详细的台潮调查。据我们瞭解，对预报分析工作帮助很大。在作长浪方法辅助预报时，除对方法进一步深入研究外，还要收集渔民对长浪波峰观察的各种经验，这些经验是有一定价值的，现选録一些供参考（10）： 

　　①海上出现长浪，海响声音反常，海流上下层方向相反，正常的涨退潮时间受到破坏，海水混浊，有恶腥臭味，这都是台风来前的预兆。

　　台风前24-36小时有海响，从东南方移到东北方。台风会袭击本地。 

　　海响似打鼓，时上时下，潮水有大有小，应是台风来临的征兆。

　　②西风（西北到东北）吹过日、海面转北流或东北流，有涌浪出现，即有台风来。

　　③海水脏，有腥味，呈红色（称海血），海底冒气泡，有长浪，浪打礁石特响，是台风来前的征兆。

　　④台风到来前，海浪很高，且伴有银白色的浪花；海滩潮水向后退几丈后继而向前推进几丈，当这种浪潮转为断浪且海水上下翻滚不息时，则台风即将迫近。

　　⑤潮水反常有台风（一日涨三次或该涨不涨）。小流期来台风潮水大，大流期来台风潮水小，大潮期风小，小潮期风小。

　　这些谚语许多是和长浪波峰影响有关。

　　4.3　希望有关单位能相互协作

　　海洋局、交通部、航运局、水文总站等系统和有关高等院校和研究单位，希望能紧密合作，互相配合，而有观测站的单位，希望能完善观测项目，统一观测方法和规格，使资料可互相通用。

　　总的来说，我们认为，展开长浪的方法来辅助台风暴潮预报，是可以增长预见期和提高预报精度，是一个有发展前途的预报方法。

　　（原载：中山大学学报，自然科学版，1979。）