7.1.3　风暴潮数值预报

从20世纪70年代开始，美国有专职的研究机构海洋模拟与分析处和气象学技术开发实验室发展专业化的海洋气象数值预报，并负责把模式产品转化应用到业务中，业务单位负责评估和检验并反馈给研究机构改进模式，形成研发→业务转化应用→评估→再研发的循环机制。

随着计算机技术的不断进步，数值预报方法已经成为世界各国进行风暴潮预报采用的主要方法，风暴潮的数值计算始于20世纪50年代，70年代达到昌盛时期。进入21世纪，风暴潮模式的研究主要集中于近岸浪-风暴潮-潮汐和洪水的多向耦合数值预报研究、风暴潮漫堤漫滩风险预报研究，以及应用这些模式进行沿海重要区域和城市的风暴潮灾害风险评估和区划工作。在美国，Jelesnianski进行了不考虑和考虑底摩擦的风暴潮数值计算，并于1972年建立了著名的SPLASH模式。进入20世纪80年代，美国在SPLASH模式的基础上又进行了SLOSH模式的研究，这个模式能预报海上、陆地及大湖区的台风风暴潮，在风暴潮防灾减灾中发挥了较大作用，该模式在全世界广泛使用，并于20世纪80年代末由国家海洋环境预报中心引入中国。英国的自动化温带风暴潮预报模式“海模式”（Sea Model）于20世纪70年代问世，“海模式”是Bidston海洋研究所在Heaps的二维线性模式的基础上发展起来的。日本气象厅于1998年开始业务化运行台风风暴潮数值预报，并在风暴增水耦合了天文潮预报。近几年，日本气象厅发展了基于多台风路径的风暴潮集合预报系统并投入业务化运行。

中国是西北太平洋沿岸风暴潮灾害最严重的国家。中华人民共和国成立以来，中国风暴潮理论、预报和防灾减灾能力得到很大提升，因风暴潮灾害造成的死亡人数大幅减少。1970年，国家海洋环境预报中心开始发布风暴潮预报，国内风暴潮研究也逐步开展。秦曾濒和冯士筰建立的浅海风暴潮理论，为中国风暴潮预报奠定了理论基础。孙文心等基于该理论首次开展了风暴潮的数值模拟。1982年，冯士筰著的《风暴潮导论》系统论述了风暴潮理论和预报方法。1990年前后，王喜年等开始了中国第一代业务化台风风暴潮数值预报工作。21世纪以来，国内风暴潮数值模拟研究逐步从二维数值模拟技术向三维数值模式发展。王宗辰、于福江等利用区域海洋模式ROMS，运用三维结构和四维变分同化进行了数值计算。此外，ADCIRC的不同种模式（环流模式、垂向积分水动力数学模式等）被用来建立高分辨率风暴潮模式。集合预报模式、三维POM海流数值模式、非结构化网格、第三代海浪数值模式和三重网格嵌套技术的运用，为研制开发高分辨率浪-潮-流耦合数值预报系统提供良好的基础。我国在风暴潮数值模拟、精细化预报等方面逐步接近国际水平。

风暴潮模式（表7-1）主要包含台风和温带风暴潮模式，采用三角网格，在沿岸风暴潮敏感区域的分辨率可达几百米，模式采用干湿网格判别方法，可以模拟风暴潮漫滩过程。从调查表格中可以看出有国家气象中心、辽宁省气象局、河北省气象局、天津市气象局、山东省气象局、上海市气象局、广东省气象局七家单位运行风暴潮模式，但是采用的基础模式也有7种之多，各个模式之间没有开展模式性能的比较。参加风暴潮模式研发的有中国气象局数值预报中心、中国气象局台风海洋预报中心、中国海洋大学、上海台风研究所、广州热带海洋气象研究所、天津市气象科学研究所（简称“天津市气科所”）。仅黄渤海风暴潮模式有国家气象中心、辽宁省气象局、河北省气象局、天津市气象局、山东省气象局、上海市气象局6家单位运行，且模式的核心版本、分辨率、气象背景场不同。

表7-1　风暴潮数值模式

风暴潮的致灾机理、风暴潮相关因子的测量、计算机技术的进步决定了风暴潮研究的精度。随着GIS等测量技术的发展，风暴潮相关因子的测量数据将更为精准和完备，风暴潮灾害研究的统计方法也将随之改善。建立精度高、计算快捷的风暴潮数值预报模式仍将是研究主流。未来随着跨学科交流和融合，风暴潮灾害的研究将形成相应的分支，趋于精细化。风暴潮数值预报四维同化技术，风暴潮漫滩数值预报技术，风暴潮集合数值预报技术，GIS、遥感与风暴潮风险评估模型集成技术的进步将促进建立统一标准的风暴潮灾害损失评估和监测预警，并进一步促进风暴潮灾害损失防灾减灾工作和提高政府应急管理能力。