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不同类型台风侵袭珠江三角洲河口区引起暴潮增水规律的初步分析
沈灿燊 甘雨鸣
珠江河口常受台风侵袭,从1949至1970年,在珠江三角洲登陆和掠过外海使本区发生增水现象的台风,达60多次,其中多次形成暴潮并挟带巨浪,令沿岸不少堤围,被暴潮巨浪冲击溃毁,威胁甚大。自1957年开始,中山大学地理系和广东水文总站合作,开始进行本地区台风暴潮研究,文化大革命后,省内许多水文站,陆续开展台潮预报工作,特别在6903号台风过后,省领导十分重视,大力支持开展这方面的研究。1972年广东省水文总站主办(中山大学协作)“台风暴潮预报训练班”后,在省水文总站和佛山、惠阳两地区水文分站领导下,新会、南沙、灯笼山等站点在原有的基础上,不断改进预报方法,取得了一定成绩。
本文的目的,就是想通过三角洲各站的多年潮水位记録,作面上的分析,以求得出不同类型、强度的台风与三角洲地区各口门增减水过程的关系,从而找到一些规律,供各站在预报研究时作参考。由于人力关系,本文在“珠江河口台风暴潮研究”(沈灿燊,卢如秀)一文的基础上,作了一些修改,提出一些新的看法,所用的资料则为51~62年共12年,63年后,如6412(在斗门登陆)、6419(在斗门登陆)、6605(在珠海登陆)、6519(在阳江登陆)、6903(在惠来登陆)等六、七次对本地区有较大影响的台风,都未列入。因此,分析的资料是不够完整的,加以我们的水平较低,方法也不成熟,内容必多错误,请同志们指正。
1 影响台风增减水位的几个自然地理要素特点
珠江河口为三角洲网河型河口,由珠江三大支流——西、北、东江——下游淤积而成,河汊纵横,且各河方向、大小和形状都不一致。珠江源远流长,流域广大,上游来水全部经由河口三角洲宣泄,洪水变化大,三角洲各河汊流量分配每次洪水都不相同。本区潮汐变化复杂,又多暴雨,当台风侵袭本区时,在上述各种因素的综合影响下,台风增减水将形成复杂的变化,这里仅将影响本区台风增水较主要的河道地形、上游洪水和潮汐情况三方面因素概述于后。
1.1 河道地形特点
珠江河口是由三角洲网河构成,大小河汊不下千条,以形状分析,可分为两类:一类是普通河道,如磨刀门,另一类是喇叭形河道,如虎门和崖门。这种形状的河道,当台风来时,如吹偏东风,从海外来的强大潮波,将乘盛潮涌入,增水较快较大;反之,当吹偏北风,又值退潮时,大量河水顺泄而出,减水现象特别明显。以河道方向来说,可分三种不同方向:第一种是东向的河道,如横门。第二种是偏东南向的河道,如磨刀门、洪奇沥、蕉门等。第三种是偏南北向的河道,如虎跳门和崖门。由于台风多由东南或东向西或西北运行,故台风潮增水以第一第二种河道最剧烈;当台风前来或离去,长期吹较强大偏北风时,第三种河道减水现象最厉害。实际上,河向、河形当综合考虑,例如崖门,是喇叭形南北向河道,在吹偏北风退潮时,将成为全区最大减水值区。反之,虎门水道内的横门口,由于虎门是喇叭形,本身又是东向,当吹强烈东风,涨潮时,常成为增水高值中心。另外,我们还要考虑河道的畅宽阻塞情况和河道口门的岛屿分布情况,这些特点对台风潮的增减水是有一定影响的。
1.2 上游供水情况
本区上游洪水由5月开始增大,到9月以后便告结束,以后便进入枯季。洪水一般可分为头造水(农历三月底)、四月八(农历四月)、龙舟水(端午附近)、七夕水(农历七月)和中秋水五个洪峰,其中以龙舟水最大,但有时七夕水也会成为全年最高洪峰,中秋水则多由台风暴雨引起所致。
一般而言,三角洲河口地区洪水主要由西、北两江泄洪所致,由于两江洪水每年变化很大,可分为下列四种主要类型(表1)。不同上游流量引起三角洲各河汊不同的流量分配,不同流量分配引起不同的水位,当台风夹带盛潮而来并与洪水波相遇,相互壅高,增水情况就受到了不同程度的影响。在秋冬两季,上游流量较少,河口水位较低,台风带来的增水现象一般较小,这种现象尤以三角洲中部洪水、潮水和台风三者都能达到地区最显着。
1.3 潮汐情况
本区潮汐为混合潮中的非正规半日潮型。每天两次高潮和两次低潮,潮差和潮历时都不相等,每月以朔望后2~3日潮位最高,上、下弦后2~3日潮位最低。
本区潮差(包括最大潮差、平均潮差)的地区分布是有一定规律的。以上、下游来说,喇叭形的水道,潮差是向上游逆增的,反之,一般河道则向上游逆减。一般来说,平均潮差最大不过1.6 m左右,最大潮差亦不过3.3 m(包括涨落潮最大潮差)。以平面分布而言,如以各水道口门站为标准,则泥湾门和磨刀门为低值中心,向东西两侧增大,东部最大在周仔围,西部最大在崖门石砠。(见图1)
当台风来时,海潮沿河上溯,水位壅高,增水大小和潮位大小密切相关,而潮汐的大小又与潮差的分布有一定的关系。
此外,三角洲有着许多大大小小的会潮点(见图2),它们是由于两支潮流相遇而造成的,一般它的水位相对较高,当台风暴潮到来时,涌入河道之水流在会潮点处相遇,加大了增水高度,这种现象,尤以大会潮点为甚。(但会潮点处多无台风水位记録,故有待以后深入研究。)
实际上,以上三种因素是交相作用的,在它们的影响下,对台风增水水位现象起了一定作用,在以后的分析中,便可以发现这一点。
2 侵袭珠江三角洲的台风和本文研究台风水位的方法
2.1 袭击三角洲台风简介
台风一般发生于菲律宾东侧太平洋或者我国南海海面上。发生于太平洋的台风大多经过菲律宾和巴士海峡进入南中国海偏西运行,或者经过台湾附近向东北,进入东海或向日本方向移去。南海台风一般运行方向不定。根据1949~1970年资料统计,侵袭广东沿岸地区的台风共有149次(汕头以东和北纬15°以南的台风未计算在内),平均每年七次,其中以八、九月份出现最多,约占58%,五月和十月份最少,占8%(表2)。
当台风正面袭击珠江三角洲时,无论强度大小,河口水位均受影响。台风从三角洲附近经过时,由于其边缘的影响,水位也会发生不同程度的变化。根据1949年~1970年记録,在三角洲登陆以及在其外海经过、使水位发生变化的台风共达65次,平均每年3次。台风登陆前,本区东部多出现东北风,西半部出现西北或西风。随着台风登陆,风力逐渐增大,风向依次改为东北,东和东南,偏东风时风力最大,西部则多转向为西南风。台风右半圆风力比较大,左半圆较小,一般前者比后者大三至四级。这种现象因台风登陆地点不同及所控制的范围大小有所不同。
由于台风源地、路径、强度和登陆地点不同,因此对水位影响也不一样。为了研究方便起见,现将台风划分为下列几种类型:
(1)按台风源地划分为洋和海两个类。洋源台风多是发生于菲律宾东侧的太平洋洋面上,其强度大,来势凶猛,运行路径一般有三条:一是偏西,经过南海,侵袭华南沿海,即可能在汕头到东京湾沿岸登陆;二是菲律宾以东海面,经过台湾附近向西北运行,在华东沿岸登陆;三是从菲律宾以东朝西北移动,后转向东北朝日本方面移去,其中以第一类台风对本区有较大影响。海源台风发生于南海(西沙群岛和南沙群岛一带),这类台风强度一般不大,登陆后风力较弱,对水位影响较小,但如在海面向海岸移动登陆仍继续加强者则例外,其运行路径多系偏北,侵袭汕尾以西至东京湾沿海。
(2)按台风强度可分为三类:
①强台风——中心风力12级以上,即风速≥34 m/s,中心气压在970 mb以下。其中中心气压低于900 mb,风速大于60 m/s者,称为特强台风。
②台风——台风中心风力8至11级,即风速18~33m/s,中心气压970~990 mb。
③弱台风——中心风力在七级以下,即风速13~17 m/s,气压在990 mb以上。
(3)按台风登陆地点分为四类:
①宝安至台山之间登陆;
②北纬20°向北西行,在台山以西至雷州半岛和海南岛北部间登陆;
③北纬18°~20°之间西行;
④大亚湾以东登陆。
一般,对珠江口水位的影响主要取决于台风登陆地点,而水位变化的大小又决定于台风的强度。比如,太平洋强台风在宝安至台山间登陆,本区水位变化最大,而在大亚湾以东登陆,则水位变化小,甚至无影响。
现将1951~1962年台风分类于后。
(1)太平洋强台风共统计28次,其中在宝安至台山间登陆的4次,占14%;20°N以北,在台山以西至雷州半岛和海南岛北部之间登陆的7次,占25%;13°~20°N之间西行的7次,占25%;宝安以东登陆的6次,占21%。中台风14次,宝安至台山登陆的5次,占35%;20°N以北向北西行登陆的4次占29%;20°N以南向西行4次,占29%;宝安以东登陆1次,占7%。弱台风只有3次,两次在宝安台山之间登陆,一次在雷州半岛登陆。
(2)南海台风中,强台风仅在中山登陆一次。中等强度台风合计22次,在宝安至台山之间登陆2次,占9%;20°N以北向北西行登陆的6次,占27%;20°N以南的10次,占45%;宝安以东的4次,占19%。弱台风22次,在宝安和台山之间登陆的5次,占23%;20°N以北登陆的9次,占40%;20°N以南西行7次,占33%;宝安以东登陆的1次,占4%。
(3)太平洋台风中,以强台风占多,且多在本区登陆或在20°N以北西行,因此,对本区水位的变化将起决定性作用。南海台风大多居中弱强度,对本区水位影响不大。
2.2 分离台风增水值的方法
珠江河口区潮汐属不正规半日潮性质,潮汐变化是有周期性的,但如遭受台风袭击,潮汐变化规律将被破坏,台风增水值就是利用这种潮汐变化的规律求出正常潮位,然后与台风水位比较而求得。
预报正常潮水位的方法很多,多用调和分析法和月龄法,我们曾采用过调和分析方法,企图预报出无台风影响时的水位,再与台风水位比较。由于河口区影响潮水位的自然因素比较复杂,因此,用上法求出的预报潮水位在某些情况下误差较大。我们曾用广州站资料作试验,发觉月龄法比调和分析法更为贴切,故采用月龄法。
月龄法是应用多年的同一太阴月内各日各时潮水位数据各自相加并平均之,即得出各个太阴月多年逐日平均潮汐变化,作为正常潮位曲线。然后,再用所求台风影响的某次水位资料与同时的多年平均潮汐变化资料比较,便可得出台风影响的水位。
应用月龄法时,我们认为:
(1)尽可能应用19年的资料作统计,天文变化的周期是19年,它的平均值正好消去因月球近、远日点,和升降交点等因素引起潮水位的变化。
(2)河流上游来水量因每年洪、枯情况不同,此外,区内风力、风向、区间暴雨等对潮水位也有一定的影响,有了19年的资料,基本上可以扺消这些因素的变异。
由于应用这种方法计算比较繁琐,加上人力关系,本文只采用了简化方法进行。我们主要是选择与受台风影响时间的天文因素相接近(主要是分点潮和回归潮相一致)而没有台风的一至三年同时间的水位资料加以平均,以求台风时的正常水位(图3)。应用这种短期资料求取台风时的正常水位,必须做下列几点订正:①考察台风期间或前后,上游的径流量与对比年同期的上游的径流量是否基本一致,如果不一致,就必须加以订正。订正方法主要是通过三角洲的顶部的马口,三水两个水文站的流量值作出经验式进行。这个经验关系,我们曾在“珠江三角洲潮汐的研究”一文作过叙述,在此不再重复。②台风期间该站附近降雨量与对比年同期降雨量如不相同,要加以适当订正。③台风时期该站该月平均水位与对比年同期如不相同,也应订正。④月球远、近地点变化而引起的水位变化,要加以适当订正,在本区,一般近地点比远地点的潮高约大20~30厘米。(见沈灿燊、卢如秀(中山大学):珠江三角洲潮汐的研究。)
3 不同类型台风对珠江三角洲河口区潮水位的影响分析
研究中,根据分析发现,不同类型的台风,对珠江口潮水位有着不同的影响。在1951~63年有记録的80多次台风中,我们按上述分类在每类中找出几次有代表性的台风潮水位,分析它的过程,找出它们之间的关系和特点。
3.1 太平洋台风
3.1.1 宝安至台山间登陆类型
解放后在这个地区登陆的台风共19次,由于这种类型台风所引发的暴潮对珠江口各站危害最大,为此我们选择了1954年10月30日~11月7日,1957年9月19日~23日和1962年8月31日~9月2日的三次台风,分别代表不同风速、登陆地点和中心气压值的台风情况下,引起三角洲区潮水位变化的情况,并已第一个台风暴潮水位变化作为主要例子给出绘图说明。(本文所列的增水值,全部是潮峰、潮谷增水值。)
(1)1954年10月30日~11月7日台风引起的水位变化
本次台风发生于太平洋,自东向西行,穿过巴士海峡,6日14时登陆于中山南部。登陆后横过三角洲,6日20时到达台山,然后折向西南而逐渐消失。本台风最低气压为920mb(在东经125°附近时)风力达12级,登陆后中心气压最低992mb,最大风速(宝安)18.8 m/s。可以说,登陆后的风力并不算很大的,可以作为中等台风的例子。
我们选用1953年和1955年同期阴历的水位平均值,作为不受台风影响的正常潮水位,与本次台风潮水位做比较。
当台风到达20°N以北时,珠江河口潮水便受到台风影响。当时台风仍未登陆,整个河口区吹偏北风,风力仅3~5级,但由于外海潮流受台风推带,在潮水波的影响下,6日06∶40以后各地的第一次高潮峰已有显着的增水现象,可以说,增水主要不是受当地风力的影响。由于台风自东南方向而来,与潮波同向,故虎门水道东向河岸水位较高,以横门为中心,(因横门以下无测站记録)增水达0.60米,磨刀门次之,口门达0.45米,崖门又次之,为0.41米,都向上游递减。这里还应说明,此时段磨刀门高潮峰时为06∶40,横门为07∶40,磨刀门潮峰先现,因风力愈后愈大,这可能对增水情况有影响。
随后台风于6日14时在中山县南部登陆,全区风力增大,风向则顺时钟,东南部为东风,北部及西部偏北风,河口东部风力较大,14∶20以后,各地迎来第二次退潮潮谷时,由于风力作用,东向河道普遍增水,
虎门水道横门口增水最大,达0.84米,洪奇沥口为0.75米,沙湾水道口为0.71米,并都向上游递减,但河口西部南向河道崖门,却有明显减水现象,这是因为西部长期间吹强北风,崖门河道又呈喇叭口形,有利潮水迅速外排,加以上游潭江补给水量较少,故发生减水。此时,三江口减水达0.79米,而介于两者中间的磨刀门和泥湾门,则亦有微略减水现象,例如磨刀门口为-0.10米,但稍远处则减水现象消失。
6日18时,台风中心横掠过三角洲到达台山,这时,全区吹偏东风,风力以西部较大,因潮向与风向一致,全区都发生增水现象,且大部分地区达最大值。18∶40以后的第二次高潮时,全区以磨刀门增水最高达0.98米,并向右左减小,崖门三江口为0.74米,横门口为0.78米,洪奇滘口为0.80米,沙湾水道口为0.67米。
以后,尽管本区仍吹东风,但因风力减弱,7日03∶00以后,第一次低潮潮谷时,增水现象微弱,除崖门三江口增水仍在0.62米外,其余口门增水都不超过0.30米,全区潮水受台风影响现象逐渐消失。
从这次台风增水过程中,我们发现有下列几个特点:
①在珠江口登陆的中等台风,引起各地增水极值水位不超过1米,减水现象亦不超过1米。
②最大增水常发生在东向河口且吹最大东风时段或稍后,向上游便迅速减小。减水现象发生在长时间吹北风的南北向河道,尤以崖门最显着。减水现象多出现在低潮谷时,无延续现象,横门以东地区没发现有减水现象。
③当全区都转为东风和偏东风时,全区都随之增水,增水值大小视地区风力、河向不同而异,最大增水值发生在磨刀门,向左右减小。
(2)1957年9月19日~23日台风引起的水位变化
本台风发生在太平洋,自东向西北行,穿过吕宋岛北部,22日20时在中山南部登陆,以后横过三角洲南部,23日经台山转北折西行,到德庆后逐渐消失。台风21日02时在吕宋岛北部登陆时中心气压985mb,风速35m/s,登陆珠三角前中心风速曾达40m/s,以后气压逐渐升高,风力略渐减弱,登陆时中心气压970mb(宝安),风速24m/s(10级),可以作为强台风的一个例子。
我们选用1956年阴历同期潮水位资料作为不受台风影响的正常水位,与这次台风潮水位作比较。
当台风中心到达21°N,东经115°E附近时,珠江河口各地水位开始受到影响,当时宝安吹NE18,广州和台山都吹N12,泥湾门以东偏东向河口在22日09时高潮水位均有升高,以泥湾门和磨刀门口较大,达0.48米并向东面渐减,西面的虎跳门和崖门则未见抬升。台风将登陆时,各地风力加强,这时宝安吹E22.6,广州和台山均吹北风,台山一带风速达28m/s。时值低潮,水位在磨刀门以东均呈增水,其中横门口最大,达0.93米,这显然与河向有关。反之,崖门在连续长时间强大北风影响下,加速排出,发生激烈减水现象,三江口减水达-1.08米。而介于两者中间的泥湾门,水位平稳。以后,各地转吹东风或偏东风,全区水位上升,22日23时高潮时,增水最剧,磨刀门附近为最高值,达1.45米,横门口附近亦达1.2米,显然这是长时间东风吹袭,带来强大海外潮波所引起,同时崖门亦转减水为增水,约0.5米左右。当台风中心掠过台山后,河口一带改吹东南风,三角洲东部风力已减弱,西部风力仍强, 23日6时低潮时,磨刀门以东各河道增水已大不如前,甘竹~大良等地以上北江各河道,台风影响也远不如洪水影响明显,只是崖门因受较大偏南风吹袭,河口涌进大量潮水,增水位达最大值,达1.15米。10时以后,风向不变,风力减弱,在第二次高潮潮峰时,各地增水现象也都渐渐减小。18时以后,台风渐渐远离三角洲,增水现象也逐渐消失。
从整个台风过程中,我们总结出几个特点:
①在珠江口登陆的强台风,可引起各河口增水1米以上,最大潮峰增水可达1.5米,潮谷减水也可达1米以上。
②以东向河道而言,增水最大值常发生在东风出现最大的时间或稍后,而最大区域则在河口,且向上游影响较远,但喇叭形河道则在较游出现最大值。减水现象多发生在长时吹强烈北风后的南北河道上,以崖门最为明显。磨刀门以东地区未见减水现象发生。
③当全区都吹东风或偏东风时,全区都增水,但以偏东向的河道为甚,磨刀门和横门附近最大。
④当转吹强大南风时,崖门即发生强大的增水现象。
(3)1962年8年31日~9月3日台风引起潮水位的变化
这次台风发生在太平洋,向西移动,风力甚强,当30日到达20°N,120°E时,风速达45m/s,中心气压低至970mb。台风于9月1日在香港附近登陆,中心气压仍在980mb左右,风速20m/s多,阵风40m/s,然后越过伶仃洋,中山,横掠西行经台山,向西逐渐移行消失。
本台风增水现象为63年前有记録的最大一次。由于59年泥湾门堵堤,故此地增水不显着,而东部口门,如横门等地则增水急剧,为历年最大值。这次台风增水可作为登陆本区特强台风情况下潮位变化的一个较好例子。
我们选用了1960年阴历同期的潮水位资料,作为不受台风影响下的正常水位,与这次台风潮水位作比较。
当9月1日0时台风到达20°N以北时,本区潮水位开始受到影响,当时河口范围内全吹北风和偏北风,风力5~9m/s,由于受风向影响,9月1日21时的第一次高潮潮峰水位略有降低,以崖门较显着,但不过减0.20米左右,横门等地则在0.10米以下,沿河向上游略大,但白藤湖内侧由于堤坝挡水作用,反而有所增大。
1日6时后,风力转强,河口区内仍吹北风和偏北风,正值1日第一次低潮到来,各地减水现象有所发展,但由于强风多位于西北江三角州东部,那里又多为偏东向河口,故减水仍不甚显着,西部则风力较弱,故崖门减水与前期差不多。16时第二次高潮时,河口区东部转吹强大SE风,外海潮浪随台风挟击涌入,虎门水道西岸横门等地增水现象显着,最大的横门口达0.6米。泥湾门一带由于堵堤关系,增水现象不明显。西部则吹WNW风。至第二次低潮,横门一带增水转高,最大的周仔围增水达1.6米,其余多在1.4米上下,而西部吹强大偏南风,故崖门又转为增水,在0.8米以下,远不及东部厉害。白藤湖内泥湾门旧口增水0.3米左右,堤外和磨刀门口略大,约为0.7米上下。2日晨台风中心已掠过台山向西减弱,全区潮水位增水现象渐次消失。
从这次特强台风侵袭中,我们发现潮水位变化有如下特点:
①由于这次台风在宝安(河口东边)登陆,台风未登陆前,整个三角洲都处于台风中心西半缘,在北风和偏北风控制下,全区均发生减水现象,东部因河向关系,减水不大,西部因强北风持续历时不长,故减水也不及上两次。
②当台风中心到达中山后,风随之变化,西北江三角洲东部转为强大东风所控,东向河道增水剧烈,为历次最高。
③当台风继续西行,全河口都在偏东风控制时,全区都发生增水,增水极值发生时间一般稍落后于最大风速时间,各区增水大小与风力大小和河向有关。当河口区转为偏南风时,西南向的崖门在强大风力作用下出现增水极值。
④堵堤后的泥湾门(堤内)增、减水现象都不显着,堤外大于堤内。另一方面,磨刀门增水也减少很多,以往这里是增水最大值中心的现象消失。
综合以上三次直接登陆珠江口台山~宝安间台风所引起潮水位变化情况有如下现象:
①登陆前,台风中心西半圆吹西北风(在中山登陆和宝安登陆的台风北风控制面积不同)河道都有减水现象,在10小时以上强大北风控制下,南北向的崖门减水最烈,可达1米以上,而东部东向河道减水甚微,只有0.1~0.2米,减水一般在退潮时较大。
②当台风登陆后,中心以东地区吹强烈E风或SE风时,河口东部东向河道增水剧烈,一般增水极大值出现时间稍落后于最大风速出现时间,且多在高潮峰,极值最大为1.6米。
③当台风横掠过三角洲后,全区风向偏南,这时,崖门在强大南风影响下,增水现象转剧。另一方面,由于崖门呈喇叭形,河道平直、水深,到顶部突然收窄,大量潮流涌入,壅高水位,可达1.5米(三江口)。增水一般比东部地区出现时间稍后,不过,高值出现的可能性及大小远不及东部河道。
④多次台风增水高值中心都在横门口附近和磨刀门~泥湾门出现,但白藤堤外仍有一定增水高度。
⑤登陆珠江口台风引起增水大小除受风向影响外,与风力也有极大关系。登陆前风速40m/s以上、登陆仍在30m/s上下时,增水极值可达1.6米以上(可说是强台风大增水)。登陆时风力在20m/s上下时,增水极值常在1米以上(中台风中增水)。登陆时风力在12m/s以下时,则增水极值较小。增水值大小往往又与大风到达时潮水水位为高潮峰抑低潮谷及当时天气类型有关。
3.1.2 在海南岛或雷州半岛登陆类型
这种类型是指在太平洋生成向西移动并在珠江河口近海掠过的台风,它们多半在雷州半岛或海南岛登陆。当这种台风在气压很低和风速较大时,对珠江河口潮水有着不同程度的影响,为了方便研究起见,我们将这种类型又划分为路径在20°N以北和18°N~20°N之间(都指穿越东经115°)两种。
(1)在20°N以北掠过的台风
经统计,这种情况的台风很多,初计共27次。我们选择了1953年9月13~20日和1954年8月26~30日的两次台风分别代表中等台风和强台风的情况。
1)1953年9月13~20日台风对珠江河口潮水位的影响
这次台风发生在太平洋,15日扺达巴士的海峡,然后在20°N附近向西行,18日在23°N,15°E处掠过珠江河口近海,19日再贴近粤西沿岸西南行,穿过雷州半岛中部,20日进入越南民主共和国后逐渐消失。
本台风风力不强,中心最大风速(指在20°N以北近珠江口时)在30m/s上下,可以说是一次中等强度的台风。
我们选用1952年、1954年和1956年三年阴历同期的平均潮水位作为不受台风影响水位,与这次台风潮水位做比较。
当台风中心开始接近珠江口时,18日4时以后,珠江河口区各地第一次高潮潮水位仍是平稳的,当时全区都在N风和NE风控制下,但风力较小,第一次低潮时,由于受长久的北风影响,全区水位有减水现象,以崖门较大,达0.8米。19日5时,台风中心到达台山沿海,台风吹强烈北风,而东部河口则吹ESE风,全区开始增水,增水极值出现在5时后第一次高潮潮峰,以磨刀门附近最大,达0.76米,横门附近次之,约0.6米,并向磨刀门东西两侧及上游递减,崖门较小,只有0.4米上下。16时后,台风中心已移至电白海面,三角洲风力减弱,崖门吹NE风,在该日第一次低潮略有减水现象,但仅有0.2米左右。至于西北江三角洲东部风向不变,风力减弱,增水也渐渐平复。
从这次台风可见:
①台风开始靠近珠江口时,全区都在风力不大的北风或偏北风控制下,水位变化平稳,在后期崖门会发生较大减水现象。
②当风向转为偏东时,全区又会形成增水,其中以磨刀门、横门一带较高。
③总的来说,这次台风对本区潮水位影响不大。
2)1954年8月26~30日台风对珠江口潮水位的影响
本台风发生在太平洋,向西移动,中心风速达67m/s,最低中心气压为895mb,比1962年登陆珠江口的强台风要强大得多,可以说是一个特强的台风。
台风中心穿过巴士的海峡后,沿20°N稍北西行,最终在雷州半岛中部登陆,随后进入越南民主共和国北部逐渐消失。
我们采用1952、1955和1956年三年阴历同期的平均潮水位资料,与本次台风水位作比较。
当台风于29日到达20°N,117°E附近时,本区风力虽然增强不大,但各河道口门于05时后第一次低潮时,已略显升高,一般在0.3~0.2米。13时以后,台风中心到达20°N稍北,115°E时,由于强大的潮水波涌向珠江河口,加上珠江口内风速急剧增大,东部宝安吹ESE,风速达16m/s,西北江三角洲东部各口门泥湾门、磨刀门,增水现象比较明显,第二次高潮时增水都在0.6米以上,最大的横门口达0.79米,成为该区增水高值中心,但西部的崖门,在北风控制下,水位表现平稳。台风中心到达113°E,珠江口东部出现最大东风,风速达18米,横门等河口增水达1.65米,泥湾门和磨刀门较小,约1.20米,崖门最小,只有0.6米左右,这一方面是由于西部风力较弱,且河道南北向受风力冲击较小所致。23时后,台风中心渐远离珠江口,河口区内风向转为SE,风力减弱,次日第一次高潮时,横门等河道增水值降低,而泥湾门、磨刀门和崖门则继续上升,成为了这次台风最大增水值区,并以磨刀门口为增水高值中心。30日07时后。第一次低潮时,全区风力减弱,除崖门增水仍在1米左右外,其余各口门都减至0.6~0.7米。10时后,风力更弱,全区增水现象逐渐消失。
从这次台风活动过程中,我们发现珠江河口增减有下列几个特点:
①本台风为特大台风,其中心气压值和风速方面均比登陆珠江口的任一次台风都大,但增水现象与1962年8月登陆珠江口的强台风相若,说明在20°N以北从珠江口外西掠而过的台风影响,比同等强度直接登陆的台风影响要小得多,但最高增水值仍达1.6米以上。
②整个水位变化过程无减水现象。增水极值以横门附近最高,磨刀门次之,崖门最小,但仍在1米以上,就是说,偏东向的河道增水最大,升高也最早最快。南北向河道最小,出现时间也较迟较慢。
③最大增水值落后于最大风力。北江各口门及横门最大增水值比最大风速出现时间迟约2~3小时,磨刀门次之,约落后8~9小时,崖门更迟,约落后13~15小时。这是由于台风中心不在本区登陆,仅在河口外掠过,海外的强大潮波进入河口需要一段时间,故落后于最大风力的出现时间。最大增水由东而西,这与台风由东向西移动有关。
(2)在20°N~18°N间掠过的台风
解放后这种台风一共出现28次,而我们选择了1955年9月20~26日的特强台风和1953年8月11~15日的强台风作为这种类型的代表。
1)1955年9月20~26日台风水位的变化情况
这次台风发源于太平洋,23日通过菲律宾吕宋岛的北部,当时台风中心最低气压值为890mb,中心风速达67m/s,以后沿18°左右向西北运动,通过海南岛东北部在北部湾海面逐渐消失。
我们选用了1956年同期阴历资料,作为无台风时的正常水位值,与这次台风潮水位作比较。
24日晨,当台风在17°N,117°E附近时,最大风速为62m/s,中心气压940mb,珠江三角洲风速开始加大,潮位增水现象开始,当时东部吹NE风8m/s,时值第二次高潮,横门各水道增水0.4~0.6米,24日21时后,台风越过18°N向西北推进,对向珠江口,由于海外潮波仍未进入珠江河口,即使24日第二次低潮,风力虽然略有加大,风力偏NE,风速9m/s ,但水位增加不显着。25日04时后,虽然三角洲风力略减,但值涨潮,海外大量潮水涌入,各地增水才达极值,以泥湾门和横门附近最高,泥湾门第一次高潮时增水达1.06米,磨刀门、横门口次之,达0.95米,崖门最小,只得0.7米左右。14时以后,西部风力加大,东部各河道增水略减,西部崖门增水达最大值,在0.8米左右,16时以后,台风远离珠江河口,增水现象消失。
从这次台风水位变化过程中,可得出如下结论:
①这次台风风力极大,气压较低,属特强台风,由于台风在18°稍北西行时离珠江口较远,尽管珠江口风速不大,但海上潮浪受台风影响,大量涌入珠江口,故最大增水仍在0.9米左右,相等于袭击珠江口中等强度的台风。
②增水极值出现时间比风速极值落后,增水最早为三角洲东部,渐向西部推移,以崖门最后,这是由于崖门风速极值出现较迟之故。全区以泥湾门为高值中心,向东西减少。
③由于北风吹袭时间不长,尽管西部吹较大的北风,但减水现象仍不显着。
2)1953年8月11~15日的台风水位变化情况
这是一次强台风。11日发生在太平洋,12日横过巴士海峡,沿20°N以南向西运动,13日14时~20时经过珠江口南部海面,14日在海南岛登陆,15日在北部湾转入越南北部,逐渐消失。
这次台风到达珠江南部时气压为960mb,风速30m/s左右。
我们选用1954年同期阴历的水位情况,作为不受台风影响的正常水位情况,与这次台风期水位作比较。
12日傍晚第二次高潮时,三角洲潮水位开始受到影响,但不明显,直到13日傍晚,第一次高潮时各口门开始出现显着增水,神湾成为最高值,第二次高潮时,横门增水0.4~0.5米,为最大值。崖门直到14日第一次低潮时才出现增水最大值0.6米。14日第二次低潮后,各河口水位便开始平复。这次增水除崖门外,其他站较大值都出现在高潮峰。
本台风对珠江河口增水影响不大,近似于在珠江口登陆的弱台风所引起的增水情况。
3)在18°N以南掠过的台风
在18°N以南掠过的台风,对珠江口水位影响并不明显,例如,1956年8月27日~31日的强台风,在北纬17.5°左右由东向西掠过海面,中心气压980mb,风力达46m/s,但当时珠江口增水现象不明显。又如1960年10月10日~16日的强台风,横过菲律宾中部,在17.5°左右向西掠过海南岛南部海面,对珠江口水位影响同样并不明显。
总结在海南岛或雷州半岛登陆的台风对珠江口的增减水影响,可以得到下列几点结论:
①在珠江口外掠过的台风,影响潮水位的变化,一般比直接登陆珠江口的台风要小。在18°N以北掠过的台风,在特别强大的情况下,珠江河口增水现象仍较显着,但一般台风则影响较小。在18°N以南掠过的台风,影响本区潮水增减不大,这和台风离珠江河口远近有关。
②台风将登陆前,全区都吹偏北风,但一般减水不大或无减水现象,主要是风力不大和风时不长。转吹东风后,即发生增水现象,但增水极值出现时间一般落后于风力极值出现时间5~8小时,有时可达10小时以上。
③增水普遍由东向西推迟出现,这与台风中心由东向西运行有关。
④有时海外风力极强大,但离本区稍远(接近18°N以北),河口内风力不大,但由于海外潮波被强风驱入,仍有一定的增水高度。
3.1.3 大亚湾以东登陆类型
这一类型又可分为强台风、台风和弱台风三种形式来讨论,但由于在大亚湾以东登陆的台风和弱台风对本区水位影响不大,故此地只讨论强台风。
我们选择1957年7月13~17日一次强台风作例子分析。这次台风13日源于菲律宾外侧太平洋面上,穿过吕宋岛北部向西北直行,16日在大亚湾东部(东经115°)登陆,以后仍向西北方向移去,经广州北面,逐渐衰弱,在广西贺县消失。本台风中心气压在980mb左右,16日20时登陆前以及17日02时掠过广州北面时,中心气压均为980mb,风速为24m/s。
现选用1956年同期水位资料作为正常水位比较,并列出表5:
这次台风于16日22时在大亚湾登陆,此时,珠江口多吹偏西风,水位无明显变化。7小时后,台风掠过广州北面向四会方面移动,珠江口出现偏东风,故从17日05时起,增水在早潮出现,但水位增加不大,只有20~40厘米。此后,水位又转为正常情况。与此可见,在大亚湾以东登陆的台风,只有强台风对珠江河口水位有轻度影响,而台风和弱台风则几乎全无影响。
3.2 南海台风
我们共选择了三次台风以作分析。一次是1961年5月19日14时在宝安登陆的台风为代表,这次台风登陆前风速达40m/s,台风中心最低气压898mb,登陆时风速仍达35m/s,登陆后向东向北移动,经河源、福州出海。这次台风曾发展为强台风,但当时珠江河口并没有增水现象出现,只是19日全区大部分地区吹偏北风,各河道都有减水现象。另一次是61年8月31日在斗门登陆的台风,登陆前和登陆时风速都是20m/s,登陆后移向罗定消失,这次台风对整个三角洲增水影响微弱。第三次是1959年7月8~12日的台风,在汕尾登陆,是一次强台风,但未发现三角洲有增水现象。
由于资料年代只有12年,未能全面反映南海台风对本区的影响情况,尚待今后增补分析。
4 结束语
(1)不同类型的台风,对珠江河口增水有不同影响。Ⅰ类台风引起的增水值最大,在12年资料中,Ⅰ类的强台风引起增水最大值可达1.6米以上。Ⅱ类台风次之,在同样风力下,增水比Ⅰ类小,但当碰上特强台风时,增水也可达1.6米。Ⅲ类台风影响更小。Ⅳ类台风一般是不会引起增水的,只有强台风才会引起增水。在18°N以南掠过海面的台风,无论其强度大小,对本区都是没有影响的,至于南海台风,对本区增水的影响同样不大。
(2)台风侵袭本区时,一般台风右半圆地区无减水现象,左半圆则出现减水。如果台风在三角洲中部中山登陆。右半圆的虎门水道没有减水现象,而左边圆的崖门则有减水出现。在香港、宝安登陆的台风。因整个三角洲大半处在左半圆,故在登陆前即普遍出现减水,但随着台风登陆,风向改变,便迅速转变为增水。掠过海面西行的台风,本区一般不会出现减水现象。当某地吹刮的偏北风愈强,持续时间愈久时,则减水愈剧烈,在连续10小时以上强北风控制下,崖门减水可达1米以上。南北向的口门,减水比东南向或东向的口门大得多。
(3)正面侵袭三角洲并在三角洲登陆的台风,增水的大小和当地的风向和风速密切相关,特别是登陆前风速大、且登陆后仍保持较强风速的台风,增水更为剧烈。从资料分析中发现,登陆前风速在40m/s以上,登陆后仍保持在30m/s左右的一次台风过程中,增水最大值可达1.6米以上。当登陆后风速迅速减弱,风速在12m/s以下时,增水较小。在珠江口外海面掠过的台风,增水与当地风速关系不大,主要决定于台风的中心气压,某次在18°N以北掠过本区海面由东向西的台风,中心气压低于900mb,增水极值也接近1.6米。
此外,增水和台风中心移动速度有很大关系,在风力、气压相同情况下,移动愈慢,增水愈高。
(4)登陆珠江三角洲的台风,增水值大小主要决定于台风强度,也与当时的天气形势有关,即是与登陆后的路径有密切关系。如台风登陆后折向西行,则全区急骤增水,影响最大,北行或西北行次之,东行或东北行又次之。
(5)在12年资料分析中可知,三角洲各口门的增水过程各有不同:
①崖门、银州湖属深溺谷,河道南北向,历史潮水位资料中没有台风假潮记録,这是否与水深较大并成一开阔湖形的地形特点有关有待研究。这里在台风登陆初期,一般有明显的减水现象,以后便迅速增水,增水极值也高。
②珠江口蕉门以下河段为喇叭形河道,当台潮波涌入时,增水变化较快较高,在洲仔围、横门附近,常成为增水值中心,减水现象较少。
③磨刀门至虎跳门一带的偏东向河口,如泥湾门口鬼子阁常成为台潮威胁较大的地区。白藤堵海前也常成为增水的另一高值中心,不过自堵海后,增水程度就大大降低。
④天河~甘竹~市桥以上地区,受台潮影响较小。
最后我们提出几点不成熟的建议,供有关方面参考:
①珠江河口区河汊纷沓,潮水位常受上游流量、暴雨、风向、风力等自然因素变化而增减,情况比较复杂,我们发现,如果沿用沿海港口的正常潮水位预报方法去预报正常潮位,误差较大,希望能在理论上和实用上研究,探索出一种比较合适该地区的正常潮位预报方法。
②每当台风暴潮增水来临时,常挟带狂风暴雨巨浪,对沿河堤围威胁甚大,但珠江河口区基本没有设置波浪和波压的观测,而从发展角度来看,这种资料是十分需要的,建议有关单位作这方面的观测和研究。
③华南海区的台风潮水位资料也较缺乏,我们无法瞭解海水位在台风来时的变化规律,使分析工作变得十分不全面,建议有关方面作这方面的研究。
(原载:风暴潮,国家海洋局海洋出版社,1981。)