近日，我中心科研人员在渤海典型水动力灾害过程研究方面取得新进展，研究成果《Wave–Tide–Surge Interaction Modulates Storm Waves in the Bohai Sea》发表于海洋科学和工程领域知名期刊Journal of Marine Science and Engineering.

渤海是我国唯一内海，环渤海各省市具有重要政治和经济地位，且几乎年年遭受风暴潮和风暴浪的侵袭（详见《中国海洋灾害公报》）。渤海位于北纬37-41度，常见温带风暴潮和寒潮风暴潮，但近年来气候变化促使西太平洋台风强度增加和路径极向迁移，导致渤海南部沿岸台风致灾程度增强。而渤海海域半封闭、浅水深、岸线高度人工化的特点，又加剧了水动力过程的非线性、以及浪潮流相互作用。

我中心自21年以来在秦皇岛外海开展浮标连续观测，全面分析了近三年渤海台风、温带气旋和寒潮大风事件的水动力相关过程（风场、天文潮、大气动力增水和波浪等），关注渤海三种致灾天气系统下的复合动力环境，针对波浪-天文潮-风暴潮相互作用对波浪过程的调制现象进行了定量研究。基于Delft3D框架（浅水方程、SWAN波浪模式、辐射应力耦合），结合2022年台风梅花、温带风暴潮（221003）和寒潮（221129）三次事件的现场观测和卫星资料，构建浪潮流全耦合模型进行研究，研究结果发现，波浪-天文潮-风暴潮相互作用引起的波浪响应，在近岸浅水区由水位变化控制，底部摩擦或波浪破碎主导波能耗散，而在深水区由流场决定，白帽过程控制波能耗散；渤海水位的涨/落、波流方向交角为钝角/锐角，会引起波高增加/减小，使渤海风暴浪的响应主要呈现六种类型（图1）；三次风暴事件中，波浪-天文潮-风暴潮相互作用引起的有效波高Hs变化，在深水区增减不超过5%，最大增/减幅度位于莱州湾/辽东湾沿岸地区，达到160%/−60%；波浪-天文潮-风暴潮相互作用对风暴浪的调制，主要表现为波浪-天文潮相互作用和波浪-风暴潮相互作用分别引起的波浪场变化的叠加。

论文第一作者为我中心马悦助理研究员，通讯作者为我中心刘志亮研究员，合作者包括中交天津港湾工程研究院有限公司董智超高工，以及我中心赵波助理研究员、闵文佳助理研究员和安颖研究员，该研究得到了河北省高等学校科学技术研究项目、河北省科技计划项目和中央引导地方科技发展项目指导基金的联合资助，得到了中国科学院黄东海观测站的数据支持。

文章信息：Ma Yue, Liu Zhiliang, Dong Zhichao, Zhao Bo, Min Wenjia, An Ying. Wave–Tide–Surge Interaction Modulates Storm Waves in the Bohai Sea. Journal of Marine Science Engineering, 2024, 12, 1932. https://doi.org/10.3390/jmse12111932

图1 渤海风暴浪对波浪-天文潮-风暴潮相互作用的6种响应类型

图2 三次事件中波浪-天文潮、波浪-风暴潮和波浪-天文潮-风暴潮相互作用分别引发最大有效波高Hs_max变化的空间分布

图3 三次事件中波浪-天文潮、波浪-风暴潮和波浪-天文潮-风暴潮相互作用分别引发最大有效波高Hs_max发生时间t_max的空间变化