风暴潮淹没范围确定方法与应用

0 引言

我国是世界上遭受风暴潮灾害影响最严重的国家之一:平均每年有8~ 9个台风登陆,几乎都会引起台风风暴潮灾害,沿海地区几乎都遭受过台风风暴潮灾害;北部沿海地区尤其是渤海湾和莱州湾沿岸受温带风暴潮灾害影响较严重^{[1- 2]}。2017年我国沿海共发生风暴潮过程16次,其中有10次造成灾害,导致死亡(含失踪)6人、直接经济损失55. 77亿元^[3]。

我国曾多次遭受特大风暴潮灾害,其中9711号台风风暴潮对我国东部沿海影响最严重,福建省、浙江省、上海市、江苏省、山东省、河北省和天津市等沿海地区全部受灾,导致死亡342人、直接经济损失287亿元^[4]。针对风暴潮灾害的致灾特点,准确评估其淹没范围,对于科学开展灾情评估和有效制定减灾措施具有重要意义。

1 风暴潮淹没范围的确定方法

目前确定风暴潮的淹没范围主要有遥感和现场调查2种方式。采用遥感手段时,为保证精度,监测和边界制图的主要数据源为Landsat T M、ET M、M ODIS和SPOT等^{[5- 9]}。此外,由于具有回归周期短、时间分辨率高和覆盖范围广的优势,气象卫星也常被应用于确定淹没范围^{[10- 12]}。采用遥感手段确定风暴潮淹没范围,对于大范围淹没的情况具有较好的效果,但其获取数据源的方式仍受限于乌云遮挡和卫星过境等因素。

采用现场调查手段需实地走访,耗费大量的人力和物力,但其不受天气限制,灵活度、准确度和还原度较高,常被应用于确定小尺度的淹没范围,主要包括4种方法。

(1)通过淹没痕迹确定。风暴潮淹没房屋和堤防等构筑物后会形成水痕迹线;通过测量水痕迹线以及地面位置和高程,结合当地高程地形资料,可确定淹没范围。淹没痕迹应具有明显性、可靠性和代表性。

(2)通过漂浮物聚集位置确定。在风暴潮海水的冲刷作用下,垃圾等漂浮物会被搬运至陆地淹没区域的边缘,形成漂浮物聚集区;通过测量漂浮物聚集区边缘线的位置和高程,结合当地高程地形资料,可确定淹没范围。

(3)通过植被变化确定。与内陆洪水相比,海水盐度较大,因此风暴潮淹没区域会出现盐渍化现象,除部分陆地植物外,多数植物经海水浸泡1周内会枯萎、死亡或变黄;通过现场勘测植物枯萎、死亡或变黄的边际,可确定淹没范围。

(4)通过现场询问确定。针对相关区域的居民,现场询问风暴潮期间海水淹没区域的外缘位置,经被询问人现场指认,可确定淹没范围。

在实际开展工作时,应尽可能综合采用至少2种方法确定风暴潮淹没范围,且尽可能保证调查结果的可靠性,以提升淹没范围确定的准确性和科学性。在风暴潮淹没范围调查结果的可靠性判定方面:①对于淹没痕迹,清晰为可靠,不够清晰为较可靠,模糊不清则供参考。②对于漂浮物聚集位置,大面积漂浮物在沿岸聚集,且包括明显的海洋动、植物和养殖设施零部件为可靠;部分漂浮物在沿岸聚集为较可靠;少量漂浮物在沿岸零星分布,且以陆地垃圾为主则供参考。③对于植被变化,多数陆地植物在沿岸大面积枯萎或死亡为可靠,部分陆地植物在沿岸大面积枯萎为较可靠,少数陆地植物在沿岸低洼地带枯萎则供参考。④对于现场询问,被询问人亲眼所见,且现场指认淹没痕迹清晰为可靠;被询问人亲眼所见,但现场指认淹没痕迹不够清晰为较可靠;被询问人未亲眼所见或记忆模糊,且现场指认淹没痕迹模糊不清则供参考。

2 实例应用

2018年第8号台风“玛莉亚”于11日9时10分以强台风级登陆福建省连江县黄岐半岛沿海,登陆时中心附近最大风力达14级(42 m/s),中心最低气压为960 hPa。强台风引发的风暴潮导致浙江省和福建省多地出现漫堤、溃堤和海水倒灌现象,部分城区受淹严重。自然资源部及时启动海洋灾害一级应急响应,并派出由海洋减灾中心牵头的调查组赶赴现场,会同东海分局和当地海洋部门共同开展了为期4天的现场调查工作。调查期间,对风暴潮淹没较严重的福建省宁德市牙城镇进行细致的走访,并对淹没区域进行实地测量,综合采用3种淹没范围确定方法,基本确定淹没范围和淹没深度。