中国沿海的波浪、潮汐、风暴潮及海流
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发布时间：2022-05-09 23:08
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时间：2023-10-27 17:51
6.4.1.1 中国近海的波浪
6.4.1.1.1 波浪分布概况
风系性质和中国近海区域地理位置决定了中国近海波浪情况的分布特征：冬季盛行偏北向的风浪，夏季盛行偏南向的风浪；渤海、北部湾风浪波高较小，台湾海峡的风浪较大；太平洋的波浪可通过琉球岛链传入东海、黄海，通过巴士海峡传入南海，在黄海、东海、南海都可生成涌浪，并在济州岛东南海区、台湾岛东北海区、东沙岛东南海区易形成大浪；气旋风活动时，有较强的巨浪，这种突发性海浪常在东海、南海和黄海出现，北部湾、渤海也会出现。
每月出现5级（3m）以上大浪的频率不低于20%的叫大浪频繁出现月，频率小于20%的叫大浪较少出现月。现将我国各海域每月的风浪情况列表6.2予以说明。根据表6.2有关内容，将与中国*相邻各海区的每月最多浪向为偏北向的月份和偏南向的月份以及各海区的大浪频繁出现月与大浪较少出现月的情况概括于表6.3。从表6.3可知，中国（中）东部沿海海域的偏北浪向和大浪主要发生在冬半年。
表6.2 中国各海区主风浪浪向、频率.5级以上风浪浪频在各月份的分布
资料来源：王颖等（1996），中国海洋地理，科学出版社。
表6.3 每月最多浪向为偏北、偏南的月份和大浪频繁出现月份与大浪较少出现月份分布表
6.4.1.1.2 特殊天气系统下的波浪
我国冬季盛行偏北风，冷空气大风可控制从渤海到南海北部的广大海域，对南海中部甚至南部都有影响。我国又地处中纬度地区，温带气旋从秋末至翌年初春均可在渤海、黄海、东海生成或在沿海陆上生成后移入上述海域。夏秋期间来自西北太平洋的热带气旋可频繁影响南海、东海、黄海，有的还可伸入渤海。以上是构成中国沿海海域大风的主要天气系统，也是产生中国沿海海域主要灾害性海浪的天气系统。这些灾害性海浪不仅会冲决海塘使海水涌入平原，同时也能在一些潮间浅滩及水下岸坡掀起大量泥沙，在一些有侵蚀陡坎发育的潮间带或水下岸坡有时还会产生大范围坍塌。现将这些灾害性海浪的分布特征分别简述如下。
A.冷空气大风所形成的波浪。冬季中国海域从北到南都会出现西北风、北风、东北风，形成风力8～9级、风向稳定、持续时间达数天甚至10余天的大风。中国海的波浪自北至南随风区增大而增强，冷锋所在海区往往形成浪高4～8m的巨浪区，浪高最大可达9～11m。冷空气大风所形成的海浪，其波向从渤海到南海皆以西北向、北向、东北向变动。这些波向的巨浪即是形成涌浪的渊源。
注：根据表6.2有关资料编制。
B.热带气旋（包括热带风暴、强热带风暴和台风）所形成的波浪。热带气旋风是快速移动的逆时针旋转风系，中心风速大，风力可达12级以上。热带气旋范围内的风浪，波向不时地随风向调整，在气旋移动方向右侧有利波浪生成，因而巨浪区大多在气旋移动方向的右侧出现。气旋近中心多风浪，边缘为涌浪。东海已记录到气旋大浪波高为17.8m的狂涛，南海亦已记录到波高为14m的狂涛。
C.温带气旋所形成的波浪。温带气旋的活动范围虽不及热带气旋，但由于它的突发性强，发生的季节长，故对它所形成波浪的危害不容忽视。它的最大风速可大于10级，在渤海可产生7m狂浪，在黄海、东海可产生8m狂浪。
6.4.1.2 中国近海的潮汐与风暴潮
6.4.1.2.1 中国近海的潮汐
据沈育疆（1980）、丁文兰（1985）等研究，中国近海区域的潮振动主要为太平洋传入的潮波所引起的谐振动，来自日、月引潮力所产生的独立潮很小。由图6.1可知，太平洋潮波是从琉球岛弧与巴士海峡分别进入我国东海与南海，形成东海、黄海、渤海的潮振动与南海潮波运动。
图6.1 传入我国海域的潮波示意图
大洋潮波为许多频率不同、振幅不等的分潮波所合成。在诸分潮中，主要太阴半日分潮（M2）、主要太阳半日分潮（S2）、太阴太阳合成日分潮（K1）和主要太阴日分潮（O1），这4个分潮的振幅之和一般约占实际潮波振幅的70%左右。其中M2分潮和K1分潮由于分别在半日、全日分潮族中的振幅和比重均最大，故可以这两个分潮为代表来了解中国海域的半日潮波和全日潮波的活动情况。
图6.2反映了我国渤海、黄海、东海M2分潮波运动的基本特征。图6.2所示潮波自琉球岛弧传入后大部分以前进波形式经东海向黄海传播，进而进入渤海；小部分则在台湾北部沿海形成所谓“退化旋转潮波系统”，以左旋方向进入台湾海峡。
图6.2 渤海、黄海、东海M2分潮同潮图（据王颖等，1996）实线为同潮时线（东8时），虚线为等振幅线（cm）
在渤海、黄海各有两个M2分潮的逆时针旋转的潮波系统。前者两个无潮点分别位于辽东湾口和黄河口外约13km处，后者两个无潮点分别位于山东半岛成山头附近与连云港外海。
在台湾海峡的半日潮中，一支由东海南下，另一支由太平洋经巴士海峡传入南海，后向北进入台湾海峡。两分支在金门—台湾马公一带汇合，呈驻波性质（丁文兰，1983；郑文振等，1982）。
与半日潮相比，渤海、黄海、东海的全日潮振动较弱（见图6.3、图6.4）。由于周期较长，全日分潮（包括K1分潮和O1分潮）在渤海、黄海皆只能形成一个逆时针旋转的潮波系统。另外，整个渤海、黄海、东海及南海北、中部海区全日潮波的运动均为驻波性质（丁文兰，1984）。
整个南海区潮汐运动的能量主要来自太平洋经巴士海峡传入的潮波，其次是引潮力在整个海域产生的独立潮，两者叠加构成了南海潮汐系统。南海潮振动的一个显著特征是全日潮波大于半日潮波（见图6.5、图6.6）。K1、O1两个主要全日分潮合成的潮差在南海大部分海域为1～1.5m，而M2、S2这两个主要半日潮合成的潮差在大部分海域为0.5～1m。
6.4.1.2.2 中国近海的风暴潮
“风暴潮”是指海面在风暴强迫力场作用下偏离正常天文潮的异常升高或降低的现象。导致我国沿海风暴潮发生的主要风暴为热带气旋、强冷高压系统和温带气旋三种。
每年影响我国海域、沿海甚至内陆的热带气旋平均约20次，每年影响我国北方的强冷空气约5～6次，而每年影响我国海域的温带气旋多达近50次。我国沿海平均每年发生增水1m以上的风暴潮有14次，2m以上的严重风暴潮2次，构成重大灾害的平均每2年就有一次。我国沿海是世界上各类风暴潮的一个频繁多发地区。我国沿海风暴潮的分布概况如下。
图6.3 渤海、黄海、东海K1分潮同潮图（据王颖等，1996）实线为同潮时线（东8时），虚线为等振幅线（cm）
图6.4 渤海、黄海、东海O1分潮同潮图（据王颖等，1996）实线为同潮时线（东8时），虚线为等振幅线（cm）
图6.5 南海M2分潮同潮图（据王颖等，1996）实线为同潮时线（东8时），虚线为等振幅线
图6.6 南海K1分潮同潮图（据王颖等，1996）实线为同潮时线（东8时），虚线为等振幅线
A.黄海、渤海地区。在江苏沿海，主要为热带气旋或温带气旋导致的风暴潮，其中以前者为主。此类风暴潮每年一次多。在8114号台风期间，吕泗（四）、射阳河口及小洋口最大增水分别达到2.38m、2.95m及3.81m。
在渤海寒潮大风是产生风暴潮的主要原因，主要的天气形势为“冷高压配合气旋”和“横向冷高压”这两种类型。前者一般发生在春、秋两季，后者多出现在秋末—冬初。在渤海南岸这类风暴增水不但频率极高，且增水极为显著。在1958～1974年间，增水大于1m的出现61次，平均每年3.4次，超过2m的有23次，3m以上的2次。
B.东海地区。本区的风暴潮基本以热带风暴潮为主。其中每年袭击、影响福建的热带气旋为6.8次，袭击、影响浙江沿海的3.7次，长江口一带平均每年约1次以上。
浙江自1949年以来，台风增水超过1m者已有20余次，其中1956年8月1日特大台风袭击时，镇海最大增水2.33m，澉浦达4m以上。
C.南海地区。影响南海海域及其沿岸的热带气旋平均每年多达13次，约占影响我国的热带气旋总数的五分之三。其中在广东沿海登陆的平均每年5次，在广西沿岸登陆的平均每年2.5次。每年影响时间达6个月之久（5月中旬至11月中旬）。
以汕头为代表的粤东岸段，在1955～1977年的23年间，台风增水超过0.5m者多达63次，超过1m的11次，最大增水3.02m；在粤中珠江口黄埔一带，1950～1974年的25年间，台风增水超过0.5m者多达90次，超过lm的有18次，超过1.5m的有11次，最大2.45m；在湛江出现5.94m的特大增水峰值（至今为世界纪录的第3位）。
以上叙述了中国近海海域波浪、潮汐、风暴潮的分布情况。其中值得注意的是，在苏北射阳—吕四以东海域存在两个潮流系统，一个是太平洋的前进波，通过中国近海*架到达黄海地区；另一是太平洋的前进波通过中国近海*架碰到山东半岛后形成反射波。前进波和反射波汇集形成辐射状潮流场。据王颖（2002）资料，这个地区的平均潮差达4.5m，最大达6.5m，但已测到9.28m，表明该区的潮流作用很强。另一方面，苏北射阳—吕四沿海岸滩以淤泥（沙）质为主，在波浪、涌浪、潮汐、风暴潮、涌潮的作用下，大量泥沙容易被掀起成为悬移质。同时，在苏北射阳—吕四滨海分布众多的沙洲（见6.4.3节），在这些凸出的沙洲处波浪往往出现辐聚，能量集中；尤其是在冬季偏北浪向和大浪盛行，风场稳定，强劲的波浪使先前堆积的泥沙被重新掀动悬移。在后文（见6.4.2节）有关中国近海浑浊流的论述中将指出，遥感影像显示中国近海浑浊流的最大宽度和含泥沙量最高处出现在苏北射阳—吕四以东海域，其主要原因即在于此。
6.4.1.3 中国近海的海流
从图6.7可知，对中国近海影响较大的海流有：黑潮、黄海暖流、台湾暖流、沿岸流和季风飘流，现分别简述如下。
（1）黑潮。源于太平洋的北赤道流。北赤道流西进至菲律宾东岸受阻后分成两支：一支南下；另一支（主体）北流（称黑潮），从台湾东北部进入东海，然后折向NE，经吐噶喇海峡出东海重入太平洋。
黑潮的流幅较窄，约150km，大于0.8节流速的黑潮主流宽度变化于70～110km之间，在东海的厚度为800～1000m。如以700m深度作为起算面，黑潮在东海的平均流量约为21×106m3/s（相当长江径流量的676倍）。
（2）黄海暖流。在北纬30°以南，东经125°以东地区，由黑潮主干分出一支流向日本海方向的对马暖流，对马暖流又在济州岛南分出一支从东海流向黄海的支流——黄海暖流。该暖流从南到北纵贯整个黄海，最后进入渤海。黄海暖流从黑潮分离出来后能长驱直入渤海湾，这与潮波的全程相随、助推有密切关系。
该暖流在进入黄海南部时的流速约为0.2节，在北上途中受海底地形影响不断有分支分向沿岸，其中在北纬34°左右有一条向西的分支分出，致使苏北如东以东的沿海浑浊流在形态上产生明显异常（见后面的图6.9）；约在北纬37°附近向东、西两侧又各有一条较大分支分出，分别与南下的朝鲜西海岸沿岸流和苏北滨海的黄海沿岸流汇合；黄海暖流的主要部分经老铁山水道进入渤海，在抵达渤海西北部时又分成两支，北支沿辽东湾西北岸北上，汇入辽东湾，南支南下与黄河等入海的径流汇合形成沿山东半岛北部流动的渤海沿岸流。
（3）台湾暖流。这是黑潮主干在台湾东北海域向北分出的一个终年具有高温、高盐特征的支流。它自黑潮主干分出后，沿东海*架底坡北上，沿途受海底地形影响，流速逐渐减弱。该海流除表面易受季风影响外，中、下层的流向比较稳定，终年向北。其前锋在长江口外与南下的沿岸流混合，然后折向东北，其中一部分海水汇入对马暖流，另一部分汇入黄海暖流。冬季东北风盛行时，迫使海水向岸输送，暖流方向与沿岸流方向相反，此时台湾暖流势力减弱，流幅变窄。在浙江近海的暖流和沿岸流之间形成向西倾斜的锋面，锋面以西为沿岸流南下，以东为暖流北上。夏季西南季风盛行时，迫使海水离岸输送。这时台湾暖流与沿岸流同向，两者汇成一片，流幅宽而势力强，几乎遍及东海西部的浅水区。
图6.7 中国近海海流分布示意图[根据王建（2001）主编的“现代自然地理学”图6.18和引自http://www.ngdc.noaa.gov的地形等资料编制]。
（a）近海冬半年海流分布；（b）夏半年海流分布
（4）南海季风飘流。据孙相平（1996），南海的表层流流向随其季风的更迭而改变，故称南海季风飘流（见图6.8）。在10月中旬至翌年4月为东北季风飘流，主要靠近我国华南和越南、马来半岛近岸，经卡里马塔、卡斯帕海峡流入爪哇海。部分黑潮水也经巴士、巴林塘海峡进入南海，并折向西南。表层流流速一般（南海）北部为1～1.5节，南部为1节，主流流速一般为2节，最大3节。6～8月为西南季风盛行时期海流转为向东北流，流速除越南近海及海峡内较大外，南部大部分海区的表层流流速较小，一般为0.5节。强流区出现在马来半岛及越南南部沿海，流速1节，最大2节。至南海北部，大部分海水经巴士海峡及巴林塘海峡流出南海汇入黑潮干流，小部分继续北上流入台湾海峡。
图6.8 南海冬、夏季风飘流图（根据王颖等，1996）
据中华人民共和国科学技术委员会海洋组海洋综合调查办公室（1964）资料，在北部湾，冬季由于受东风和东北季风的影响，海水作逆时针方向运动，流速为0.2～0.4节。在春季湾内仍有一个较大逆时针环流。夏季受偏南风的影响，海水作顺时针方向运动，形成一个与冬季海流方向相反的环流，流速为1节左右。秋季时，湾内西侧海水已改变为逆时针方向运动，仅雷州半岛仍为顺时针运动。
（5）沿岸流。中国*沿海的沿岸流因其成因不同可分成南北两部分，即北沿岸流和南沿岸流，两者大致以分布于台湾海峡的驻波地域为界。
A.北沿岸流。流向一年四季均由北向南。对于北沿岸流的成因，我们认为并非是传统观点认为的主要是由江河入海的径流所形成（孙大文，1992；孙湘平，1996等）。我们认为黄海暖流在北上途中向两侧分出的流向相反的分流和抵达渤海西北部时产生的回流是构成北沿岸流的主体，江河入海的径流主要是对沿岸流的盐度有局部冲淡的影响。黄海暖流在北上途中，受海底地形影响，不断向两侧分出的流向相反的分流。在抵达渤海西北部时，受陆地阻挡，按质量守恒要求，必然要向其两侧形成回流（参见图6.7（a））：一支向东北沿辽东半岛—朝鲜半岛西岸—朝鲜半岛南端；另一支向南，并且沿途不断得到由M2、K1和01分潮在渤海、黄海形成的逆时针旋转的潮波系统所加强，沿山东半岛南下，经苏、沪、浙沿海直至台湾海峡南端与南沿岸流汇合。沿途相继与海河、黄河、灌河、射阳河、长江等入海河流的冲淡水混合，从而形成中国（中）东部*沿海的北沿岸流。北沿岸流的分布和强弱随冬、夏更迭而有所变化：在冬半年时（大致是9月至翌年4月，共8个月），受较强的偏东北风影响，北沿岸流的规模增大，流速加快；在夏半年时（5月～8月，约4个月），北沿岸流规模萎缩，流速减缓，至闽北海域全然消失（参见图6.7（b）。
B.南沿岸流。主要由季风飘流派生而成，故流向随季风飘流的更迭而转换。在冬半年时（10月至翌年4月，共达7个多月），流向由北往南。从台湾海峡南端开始沿两广沿海，进而沿中南半岛东部沿海南下。夏半年时（4月至8月、9月，长达5个多月），流向从南往北。南起越南的金兰湾附近海域，北上至福建厦门附近的海域最终消亡（这与台湾海峡中所存在的驻波地域相吻合）。
南沿岸流与北沿岸流相比，最大的差别有以下三点：①南沿岸流主要由风浪流派生而成，北沿岸流则主要与黄海暖流在北上途中向两侧分出的分流和抵达渤海西北部时产生的回流有关，并不断被M2、K1和01分潮在渤海、黄海形成的逆时针旋转的潮波系统所加强。②南沿岸流流向随风浪流的更迭而变化，北沿岸流流向始终自北而南不变。③南沿岸流流势较弱，规模较小，而北沿岸流流势较强，规模较大。
综上可知，黄海暖流、季风飘流对中国沿岸流的形成与变化起了重要作用。但是，潮波对中国沿岸流的影响也很大，其中最显著的影响有以下几个方面：①在夏半年期间，北沿岸流于闽北海域消亡，与东海潮波垂直这一岸段直冲而来有关。因为此时北沿岸流行进到这一岸段附近海域，本来前进的力量已不是很强，自然这直冲海岸而来的潮波便成了它一道不可逾越的“坎”。②在台湾海峡，南下、北上的潮波于海峡南部相汇，致使在交界地区形成了一条横亘海峡的驻波带，这条驻波带便成了夏半年期间从南海沿岸北上的南沿岸流难以逾越的障碍。③在江苏昌四以东海域是前进潮波与旋转潮波相交汇的地方，致使在这一地区形成了一个复杂的潮流系统，自然北沿岸流行进此地亦受到强烈干扰。④在水深小r等于λ/25波长的滨海地区，潮流成了往复流，这时对沿岸流运动影响很大。另外当遇到风暴潮和大规模涌浪时，正常的沿岸流格局亦会被彻底打乱。
