小苏: 2024年,是我国沿海百姓感受到海平面上升威胁的“大年”。国家海洋信息中心石绥祥和王慧曾在《2024年中国沿海海平面变化及影响状况》一文中回顾道，在“1980—2024年，中国沿海 5 年平均海平面呈上升趋势，上升速率为每5年17.5 mm”的背景上，“2024 年10月20日前后是长江以北沿海的天文大潮期，受冷空气过程影响，期间沿海出现大范围增水过程，高海平面、天文大潮和增水三者叠加引发高潮洪水事件，局部区域极值水位达百年一遇以上，尤其是辽东湾沿岸极值水位达到300—500年一遇，引发范围较大的海水倒灌”；紧接着的“2024年11月，福建以南沿海海平面较常年（1993—2011年平均值）高约300 mm，多处站位19—20 日的平均海平面较常年高450—500 mm。19日前后，为长江以南沿海的天文大潮期，受台风“万宜”外围环流共同影响，沿岸出现大范围增水过程，惠州站30 mm以上的增水过程持续时间近30 h”。如此大规模温带风暴潮事件前面，我们的预警预报系统如何响应？

老海：回看国家海洋环境预报中心网站发布的风暴潮警报历史记载，以2024年10月温带风暴潮事件为例：10月17日预报中心开始针对河北、山东两省的渤海沿海发布温带风暴潮黄色警报，18日又对两省的渤海和黄海沿海发布黄色警报，19日下午解除警报；21日下午再次针对山东省渤海沿海和辽宁省渤海、黄海沿海发布黄色警报，22日傍晚解除警报。

小苏：解除警报后隔一天又重新发布警报的反复，确实比较少见，究竟什么缘故？

老海：四个月后，国家海洋环境预报中心傅赐福等在《基于数值模拟的2024年10月渤海和黄海沿岸海水倒灌事件成因分析》一文中复盘了整个事件的海洋学事实。根据汇总的现场观测数据分析，“在此次过程中，沿岸各潮位站出现‘增水—减水—再增水’的风暴潮特征，部分潮位站第二次增水值高于第一次且持续了近1天的时间，从成因上可将此次风暴潮过程分为两个阶段”：“第一阶段：10月18日上午—19日中午，渤海湾出现了0.9～1.9 m的风暴增水，莱州湾为1.4～2.9 m，山东半岛沿海为0.4～1.0 m，江苏沿海为1.0～1.7 m。江苏省南通市出现了达到当地红色警戒潮位的高潮位，山东省潍坊市和烟台市达到橙色警戒潮位，河北省沧州市、山东省滨州市、日照市和江苏省连云港市达到黄色警戒潮位”；“第二阶段：在此次冷空气南下影响减弱后，20日傍晚—21日下午，渤海和黄海沿岸各站在无明显天气系统的情况下普遍出现了1.0～1.6 m的增水，辽宁省出现达到当地红色警戒潮位的高潮位，河北省秦皇岛市、唐山市和山东省烟台市达到橙色警戒潮位，天津市、河北省沧州市、山东省潍坊市和威海市达到黄色警戒潮位”（图1左）。

图1 傅赐福等《基于数值模拟的2024年10月渤海和黄海沿岸海水倒灌事件成因分析》论文截图（载于：《海洋预报》2025年第42卷第1期，第8页。）。

小苏：两大增水阶段，两省超过红色警戒水位！显然在增水强度、范围和持续时间等致灾要素上，威胁远远超出原先预报。究竟是什么隐藏在温带风暴表象之下的海洋学过程起作用呢？

老海：运用风暴潮实况特征和数值模拟分析，傅赐福等将此次渤海和黄海沿岸海水倒灌的成因归到沿黄海和渤海海岸逆时针传播的边缘波介入：“2024 年10月18日—19日中午，受强冷空气和出海气旋的共同影响，渤海和黄海沿岸发生强风暴增水过程，19日下午—20日中午，沿岸各站出现持续风暴减水过程，渤海、黄海北部的风暴潮位低，而黄海南部的风暴潮位高，即形成‘北低南高’的位势差，诱发的边缘波于20 日下午—21日下午自朝鲜半岛西岸—辽东半岛南岸—辽东湾、渤海湾、莱州湾—山东半岛—江苏沿岸逆时针传播，叠加21日凌晨前后的天文大潮，环渤海沿岸出现罕见高潮位，导致辽宁、河北和天津等沿海低洼地区出现海水倒灌”（图1）。最后的复盘结论相当震撼：“此次边缘波引发的增水强、范围广且持续时间长，为历史罕见，具有一定的极端性”。

小苏：按图1理解，这个漏过风暴潮业务化预报流程的神秘角色，应是具有左图上绿色与红色两道最大增水波峰线间距所显示的2.5天周期，并如右图沿渤、黄、东海宽陆架海岸逆时针方向长程传递的边缘波吧？

老海：准确的海洋学术语称“coastal trapped waves”，中文直译为“海岸捕获波”，指的是波动能量在空间上集中于近岸水域，在离岸方向迅速衰减，沿岸线分布及传播的波动，包括边缘波、 陆架波和开尔文波等。它们都可由浅海地形条件下均匀海洋的非受迫线性浅水方程组得出（开尔文波是浅水方程组在垂直边界条件下的一个特殊解）。其中边缘波频率高于惯性频率，而且可沿岸线向两个相反方向传播；而陆架波的频率低于惯性频率，在北半球只沿传播方向的右边界传播，其幅度在离岸方向呈指数衰减。同样，在北半球开尔文波也只沿右边界传播。图1显示的波动，按其周期与传播方向判断应属于陆架波和开尔文波。傅赐福等采用东边界取东经128度线的风暴潮业务化预报模型复盘，估算出海岸捕获波对第二阶段风暴潮贡献的占比为94%。上海市海洋监测预报中心吴旭云等将模型的东边界扩展到东经138度线，进一步判断出“渤黄海罕见的二次增水是北风松弛阶段回荡的开尔文波和东海强东北偏东风过程诱发的陆架强迫波共同作用的结果，二者的贡献占比为42%和58%”。

小苏: 台湾海峡位于2024年10月温带风暴潮事件一类渤、黄、东海海岸捕获波下游，还位于2024年11月温带风暴潮事件一类南海海岸捕获波上游，应可追踪到不少亚潮频水位波动信息？

老海：1980年代起步的台湾海峡亚潮频水位波动的研究，包括海峡东岸台湾大学陈庆生及施清芳的工作，以及海峡西岸海洋二所陈大可和苏纪兰、海洋三所李立等的工作，都是依据两岸沿海验潮站群的长期记录，提取并比较低频水位波动，计算出海岸捕获波的周期和传播相速度，分析其物理性质与强迫源场。增水较大的台风过境诱发海岸捕获波得到海洋预报界的更多关注。2004年正在厦门大学攻研的厦门海洋预报台预报员张文舟等发表的《福建沿海风暴潮特征的分析》文中，就报道过台湾海峡突出部平潭站出现在7115号和7122号台风期间的奇异增水现象：增水曲线表现为在较短时间内急剧上升、下降，表明最大增水前后增水变化速率较大，且增水幅度较大。在7115号台风过程中，平潭站两个小时内增水相差达 2 m 多，随后增水很快下降，恢复正常，而远离突出部的三沙、厦门和东山等站，增水曲线的同期变化却相对平缓（图2）。

图2 张文舟等《福建沿海风暴潮特征的分析》论文截图（载于：《海洋通报》2004年第23卷第3期，第16页。）。

小苏: 这类奇异增水现象，在利用历史增水资料经验预报时容易误导，在应用风暴潮数值预报模型检验时又极难复现，至今仍然是台湾海峡风暴潮预报的“卡脖子”问题。倘若引进不同视角的水位观测系统，可否有所推动？

老海：海面高度的卫星高度计沿轨观测，是认识亚潮频水位波动模态的重要途径之一。2016年，另一位在厦门大学攻研的厦门海洋预报台预报员袁方超等在《福建近海海平面变化研究》一文中展示了经过平潭、厦门和东山3个验潮站检验的1993- 2012 年间台湾海峡月平均海平面距平值经验正交函数（EOF）分解成果（图3）。

图3 袁方超等《福建近海海平面变化研究》论文截图（载于：《应用海洋学学报》2016年第35卷第1期，第27-29页。）。

小苏: 左图的第一模态反映了正值区沿海峡西岸分布，时间系数出现峰值在冬季的海平面年周期变化，应是东北季风场驱动下由下降流主导的浙闽沿岸流模态；中图的第二模态突出了沿粤东-闽南海岸分布的负值区，时间系数出现峰值在夏季的海平面年周期变化，感觉是西南季风风场驱动下由上升流主导的粤东-闽南上升流模态。平潭岛突出部的扰动在这两个模态并不明显，然右图的第三模态却在平潭岛以南出现逆坡，顺坡方向的低水位槽则折往东南的乌坵水道与澎湖水道，这是不是与海岸捕获波的传输规律有关？

老海：第三模态的时间系数相当复杂，功率谱上可见到由3年到3月等数个周期分量，看来更像由海-气界面强扰动过程诱发并沿右岸辐射的，频率低于惯性频率的陆架波或开尔文波贡献。第三模态空间分布与台湾海峡水道与浅滩格局的相关性，从另一角度也表现出传播速度仅为地形与纬度函数的非频散陆架波特征。

小苏: 可惜那时卫星高度计沿轨数据库时空分辨率，只能给出一个轮廓。记得李君益师兄为了利用卫星高度计沿轨数据分解2009年冬季温带风暴潮期间陆架波垂直岸方向的模态结构，在粤东的6个断面上仅挑选到珍贵的8个案例。有人在台湾海峡布署过兼具时空分辨率精度的亚潮频水位波动观测系统吗？

老海：2005年始，海洋三所在台湾海峡组织了号称“迄今为止在台湾海峡海域进行的规模最大、观测要素最多、站位布设最密的多学科海洋综合调查”的四个航次20条断面重复观测。利用这项调查启动的沿海峡西侧离岸30-40 km海域6套座底式海床基系统的水位和海流剖面长期观测，李立等分析了2007/2008年冬季数据，观测到在大尺度风场驱动下南传的2-14天周期亚潮频海岸捕获波，在海峡北口平潭岛突出部受到阻塞迟滞而形成的离岸向分流，以及在海峡南口台湾浅滩诱发的壅水及水面坡度异常现象。细读并比较该文关于台湾海峡主轴各段水位坡度的频谱分析成果，可明显捕捉到其中的惯性振荡频率能量峰；该频率以上高频段具有沿程相位趋同规律，表现为风场驱动强迫波动能量的吸收频段，也可解释季风风场主控的第一、第二模态空间分布格局；该频率以下的亚潮频段具有各频段波速一致，表现出非频散陆架波的自由波辐射特征，也可将台湾海峡地形主控的第三模态空间分布格局，以及平潭站台风期间奇异增水现象，与非频散陆架波在海峡突出部的阻塞过程联系起来。

小苏: 就像将波浪能量由高频风浪转移至低频涌浪的非线性过程一样，看来风暴过境诱发的高频强迫波能量转移至低频海岸捕获波的非线性过程，目前的风暴潮预报模型也只能有条件地复现。这可能就是2024年10月极端温带风暴潮事件业务化模型预报成果与后来基于全球再分析风场和扩展边界模型回报成果之间差距的重要原因。突破这个“卡脖子”问题，我们才能拨开海岸捕获波神秘的面纱。

老海：我也是这么想的。不过，在拨开神秘的面纱之前，我们仍可借鉴地震部门抓地震纵波算参数抢发地震预警的经验，尽快在强迫波区抓住并算出海岸捕获波参数，及时判断是否需要发出第二阶段预警。

致谢 感谢商少平老师关于该主题的讨论，感谢张文舟老师和吕柯伟老师的修改建议，你们的支持使栏目更贴近业务化海洋学的一线需求。

参考文献

石绥祥,王慧：《2024年中国沿海海平面变化及影响状况》，载于《气候变化研究进展》, 2025年第21卷第5期，第722-728页。

国家海洋环境预报中心风暴潮警报网址：https://www.nmefc.cn/zhyj/fbcjb/wdfbcjb

傅赐福，于福江，董剑希 等：《基于数值模拟的2024年10月渤海和黄海沿岸海水倒灌事件成因分析》，载于《海洋预报》，2025年第42卷第1期，第1-10页。

李立：《台湾海峡冬季亚潮频水位波动的初步研究》，载于《海洋学报》，1989年第11卷第3期，第275-283页。

苏纪兰，秦蕴珊主编：《当代海洋科学学科前沿》，学苑出版社 2000版。

吴旭云，丁骏，秦涛：《2024年海水倒灌事件长江口海域风浪潮特征分析》，载于《海洋预报》2025年第42卷第3期，第34-44页。

张文舟，胡建宇，商少平 等：《福建沿海风暴潮特征的分析》，载于《海洋通报》2004年第23卷第3期，第12-19页。

袁方超，张文舟，杨金湘，陈德文：《福建近海海平面变化研究》，载于《应用海洋学学报》2016年第35卷第1期，第20-32页。

Li JY, Zheng QA, Hu JY, Xie LL, Zhu J, Fan ZH, 2016. A case study of winter storm-induced continental shelf waves in the northern South China Sea in winter 2009, Continental Shelf Research, 125:127-135.

徐宪忠：《908 专项任务的呼唤──国家海洋局第三海洋研究所 908 专项工作硕果累累》，载于《海洋开发与管理》2010年第6期，第62-67页。

Li L, Guo XG, Liao EH, Jiang YW, 2018. Subtidal variability in the Taiwan Strait induced by combined forcing of winter monsoon and topography, Science China Earth Sciences, 61: 483-493.

文| 李炎

编辑| 李灿如