基于多元Copula函数的区域典型重现期风暴潮估计方法研究

China is one of the countries seriously attacked by storm surges, bringing huge threats to the economic and social development along coastal regions, and it is the main natural disaster which needs to be cope with by local governments. From the view of storm surge risk assessment, this research aims to develop a method for estimating the regional typical return periods of typhoon storm surge based on the case study of Wenchang county, Hainan province. First, the relationship between storm surge and various typhoon parameters will be explored and the dominant factors will be ascertained by experiments. Second, the joint distribution probability model of the dominant factors will be built based on multivariate Copula function. and the key parameters of typhoon leading to typical return period storm surge will be set according to the joint probability model. Finally, combined with storm surge numerical model and the reasonable key parameters, the simulations of inundation areas caused by typhoon storm surge would be performed under different scenarios of typical return periods.This research tries to develop a systematic method for estimating the regional typical return periods of typhoon storm surge and perfect the methodology of storm surge risk assessment.

我国是世界上受风暴潮灾害影响最严重的国家之一，风暴潮灾害给沿海社会经济发展带来巨大威胁，是我国沿海特别是东南沿海主要应对的自然灾害之一。本项目从风暴潮灾害风险评估角度出发，以区域典型重现期台风风暴潮为研究对象，选择海南省文昌市为典型案例研究区，通过试验设计基于风暴潮数值模式分析风暴潮对不同台风参数的响应关系，确定影响风暴潮的主控因子，基于多元Copula嵌套函数，建立台风风暴潮关键参数主控因子联合概率分布模型。在此基础上，设定典型重现期风暴潮台风关键参数，并进行参数组合的合理性判别，设计覆盖研究区的台风路径，结合风暴潮数值模式，模拟典型重现期台风风暴潮淹没范围分布，探索区域典型重现期台风风暴潮估计方法，完善风暴潮灾害风险评估技术方法。

风暴潮是影响我国沿海地区最主要的自然灾害。本项目以典型重现期风暴潮为研究对象，基于历史观测资料和数值模式，提出了一套区域典型重现期风暴潮计算方法，并通过案例对方法模型进行了验证，主要研究成果包括：（1）构建了61个验潮站和水文站的重现期风暴潮增水和超警戒潮位分布曲线，分析了我国沿海地区10km岸段的典型重现期风暴潮分布，揭示了不同等级潮灾的发生频率在我国沿海空间分布特征。（2）以浙江省平阳县为案例，基于9417号台风（Fred）和0608号台风（Saomai）历史上影响平阳县最严重的两次台风风暴潮灾害过程，提出了一套台风路径、最大风速半径、天文潮、上游洪水径流等关键参数设置方法，探索了不同等级强度台风风暴潮计算技术路线，结合研究区高精度风暴潮数值模式，模拟了平阳县不同等级强度台风情景下淹没范围及水深分布，模拟结果能够较好的反应平阳受风暴潮灾害影响的风险分布情况。（3）以浙江省舟山市作为典型案例，构建了案例研究区高精度风暴潮数值模式，基于1991-2016年定海和嵊山两个验潮站的历史观测资料，建立了两个代表性验潮站极值潮位频率分布曲线，模拟了近26年间每一次风暴潮灾害过程，根据两个验潮站不同重现期极值高潮位确定造成不同重现期风暴潮的天气事件，结合风暴潮数值模式模拟计算获得舟山市典型重现期淹没范围和水深分布，对区域典型重现期风暴潮计算进行了探索。项目的研究成果可用于沿海其他区域典型重现期风暴潮的淹没计算，有效支撑了我国沿海地区风暴潮灾害风险评估和区划技术方法体系的构建。