孟凡昌，李本霞,2

（1.國家海洋環(huán)境預(yù)報(bào)中心，北京100081；2.國家海洋局海洋災(zāi)害預(yù)報(bào)技術(shù)研究重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，北京100081）

裂流的研究綜述

孟凡昌1，李本霞1,2

（1.國家海洋環(huán)境預(yù)報(bào)中心，北京100081；2.國家海洋局海洋災(zāi)害預(yù)報(bào)技術(shù)研究重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，北京100081）

詳細(xì)回顧了各國在裂流方面的研究和成果，著重介紹了幾個(gè)比較典型的經(jīng)驗(yàn)預(yù)報(bào)方法：LURCS、ECFL LURCS、modified ECFL LURCS、CAP-LURCS以及兩個(gè)數(shù)值模型FUNWAVE、XBeach，期望能對(duì)發(fā)展我國自己的裂流預(yù)報(bào)系統(tǒng)具有一定的參考意義。

裂流；預(yù)報(bào)；經(jīng)驗(yàn)預(yù)報(bào)；數(shù)值模擬

1 引言

1.1 裂流的定義

裂流又稱離岸流，是波浪在海岸破碎后，高于岸邊的水體通過破碎帶（surfzone）流回海洋的條帶狀強(qiáng)烈表面流，具有持續(xù)時(shí)間短、流速快、尺度小，流向幾乎與海岸垂直的特點(diǎn)，是海難上常見的自然現(xiàn)象之一。波浪場或者海底地形在沿岸方向的不均一分布是形成裂流的主要原因[1]。

最典型的裂流類型是海灘-沙壩型[2]（見圖1），其主要形成過程為：入射波經(jīng)過破碎帶破碎后到達(dá)岸邊，導(dǎo)致額外的水體堆積在沙壩和海岸之間從而引起波浪增水（setup），額外的水體需要通過破浪帶再返回海洋，而水下沙壩斷裂處水位相對(duì)較低，所以兩側(cè)的海水沿著海岸匯聚于支流處（feeder），在此形成了一條狹窄的向海的裂流槽（neck），水流在這里流速很大，當(dāng)裂流把額外的水體帶到深水區(qū)后流速就快速減小形成裂流頭（head）。裂流槽的寬度一般為10～30 m，裂流頭距海岸約100 m左右[3]

1.2 裂流的危害

圖1 裂流簡圖（根據(jù)文獻(xiàn)[2]繪制）

雖然裂流范圍小、持續(xù)時(shí)間短，但由于狹窄流急及不可預(yù)見性，已成為海水浴場的最大危險(xiǎn)。近年來隨著人們生活水平的提高，世界各地的海灘迎來的游客數(shù)量也在逐年的增加，但是很多游客根本就沒有意識(shí)到裂流潛在的危險(xiǎn)，因此，因裂流而造成的死亡事件也是不斷增加。據(jù)美國國家海洋大氣局（National Oceanic and Atmospheric Administration，NOAA）統(tǒng)計(jì)美國平均每年約有100人因裂流而溺亡，佛羅里達(dá)州沿岸平均每年因裂流而造成的死亡人數(shù)比颶風(fēng)、閃電、龍卷風(fēng)之和還要多，約為25～30人[4]；在英國西南部的海灘大約有2/3的事故與裂流相關(guān)[5]（2006—2011年事故總數(shù)是12 521）；在印度，過去10 a平均每年因裂流致死的人數(shù)為39人[6]；Klein等2003年在巴西南部海灘所做的海洋災(zāi)難調(diào)查顯示，在所有的海灘災(zāi)害中裂流因子占了78%，為海灘災(zāi)害的首要因子[7]；韓國也是受裂流危害嚴(yán)重的區(qū)域，特別是海云臺(tái)海灘[8]（見圖2），僅在2009年8月13號(hào)和15號(hào)就有106個(gè)人被裂流沖走后被營救，2007年夏季約有120人被營救，2008年是150人[9]。我國也是裂流頻發(fā)的區(qū)域，特別是青島和廈門，經(jīng)常有因裂流致游客死亡的報(bào)道，根據(jù)報(bào)道推測僅青島地區(qū)每年因裂流而發(fā)生的溺亡事故就可達(dá)上百人，全國范圍內(nèi)更多。所以，為了在海灘上娛樂消遣的游客的安全，研究以及預(yù)報(bào)裂流是很有必要的。

圖2 海云臺(tái)浴場出現(xiàn)的裂流[8]

圖3 裂流逃生路線（綠色為正確的逃生路線，紅色為錯(cuò)誤示范,引自：http://baike.baidu.com）

1.3 裂流的防御

Short等在1994年通過大量的試驗(yàn)和觀測指出：一般人的游泳速度是0.2～1.5 m/s，而裂流的速度一般為0.5～1.5 m/s，甚至有時(shí)超過2 m/s[10]。由此可知，當(dāng)在海灘游玩的人一旦陷入裂流之中往往會(huì)被水流沖向大海，而人們出于本能會(huì)拼命地逆著水流向岸游去，最終導(dǎo)致筋疲力盡而溺亡。所以當(dāng)人們不小心進(jìn)入裂流區(qū)域后，最好的辦法是平行于海岸游出裂流區(qū)域后再向岸游去或者順著裂流向兩側(cè)游然后再朝著岸邊游去（見圖3）。

2 裂流的研究歷史

因?yàn)榱蚜鲗?duì)游客具有很大的潛在威脅，所以很早之前就有學(xué)者對(duì)裂流展開了研究。Shepard等在1941年第一次用科學(xué)的方法定性的描述了裂流的行為特征[11]，他發(fā)現(xiàn)裂流的強(qiáng)度和延伸的距離與入射波的波高有關(guān)，隨后又指出裂流是近岸環(huán)流系統(tǒng)的一部分[12]。Longuet-Higgins等在1964年首次引入了輻射應(yīng)力的概念[13]，輻射應(yīng)力是由于波浪的存在導(dǎo)致額外的動(dòng)量通量，這為后來的數(shù)值模擬裂流打下了基礎(chǔ)。Bowen等在1969年證實(shí)水位增加（setup）的大小與波高平方成正比，波高較大的波浪將引起更大的波增水[1]。因此破碎波高沿岸方向的變化會(huì)引起水位沿岸方向的變化，形成沿岸方向的壓力梯度支流就會(huì)從波高較大的地方流向波高較小的地方，在波高較小處匯聚形成向海方向的裂流。因此在碼頭、支柱、防波堤等處經(jīng)常會(huì)發(fā)現(xiàn)裂流。Komar在1976年的研究表明，裂流的形成與波浪破碎導(dǎo)致的波高變化有關(guān)或者和近岸地形的變化有關(guān)[14]。Bascom等在1980年描述了物理海洋中裂流的形成過程[15]。Aagaard等在1997年觀測發(fā)現(xiàn)裂流的最大速度出現(xiàn)在低潮時(shí)[16]，因?yàn)樵诟叱睍r(shí)波浪傳播通過沙壩時(shí)破碎較少，導(dǎo)致裂流較弱。Dalrymple等在2008年強(qiáng)調(diào)了本地條件對(duì)于裂流形成的重要作用，并認(rèn)為所有的經(jīng)驗(yàn)預(yù)報(bào)方法都應(yīng)該進(jìn)行本地校正[17]。

近年來人們也運(yùn)用越來越多的高科技來觀測研究裂流，期望通過發(fā)現(xiàn)裂流的生成機(jī)制和規(guī)律來預(yù)報(bào)裂流。Austin等2009年用現(xiàn)場陣列傳感器觀測裂流，發(fā)現(xiàn)裂流循環(huán)中的流速與潮汐所處的階段以及最大流速有很大的關(guān)聯(lián)[18]。Gallop等于2009年用視頻圖像的方法觀測裂流對(duì)波浪條件變化的響應(yīng)[19]，進(jìn)而驗(yàn)證了一個(gè)事實(shí)：裂流系數(shù)強(qiáng)的不穩(wěn)定性和空間變化的行為與海流方向的強(qiáng)烈變化相關(guān)。為了減少裂流的危害，韓國氣象委員會(huì)制定了一個(gè)兩年研究計(jì)劃（2010年6月—2012年5月）[20]，主要包含兩個(gè)階段：第一階段（2010年6月—2011年5月）發(fā)展建立一些先進(jìn)的觀測工具比如：GPS浮標(biāo)系統(tǒng)、實(shí)時(shí)的CCD圖像觀測系統(tǒng)等，以觀測裂流的形成；第二階段（2011年6月—2012年5月）基于前期的觀測研究建立一套海灘安全的自動(dòng)警報(bào)系統(tǒng)。目前該工作已經(jīng)取得了一些有意義的進(jìn)展。NOAA也已開展了裂流的危險(xiǎn)性預(yù)報(bào)。

我國對(duì)于裂流的相關(guān)研究開展的比較晚，目前處于起步階段。王彥等[21]、鄒志利等[22]研究了實(shí)驗(yàn)室條件下裂流的特征，并分析了波周期對(duì)裂流的影響；李志強(qiáng)[23]基于地形動(dòng)力學(xué)對(duì)華南海灘裂流風(fēng)險(xiǎn)進(jìn)行了初步評(píng)估，表明福建南部岸段、粵東的汕尾岸段、粵西的陽江、茂名岸段、海南的東部岸段和南部岸段裂流風(fēng)險(xiǎn)最大。

3 裂流的預(yù)測方法

由于裂流造成的危害以及潛在的危險(xiǎn)，許多學(xué)者很早就探索如何預(yù)測裂流，最先發(fā)展起來的是經(jīng)驗(yàn)預(yù)報(bào)法。經(jīng)驗(yàn)預(yù)報(bào)是依據(jù)統(tǒng)計(jì)分析建立裂流和某些因素之間的聯(lián)系，再由這些因素推測裂流的情況。其次是采用數(shù)值模擬的方法預(yù)測裂流。

3.1 經(jīng)驗(yàn)預(yù)測法

裂流由于其短暫性和復(fù)雜性很難被直接觀察，也很難形成長期的觀測，因此關(guān)于裂流活動(dòng)和強(qiáng)度的數(shù)據(jù)很少。但是海灘日志及裂流的救援記錄提供了裂流活動(dòng)長期的定量記錄（雖然精度較低），很多研究者用此數(shù)據(jù)來分析研究裂流。

Lushine首先將佛羅里達(dá)州東南海灘的溺亡和救援?dāng)?shù)據(jù)與風(fēng)向、風(fēng)速、涌浪以及低潮時(shí)聯(lián)系起來，開發(fā)了Lushine Rip Current Scale（LURCS）[24]。1998年Lascody根據(jù)觀測發(fā)現(xiàn)Lushine的方法中風(fēng)所占的權(quán)重太大不合理，于是修改了LURCS方法，開發(fā)出ECFL LURCS[4]。Engle等2002年在評(píng)估ECFL LURCS的準(zhǔn)確性時(shí)發(fā)現(xiàn)入射波的方向與裂流救援?dāng)?shù)據(jù)有很好的關(guān)聯(lián)性，于是改進(jìn)了ECFL LURCS方法[25]。2013年Kumar等在印度建立了一套新的經(jīng)驗(yàn)預(yù)報(bào)方法CAP-LURCS[5]，其特別之處在于基于FORTRAN語言開發(fā)了一個(gè)軟件實(shí)現(xiàn)了自動(dòng)預(yù)報(bào)而且是每小時(shí)發(fā)布裂流預(yù)報(bào)?，F(xiàn)在美國國家氣象服務(wù)中心已經(jīng)把預(yù)報(bào)全美所有海灘的裂流作為沖浪區(qū)預(yù)報(bào)的一部分，其預(yù)報(bào)分類為：低等危險(xiǎn)、中等危險(xiǎn)、高等危險(xiǎn)[26]。

（1）LURCS方法

LURCS[24]是Lushine于1991年提出的一種統(tǒng)計(jì)預(yù)報(bào)裂流危險(xiǎn)程度的經(jīng)驗(yàn)?zāi)Ｐ?。Lushine首先統(tǒng)計(jì)了東南佛羅里州達(dá)沿岸，尤其是Dade和Broward縣在1979—1988年共10a間因裂流而溺亡的人數(shù)，然后又統(tǒng)計(jì)分析了裂流發(fā)生時(shí)對(duì)應(yīng)的風(fēng)速、風(fēng)向、風(fēng)浪、潮汐、涌浪等一系列氣象和海洋數(shù)據(jù)，并且一一比對(duì)了他們和裂流的關(guān)系，得到如下結(jié)論：1）當(dāng)裂流發(fā)生時(shí)風(fēng)向100%都是向岸的，90%的風(fēng)向與海岸的角度在30°以內(nèi)。而且需要考慮時(shí)間的效應(yīng)，當(dāng)陸向風(fēng)開始時(shí)不會(huì)產(chǎn)生危險(xiǎn)的裂流，而隨著時(shí)間增加風(fēng)險(xiǎn)越大。當(dāng)風(fēng)停止或轉(zhuǎn)移時(shí)危險(xiǎn)也不會(huì)立即結(jié)束，而是會(huì)持續(xù)一段時(shí)間。2）裂流與潮汐的關(guān)系主要存在于高、低潮時(shí)，在低潮附近更容易產(chǎn)生危險(xiǎn)的裂流；而隨著時(shí)間增加風(fēng)險(xiǎn)越大。3）裂流和涌浪的關(guān)系因?yàn)閿?shù)據(jù)少只能夠粗略的分析，涌浪越大形成的裂流越危險(xiǎn)。LURCS具體使用方法見表1。

此方法使用時(shí)的注意事項(xiàng)：①使用觀測或者預(yù)測的風(fēng)速用最接近的5節(jié)使其落入一個(gè)分級(jí)，風(fēng)向是最主要的風(fēng)向；②如果預(yù)測區(qū)域有涌浪影響增加涌浪項(xiàng)；③當(dāng)風(fēng)或涌浪項(xiàng)≥0.5時(shí)，考慮潮汐項(xiàng)；④如果昨天的LURCS＞0.0，則加入時(shí)間項(xiàng)；⑤各項(xiàng)的總和去尾到最接近的一級(jí)。此外需要注意的是此方法中使用的風(fēng)是盛行的、大范圍的風(fēng)，風(fēng)向的定義為：（a）正向岸風(fēng)：正向岸30°以內(nèi)的風(fēng)；（b）斜向岸風(fēng)：與垂直海岸的方向超過30°，各項(xiàng)總和最大是5。

Lushine給裂流預(yù)測的危險(xiǎn)程度分為0—5級(jí)，0表示沒有危險(xiǎn)裂流的相關(guān)因素，5表示非常危險(xiǎn)（裂流危險(xiǎn)度劃分見表2）。并建議海岸巡邏人員根據(jù)不同的危險(xiǎn)等級(jí)向游客發(fā)出警報(bào)。

表1 LURCS級(jí)別的定義

表2 LURCS的類型

在對(duì)此方法檢驗(yàn)時(shí)主要從3個(gè)方面：POD(the Probability Of Detection)、FAR(the False Alarm Ratio)、CSI(the Critical Success Index)，POD是模式的精確性，F(xiàn)AR是預(yù)報(bào)裂流發(fā)生而實(shí)際沒有發(fā)生所占的百分比，CSI是指模式預(yù)測成功的比率。幾次的檢驗(yàn)結(jié)果表明雖然精度不是很高，但是可以接受，因此美國有些地方早期也用此方法來預(yù)測裂流的危險(xiǎn)性。

Lushine作為研究預(yù)報(bào)裂流的開拓者之一，其發(fā)展的LURCS指標(biāo)方法作為最早的預(yù)測裂流的方法雖然有很多不足之處，但已經(jīng)難能可貴了，這也為后來者研究裂流的可預(yù)報(bào)性提供了一個(gè)良好的開端并且打下了堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)，后來的經(jīng)驗(yàn)預(yù)報(bào)方法基本上都是以此為基礎(chǔ)的。

（2）ECFL LURCS方法

ECFL(East Central Florida)LURCS[4]是Lascody在LURCS方法的基礎(chǔ)上開發(fā)的。Lascody分析了東佛羅里達(dá)州中部大量的裂流溺亡和救援?dāng)?shù)據(jù)以及當(dāng)時(shí)的氣象和海洋要素，發(fā)現(xiàn)Lushine的方法中風(fēng)所占的權(quán)重太大了不合理，于是就重新評(píng)估計(jì)算各要素對(duì)裂流的貢獻(xiàn)開發(fā)了ECFL LURCS預(yù)報(bào)法。其主要的改動(dòng)為：降低風(fēng)的比重，增加涌浪的比重，不僅包括涌浪高還考慮了涌浪周期，增加了天文大潮的影響，使其適用于中東部佛羅里達(dá)海灘。

經(jīng)Lascody驗(yàn)證此方法的POD值比較高，表明這個(gè)方法的改進(jìn)是比較合理的，但同時(shí)FAR的值也比較高表明仍此方法需要進(jìn)一步的改進(jìn)。目前研究人員已經(jīng)和一些海灘救生站建立了合作關(guān)系，他們根據(jù)救生員的反饋數(shù)據(jù)改善此預(yù)報(bào)方法。在墨爾本以及其他一些沿海城市已經(jīng)使用此模式預(yù)測并發(fā)布裂流的危險(xiǎn)性報(bào)告。

（3）改進(jìn)的ECFL LURCS方法

Engle等在2002年分析了佛羅里達(dá)州東海岸大量的裂流救援?dāng)?shù)據(jù)和裂流發(fā)生時(shí)海灘的風(fēng)、浪等氣象和海洋要素，經(jīng)過細(xì)致的研究比對(duì)發(fā)現(xiàn)在如下條件下裂流事件有明顯的增多趨向：1）入射波方向正向岸；2）中、低潮位；3）深水浪高在0.5～1.0之間；4）波周期在8～10 s。因此Engle在此基礎(chǔ)上改進(jìn)了ECFL-LURCS[25]方法，其主要的做法是引入了兩個(gè)新的預(yù)測參數(shù)——潮位、波向，并去除了原有的兩個(gè)參數(shù)——風(fēng)向、風(fēng)速，仍然保留了波高和周期。具體使用方法見表3。

美國國家氣象局（NWS）通過計(jì)算POD和FAR來判斷模式的性能，為了驗(yàn)證這個(gè)模式的性能Engle額外還設(shè)計(jì)了一個(gè)新的測量AR（AlarmRatio），AR是模式預(yù)報(bào)裂流出現(xiàn)的天數(shù)所占總天數(shù)的百分比。如果AR的值太大表示預(yù)報(bào)裂流幾乎天天發(fā)生，這就消弱了模式的作用，因此應(yīng)該把預(yù)報(bào)的閾值設(shè)置的大一些。經(jīng)過多次驗(yàn)證表明改進(jìn)后的模式和原來的相比AR基本一致，但是POD增大FAR減小了，表明模式的性能有明顯的提升。

表3 Modified ECFLLURCS使用方法

（4）CAP-LURCS方法

Prasad分析了印度東海岸和西海岸2000—2010年間因裂流而溺亡的人數(shù)，發(fā)現(xiàn)裂流事故空間分布很不均勻，大部分集中在印度東南沿海，而且每年的8月和10月是溺亡人數(shù)最多的月份，并且溺亡人數(shù)是逐年增加。因此急需開發(fā)一套預(yù)測裂流危險(xiǎn)性的方法以保護(hù)人們的生命安全。Prasad一一統(tǒng)計(jì)分析了風(fēng)速、風(fēng)向、潮汐、波高、周期、近岸地形和當(dāng)?shù)啬缤鋈藬?shù)之間的關(guān)聯(lián)，結(jié)果表明：1）風(fēng)向風(fēng)速與裂流相關(guān)的溺亡人數(shù)之間沒有什么關(guān)聯(lián)；2）溺亡人數(shù)與潮汐有比較大的關(guān)聯(lián)，多數(shù)的溺亡發(fā)生在低潮時(shí)刻前1 h到后3 h，滿月附近幾天溺亡人數(shù)也有明顯的增長；3）波高在0.5～1.2 m時(shí)的溺亡人數(shù)占了總數(shù)的65%，波周期在5.0～8.0 s之間的占了60%。波向和裂流也有很強(qiáng)的相關(guān)性，波向在-20°和-10°之間的占了70%（0°和垂直海岸的方向一致）；4）大部分海灘都可以生成裂流，因?yàn)楹苌儆泻┭匕妒峭耆恢碌摹Ｖ暗念A(yù)報(bào)方法是發(fā)布每天的裂流預(yù)測，這樣意味著溺亡人數(shù)在一天中平均分布，這明顯和事實(shí)不符，而且預(yù)測用的參數(shù)值也都是平均值，這可能掩蓋某一時(shí)刻較強(qiáng)的波浪接近海灘，模式發(fā)現(xiàn)不了進(jìn)而導(dǎo)致誤報(bào)。此模式采用了每小時(shí)發(fā)布一次裂流預(yù)報(bào)，預(yù)測參數(shù)值也是小時(shí)平均值。因?yàn)镻rasad主要是在Andhra Pradesh沿岸做的鑒定，所以他將他的模式命名為Coastal Andhra Pradesh LURCS[5]。

此模式的POD、FAR、AR分別為76%、23%、67%，比起之前的方法結(jié)果都要好，表示在印度沿岸采用這種新的預(yù)測方法預(yù)測裂流是比較適合的。Prasad還用FORTRAN語言開發(fā)了一個(gè)軟件，可以每小時(shí)自動(dòng)生成預(yù)測結(jié)果。但是此方法和此前所有的預(yù)測方法一樣，只能預(yù)測裂流出現(xiàn)的可能性和危險(xiǎn)程度，不能預(yù)測裂流發(fā)生的位置，裂流發(fā)生的位置需要有經(jīng)驗(yàn)的救生員去鑒別。

3.2 數(shù)值模擬方法

裂流具有很大的變動(dòng)性、短暫性以及不確定性，因此現(xiàn)場觀測研究比較復(fù)雜困難，現(xiàn)階段的總體趨勢(shì)是應(yīng)用數(shù)值模擬方法來研究和預(yù)測裂流。當(dāng)前適宜用于模擬裂流的波浪模型主要可分為兩類[27]：第一類是波浪的時(shí)均模型，此模型是把流體的運(yùn)動(dòng)方程在波浪周期上進(jìn)行平均，然后求解出方程就可直接得到時(shí)均水流。此類模型的優(yōu)點(diǎn)是計(jì)算速度快用時(shí)短，但是并不能充分考慮近岸波生流的一些特征，如波浪的非線性影響以及波-流相互作用。第二類模型是波浪時(shí)域模型，此類模型直接在時(shí)域內(nèi)對(duì)流場進(jìn)行計(jì)算。這類模型的優(yōu)點(diǎn)是可以彌補(bǔ)時(shí)均模型的不足更充分的考慮更多的因素，但是由于受波浪尺度的限制，模型計(jì)算量大效率低耗時(shí)多，因此只能用于很小的區(qū)域。雖然目前存在很多模式可以模擬裂流，但是大都處于實(shí)驗(yàn)室階段，到現(xiàn)在還沒有一個(gè)模式能夠大范圍的業(yè)務(wù)化預(yù)報(bào)裂流。究其原因無非是模式計(jì)算效率高但是精度差或者模擬效果好但是計(jì)算量太大，現(xiàn)在還沒有方法將這兩者統(tǒng)計(jì)結(jié)合，還需要進(jìn)一步的研究。下面就介紹兩個(gè)最常見的、應(yīng)用較多的模擬裂流的模型。

（1）FUNWAVE模型

FUNWAVE[28]是由特拉華大學(xué)（The Universityof Delaware）的Ja mes Kirby等人開發(fā)的相位解析、時(shí)步法的完全非線性Boussinesq方程模型。該模式包含了波浪引起的動(dòng)量通量和水平湍流混合效應(yīng)，可以解決相位相互作用和模擬近岸環(huán)流等。FUNWAVE模型的核心方程采用Wei等提出的完全非線性頻散方程[29]，是由三維歐拉方程在無旋和淺水假設(shè)下的深度平均推導(dǎo)而來的。FUNWAVE是模擬裂流最為先進(jìn)的模型之一，在隨機(jī)波與波相相互作用的情況下能夠模擬快速變化的裂流。關(guān)于FUNWAVE模式的驗(yàn)證，在以前很多的研究中都得到了確認(rèn)，在之前的研究中也有詳細(xì)的描述（例如Wei等[29]，Chen等[26，30，31]。但FUNWAVE只合適在實(shí)驗(yàn)室模擬研究裂流，而不能作業(yè)務(wù)化的預(yù)報(bào)，因?yàn)樗倪\(yùn)算量太大，模擬一小段裂流往往要耗費(fèi)很長的時(shí)間。

（2）XBeach模型

XBeach[33]是由代爾夫特理工大學(xué)（TU Delft）和代爾夫特三角洲研究中心（Deltares Institute）聯(lián)合開發(fā)的，最初是用來研究颶風(fēng)對(duì)近岸的影響，經(jīng)過不斷的發(fā)展，現(xiàn)在已經(jīng)成為了一個(gè)功能相當(dāng)強(qiáng)大的海岸動(dòng)力學(xué)模型。XBeach分為好幾個(gè)模塊并行化處理，其主要的模塊為水動(dòng)力模塊和地貌動(dòng)力模塊。水動(dòng)力模塊下又包含兩個(gè)子模塊：短波模塊、流模塊，地貌動(dòng)力模塊下也包含兩個(gè)子模塊：形態(tài)模塊、泥沙輸運(yùn)模塊。這幾個(gè)模塊之間的相互關(guān)系見圖4，箭頭代表了它們之間的連通關(guān)系，箭頭指向表示后面的模塊稍后要使用前面的輸出數(shù)據(jù)（每一模塊中的有色字體為輸出的相關(guān)參數(shù)，正體是每一模塊的核心計(jì)算方法）。

圖4 XBeach的組成模塊（譯自文獻(xiàn)[33]）

經(jīng)過Jacobs[34]、Winter[2]等人的現(xiàn)場觀測檢驗(yàn)表明XBeach模擬裂流的結(jié)果和實(shí)際情況相符合，精確度比較高。像這類高度模塊化并行化處理的模式不僅大幅度的提高了計(jì)算效率，模塊間的耦合計(jì)算還充分的考慮了各種影響因素，從而提高了模擬精度。這類模型因其特有的優(yōu)勢(shì)是現(xiàn)在發(fā)展的重點(diǎn)，類似的還有CoSMoS[35]、COAWST[36]等。

4 結(jié)語與展望

我國海岸線綿長，有很多優(yōu)良的海灘，但同時(shí)有些地方也是裂流多發(fā)的區(qū)域，特別是中國青島第一海水浴場、廈門椰風(fēng)寨海濱浴場。而大部分游客對(duì)裂流毫不知情，這對(duì)越來越多的到海灘游玩者造成了很大的潛在威脅。目前我國沿海地區(qū)的裂流研究還處于起步階段，現(xiàn)場觀測數(shù)據(jù)非常缺乏。對(duì)裂流的研究也僅限于實(shí)驗(yàn)室階段，關(guān)于我國裂流的分布、頻率、強(qiáng)度等情況都還不清楚，今后需要加大在這方面的研究投入。

目前，國際上很多國家都已把預(yù)報(bào)裂流作為日常預(yù)報(bào)項(xiàng)目之一，如美國國家氣象服務(wù)中心（NWS）已經(jīng)把預(yù)報(bào)全美所有海灘的裂流作為沖浪區(qū)預(yù)報(bào)的一部分，澳大利亞也在一些重要海灘通過廣播、電臺(tái)等向人們發(fā)布裂流預(yù)報(bào)信息以保障游客的安全。我國周邊的一些國家也正在積極的開展和裂流預(yù)報(bào)相關(guān)的一些研究，比如韓國自2010年起就由韓國氣象委員會(huì)制定了一個(gè)兩年研究計(jì)劃（2010年6月—2012年5月）[20]，目的就是觀測、研究、預(yù)報(bào)裂流，現(xiàn)已取得了顯著的成果開發(fā)了一套自己的裂流預(yù)報(bào)系統(tǒng)——KMAoperational forecasting system[37]，印度近幾年也對(duì)裂流也展開了大規(guī)模的研究并取得了不錯(cuò)的成果。因此，我國作為一個(gè)海洋大國對(duì)于裂流的研究任重而道遠(yuǎn)。

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《海洋預(yù)報(bào)》征稿簡則

一、辦刊宗旨：

本刊是我國唯一的海洋環(huán)境預(yù)報(bào)的學(xué)術(shù)期刊，由國家海洋環(huán)境預(yù)報(bào)中心主辦、國外公開發(fā)行。本刊聚焦于海洋預(yù)報(bào)、海洋氣象預(yù)報(bào)和海洋防災(zāi)減災(zāi)的前沿發(fā)展動(dòng)態(tài)和最新研究成果，刊登海洋科學(xué)、大氣科學(xué)及其它相關(guān)學(xué)術(shù)領(lǐng)域的研究成果、發(fā)展趨勢(shì)與動(dòng)態(tài)、信息交流和工作經(jīng)驗(yàn)總結(jié)等方面的文章。

二、來稿要求：

1.來稿要求論點(diǎn)明確，數(shù)據(jù)可靠，文字精煉，每篇文稿不超過8000字，其中只附必要的圖表（8幅以內(nèi)）。表格請(qǐng)使用三線縱表，表的結(jié)構(gòu)要簡明清楚；附圖要求線條清晰、粗細(xì)均勻(請(qǐng)?zhí)峁┰紙D片格式文件，可接收的圖片文件格式包括：TIF、PNG、AI、EPS，圖片單獨(dú)壓縮打包）。

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2.建議作者提供3名審稿專家（注明其職稱、研究領(lǐng)域、單位和電話、電子郵箱等信息），供編輯部送審稿件時(shí)參考。

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4.本刊對(duì)所刊登的稿件收取版面費(fèi)。對(duì)刊用的稿件一次性付給稿酬，并贈(zèng)樣刊3本、單行本20份。

（本刊編輯部）

Review on the study of the rip current

MENG Fan-chang1，LI Ben-xia1,2

（1.National Marine Environmental Forecasting Center,Beijing 100081 China;2.Key Laboratory of Research on Marine Hazards Forecasting，National Marine Environmental Forecasting Center，State Oceanic Administration,Beijing 100081 China）

In this paper,previous study on the rip current is reviewed.The pop statistical methods and numerical models,including LURCS,ECFL LURCS,modified ECFL LURCS,CAP-LURCS,FUNWAVE,XBeach,as well as their features,are given.The study will provide some valuable reference to develop our own forecast system of the rip current.

rip current;forecasting;experimental methods;numerical simulation

P731.2

A

1003-0239（2017）01-0082-08

10.11737/j.issn.1003-0239.2017.01.011

2016-05-23；

2016-06-29。

國家海洋局海洋公益性行業(yè)科研專項(xiàng)（201305031）。

孟凡昌（1992-），男，碩士研究生在讀，主要從事裂流及近岸小尺度浪流耦合研究。E-mail：13590059265@163.com

李本霞（1972-），女，研究員，博士，主要從事海洋災(zāi)害模擬及預(yù)報(bào)技術(shù)、風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估技術(shù)研究。E-mail:lbx@nmefc.gov.cn