臺灣海峽致災大風氣候特征分析*

福建省氣象臺 夏麗花 吳幸毓 陳敏艷

臺灣海峽致災大風氣候特征分析*

福建省氣象臺 夏麗花 吳幸毓 陳敏艷

利用福建省沿海、臺灣海峽及臺灣島布設的氣象站、自動站、浮標站的觀測資料，以小時極大風達到8級以上定義致災大風，分析臺灣海峽致災大風的時空分布特征。結果表明，臺灣海峽的致災大風風速分布具有明顯的季節分布特征，出現概率呈雙峰型分布，峰值出現在10月和1月，谷值在5月，即秋冬季最多、春末夏初最少；10級以上大風主要出現在8～10月。致災大風空間分布上，臺灣海峽海面出現的概率遠大于海峽東岸和西岸，海峽西岸中南部岸段大于北部岸段，海峽東岸北部岸段大于南部岸段。1～5月和9～12月以東北風為主，海峽海面和海峽東岸的偏北分量比西岸大；4月起西南風逐漸增多，6～8月以西南風為主，但各風向概率值的大小差異不大，特別是海峽海面和海峽東岸7～8月西南風和東北風的風向概率近乎相當，這與此時正值臺風季、受臺風影響時容易出現旋轉風密切關系。

致災大風 臺灣海峽 概率統計 時空分布

臺灣海峽位于中國東南部海域，是維系大陸與臺灣的紐帶。臺灣海峽處于亞熱帶季風區，海峽海面及沿海地區具有大風日數多、風速大、盛行風向集中的特點，冬季盛行東北風，夏季盛行西南風[1]。隨著海峽漁業生產、航運的快速發展，對海洋氣象保障服務的需求日益提高，大風天氣對漁業生產和航運影響大，是主要的氣象災害之一，因此，開展臺灣海峽致災大風精密、細致的分析研究是保障臺灣海峽經濟生產、生活的當務之急。

已經有學者對福建沿海大風分析做過一些分析[2-3],隨著自動站和浮標站資料的不斷增多，資料的時間和空間精度得以提高，能更精細、準確地刻畫出臺灣海峽致災大風的特點。本文利用福建省沿海、臺灣海峽及臺灣島布設的氣象站、自動站、浮標站觀測資料，統計分析臺灣海峽致災大風的各級風力、風向的概率，以揭示臺灣海峽致災大風的時空分布特征，為致災大風的預報預警業務提供參考依據。

1 資料處理

1.1分區的劃分

由于臺灣海峽區域廣、地理環境復雜，不同區域的大風特征有所差別，因此，將臺灣海峽分為三個區，即海峽西岸（即福建沿海）、海峽海面、海峽東岸（即臺灣島西岸）；海峽西岸海岸線極長，由于地理特征的變化對大風將產生影響，因此將其分為南、中、北三個岸段，對海峽東岸也分為南、北兩個岸段，分別進行分析，各區的代表站如表1所示。

表1 臺灣海峽區域劃分及代表站號列表

1.2 資料時間及日界標準

選取各代表站2009～2015年逐日逐時極大風的風向、風速資料，風向分為16方位，風速以風力等級統計；以北京時間21時到次日20時為日界標準，以小時極大風風速大于17.2m/s（即8級以上）為致災大風，當日只要有一個時次1個站出現致災大風，即定義為致災大風日。

2 風速特征

2.1 臺灣海峽西岸致災大風風速的時空分布

從海峽西岸致災大風出現概率的月分布（圖1a）可見，一年中海峽西岸致災大風出現概率呈雙峰型分布，最大值在10月（10.07%），其次是12月（7.63%），最小為5月（0.77%）；9級、10級以上大風出現概率最大、最小同樣也分別在10月、5月，不同在于概率第二大值出現在8～9月，這是由于8、9月受臺風影響較多，出現9級以上大風的概率高。而10月份不僅有臺風影響，而且冷空氣趨于活躍，受臺風與冷空氣共同作用更容易產生災害性大風，因而，全年中10月份出現致災大風的可能性最大。而11月至次年5月10級以上大風出現概率接近零，表明單獨由冷空氣影響出現10級以上致災大風出現的概率極少。

從三個岸段致災大風概率分布（圖1b、1c、1d）可見，各岸段月分布趨勢基本一致，8級以上大風概率均呈雙峰型，最大概率都出現在10月，南部岸段最大達12.1%，其次是中部岸段11.3%，最小的北部岸段僅6.5%。1月是另一個峰值，中部、南部岸段較接近，在8%～9%之間，為北部岸段（4.0%）的2倍以上。總體而言，全年中南部岸段出現致災大風的概率大于北部岸段。

圖1 臺灣海峽西岸致災大風出現概率月分布

對于一些地理位置比較特殊的代表站，如大墜島、深滬、坑口站，地處峽口或港灣，由于地形的狹管作用，這3個站的9級以上致災大風概率明顯高于其他代表站，但是月分布特征與上述一致。

2.2 臺灣海峽東岸致災大風風速的時空分布

海峽東岸7個代表站致災大風出現概率的月分布（圖2a）可見，8級、9級以上大風出現概率最大均在1月，而10級以上大風最多的是8月，這與海峽西岸致災大風出現最多且強度最強在10月不同。由于臺灣島地形阻擋作用，臺風從臺灣島東側西行影響時海峽東岸處于背風側，風力較小，因而8～10月不是一年中8級以上大風最多的月份；只有當臺風進入海峽時，臺風中心經過的附近地區時有10級以上強風出現，因此，8月份9級、10級以上大風出現的概率最大。冬季，冷空氣勢力強、活動頻繁，氣壓梯度力和臺灣海峽“峽管效應”的共同作用，有利于大風的出現，因此，12月和1月出現8級以上致災大風的概率最大。4～6月是海峽東岸出現致災大風概率最小的月份。

海峽東岸的北部和南部致災大風概率對比（圖2b）可見，二者月變化趨勢基本一致，但海峽東岸北部大風出現概率略大于南部。

圖2 臺灣海峽東岸致災大風出現概率月分布

2.3 臺灣海峽海面致災大風風速的時空分布

臺灣海峽海面致災大風出現概率的月分布分析表明，致災大風出現概率分布于海峽東岸相類似，8級、9級以上大風出現概率最大在1月，次峰值出現在12月，最小值出現在6月；所不同的是，10級以上大風出現概率最多的是10月，這與海峽西岸相類似；但是海峽海面出現致災大風的概率遠大于海峽西岸和海峽東岸。

綜上所述，臺灣海峽致災大風分布季節變化特征表現為：每年出現8級以上致災大風概率最多的是秋冬季，最少的是春末夏初，5～6月是致災大風出現概率最小的月份；而區域分布特征上，臺灣海峽海面出現致災大風的概率最多，最大月份（1月）達到35.5%，其次是海峽東岸，最大月份（1月）達到12.6%，最少的是海峽西岸，最大月份（10月）達到10.1%。

圖3 海峽西岸盛行風向概率分布

3 盛行風向特征

3.1 臺灣海峽西岸致災大風盛行風向特征

從海峽西岸盛行風向概率分布（圖3a）可見，海峽西岸全年盛行風向以東北風（NNE～ENE)為主，其次是西南風（SSW～SW），概率上，東北風約為西南風的5倍。北部、中部、南部風向概率最大的都是偏東北風（NE）（圖3b），概率值分別為22.86%、26.47%、19.51%，南部盛行風向的離散度略大，NE和NNE很接近分別為19.51%和18.82%。

從海峽西岸北部（圖4）、中部（圖略）、南部（圖略）三個岸段的風向概率月分布分析表明，三個岸段的盛行風向變化比較一致，通常1～5月和9～12月以東北風為主，4月起西南風逐漸增多，6～8月西南風概率明顯增大。南部6～8月均盛行西南風向；中、北部7月也以西南風為最主要風向，但6月、8月有所區別：北部6月、8月東北風（13.93%、13.04%）的概率略大于西南風（11.87%、9.46%）；中部6月西南風（19.07%）較東北風（11.04%）略多，而8月相反（西南風13.36%、東北風15.80%）。

圖4 海峽西岸北部岸段1-12月盛行風向概率分布（單位：%）

3.2 臺灣海峽東岸致災大風盛行風向特征

從海峽東岸盛行風向概率分布（圖5a）可見，全年主要盛行風向為東北到偏北風(NE～N)。從風向概率月分布（圖6）演變分析表明，與海峽西岸相似，海峽東岸1～5月和9～12月以東北到偏北風(NE～N)為主，4月起偏西（W）、西南（SW）和偏南（S）風向逐漸增多，6～8月即以這三種風向為主，但風向概率值大小差異不大，特別是7～8月，這與此時致災大風絕大多數是由臺風影響造成的，受臺風影響時容易出現旋轉風有密切關系。從海峽東岸的北部和南部盛行風向概率月分布（圖略）對比分析表明，北部和南部盛行風向概率月變化趨勢是一致的，但是，主導風向略有偏差，北部以偏北風(N)為主，南部以東北風(NE)為主（圖5b），而且，北部每個月偏北風(N)的概率都較大，即使在6～8月偏北風(N)仍可以與西南風（SW）相當，這與臺灣島地形對風向的影響有密切關系，有待今后進一步分析研究。

圖5 海峽東岸盛行風向概率分布

圖6 海峽東岸1-12月盛行風向概率分布（單位：%）

3.3 臺灣海峽海面致災大風盛行風向特征

海峽海面盛行風向概率分布（圖7a）可見，全年盛行風向為東北偏北風，盛行風向的偏北分量比海峽西岸大，而且主風向的集中度更高，海峽海面主風向東北偏北風（NNE）概率30.91%，海峽西岸主風向東北風（NE）概率22.94%，海峽東岸主風向東北風（NE）概率20.22%，這與海峽海面“狹管效應”更明顯，而且地形摩擦作用影響小，有利于方向穩定有關；4個代表站的年盛行風向基本一致（圖7b）。從風向月分布演變（圖8）分析表明，海峽海面1～5月和9～12月以東北偏北風(NNE)為主，4月起西南風風向逐漸增多，6～8月以西南（SW）風到偏南風（S）為主。

圖7 臺灣海峽海面盛行風向概率

圖8 臺灣海峽海面1～12月盛行風向概率分布（單位：%）

4 結論

（1）臺灣海峽的致災大風風速分布有明顯的季節分布特征，出現概率呈雙峰型分布，峰值在10月和1月，谷值在5月，即8級以上致災大風較容易出現在秋冬季，春末夏初最少；海峽西岸最大峰值出現在10月，海峽東岸和海峽海面最大峰值則出現在1月。

（2）臺灣海峽海面出現8級以上致災大風的概率遠大于海峽兩岸；海峽西岸，中南部岸段大風出現概率大于北部岸段；海峽東岸反之。

（3）冬季受冷空氣影響時，臺灣海峽盛行東北風，由于氣壓梯度力和“峽管效應”的共同作用，有利于海峽風力加大，因此，出現致災大風的概率大；而秋季常出現臺風和冷空氣的共同作用影響，因而，也是致災大風出現概率的峰值期，10級以上致災大風主要出現在8～10月，即臺風影響或臺風和冷空氣共同影響是造成臺灣海峽致災大風的重要原因。

（4）臺灣海峽年盛行風向為東北風，其主要分布在1～5月和9～12月，海峽海面和海峽東岸的偏北分量比海峽西岸大；由于臺灣海峽地處副熱帶季風區，冬季盛行東北風，夏季盛行西南風，因而4月起各區域西南風風向概率逐漸增多，特別是6～8月西南風概率明顯增大，成為全年第二盛行風向。

（5）海峽西岸6～8月總體盛行西南風，三個岸段略有差別：南部岸段3個月內為一致的西南風；中部岸段8月、北部岸段6月和8月東北風出現概率略大于西南風，其余月份也以西南風為主要風向。

（6）臺灣海峽海面和海峽東岸6～8月以西南風為主，但風向概率值差別不大，特別是7～8月，這與此時的致災大風多為臺風影響造成、易出現旋轉風有密切關系。

（7）臺灣島、臺灣海峽地形對風向、風速的影響還有待進一步分析研究。

[1] 朱乾根, 林錦瑞, 壽紹文, 等. 天氣學原理和方法[M]. 北京: 氣象出版社, 2000.

[2] 鹿世謹，王巖. 福建氣候[M]. 北京: 氣象出版社, 2012.

[3] 林新彬,劉愛鳴,林毅,等.福建省預報員手冊[M]. 北京:氣象出版社, 2013.

* 資助項目：公益性行業（氣象）專項GYHY201406014資助。