深圳港口及海上石油平臺風力資料在臺風過程中的分析應用

徐文文 李晴嵐 鄭群峰

摘要 利用2010—2013年3個海上石油平臺的自動氣象站與深圳3個沿海港口自動氣象站的風力資料，分析平臺站風力、港口站風力的相關性、規律，得出港口站風力資料受環境地理位置影響較大，一般在臺風影響情況下風力由大到小為鹽田港、媽灣港、蛇口碼頭，鹽田港最大風力威脅來自于臺風東北象限的東南風;相對于鹽田港，媽灣港與蛇口碼頭最大風力威脅來自于海面無陸地阻擋的西南風（急流）。平臺站風力受地理環境影響不大，3個平臺站風相關性較高。平臺站風與港口站風在臺風過程中協相關系數較高，滯后時間9～11 h左右，平臺站風對于臺風風力預估有較好的指示意義。

關鍵詞 臺風;深圳;港口;風力

中圖分類號：P444 文獻標識碼：A 文章編號：2095-3305（2019）04-030-03

DOI： 10.19383/j.cnki.nyzhyj.2019.04.014

Abstract Based on the wind data of three automatic weather stations on offshore oil platforms and three coastal port automatic weather stations in Shenzhen from 2010 to 2013，the correlation and regularity of wind power at platform stations and port stations were analyzed. The results showed that the wind power data of port stations were greatly influenced by the environment and geographical location. Generally，under the influence of typhoon，the wind power was Yantian Port，Mawan Port and Shekou Port from large to small. The biggest wind threat of Yantian Port came from southeast wind in northeast quadrant of typhoon. Compared with Yantian Port，the biggest wind threat of Mawan Port and Shekou Port came from the southwest wind which was not blocked by land on the sea surface. The wind power of platform stations was not affected by geographical environment，and the wind correlation of three platform stations was relatively high. The cocorrelation coefficient between the platform station wind and the port station wind was high during the typhoon process，and the lag time was about 9-11 hours. The platform station wind had a good indication significance for typhoon wind prediction.

Key words ? Typhoon;Shenzhen;Port;Wind power

深圳位于北回歸線以南，屬亞熱帶季風氣候，由于南鄰南海，夏秋時節常受熱帶氣旋（以下簡稱臺風）影響。根據深圳市氣象局的數據資料統計，1952—2012年，深圳市共受臺風影響次數多達246次，其中具有嚴重破壞力的臺風有96個。2000—2007年臺風造成的直接經濟損失共217 700億元，占氣象災害總損失的33.14%。風災是臺風引發的最重要自然災害之一，而其中最易受到風災影響的是沿海港口碼頭，強風襲擊極易造成港口大型裝卸機械重大毀損，不僅對港口財產及作業人員生命安全構成嚴重威脅，而且還將對我國對外貿易貨物的裝卸運輸以及經濟腹地的生產和建設造成巨大影響，做好港口的臺風氣象保障服務尤為重要。海上石油平臺的氣象自動站從2006年開始陸續投入使用，一般在臺風過程中被廣泛應用于預估臺風對深圳市風力的影響，然而如何才能更好地利用港口與海上的風力資料并未有深入研究。筆者對3個深圳的港口氣象自動站和3個石油平臺自動站的風力資料進行分析，為預報員在大風過程中更好地應用站點資料找到參考依據。

1 資料與方法

1.1 資料來源

利用布設在3個石油平臺上的自動氣象站（131平臺、111平臺、301平臺）與深圳當地3個港口自動氣象站（鹽田港站、蛇口碼頭站、媽灣港站）2010—2013年的風力資料（以下分別簡稱為平臺風和港口風），3個港口站中蛇口碼頭為渡人碼頭，鹽田港、媽灣港為貨運碼頭，除了位置不同外，各站的地理環境也各有差異。

因各氣象自動站投入使用的時間不同，3個港口碼頭站始建于2006年和2007年，2010年后數據檢測、管理日臻完善;131平臺、111平臺、301平臺分別于2006年12月、2010年11月、2010年12月建站完成并投入使用，較上述3個港口碼頭站投入時間晚。計算臺風對港口碼頭的影響，采用的數據時間段為2010—2013年;分析各站間的相關性時，采用的數據為2011—2013年。

1.2 分析方法

相關系數是用以反映變量間相關關系密切程度的統計指標。利用公式（1）分析3個石油平臺上的自動氣象站（131平臺、111平臺、301平臺）與深圳當地3個港口自動氣象站（鹽田港站、蛇口碼頭站、媽灣港站）風力資料，求取氣象站間的相關系數。

2 結果與分析

2.1 港口風力分析

2011—2013年媽灣港和蛇口碼頭的風力相關性最高，其相關系數為0.73;媽灣港與鹽田港的風力相關系數為0.62;鹽田港和蛇口碼頭的相關性最低，相關系數為0.51，因為兩者不僅距離相距遠，且分別為渡人和貨運碼頭，地理環境也存在差異。由此得出因為地形和周邊環境的不同，即使各站相距不遠（50 km以內），風力的相關性仍不大，低于0.8。

2010—2013年，靠近深圳700 km范圍以內的臺風個數共有21個（圖1）。在臺風影響過程期間，出現大風時（7級以上），多數情況下鹽田港風力（綠色曲線）>媽灣港風力（紅色曲線）>蛇口碼頭風力（藍色曲線）。

臺風對深圳3個港口碼頭的影響，一般情況下是鹽田港影響最大，但是也會出現數次媽灣港風速比鹽田港大的情況，如2010年的獅子山、莫蘭蒂、凡亞比。對比發現上述情況發生時，通常出現在臺風在深圳東邊登陸后北上或西移的過程中其南面攜帶較強的西南急流影響深圳。在深圳以東登陸的臺風距鹽田港的距離要比媽灣港近，一般來說應該是距離熱帶氣旋越近風力越大，但是事實卻相反。原因與上一段分析中燦都臺風對深圳的影響一樣，也是因為香港島存在的影響。鹽田港位于深圳的東南側沿岸，南面毗鄰開闊的內海面，而媽灣港、蛇口碼頭位于深圳的西南側沿岸，其西南側毗鄰開闊的珠江口海域，香港島位于媽灣港、鹽田港間的南面，由于香港島的存在，當廣東地區盛行東南風時，大風能基本無阻擋地吹襲鹽田港，而香港島阻隔了東南風直接吹襲蛇口碼頭和媽灣港。另一方面，當西南風盛行的情況下，香港島則對鹽田港的風力有阻擋作用，蛇口碼頭、媽灣港風力則無阻擋。綜上所述，在臺風過程中香港島對于深圳東西部沿海地區的風力都有較好的緩沖作用，一般來說鹽田港主要風力威脅來自于臺風東北象限的東南風，而媽灣港和蛇口碼頭的風力威脅則來自臺風南側卷入的西南急流。

2.2 平臺站風力分析

由于平臺站維護難度大，2011—2013年仍存在一些資料缺省情況。為了更好地使用3個平臺站的風力資料，計算3站間的風力相關性。3站相關性系數0.8以上，相關性比較大，說明在開闊的海域，由于周邊環境相似，距離即使達100～200 km，其風速的相關性仍然很高。為較好地完成后續研究，對平臺站資料做如下處理：當3個站均有風力資料時，使用其3站平均值代表平臺風，以此類推，僅有1個站有風力記錄資料時則以該站點風速為平臺風。

2.3 港口風與平臺風相關性分析

將2011—2013年平臺站的平均風力與深圳3個港口碼頭站的風力相關性進行分析計算。計算分3種情形：①全體數據的相關性計算;②南風情況下的風力相關性計算;③臺風情況下的風力相關性計算。

由表1可以看出，全部平臺風與港口風的相關性低，平臺風對于港口風不具有參考價值;但當平臺風風向轉為偏南風的情況下，兩者相關性較全部數據的相關性有所提高，但仍然不算大，處于0.27～0.40。考慮到風力傳播的滯后性，分析兩者間的協相關性，發現平臺風與港口風即使在滯后的情況下，依舊相關性沒有本質的提升。由此可知，在偏南風情況下，其參考意義也不大。

進一步分析2011—2013年所有臺風影響階段的情況下，平臺風與港口風的相關性，得出兩者相關性較全年、南風情況下的相關性有顯著提高，處于0.367～0.546（表中滯后0 h情形），考慮到臺風影響過程中影響港口相對平臺滯后，分析兩者間的協相關性，發現平臺風與港口風的協相關系數隨著滯后時間的增加在逐步提升，最高的相關性出現在滯后的9～11 h，達到0.520～0.658，同時鹽田港與平臺風的相關系數在任何情況下均是最高。綜上所述，在臺風影響期間，平臺風對于港口風有較好的指示意義，平臺風的資料結合臺風強度、路徑的預測，可以作為臺風對深圳港口風力影響預估的重要參考依據。

3 結論與討論

（1）3個港口風受地理環境影響大，彼此間相關系數較低。一般來說，在臺風過程中深圳受臺風東北象限的東南風影響時，鹽田港風力最大;而在臺風南側卷入的西南急流影響時媽灣港風力最大。深圳的3個港口碼頭的相對風力大小與各自距離臺風的遠近關系不大。

（2）在臺風過程中香港島對于深圳東西部沿海地區的風力都有較好的緩沖作用，一般來說鹽田港主要風力威脅來自于臺風東北象限的東南風，而媽灣港和蛇口碼頭的風力威脅則來自臺風南側卷入的西南急流。

（3）由于位處寬闊海域，3個平臺風受地理環境因素影響小，彼此相關系數高。

（4）在臺風過程中，平臺風對于港口風有較好的指示意義，兩者協相關系數在0.52～0.66，平均滯后時間是9～11 h。在其他情況下，平臺風對于港口風無指示參考意義，兩者相關系數低。

參考文獻

[1] 李晴嵐，武楊，曹春燕，等.深圳“回南天”天氣預報探討[J].熱帶氣象學報，2014，30（4）：633-638.

[2] 吳亞玲，李輝.深圳市2000年以來氣象災害及其風險評估[J].廣東氣象，2009，31（3）：44-45.

責任編輯：鄭丹丹