影響舟山的臺風風力精細化預報

王瓊 馬恩點 范其平

摘要 ? ?本文利用自動站資料、臺風路徑資料，統計了2009—2019年影響舟山的40個臺風，從臺風路徑、中心氣壓、風圈范圍、季節和風速等方面分析了歷年臺風對舟山沿海和主要港口的風力影響。結果顯示，從臺風路徑上看，可分為四類，即穿過或登陸舟山、海上北上轉向、除舟山以外在浙江地區登陸、福建登陸。為分析臺風對港口風力的影響，將影響舟山的臺風分為穿過或登陸舟山和不穿過或登陸舟山來統計分析。穿過或登陸舟山的臺風，其風力大小與穿過或登陸時臺風中心氣壓、風速和季節有關。穿過舟山時中心氣壓越低，風力越大。秋季臺風影響風力更大。在分析不穿過和登陸舟山的臺風時，引入風圈半徑和相對氣壓差之比系數k，分析得到港口與臺風距離、臺風中心氣壓和風力級數等3個參數的關系，為今后臺風來時港口的風力預報提供參考。

關鍵詞 ? ?臺風;風圈范圍;中心氣壓;港口;浙江舟山

中圖分類號 ? ?P425 ? ? ? ?文獻標識碼 ? ?A

文章編號 ? 1007-5739（2020）17-0178-03 ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? 開放科學（資源服務）標識碼（OSID）

臺風是發生在熱帶海洋上的一種具有暖中心結構的強烈氣旋性渦旋，總是伴有狂風暴雨，常給受影響地區造成嚴重的災害。舟山東臨東海，受臺風影響較大，據統計，平均每年影響舟山地區的臺風有4.1個。歷年影響最多的臺風9個，出現在1959年。從影響舟山臺風的月份分布情況看，5—11月均有臺風影響，主要集中在7—9月。臺風過程時帶來的狂風暴雨和巨浪高潮，往往對舟山沿海和海島造成非常嚴重的危害。

舟山是千島之城，眾多的島嶼和復雜的海域地形等特點，使得全市的各海區、港口、航線風力呈明顯的局地特征。舟山地區地形特殊，本島地區地形呈西北向，受西北風影響較大，而且主要陸地位于南部地區，北部嵊泗地區主要是海面，風力較大，不同地方還有地形遮蔽性[1]。因此，臺風來臨時，不同地方風力大小相差懸殊，可能會有2～3級的差別。隨著舟山海洋經濟快速增長，舟山港口、旅游、漁業、航線等對風力精細化預報的需求越來越大。為了滿足舟山各個港口風力精細化預報，需要為各個港口提供“點對點”的氣象服務，因而需要分別分析各個港口在臺風期間的風力大小，為風力精細化預報打下基礎。

目前，地方臺站發布的TC預報普報信息中的有關定位，主要是根據國家氣象中心發布的臺風報文資料。有學者統計，過去10年我國臺風定位精度有所提高，無論是定位、定強，還是起編、停編，都更加準確、合理、連續，把握性增大[2]。常見的臺風風場計算方法基本上可以分為2類：一類是利用經驗關系式直接由最大風速、最大風速半徑等臺風要素求出臺風風場;另一類是由臺風要素給出臺風氣壓場根據梯度風關系求風場[3]。在預報業務中，臺風路徑圖是預報臺風大風的一個重要指導，如何根據臺風路徑來確定臺風位置、強度等，并利用這些要素對各個港口的大風做出精細化預報，是本文的研究內容。

1 ? ?影響舟山臺風概況

本文統計了2009—2019年影響舟山的40個臺風，從臺風路徑、中心氣壓、風圈范圍、季節和風速等方面分析了歷年臺風對舟山沿海和主要港口的風力影響，從中找出影響舟山的臺風風力大小規律，能為今后臺風來時各個港口的風力預報提供參考。

從路徑上，將2009—2019年影響舟山的40個臺風分為四類：第一類，穿過或登陸舟山，占12%;第二類，海上北上轉向，占52%;第三類，除舟山以外在浙江地區登陸，占8%;第四類，福建登陸，占28%。

由此表明，影響舟山的主要是第二類，海上北上轉向的臺風，這類臺風影響舟山的最大風力有14級，也有基本沒有影響的，影響大小與臺風路徑、范圍和季節（環境場）有關。從季節看，該類臺風一般在秋季對舟山影響較大，7級風圈范圍內風力往往能達到9～10級，10級風圈范圍內風力在12級以上。而在夏季，該類臺風的7級風圈邊緣也不會出現8級風。影響大小還與該類臺風與舟山的距離、中心氣壓和風圈范圍大小相關，典型個例有1109梅花、1215布拉萬等。

此外，對舟山影響較多的臺風是第四類臺風，福建登陸，該類型臺風往往首先登陸臺灣之后在福建沿海再次登陸，登陸福建時臺風強度已經明顯減弱，一般達到強熱帶風暴或臺風級別，因而該類臺風僅對浙江沿海有較大影響，浙江沿海過程風力有時北部比南部還大，7級風圈以外海上陣風往往有10級或以上。該類臺風影響舟山風力一般在9～10級，也有影響較大的達到11級，例如1323菲特。一般臺風登陸前后時刻，舟山風力達到最大，影響大小與此時臺風的中心氣壓、登陸地點、風圈范圍等相關。

第一類臺風，穿過或登陸舟山的臺風在2009—2010年有5個，分別是1416鳳凰、1810安比、1812云雀、1818溫比亞、1918米娜。其中，米娜是在普陀沈家門登陸，其余4個均穿過舟山。該類型臺風對舟山風力影響嚴重，一般均在11級以上，影響大小與穿過舟山時的中心氣壓和季節相關。

第三類臺風的占比最少，即除了舟山以外在浙江地區登陸的臺風，這類臺風共3個，分別是1211?？?、1814摩羯、1909利奇馬。這類臺風對舟山影響也很大，由于臺風登陸時往往發展成熟，范圍大，強度強，登陸點離舟山近，因而沿海地區風力一般在11級以上，影響大小也與臺風登陸時的中心氣壓、地點和風圈范圍等相關。

2 ? ?站點選取

氣象局服務的港口主要分布有嵊泗地區馬跡山、岱山地區魚山大橋、定海地區本島北部和南部、普陀六橫地區。由于自動站資料的限制，自北向南選了馬跡山k9533、長白k9518、太平洋k9563、岙山k9503和中能煤k9558等5個站（圖1）。從常年風速資料來看，馬跡山處于嵊泗地區，四周沒有遮蔽物，風力最大;岙山在舟山本島南部，有本島地形遮蔽，一般風力最小;長白、太平洋、中能煤都能比較好地代表其所在地區附近一些港口的風力大小。

3 ? ?不同臺風對港口風力的影響

上述4類臺風中第一類穿過或登陸舟山，其舟山風力大小與穿過或登陸時臺風中心氣壓、風速和季節有關。穿過舟山時中心氣壓越低，風力越大。由于秋季臺風經常和冷空氣結合，共同影響舟山，風力一般更大。第二類臺風對舟山影響最大時是臺風與舟山同緯度時或者轉向西折點，風力大小與此時的臺風位置、中心氣壓和7級風圈有關。第三、四類臺風在福建或者浙江登陸，舟山風力最大時一般是臺風登陸時，風力大小也與此時的臺風位置、中心氣壓和7級風圈有關。因此，將后面3類臺風歸為一類，不穿過或登陸舟山，取臺風西折點或者登陸時，臺風的中心氣壓、7級風圈和與港口距離，并考慮季節影響，與第一類相同，綜合考慮研究這4個因素變化時，臺風對港口風力的影響。

3.1 ? ?穿過或登陸舟山臺風

穿過或登陸舟山臺風由于個例較少，只能大致分析氣壓和季節對港口的影響。穿過或登陸舟山時臺風的月份、中心氣壓和中心風速，以及各個港口過程最大風力級數如表1所示。分析表1的特征，將結果總結為表2?？梢钥闯?，夏季，臺風在穿過舟山時，臺風中心氣壓在980～985 hPa，馬跡山風力最大，在9～12級;長白次之，9～11級;太平洋、岙山和中能煤均在7～9級。秋季，臺風中心氣壓在975～990 hPa，各個港口風力均比夏季臺風大，普遍都在11級以上[4-5]。

3.2 ? ?不穿過或登陸舟山臺風

綜合考慮后面3類臺風，由于有季節、臺風中心氣壓、7級風圈和與港口距離4個因素影響，引入一個系數k（7級風圈與相對氣壓差之比），計算公式如下：

式中，A表示臺風7級風圈半徑，單位km;P1表示環境氣壓，近似地將其取值，夏季時P1=1 000 hPa，秋季時P1=1 010 hPa;P2表示臺風中心氣壓。

當熱帶氣旋達到超強臺風時，臺風的結構往往是中心密實，范圍縮小，其強風范圍往往也較小，影響區域也不大。強臺風風圈半徑越小，氣壓差越大，k越小。秋季，大陸上氣壓較大，臺風靠近或者登陸時，由于梯度疊加，風力越大。從圖2可以看出，隨著中心氣壓的升高，7級風圈范圍是先變大后變小的趨勢，說明強氣旋和弱氣旋的7級風圈較小，熱帶氣旋中心氣壓在950 hPa左右，7級風圈最大。因此，引入比例系數k，綜合考慮了季節、中心氣壓和7級風圈的變化，可以找到一個合適的范圍內，臺風的中心氣壓較強，7級風圈范圍也較大，對舟山風力影響最大。

利用臺風路徑數據，計算不同臺風的k值?？梢园l現，在相同k值下，臺風登陸或者轉向時距離舟山越近，舟山風力越大，取此時港口和臺風距離為d，單位km。現統計35個臺風不穿過或登陸舟山時的中心氣壓、7級風圈和位置，統計各個港口與臺風距離和過程最大風力級數和k之間的關系，結果如表3所示。各個港口在不同k、d值下的風力大小，結果如表4～8所示。

可以看出，相同k值下，距離越遠，港口風力越小。相同距離下，當0

4 ? ?結論

（1）從臺風路徑上看，影響舟山的主要是海上北上轉向的臺風，影響大小與該類臺風季節、與舟山的距離、中心氣壓和風圈范圍大小相關。對舟山影響較多的臺風是福建登陸，該類型臺風登陸前后時刻，舟山風力達到最大，影響大小與此時臺風的中心氣壓，登陸地點、風圈范圍等相關。穿過或登陸舟山的臺風在2009—2010年之間共有5個，該類型臺風對舟山風力影響嚴重，一般均在11級以上，影響大小與穿過舟山時的中心氣壓和季節等相關。除舟山以外在浙江地區登陸，沿海地區風力一般在11級以上，影響大小也與臺風登陸時的中心氣壓、地點和風圈范圍相關。

（2）穿過或登陸舟山，舟山風力大小與穿過或登陸時臺風中心氣壓、風速和季節有關。穿過舟山時中心氣壓越低，風力越大。秋季臺風影響風力更大。

（3）引入風圈半徑和相對氣壓差之比系數（k），分析得到港口與臺風距離、臺風中心氣壓和風力級數的關系，可為今后臺風來時港口的風力預報提供參考。

5 ? ?參考文獻

[1] 李曉麗，唐躍，范其平，等.PPM方法在馬跡山港船舶靠離泊臨界值預報中的應用[J].浙江氣象，2010，31（4）：23-27.

[2] 朱首賢，沙文鈺，丁平興，等.近岸非對稱型臺風風場模型[J].華東師范大學學報（自然科學版），2002（3）：66-71.

[3] 陸琛莉.熱帶氣旋研究與業務預報應用[C]//浙江省科學技術協會、浙江省氣象學會、紹興市氣象學會.平安浙江氣象保障學術論壇論文集.浙江省科學技術協會、浙江省氣象學會、紹興市氣象學會.紹興：平安浙江氣象保障學術論壇，2005：73-79.

[4] 陳華忠，史敏濤，徐偉，等.玉環市沿海精細化風力預報的數值訂正釋用[J].農業與技術，2018，38（19）：129-131.

[5] 盧峰本.卡爾曼濾波在沿海冬半年風力預報中的應用[J].氣象，1998（3）：50-53.

[6] 黃輝.舟山群島海域航線局地性風力預報介紹[C]//中國氣象學會.第五屆全國優秀青年氣象科技工作者學術研討會學術論文集.中國氣象學會.煙臺：第五屆全國優秀青年氣象科技工作者學術研討會，2002：5.