杭州蕭山機場臺風影響分析

何 群 范 強

(中國民航華東地區空中交通管理局浙江分局，浙江 杭州 311207)

0 引 言

臺風是在熱帶或副熱帶海洋上生成的一種強而深厚的大尺度天氣系統,往往引發所經之地大范圍地面大風和強降水等惡劣天氣。在臺風系統影響下，近地面大風層會產生低空風切變,給航空安全帶來極大影響,嚴重影響航空旅客的正常出行。2021年7月25日第6號臺風“煙花”先后登陸浙江舟山和平湖兩地,周邊的上海、杭州、寧波、溫州機場關閉，大量航班延誤、取消、備降和返航,給民航運輸造成了嚴重影響。在西太平洋生成、登陸我國或沿海北上的臺風很多,登陸華東沿海或緊擦沿海北上的臺風對杭州機場影響最大。本文分析2001—2020年20 a間登陸或經過華東沿海的臺風,找出影響杭州蕭山機場(以下簡稱杭州機場)的臺風個例共35個[1],詳細分析其路徑特點和天氣形勢特征,為以后在類似路徑臺風影響下的航空氣象安全保障提供借鑒。

1 影響臺風的氣候特征

1.1 資料來源和入選標準

本文采用中國氣象局熱帶氣旋年鑒資料[2]、杭州機場24 h地面氣象觀測資料,結合機場實際運行時的氣象條件,設定以下3個條件:(1)日降水量或過程降水量≥50 mm;(2)地面平均風速≥8 m/s;(3)地面極大風速≥17 m/s,將滿足上述條件之一的臺風認定為對杭州機場運行有影響的臺風。統計2001—2020年20 a間滿足以上條件的臺風資料進行分析,找出影響杭州機場臺風的氣候特征和典型的天氣形勢特征。

1.2 年際變化特征

2001—2020年20 a間影響杭州機場的臺風有35個,影響臺風數量的年際變化如圖1,年均有1.75個臺風影響,最多有4個臺風影響,出現在2018年,最少沒有臺風影響,20 a間有5 a沒有臺風影響。

圖1 影響臺風數量的年際變化

1.3 月際變化特征

影響杭州機場的臺風集中出現在夏季7、8、9月,8月最多,有13個,占37.1%;9月次之,有9個,占25.7%;7月有7個,占20.0%;6月和10月最少,各有3個,均占8.6%。圖2為影響臺風數量的月分布。

圖2 影響臺風數量的月分布

1.4 登陸特點

分析臺風登陸地點可知,在35個影響杭州機場的臺風中，有14個在福建登陸,有14個在浙江登陸,有2個在上海登陸,有5個未登陸,未登陸臺風沿浙江近海或東海北上。在華東中南部沿海登陸的臺風有可能對機場造成影響,影響最多的是在閩浙登陸的臺風。

分析臺風登陸時間可知,在30個登陸臺風中，于后半夜登陸的最多,有11個,占36.7%,登陸時間多數在03—04時。

分析臺風登陸次數可知,在30個登陸臺風中,2次登陸的臺風有9個,3次登陸的臺風有1個。大多數2次登陸的臺風是先后在臺灣和福建沿海登陸,只有2個臺風是在浙江中南部沿海登陸后轉向東北,并在浙中北沿海出海后再次登陸舟山、杭州灣附近。

2 臺風造成的大風

根據民用航空氣象行業標準可知,瞬時風速≥17 m/s為大風。統計35個臺風影響期間杭州機場出現的大風日共有14日,在14日中極大風的平均風速為22 m/s,極大風速最大值為34 m/s。在半數以上的個例中大風持續時間在1 h之內。近半數臺風在影響機場時,產生了17～25 m/s，甚至>25 m/s的大風,對航空運行影響較大。

采用臺風影響期間的大風資料,統計14個極大風的風向,根據12風向劃分方法可知，臺風影響期間機場地面大風的風向集中在西北至偏東方向,東北偏東風出現頻次最多,偏東風次之,偏北風和西北偏北風較少,東北偏北風出現最少。根據航空器起降標準可知,逆風超過25 m/s、正側風超過15 m/s的大風不符合落地標準。杭州機場跑道磁方向為250°～70°,340°風對杭州機場跑道而言屬于正側風。在14個臺風中,有5個臺風大風正側風超標,風向為320°～20°,占35.7%;有3個逆風超標,風向為50°～80°，占21.4%。風力影響航空運行的臺風有8個,占大風臺風數的57.1%,占全部影響臺風總數的22.9%。

3 臺風造成的強降水

降水是影響民航正常運行的重要氣象要素。在20 a間杭州機場受影響的35個臺風中，有34個臺風影響機場時出現小到中或大陣雨,只有1個臺風未造成機場降水,有降水的臺風占97.1%。

過程降水量≥50 mm的臺風有18個,占所有影響臺風的51.4%。日降水量≥50 mm的臺風有12個,占所有影響臺風的34.3%。其中日降水量達50 mm的暴雨天氣有5日,大暴雨天氣有2日,特大暴雨天氣有5日。如2013年10月7日強臺風“菲特”登陸前和登陸當日,杭州機場出現約14 h大雨,過程降水量和單日降水量分別達305.6 mm和283.0 mm。

在民航運行中，航空公司將起降時刻的雨強作為起降依據之一。分析杭州機場35個臺風影響過程可知,出現大陣雨的臺風有19個,其中出現1日大陣雨的有11個,出現連續2日大陣雨的有8個。有10個臺風給機場帶來持續時長小于1 h的大陣雨,占總數的52.6%;有6個臺風給機場帶來持續1～2 h的大陣雨,占總數的31.6%;有3個臺風給機場帶來持續2 h以上的大陣雨,占總數的15.8%。

4 臺風登陸后的路徑走勢分析

分析臺風登陸后的路徑走勢,根據臺風中心與杭州機場相對位置及影響程度等,將路徑分為6種類型:I、II、III、IV、V、VI類。I類為穿越杭州型,II類為浙中北轉向出海型,III類為西行消亡型,IV類為西行轉向北方出海型,V類為30°N以北登陸北上型,VI類為沿海北上型。各類路徑的臺風數量見表1。

表1 各類路徑的臺風數量 個

I類包括穿越杭州市以及機場東南半徑為30 km范圍的臺風。統計發現20 a間有9個臺風屬于該類型。9個臺風中以在8月生成的臺風居多,有6個,在9月生成的有3個。統計臺風最大強度可知,級別從強熱帶風暴到超強臺風都有。分析臺風登陸地點可知,在浙江中部沿海登陸的臺風有6個,在福建中、北部登陸北上的臺風有3個。分析臺風影響程度可知,造成8級及以上(≥17 m/s,下同)大風的臺風有7個,其中5個臺風在影響期間持續8級及以上大風數小時,最長持續時間約12 h。造成暴雨級別的強降水臺風有7個,同時兼有大風和強降水的臺風有6個，出現概率約為66.7%。

II類為浙中北轉向出海型。該類型路徑偏東,共有6個臺風屬于該類型，其中有2個臺風在舟山登陸并轉向東北,其余4個臺風在閩北至浙中南沿海登陸后沿浙閩東部海岸北上,然后轉向出海,最后消失在朝鮮半島或日本附近洋面。II類臺風中有3個造成暴雨,有2個造成短時間(1 h以內)8級以上大風。沒有大風兼強降水的臺風出現。

III類為西行消亡型,該類臺風登陸位置偏南,登陸浙閩沿海后向西移動,在內陸消亡。有10個臺風屬于該類型,是數量最多的類型。其中2個在浙江南部沿海的溫嶺和蒼南登陸,其余8個在福建沿海登陸。此類臺風的最大強度以強臺風和超強臺風為主。造成暴雨的有4個,造成8級以上大風的有4個,持續數小時大風的只有2個,沒有大風兼強降水的臺風。

IV類為西行轉向北方出海型,該類臺風登陸位置更南,該類型臺風在閩中部沿海登陸后由西北轉東北走向,經閩、贛、皖、蘇,出黃海到韓國附近海域消亡。該類型和I類路徑類似,路徑偏西。因相對距離較遠,杭州機場受臺風外圍影響,地面風力小,但臺風外圍云系也可造成暴雨。20 a間有2個臺風屬于IV類,都是超強臺風級別,其中一個臺風給杭州機場帶來大暴雨。

V類為30°N以北登陸北上型,有3個臺風分別在浙江平湖、上海浦東和崇明登陸,穿過江蘇、安徽北上。此類臺風登陸前后與機場距離較近,登陸前機場處于臺風的第二象限,杭州灣東面水氣充沛,在有其他天氣系統配合下,偏東氣流往往給機場帶來較大降水。V類有2個強熱帶風暴和1個強臺風,其中2個帶來強降水,分別是大暴雨和特大暴雨。

VI類為沿海北上型,該類型臺風不登陸,多數在菲律賓以東洋面生成,向西北移動靠近海上24 h臺風警戒線后轉偏北方向,沿東海北上，最后在韓國附近洋面消亡。20 a間有5個臺風屬于該類型。VI類臺風對機場影響較小,風雨都弱,5個臺風中有2個造成機場短時間地面大風，有1個造成機場暴雨。

統計分析35個影響臺風造成杭州機場出現大風、強降水天氣情況可知,I類路徑的臺風給杭州機場帶來大風、暴雨天氣的影響最大，帶來大風和強降水的臺風各有7個。III類路徑的臺風有9個，其余類型路徑的臺風給杭州機場帶來的影響較小。

5 影響臺風的天氣形勢特征

分析35個臺風過程的天氣形勢,根據地面和500 hPa主要天氣系統(包括臺風、鋒面、副熱帶高壓、西風槽等)的強弱、位置,將35個影響臺風的天氣形勢分為靜態和動態兩類。靜態類是指除臺風系統之外的天氣系統處于相對穩定的狀態類型;動態類反之,指鋒面、副熱帶高壓(以下簡稱副高)、西風槽等系統變化較大的類型。靜態類有大陸高壓型、北高南低型和臺風倒槽型3類;動態類有副高東退型、西風槽東移型、冷空氣南壓型、穿越副高型4類。表2為各類天氣形勢的臺風數量。

表2 各類天氣形勢的臺風數量 個

各類臺風路徑與天氣形勢類型對應表如表3。

表3 各類臺風路徑與天氣形勢類型對應表 個

在I類穿越杭州型臺風中,大部分天氣形勢屬于西風槽東移型,西風帶有高空槽東移,使得西伸大陸的副高脊東退,臺風登陸后的路徑為自西北轉北或東北。少部分天氣形勢屬于副高東退型,西伸河套地區的副高脊受到副高北側西風帶低槽影響而東退。只有一個臺風因為臺風和副高都強,成為穿越副高型的特例。

在II類浙中北轉向出海型臺風中，大多數天氣形勢類似I類臺風的,西風槽和西伸大陸的副高位置差異造成兩類路徑有所不同。

在III類西行消亡型臺風中，天氣形勢類型比較集中,大多數屬于北高南低型,在地面形勢中南方有臺風倒槽,北方有穩定的高壓帶。個別臺風強度大、范圍廣,臺風倒槽牢牢控制大陸,在北方穩定西伸的副高脊南側偏東氣流引導下,臺風登陸后路徑偏西。北方冷空氣南壓導致臺風轉向西或西南。

IV類西行轉向北方出海型臺風比較少,地面臺風倒槽控制大陸大部分地區,北方高壓弱,副高東退至125°E以東洋面,在此過程中臺風轉向,先西北轉北再轉東北。

V類30°N以北登陸北上型的臺風天氣形勢都屬于北高南低型,臺風在30°N以北的上海、杭州灣北岸登陸,副高脊西伸至京津、河套等北方地區,隨著副高的進退,在其南側東南氣流引導下，臺風向西北或北移動,在內陸或北方海域消亡。

VI類沿海北上型臺風的天氣形勢都屬于大陸高壓型,比較簡單,臺風中心在東海東部距大陸約200～400 km處沿海北上,大陸為高壓控制,副高東退至130°E以東洋面,呈兩高一低的東西向氣壓分布,臺風沿著東海北上或轉向消失在朝鮮、日本附近海域。

分析14個造成機場大風的臺風路徑與天氣形勢類型的配置情況發現，造成大風的臺風路徑類型集中在I、II、III類，極個別擦沿海北上、遠離機場的IV類和V類路徑臺風對杭州機場影響小。I、II類路徑的臺風與西風槽、副高相互作用，在副高南側東南氣流引導下，登陸浙閩沿海后北移靠近杭州機場所在的浙北地區。部分III類路徑臺風登陸后西移，其造成機場大風的原因，一是臺風中心氣壓低、范圍大；二是地面北方高壓的存在，與南方臺風倒槽在浙北形成較大的氣壓梯度，給機場帶來大風。

分析18個強降水臺風路徑與天氣形勢類型的配置情況發現，I類穿越杭州型最多，占近4成，其余路徑也有一定比例。絕大多數天氣形勢類型屬于副高東退型和西風槽東移型，占比為72%，大陸高壓型、北高南低型和冷空氣南壓型占比較少。臺風造成強降水的原因復雜，不在此論述。臺風造成的機場強降水與臺風路徑相關性不大，遠距離臺風也可能造成機場強降水。其配置的天氣形勢類型集中在北高南低型、副高東退型、西風槽東移型3類，少數屬于大陸高壓型和冷空氣南壓型。

綜上分析可知，副高東退型、西風槽東移型是影響臺風中最多見的天氣形勢，副高東退型和西風槽東移型影響臺風登陸后的走勢，給機場帶來大風天氣；在大陸高壓型、北高南低型等較為穩定的靜態類天氣形勢背景下，若臺風登陸華東中部沿海或擦邊北上，則對杭州機場影響很小，但如果臺風登陸位置偏南并西行，機場處于臺風北側偏東氣流中，充沛的東風氣流會給機場帶來較大風雨；冷空氣南壓型發生在秋季，臺風影響個例極少，有可能產生強降水；臺風倒槽型和穿越副高型個例極少，影響小。

6 結 語

(1)影響杭州機場的臺風年際變化大，相對影響時間集中，根據對機場實際影響程度，發現在華東中南部沿海登陸的臺風可能對機場產生影響，其中影響最多的是在閩浙登陸的臺風。

(2)統計分析表明，在影響杭州機場的臺風中，有近半數的臺風產生了17～25 m/s，甚至>25 m/s的大風。其中，造成機場側風和逆風風速超標的臺風約占57.1%，給航空運行造成嚴重影響。約有半數的臺風在影響期間過程降水量≥50 mm，約有三分之一的臺風造成日降水量≥50 mm的強降水天氣，給航空器的起降和航路飛行安全造成一定的影響。

(3)分析臺風登陸后的路徑及其產生的大風、強降水天氣，發現I類穿越杭州型路徑的臺風對杭州機場的影響最大，暴雨伴大風的出現概率約為66.7%。

(4)分析臺風各路徑類型對應的天氣形勢發現，副高東退、西風槽東移直接影響臺風路徑，與臺風相互作用使得臺風登陸后北移靠近杭州機場所在的浙北地區，給機場帶來大風天氣，同時其也是造成機場強降水的重要天氣形勢。大陸高壓型、北高南低型是較為常見的天氣形勢，在此類天氣形勢下臺風自身結構、強弱和登陸位置決定了其登陸后的移動路徑以及對機場產生的影響。