风电场台风灾害防护
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1.3 广东沿海台风特征

1.3.1 热带气旋路径

登陆广东沿海的热带气旋主要有西北偏西、北上和西北转东北等三条路径。

1.西北偏西路径

这条路径的登陆热带气旋主要来自西北太平洋,热带气旋生成后向西北偏西移动,经巴士海峡、吕宋岛进入南海后西行,多在粤西沿海登陆,进入广西后减弱消失,包括西行型和少数西北行型热带气旋。

2.北上路径

这条路径的登陆热带气旋主要来自南海中、北部海面,热带气旋生成后,受副高西缘偏北气流的引导向北移动,多登陆于粤西沿海。

3.西北转东北路径

这条路径的登陆热带气旋主要来自西北太平洋,热带气旋生成后向西北偏西移动,经巴士海峡、吕宋岛进入南海后,由于副高位置东撤或冷空气及其他天气系统的影响,路径发生转向,呈抛物线转向东北移动,多在珠江三角洲或粤东沿海登陆,包括大部分西北行型和部分西行转向型热带气旋。

登陆广东的热带气旋路径有季节性变化。随着季节的推移,副高位置的南北移动,热带气旋路径也发生相应的变化。5月,热带气旋路径以北上为主,多在珠江口登陆,且源地多为南海;6月,仍以北上路径为主,其次是西行路径;7月,以西行路径为主,其次是西北转东北路径,北上路径热带气旋明显减少,其中西行路径位置在17°N~18°N;8月,以西行路径为主,由于副高进一步加强北抬,西行路径位置略有北移,约在19°N;9月,西行路径为主,其次是转折路径,由于受9月下旬开始活动的冷空气影响,西行路径位置略有南落,位于17°N~18°N;10月,以西行路径和西北转东北路径为主,北上路径明显减少,由于受冷空气影响,西行路径位置南落至15°N,其中来自南海的极少。

1.3.2 时间分布特征

1.3.2.1 年际变化特征

根据《热带气旋年鉴》资料统计可知,1949—2013年登陆广东的热带气旋共有237个,平均每年有3.65个,年内登陆次数最多的有7个(如1952年、1961年、1967年、1993年等),年内登陆次数最少的有1个(如1956年、1969年、1998年、2007年等)。如图1-4所示,从年际变化特征来看,登陆广东的热带气旋频数呈现出波动状态,振幅明显,但并没有显著的线性倾向。从年代际变化特征来看,20世纪50—90年代变化较平稳,进入21世纪后除2008年出现异常高值(一年内有6个)外,登陆热带气旋频数呈波动减少现象,年平均登陆热带气旋频数下降至2.71个。

图1-4 登陆广东沿海的热带气旋年际变化图

1.3.2.2 月际分布特征

根据《热带气旋年鉴》资料统计,1949—2013年各月登陆广东的热带气旋频数及百分比。登陆广东的热带气旋逐月分布呈单峰型,4月开始出现,8月达到峰值,10月迅速下降,鼎盛期主要集中在7—9月,占影响总个数的75.49%,其次分别为6月和10月,各占12.24%和7.59%(表1-3、图1-5)。

表1-3 各月登陆广东沿海的热带气旋频数及百分比

图1-5 登陆广东沿海的热带气旋月际变化图

1949—2013年间,最早的登陆热带气旋为0801号台风“浣熊”(2008年4月18日,在阳东登陆,登陆时强度为热带低压),最晚的登陆热带气旋为7427号台风(1974年12月2日,在台山登陆)。近65年来,12月中旬至翌年4月中旬均未出现影响广东的热带气旋。8月受热带气旋影响最多,平均0.94个,最多年是4个(出现在1967年);其次是7月和9月,平均为0.92个和0.89个,7月和9月最多年是3个(7月分别出现在1961年和1966年;9月分别出现在1993年和1999年)。

1.3.3 空间分布特征

根据《热带气旋年鉴》资料,将广东沿海地区自西向东分为5个区域:湛江—茂名段(Z1区)、阳江—江门段(Z2区)、珠海—深圳段(Z3区)、惠州—汕尾段(Z4区)以及揭阳—潮州段(Z5区),统计得到上述5个区域出现登陆热带气旋的时段分别为6—11月、4—12月、5—10月、5—11月和5—10月。

根据《热带气旋年鉴》资料,分别统计Z1~Z5这5个区域的热带气旋登陆频数,具体见表1-4。其中,粤西沿海登陆的热带气旋最为频繁,并出现由西向东逐渐减少的空间分布如图1-6所示。这种空间分布形态与登陆广东的热带气旋路径有直接联系。

图1-6 登陆广东沿海不同区域的热带气旋频数空间分布

表1-4 登陆广东沿海不同区域的热带气旋统计特征

1.3.4 强度统计特征

1.3.4.1 广东全省

一般来说,登陆热带气旋强度越高,对广东造成的影响越大。根据《热带气旋等级》(GB/T 19201—2006),将1949—2015年登陆广东沿海的热带气旋按照强度进行分级(表1-5、图1-7)。登陆时为热带低压(TD)的最多,有121个,占总数的51.06%;其次是热带风暴(TS),有30个,占总数的12.66%;强热带风暴(STS)有46个,占总数的19.41%;台风及台风以上(TY、STY等)有40次,占总数的16.87%。强热带风暴(STS)及以上占总量的近40%。

表1-5 登陆广东沿海的不同等级热带气旋频数及百分比

图1-7 登陆广东沿海的热带气旋强度百分比

1.3.4.2 沿海各区域

就不同强度等级的热带气旋所占比例来看,与广东省不同等级登陆热带气旋占比情况一致,各个区域出现频率最多的仍是热带低压(TD),其中珠海—深圳段(Z3区)比广东省平均水平高出10.70%,阳江—江门段(Z2区)与惠州—汕尾段(Z4区)比广东省平均水平分别低7.96%和5.35%。

与之相反,上述两地的强热带风暴(STS)出现频率比全省平均水平分别高出3.00%和14.88%,而揭阳—潮州段(Z5区)的强热带风暴(STS)仅为9.68%,比全省平均水平低9.73%。至于破坏强度更高的台风及强台风(TY、STY)在各个地区出现频率可达到11.43%~19.35%,说明沿海各地区均需要防范台风及强台风登陆所可能带来的影响(表1-6、图1-8)。

表1-6 广东沿海各地区不同强度热带气旋所占比例 %

图1-8 登陆广东沿海各地区不同强度热带气旋所占比例

强度在台风及强台风(TY、STY)以上的热带气旋同样呈现西多东少的空间形态,其中湛江—茂名段(Z1区)在近65年中出现了5次强台风,为全省之最(图1-9、图1-10)。

图1-9 登陆广东沿海不同区域的台风频数空间分布

图1-10 登陆广东沿海不同区域的强台风频数空间分布

近65年来,湛江—茂名段(Z1区)的最强热带气旋为9615号强台风“莎莉”,登陆时的最低气压为935hPa,根据灾情及周边气象站实测记录,估测湛江气象站台风最大风速约57m/s;阳江—江门段(Z2区)的最强热带气旋为1311号强台风“尤特”,登陆时的最低气压和2min平均最大风速分别为955hPa和42m/s;珠海—深圳段(Z3区)的最强热带气旋为7908号台风,登陆时的最低气压和2min平均最大风速分别为958hPa和40m/s;惠州—汕尾段(Z4区)的最强热带气旋为1319号强台风“天兔”,登陆时的最低气压和2min平均最大风速分别为940hPa和45m/s;揭阳—潮州段(Z5区)的最强热带气旋为9107号台风“艾美”,登陆时的最低气压和2min平均最大风速分别为950hPa和40m/s。

1.3.5 登陆后热带气旋的影响范围及风速衰减

1.3.5.1 影响范围

影响广东沿海地区的热带气旋在登陆前主要遵从西北偏西路径、西北转东北路径以及北上路径;登陆后继续向西或西北移动的热带气旋占据较高频率,见表1-7。登陆后继续西向移动的热带气旋在粤西地区的出现频率高于珠三角地区和粤东地区,其中湛江—茂名段(Z1区)和阳江—江门段(Z2区)分别高达54.43%和51.72%,珠海—深圳段(Z3区)和惠州—汕尾段(Z4区)分别为44.12%和40.00%,而揭阳—潮州段(Z5区)则为35.48%。登陆后继续西北向移动的热带气旋同样较为常见,其中在珠三角地区的珠海—深圳段(Z3区)频率高达35.29%。登陆后北向移动的热带气旋集中在粤东地区,揭阳—潮州段(Z5区)的出现频率高达41.94%。上述现象与影响广东的三种热带气旋路径具有密切联系,同时也与广东沿海的海岸线走势有关。

表1-7 广东沿海地区热带气旋登陆后的路径趋势频率分布

① 个别台风登陆后路径变化比较复杂,出现西南向、东向等情况。

热带气旋登陆后的不同路径趋势将直接决定其影响范围的变化,如在粤东登陆的西行热带气旋将可能造成全省范围内的影响,而在粤西登陆的西行热带气旋则可能快速进入广西,影响范围将局限在雷州半岛。除此之外,热带气旋的影响也与其在登陆后的持续时间有关。

热带气旋的持续时间(即登陆伊始直至其暖心结构消失所经历的时长),与其登陆时的强度并不成单纯的线性关系。平均持续时间最长的为强热带风暴(STS),其次为台风(TY)和热带风暴(TS),持续时间最短的为热带低压(TD)。因此,在粤东登陆的西行强热带风暴(STS)将有可能给全省范围内带来长时间的影响,见表1-8。但需要说明的是,登陆热带气旋的影响范围不仅取决于其本身的强度和结构,也与外部环境因素如地形、环境场水汽供应、风的垂直切变、高空辐散气流等有关,在实际工作中需要具体问题具体分析。

表1-8 广东沿海地区热带气旋登陆时强度与登陆后维持时间

1.3.5.2 风速衰减

热带气旋登陆后,海洋热源被切断,水汽供应和辐合减少,垂直向上输送也随之减少,于是积雨云活动减弱,高层潜热释放减少,因而使暖心结构减弱和被破坏,结果斜压性渐弱,动能制造减少。同时在高层向外径向流出也减少,因而导致低层辐合大于高层辐散,这样整个热带气旋区有净的质量辐合,气压上升,热带气旋渐趋填塞。

根据上述物理机制的判断,热带气旋的旋转性风场将在登陆后失去其能量来源,同时,地表粗糙度由海面延伸至陆地发生重大转折,随着地面摩擦作用的增强,热带气旋风场动量持续耗散,因此风力将迅速衰减。

在广东沿海登陆的热带气旋存在较高的概率继续向西或西北方向移动,但途经粤东的莲花山、罗浮山和九连山,以及粤西的天露山、云雾山和云开大山等山脉集结成的山地时,由于山地地形起伏变化剧烈,加之植被茂密,地表粗糙度较大,风场范围及强度将受到极大削弱,即使进入广西东部地区还将受到由南到北的六万大山、云开大山、大容山、大桂山等山体阻挡,所以热带气旋大风出现长时间维持的可能性较低。