风电场台风灾害防护
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1.4 海南沿海台风特征

1.4.1 热带气旋路径

登陆海南的热带气旋基本路径如图1-11所示,具体分为以下路径:

图1-11 登陆海南的热带气旋路径示意图

(1)北路。在文昌的会文镇到景心角之间登陆,向西北方向移动,在文昌的铺前林场至澄迈出海。

(2)中路。在万宁的港北港到琼海的龙湾港之间登陆,向西北偏西方向移动,在昌江的昌化镇至儋州的峨蔓镇之间出海。

(3)南路。在陵水的水口港到三亚的景母角之间登陆,向西或西北偏西方向移动,在东方的感城镇以南出海。

上述热带气旋路径的成因与副热带高压脊线的季节变化和海南岛所处的纬度(18°N~20°N)密切相关。8月,副热带高压脊线平均位置位于28°N,副高的脊线可近似作为东西风带的分界线,海南岛位于东风带中,该月登陆海南的台风自生成到登陆都位于副高脊线的南侧,台风始终受副高南侧的偏东或东南气流引导,因此路径为西北偏西穿越海南岛。进入11月,副高脊线的平均位置位于19°N,与海南岛所在纬度相当。海南岛受东西风带交替影响。11月,登陆海南的台风生成于15°N以南的西太平洋海域。前期位于副高脊线以南,受东风带引导向西北偏西方向移动,后期移到副高脊线所在纬度后与西风带系统接触,随着副高的减弱东退受西风带系统引导折向北上,折向后到达海南岛所在纬度登陆或影响海南岛。

1.4.2 时间分布特征

1.4.2.1 年际变化特征

1949—2013年,登陆海南的热带气旋共有153个,平均每年有2.35个,年内登陆次数最多时有6个(如1956年、1971年),年内登陆次数最少时有0个(如1982年、1997年、1999年、2012年)。其中:登陆热带气旋频数在3个及以上的年份有31次,占总年份的47.69%;在4个及以上的年份有10次,占总年份的15.38%。登陆海南的热带气旋年际变化图如图1-12所示。从年际变化特征来看,登陆海南的热带气旋频数呈现出振荡状态,振幅明显。从年代际变化特征来看,20世纪50—80年代变化较平稳,90年代呈波动减少现象,年平均登陆热带气旋频数下降至1.7个,进入21世纪后,年平均登陆热带气旋频数又稳步回升至2个。

图1-12 登陆海南的热带气旋年际变化图

1.4.2.2 月际分布特征

登陆海南的热带气旋频数逐月分布呈单峰型,4月开始出现,8月和9月达到峰值,10月迅速下降,鼎盛期主要集中在7—10月,占影响总个数的79.08%,其中,8—9月的占50.98%,具体见表1-9和图1-13。

表1-9 各月登陆海南的热带气旋频数及百分比

图1-13 登陆海南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,在文昌登陆,登陆时强度为强热带风暴),最晚的登陆热带气旋为5040号强热带风暴(1950年11月23日,在万宁登陆,登陆时强度为热带风暴)。近65年来,每年12月至翌年4月中旬均未出现影响海南本岛的热带气旋。一年当中,8月和9月受热带气旋影响最多,平均0.6个,最多年是3个(出现在1956年8月、1963年8月和1975年8月);其次是7月和10月,平均为0.35个和0.31个,最多年已达3个(1988年10月)。

根据1949—2013年《热带气旋年鉴》资料,将海南岛沿岸至北向南分为5个区域:临高—海口段(Z1区)、文昌—琼海段(Z2区)、万宁—陵水段(Z3区)、三亚段(Z4区)以及乐东—东方段(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8—9月、4—11月、4—11月、5—11月和8—10月。

1.4.3 空间分布特征

各地区热带气旋登陆频数的量级依次为:Z2区>Z3区>Z4区≫Z1区≈Z5区。说明在文昌—琼海段沿海登陆的热带气旋最为频繁,并出现由东北向西南逐渐减少的空间分布形态。这种空间分布形态与登陆海南的热带气旋路径分布有直接联系。

表1-10 登陆海南不同区域的热带气旋统计特征

图1-14 登陆海南不同区域的热带气旋频数空间分布

1.4.4 强度统计特征

1.4.4.1 海南岛

一般来说,登陆热带气旋强度越高,对海南岛造成的影响越大。将1949—2015年登陆海南岛的热带气旋按照强度进行分级,具体见表1-11和图1-15。其中60次热带低压(TD),占总数的39.22%;其次33次台风(TY),占总数的21.57%;再次31次强热带风暴(STS),占总数的20.26%;台风及台风以上(TY、STY等)有39次,占总数的25.49%,与强热带风暴(STS)总计约占50%。

表1-11 登陆海南的不同等级热带气旋频数及百分比

图1-15 登陆海南的热带气旋频度百分比

1.4.4.2 沿海各区域

就不同强度等级的热带气旋所占比例来看,与全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:临高—海口段(Z1区)和乐东—东方段(Z5区)均仅有2次热带低压(TD)和1次台风(TY)登陆,因此热带低压(TD)占66.67%;而文昌—琼海段(Z2区)与三亚段(Z4区)比全岛平均水平分别低2.08% 和10.05%;万宁—陵水段(Z3区)比全岛平均水平高4.18%。

除万宁—陵水段(Z3区)之外,其余区域的台风(TY)出现频率均仅次于热带低压(TD)。其中:临高—海口段(Z1区)和乐东—东方段(Z5区)均有1次台风(TY)登陆,但上述区域的登陆热带气旋频数极少,因此占比高达33.33%;而文昌—琼海段(Z2区)与三亚段(Z4区)比全岛平均水平分别高1.29%和3.43%;万宁—陵水段(Z3区)比全岛平均水平低4.59%,具体见表1-12和图1-16。

表1-12 海南各地区不同强度热带气旋所占比例 %

图1-16 登陆海南各地区不同强度热带气旋所占比例

台风及强台风(TY、STY)以上的热带气旋同样呈现东北多西南少的空间形态,其中文昌—琼海段(Z2区)在近65年的资料中出现了4次强台风,为海南岛之最,具体如图1-17和图1-18所示。其中,登陆临高的唯一一次台风是9111号台风“弗雷德”。这次台风的路径比较特殊,1991年8月11日在菲律宾以东洋面生成,13日西行进入南海;之后迅速发展成热带风暴(TS);15日加强为台风(TY);16日凌晨3:00,移至海南岛东北部海面,8:00在广东徐闻南部沿海登陆,而后折向西南移动,从文昌、海口北部沿海擦过,12:00再次在临高登陆,登陆时中心附近最大风力12级,穿过儋州、昌江,从东方进入北部湾海面。

图1-17 登陆海南不同区域的台风频数空间分布

图1-18 登陆海南不同区域的强台风频数空间分布

近65年来,文昌—琼海段(Z2区)的最强热带气旋为7314号强台风,进入21世纪以来,登陆该区域强度最强的热带气旋为1409号超强台风“威马逊”,登陆时中心风力17级(60m/s),中心最低气压935hPa;万宁—陵水段(Z3区)的最强热带气旋为0518号强台风“达维”,登陆时中心附近最大风力14级(45m/s),中心最低气压950hPa;三亚段(Z4区)的最强热带气旋为8105号强台风“凯丽”。

1.4.5 登陆后热带气旋的衰减初探

选取2011—2013年间登陆海南岛的主要热带气旋进行分析,利用海南岛18个县市的长期气象站与自动站实测10min平均风速资料,结合热带气旋移动路径,初步分析热带气旋登陆前后风速的变化情况。

1.4.5.1 1108号强热带风暴“洛坦”

强热带风暴“洛坦”于2011年7月29日17:40登陆海南文昌市龙楼镇,登陆时中心最大风力10级(28m/s),之后分别经过海口、澄迈、临高、儋州、昌江等市县。受其影响,本岛沿海陆地出现8级以上大风;最大阵风出现在儋州洋浦原油码头,为32.8m/s。

热带气旋登陆后6h内海南18个县市长期气象站的逐时风速记录见表1-13。文昌、澄迈以及东方、乐东沿海地区自动站出现8级以上大风,这与热带气旋登陆后的移动路径直接相关。海南岛中部山区的风速呈现出局地性的复杂空间分布形态,一些地区由于地形阻塞效应而出现风速低值,另一些地区则由于地形加速效应而出现较大风速。

表1-13 1108号强热带风暴“洛坦”登陆后各站风速记录表 单位:m/s

由于各地区风速值存在差异,为了对各地风速变化情况进行对比,计算这段时间内逐时风速距平,风速距平由正转负说明风速正在衰减,反之加强。文昌、琼海、定安等站点在热带气旋登陆后2h内1~2m/s的正风速距平迅速减弱为零,显示出登陆热带气旋风力衰减的过程;而随着热带气旋向西移动,海口、临高、儋州等地在热带气旋登陆后3~4h陆续出现2m/s左右的风速正距平,乐东、东方等地由于处在热带气旋中心西南侧的大风区内,则在登陆后5h开始出现风速正距平,说明气旋式环流将海上的西北大风输送至上述地区,如图1-19所示。

图1-19 1108号强热带风暴“洛坦”登陆后的各地逐时风速距平

1.4.5.2 1117号强台风“纳沙”

1117号强台风“纳沙”29日早晨7:00加强成为强台风,于29日下午14:30在海南文昌市翁田镇沿海地区登陆,登陆时中心风力14级(42m/s),中心最低气压960hPa。之后,分别经过海口、澄迈等地区。受强台风“纳沙”影响,28日20:00—30日8:00,海南岛出现强风雨天气过程,本岛陆地的风力普遍达到8级以上,其中:有144个测站的达到10级以上;10个测站的超过12级;文昌七洲列岛测站的极大风达15级,46.8m/s。

热带气旋登陆后6h内海南18个市(县)长期气象站的逐时风速记录见表1-14。文昌、海口、定安、澄迈等地部分区域以及琼海、儋州、昌江等地的个别自动站出现8级以上大风,澄迈和琼海甚至有站点出现10级以上大风。由于热带气旋登陆后的移动路径由偏西转向西北,因此大风区集中在本岛东北部,但因为热带气旋登陆时仍然维持较高强度,在其影响下中部山区的部分地区也出现8级左右的风速。

文昌站在热带气旋登陆后1h内2~3m/s的正风速距平即迅速减弱为零,显示出登陆热带气旋风力衰减的过程;而随着热带气旋向西移动,定安、海口等地的风速距平在热带气旋登陆后2~3h陆续由正转负,之后热带气旋在澄迈附近的东水港沿西北偏西方向移出海南岛,澄迈在登陆后5h出现风速正距平。除此之外,由于“纳沙”登陆时强度较强,因此也使得位于本岛中部的琼中、五指山、白沙、保亭等地也在登陆后2~3h内出现短暂的风速正距平;昌江、东方等地位于热带气旋中心西南侧的大风区内,气旋式环流将海上的西北大风输送至上述地区,因此与“洛坦”的情形类似,在登陆后5h开始出现风速正距平,如图1-20所示。

表1-14 1117号强台风“纳沙”登陆后各站风速记录表 单位:m/s

图1-20 1117号强台风“纳沙”登陆后的各地逐时风速距平

1.4.5.3 1119号强热带风暴“尼格”

1119号强热带风暴“尼格”于2011年10月4日12:30登陆海南万宁东澳镇,登陆时中心附近最大风力有10级(25m/s),中心最低气压为990hPa。海南文昌的七洲列岛阵风达13级(33.8m/s)。4日14:00在海南琼中县境内减弱为热带风暴,4日23:00在海南乐东黎族自治县西部沿海减弱为热带低压,随后很快进入北部湾东部海面。

热带气旋登陆后6h内海南18个市(县)长期气象站的台风风速和逐时风速距平见表1-15和图1-21。此次热带气旋强度较弱,且登陆后受到本岛中南部山区地形的限制,风力快速衰减,因此海南岛的自动测站几乎没有出现8级以上的大风。万宁站的风速正距平仅为1m/s,且在登陆后1h内即迅速减弱为零;而随着热带气旋向西移动,由于海口、定安、澄迈等地位于热带气旋中心东北侧的大风区内,气旋式环流将海上的东南大风输送至上述地区,在登陆后3h开始出现风速正距平。

表1-15 1119号强热带风暴“尼格”登陆后各站风速记录表 单位:m/s

1.4.5.4 登陆后热带气旋的衰减特点

热带气旋登陆后,由于海洋热源被切断,地面摩擦不断耗能,其风力迅速衰减。但与广东沿海和广西沿海所不同的是,海南岛具有中央高四周低的特殊环形层状地形,当热带气旋登陆海南岛的路径为南路时,气旋中心将进入本岛中部山区,风速以很快的比率衰减;而当路径为北路或中路时,由于本岛东北部的阶地及平原地势较低,地形阻塞效应小于中部山区,如果热带气旋强度较强,则风力仍有可能维持较高水平(如1117号强台风“纳沙”)。

图1-21 1119号强热带风暴“尼格”登陆后的各地逐时风速距平

此外,值得注意的是,因为海南岛四面环海且陆地面积较小,全岛通常均被热带气旋影响,因此随着热带气旋中心的移动,沿海一些地区进入热带气旋外围环流的海上大风通道,从而重新出现大风。