风电场台风灾害防护
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1.5 广西沿海台风规律

1.5.1 热带气旋路径

影响广西沿海的热带气旋基本路径如图1-22所示,具体有以下基本路径:

图1-22 影响广西沿海的热带气旋基本路径

(1)Ⅰ类路径。西路型,在湛江市以西(或以南)沿海登陆。

(2)Ⅱ类路径。中路型,在湛江市到珠江口以西之间沿海登陆。

(3)Ⅲ类路径。东路型,在珠江口以东至福州之间沿海登陆。

1.5.2 时间变化特征

1.5.2.1 年际变化特征

1951—2012年间影响广西的热带气旋共有313个,平均每年有5.05个,年内登陆次数最多时有9个(如1952年、1974年),年内登陆次数最少时有0个(如2004年等)。热带气旋中心一旦进入广西内陆或近海,就会对广西产生比较大的影响,造成不同程度的气象灾害。1951—2012年进入广西或近海的热带气旋有135个,有43%进入广西内陆或近海,平均每年2.18个,年内进入次数最多时有6个,如1994年、1995年。

从年际变化特征上看,影响广西的热带气旋(TropicalCyclone, TC)频数呈波动式下降,在20世纪50—60年代变化较平稳,70年代前期呈增加趋势,70年代后期至80年代呈减少趋势,90年代前期又呈增加趋势,90年代后期以后明显减少。进入广西内陆的热带气旋频数在20世纪50年代末至60年代前期有增加趋势,60年代后期略有减少,70—80年代变化较平稳,90年代前期又有增加趋势,90年代后期以后呈波动减少趋势,如图1-23所示。

图1-23 1951—2012年影响及进入广西内陆或近海的热带气旋(TC)频数年际变化

1.5.2.2 月际分布特征

影响广西最早的热带气旋是9103号强热带风暴,在1991年4月28日夜间经海南岛进入北部湾;影响广西最晚的热带气旋是7427号台风,于1974年12月1日经海南岛东侧北上影响广西。1951—2012年间影响广西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,9—11月逐渐下降,鼎盛期主要集中在7—9月,占影响总个数的73.16%,其次分别为6月和10月,各占11.50%和8.63%,具体见表1-16。

表1-16 1951—2012年各月影响广西的热带气旋频数及百分比

近62年来,每年12月中旬至翌年4月中旬均未出现影响广西的热带气旋。在广西,每年8月受热带气旋影响最多,平均1.39个,最多时是4个(分别出现在1956年、1967年、1973年);其次是7月和9月(相差不大),平均分别为1.16个和1.15个,7月和9月最多时都是3个(7月的分别出现在1966年、1971年、1981年、1989年、1991年、1994年;9月的分别出现在1952年、1953年、1958年、1961年、1965年)。台风中心进入广西内陆或近海的热带气旋在5—11月均有发生,全盛期集中在7—9月,这3个月台风中心进入广西内陆或近海的热带气旋数占进入内陆总数的81.48%,见表1-17。

表1-17 1951—2012年各月台风中心进入广西内陆或近海的热带气旋个数及百分比

1.5.3 空间分布特征

通过对1951—2012年间影响广西热带气旋进行分析可知:①Ⅰ类路径的热带气旋频数最多,有158个,占影响广西台风(总计313个)总频数的50.48%; ②Ⅱ类路径的有84个,占26.84%; ③Ⅲ类路径的有38个,仅占12.14%; ④另有33个影响广西的热带气旋在19°N以南登陆,占总频数的10.54%; ⑤Ⅰ类和Ⅱ类路径的出现在8月最多,而Ⅲ类路径的出现在7月最多。

Ⅰ类和Ⅱ类路径的热带气旋在4月就开始出现,4—11月均有出现,而Ⅲ类路径的出现在6月以后,仅出现在6—9月,见表1-18。前汛期的4—6月和冬季的10月、11月影响广西的热带气旋中,多半是属于Ⅰ类路径的(占66.93%),其次是Ⅱ类路径的(占30.44%),即热带气旋以偏西路径为主;在热带气旋活跃期7—9月,Ⅰ类路径的最多(占53.30%),其次是Ⅱ类路径的(占29.72%), Ⅲ类路径的最少(占16.98%);但Ⅲ类路径的热带气旋几乎全都出现在7—9月。影响广西的热带气旋主要来自西路和中路,从东路登陆的热带气旋到达广西影响区时一般已经减弱,停止编号。

由于广西海岸线较短以及有广东雷州半岛和海南岛的遮挡,登陆广西的台风绝大多数为二次登陆,直接登陆的仅有3次,如图1-24所示。

图1-24 直接登陆广西沿海不同区域的热带气旋空间分布

表1-18 1951—2012年影响广西的热带气旋路径频数及占总数的百分比

1.5.4 强度变化特征

一般来说,热带气旋强度越高,对广西的影响越大,具体见表1-19。从Ⅰ类路径登陆的热带气旋,在进入广西影响区时,强度一般较强,有42.41%的热带气旋保持强热带风暴(STS)或台风(TY)的强度,即热带气旋中心最大平均风速在24.5~41.4m/s,还有6.33%的热带气旋保持强台风(STY)或超强台风(SuperTY)的强度,中心最大平均风速在41.5m/s以上;从Ⅱ类路径登陆的热带气旋,在进入广西影响区时,保持强热带风暴(STS)及以上强度的热带气旋有51.19%,和Ⅰ类路径相差不大;而从Ⅲ类路径登陆的热带气旋,在进入广西影响区时,强度很弱,几乎不能再保持强热带风暴(STS)以上强度,有57.89%的热带气旋中心最大平均风速在10.8m/s以下,达不到热带低压(TD)的强度,这是因为此类热带气旋登陆后,一般从陆地进入广西影响区,地面的摩擦作用使其迅速减弱。另有33个不在Ⅰ类、Ⅱ类和Ⅲ类路径登陆,而是以西行为主。在三类路径中,影响广西最多的热带气旋强度是热带低压(TD)及强热带风暴(STS),分别占比23.57%和21.43%,其次是台风强度(TY),如图1-25所示。

图1-25 影响广西的热带气旋强度百分比

表1-19 1951—2012年各路径影响广西的热带气旋进入影响区时强度统计

1.5.4.1 西太平洋生成热带气旋路径与强度

1951—2012年间影响广西的热带气旋中有178个源自西太平洋,占总频数的56.87%。统计影响广西的西太平洋热带气旋可见:从Ⅰ类路径进入广西影响区的热带气旋有81个,占45.51%;从Ⅱ类路径进入的有48个,占26.97%;从Ⅲ类路径进入的有36个,占20.22%,具体见表1-20。另有13个不在Ⅰ类、Ⅱ类和Ⅲ类路径登陆,而是以西行为主,在19°N以南登陆的影响热带气旋,占7.30%。

表1-20 1951—2012年影响广西的西太平洋热带气旋进入影响区时强度统计

从Ⅰ类路径登陆的西太平洋热带气旋,在进入广西影响区时强度一般较强,有64.20%的保持强热带风暴(STS)或台风(TD)的强度,还有12.35%的保持强台风(STY)或超强台风(SuperTY)的强度;从Ⅱ类路径登陆的西太平洋热带气旋,在进入广西影响区时,强度比Ⅰ类路径的弱,保持强热带风暴(STS)以上强度的热带气旋只有56.25%,比Ⅰ类路径减少20.29%;而从Ⅲ类路径登陆的西太平洋热带气旋,在进入广西影响区时,强度更弱,几乎不能再保持强热带风暴(STS)以上强度,有61.11%的热带气旋中心最大平均风速在10.7m/s以下,达不到热带低压(TD)的强度,这是因为此类热带气旋登陆后,一般从陆地进入广西影响区,地面的摩擦作用使其迅速减弱。

1.5.4.2 南海生成热带气旋路径与强度

1951—2012年影响广西的热带气旋中有135个在南海生成,占总频数的43.13%。统计影响广西的南海热带气旋可见:从Ⅰ类路径进入广西影响区的有77个,占总频数的57.04%;从Ⅱ类路径进入的有36个,占26.67%;从Ⅲ类路径进入的只有2个,占1.48%,具体见表1-21。另有不从Ⅰ类、Ⅱ类和Ⅲ类路径登陆,而是以西行为主,在19°N以南登陆的共20个,占14.81%。

表1-21 1951—2012年影响广西的南海热带气旋进入影响区时强度统计

从Ⅰ类路径登陆的南海热带气旋,在进入广西影响区时强度比西太平洋影响热带气旋弱得多,强度为热带低压(TD)及以下的频数占63.64%,影响时达到强热带风暴(STS)及以上强度的有19.48%,比Ⅰ类路径登陆的西太平洋热带气旋减少57.06%;从Ⅱ类路径登陆的南海热带气旋,在进入广西影响区时强度比Ⅰ类路径的强,达到强热带风暴(STS)及以上强度的有44.44%,比Ⅰ类路径增加24.96%。

1.5.5 引起广西大风的成因分析

1.5.5.1 引起大风的热带气旋概况及特征

1960—2012年影响广西的热带气旋共260个,其中造成广西大风天气的热带气旋共有233个(平均每年4.4个),在我国沿海登陆的热带气旋有207个,有26个未在范围登陆;达到台风(TY)及以上强度的有115个,占49.36%;强热带风暴(STS)和热带风暴(TS)共82个,占35.19%;热带低压(TD)36个,占了15.45%。在233个热带气旋中,造成日大风总站数20站以上的全区性大风有45例,占了19.31%;10~19站的区域性大风有50例,占21.46%;局地性大风(日大风总站数小于10站)最多,有138例,占59.23%,见表1-22。

表1-22 1960—2012年造成广西不同程度大风的热带气旋强度特征

1.5.5.2 热带气旋大风的时间分布特征

1.年际分布特征

1960—2012年间影响广西及出现大风的热带气旋个数存在显著的年代际差异,如图1-26所示。其中,20世纪60年代、70年代偏多(共占49.79%), 80年末、90年代、2000年至今偏少,线性趋势线也显示了广西出现大风的热带气旋个数逐渐减少。影响广西热带气旋最多的年份是1974年,共有9个;出现大风最多的年份是1960年、1961年、1965年、1971年、1973年、1974年、1994年,共有8个;最少的年份出现在1999年、2004年,没有对广西造成大风影响。1960—1965年、1971—1976年、1994—1996年为热带气旋大风高值年份;1987—1990年、1997—2000年、2004—2012年间除了1989年、2009年外,均为低值年份,周期变化约为4~6年。

图1-26 1960—2012年影响广西及造成大风的热带气旋频数年际变化

重点分析对广西造成较大灾害影响的全区性大风和区域性大风(日大风影响总站数大于10站)的热带气旋的年际变化时,发现造成广西全区性和区域性大风的热带气旋个数已逐年减少,特别是20世纪80年代以后大风对广西的影响有所减少。其中,出现全区性大风最多的年份是1963年和1978年(共有3个),出现区域性大风最多的年份是1967年和1968年(共有4个);1987—1988年、1997—2000年、2004—2007年、2009—2012年等均没有出现全区性大风,20世纪80年代至90年代末及2003—2010年基本没有出现区域性大风,如图1-27所示。

图1-27 1960—2012年造成广西全区性和区域性大风的热带气旋频数年际变化

2.月际分布特征

引起广西大风(全区性大风、区域性大风、局地性大风)的热带气旋出现的月份及气旋数,如图1-28所示。热带气旋大风的月际变化与影响广西的热带气旋月际变化趋势类似,其中7月、8月出现峰值,但出现大风的月份比影响月份少了2个月(除了局地性大风有1个出现在4月),一年中热带气旋大风影响最早的基本在5月,最晚在11月。结果还表明:全区性大风出现在6—9月,7月最多(占46.67%), 8月次之(占31.11%);区域性大风出现在5—11月,8月最多(占40.00%), 9月次之(24.00%);局地性大风出现在4—11月,最多是7月(25.36%),其次是8月。

图1-28 热带气旋引起广西不同大风灾害程度的月际变化特征

1.5.5.3 热带气旋大风的空间分布特征

周惠文等人对1960—1999年广西热带气旋造成大风的区域统计及分析表明,1960—1999年对广西造成灾害性大风的台风共有148个(平均每年3.7个),造成15站以上大范围风灾的有16例,占10.8%;中等范围风灾(6~14站影响)的有29例,占19.6%,小范围风灾(5站以下影响)有103例,占69.6%。台风灾害性大风发生区域主要发生在23.5°N以南的桂南地区,桂南多、西北少,等频线几乎与海岸线平行。在23.5°N以北,西部影响极少,东部如梧州会有少量的影响。这40年中大风出现次数最多的站是涠洲岛站(128次),平均每年3.2次,其次为北海站(88次),平均每年2.2次。河池、百色两站是大风出现次数最少的。这40年中大风总站次数为704次,其中6~7级大风占56.5%(398次), 8~9级大风占35.9%(253次), 10~11级大风占6.1%(43次), 12~13级大风占1.4%(10次)。极大风速大于40m/s的有15次,其中受8410号(1984年9月6日)台风影响,涠洲岛和钦州极大风速达41m/s。

利用《中国地面气候资料日值数据集》中的平均风速和极大风速数据,以广西14个地级市的基本或基准地面气象观测站及自动站为代表,分析2000—2012年间广西热带气旋大风的影响站点分布,如图1-29所示。2000—2012年影响广西的热带气旋共有42个,其中对广西造成大风影响的热带气旋为35个。热带气旋大风的分布特征与周惠文的研究结果一致,即主要分布在广西的南部沿海地区,桂西和桂东北受影响较少。13年中大风出现次数最多的站也是涠洲岛站(35次),平均每年2.7次,与前40年相比次数有所减少。这13年中极大风速大于30m/s的只有6次,其中受0312号台风“科罗旺”影响(登陆时中心气压为965hPa),涠洲岛极大风速达到56.1m/s,北海也达到36m/s;极大风速大于20m/s的站点除了北海、涠洲岛外,还有防城港、钦州、玉林等地。热带气旋引起的极大风速与大风频数有类似的分布,均呈现出沿海大、内陆小的特征。桂北、桂西和桂西南地区只能达到6级左右的风速。

图1-29 2000—2012年热带气旋造成广西大风的频数和极大风速值分布图

1.5.5.4 热带气旋造成广西大风分布差异的成因分析

1.热带气旋本身强度

热带气旋是一个中尺度的气旋性涡旋,中心气压越低,近中心风力越大,因此热带气旋本身的强度是决定热带气旋所形成大风的基础因子,是造成大风的直接因素。热带气旋登陆时越强,引起的大风天气范围越广,风速越大。对热带气旋进入影响区时的中心强度与所造成的大风范围的统计表明:当热带气旋中心气压不大于990hPa时,一般会出现全区性大风;中心气压不大于1000hPa时,会出现区域性或局地性大风。67%的全区性大风出现在热带气旋中心气压不大于980hPa时,而89%的无大风出现在980hPa以上。可见,热带气旋中心越强,越有利于大风的产生。

分析热带气旋中心附近的风力及影响过程与广西大风的站数也有关系。据统计发现,大风影响站数达到20站以上的热带气旋,其登陆时中心风力达到10级以上(STS)的有32个,占71%,其中:12~13级(TY)的个数最多,有21个,占46.67%;大风影响站数在10~20站之间的热带气旋,其登陆时大于10级以上的占多数,占54%;10~11级(STS)的个数最多。登陆时中心附近风力不大于9级的热带气旋一般只造成局地性大风或无大风,见表1-23。

表1-23 1960—2012年中心进入广西时造成不同程度大风的热带气旋强度特征

热带气旋登陆时中心风力与全区性大风影响的站数的关系,在不同路径的热带气旋中有较大差异,Ⅰ类路径热带气旋登陆时的中心风速大小与影响站数多少相关性较好,如图1-30所示;Ⅱ类和Ⅲ类路径的相关性较差,如图1-31所示。导致这种相关性差异的可能原因是:台风中心从第Ⅱ、Ⅲ类路径登陆进入广西,基本上需经过粤西大部山区,地形的摩擦作用会使台风中心在抵达广西之前强度迅速减弱;而台风中心从第Ⅰ类路径登陆的热带气旋,基本上是沿着西南部海岸线的近海区域进入广西的,台风强度易于维持甚至加强。

图1-30 Ⅰ类路径的热带气旋登陆中心与影响站数相关曲线图

图1-31 Ⅱ、Ⅲ类路径的热带气旋登陆中心与影响站数相关曲线图

2.热带气旋移动路径

由热风气旋的结构可知,热带气旋的路径是决定其大风区地理分布的重要因子。对1960—2012年影响广西的233个热带气旋路径进行分类统计的结果如下:

(1)从Ⅰ类路径进入影响区的热带气旋最多,有118个,占50.64%。该类热带气旋进入南海后,多数在海南岛南部偏西行,进入北部湾南部海面,在越南中南部沿海登陆,热带气旋中心距广西沿海较远,不易出现大风。只有在强热带风暴影响下,钦州沿海一带才会出现大风,但范围小,持续时间短,风力多为6~7级。但在秋季,若有冷空气南下入侵北部湾和热带气旋相遇,热带气旋北侧边缘气压梯度增大,钦州沿海一带及北部湾海面的风速可明显加大,涠洲岛站的最大风速可达20m/s,极大风速达34m/s。

(2)从Ⅱ类路径进入的热带气旋有62个,占26.61%。该类热带气旋进入南海后,多数热带气旋中心进入广西内陆,直接影响广西。即使中心不进入广西内陆,也进入北部湾北部海面,中心离广西内陆较近,而受外围环流影响明显,产生强大风或大风天气。统计显示:该类路径热带气旋产生的大风主要出现在广西南部和北部湾沿海地区的钦州、玉林、梧州南部和南宁西南部。最大风速不小于20m/s出现在钦州沿海一带及北部湾海面(涠洲岛出现最大风速不小于32m/s的热带气旋大风达8次之多,有的台风过程最大风速达40m/s)。分析表明极大风速与最大风速的分布基本一致,但台风过程的极大风速出现的站数一般都比最大风速多,范围广,有的过程甚至在桂林、融安一带都会出现17m/s的极大风速。

(3)从Ⅲ类路径进入的有27个,占11.59%。还有11.16%的热带气旋未在Ⅰ~Ⅲ类路径范围内登陆。从Ⅲ类路径进入影响区的热带气旋,多是造成局地性大风。该类热带气旋产生的大风的概率不大,多数热带气旋在登陆后西移的过程中受到复杂地形的摩擦作用,能量消耗很快,有时与北方南下的较强冷空气相遇,使热带气旋减弱变成低压。因此,该类热带气旋中心虽能进入广西,但强度减弱,大风多在内陆(局部)分散出现,且范围小,持续时间短。只有强热带风暴(STS)或台风(TY)在珠江口沿海一带登陆西行,进入广西东南部,才会出现较大范围的大风,具体见表1-24。

表1-24 1960—2012年不同路径下的热带气旋造成广西大风的特征

据统计,大风影响站数达25站以上的热带气旋有22个,其中从Ⅰ类路径进入的最多,占60%。这些从Ⅰ类路径进入的热带气旋有明显的共同特征:热带气旋生成地基本在菲律宾以东洋面,较稳定地向西北或偏西方向移动;热带气旋中心进入19.5°N以北,21.5°N以南的北部湾北部海面;大多从琼州海峡地区(即广东吴川到海南东部)西行进入北部湾北部海面;登陆时大部分中心强度在980hPa以下,中心风力在11级以上。该类热带气旋进入南海后,中心大多不进入广西内陆,但也进入了北部湾北部海面,中心离广西内陆较近,受外围环流影响明显,对广西南部沿海地区,如北海、防城港产生强大风天气;部分热带气旋中心进入广西内陆的,除影响桂南沿海地区外,还直接影响南宁、桂西南的崇左等地区。通常从Ⅱ类、Ⅲ类路径进入的热带气旋登陆中心距广西较远,且会在西移的过程中受到复杂地形的摩擦作用,能量消耗较快,在广西产生大范围大风的概率较小。而个例从Ⅱ类、Ⅲ类路径进入的热带气旋却对广西产生了全区性大风影响,很可能是这些热带气旋本身强度较强;或是从珠江口沿海一带登陆广东后,西行进入广西东南部或东部,穿越广西大部最后进入云南、贵州,热带气旋在广西生命史长,引导气流强,移速快,路径稳定,范围广,易对桂东南、桂东和桂中大部分地区造成大风灾害。

3.地理位置和地形地貌

热带气旋对广西造成区域性以上大风的影响区域主要集中在23.5°N以南的桂南地区,东南多,西北少。从地理位置看,主要是由于广西陆地南邻北部湾,北靠南岭山脉,因热带气旋生成和维持的能量是从热带洋面获得的,并随着空气的变暖和升高,形成中心和外围强大的气压梯度,同时,热带气旋影响广西南部和东南部时离海洋较近,强度仍较强,破坏力大,所以桂南、桂东南地区容易造成大风。而广西的西北部地区离海洋相对较远且山多,陆上空气相对比较干燥,水汽和能量供给少,热带气旋影响这一地区时,强度会迅速减弱,风力受地形摩擦影响也迅速降低,不易造成大风灾害。

北部湾北部的海陆交汇地区是大风频数最大值所在,特别是南部沿海地区(北海、钦州、防城港)和北部湾海面(涠洲岛),频数梯度密集区与六万大山、十万大山、大容山山脉走向重叠;大风发生的范围基本以西江河谷(浔江、郁江和桂江一带)和右江河谷地区为界,与河谷走向大体平行。

全区性大风的发生,基本上都由经海南岛至雷州半岛一带进入北部湾的台风及以上强度的热带气旋造成。分析典型个例后发现,在Ⅰ类路径下,热带气旋结构流场与广西地形条件的相互作用,最易造成大风灾害。当热带气旋从海南岛至雷州半岛一带进入北部湾时,热带气旋前进方向右侧的低空急流(最大风轴线)与海岸线和六万大山、十万大山山脉正面相交,急流轴下的大风破坏力得到加强,是最大风频中心发生于这一地区的主要原因。此时热带气旋大风区外缘的风向,与西江河谷和右江河谷地走向大体平行,也有利于在河谷地区(如南宁、玉林)造成大风。此外,热带气旋中心进入北部湾北部海面时,北部湾的环状地形,容易产生盆地效应,使热带气旋的强度短暂加强或维持,有利于全区性大风的发生,周惠文、陈润珍等人的研究也指出了这种加强机制的存在。

1.5.5.5 热带气旋造成广西大风加强及减弱的成因分析

广西地形复杂,有海岸、陆地及其山脉,有海岛、半岛、海湾和海域。在这复杂的地形影响下,热带气旋进入该区域后强度会发生比较复杂的变化,进而大风强度也会发生变化,热带气旋强度突然减弱的地域主要集中在登陆和登陆后的陆地区域。当热带气旋进入这个区域时,在海岸、陆地和山脉等复杂地形影响下,常因摩擦作用加大,能量损耗加大,热带气旋环流受阻而使热带气旋强度突然减弱。另一方面热带气旋下垫面的改变,切断了海气热量交换通道,破坏了热带气旋海气交换途径,造成热带气旋强度突然减弱。在这271次强度突然减弱的过程中,在登陆和登陆后的陆地及海南岛、雷州半岛减弱的有248次,占强度突然减弱总数的92%;在海上减弱的仅占8%。

在统计的热带气旋强度突然加强的15个台风个例中,除7513号台风“杜里斯”和8702号台风“露丝”在粤西近岸即将登陆时强度突然加强外,其余全部集中在海上。在海南岛东北部近海至粤西近海海域热带气旋强度突然加强的频数最大,约占强度突然加强总数的73%。分析其原因,该海域北侧为粤西沿海陆地,有云开大山和六万大山,西部是雷州半岛和海南岛及五指山,使该海域形成海湾状地形,且海区较宽广,热带气旋进入该海域后,在适宜的天气系统配置下,气旋性环流加强,海气能量交换较充足,其强度容易突然加强。北部湾海域范围虽然较小,海气能量交换受到限制,但仍有4次热带气旋强度突然加强的过程,这是由于北部湾西部为中南半岛,有西北—东南走向的拾宋早再山山脉和南北走向的长山山脉,其北部为广西沿海陆地,有十万大山和六万大山,东部为雷州半岛和海南岛及其五指山,使北部湾形成盆地状,容易产生盆地效应。分析中发现,当范围较大、强度较强的热带气旋进入北部湾后,其强度往往容易突然减弱,而当强度较弱、范围较小的热带气旋进入北部湾后,在盆地效应和适宜的天气系统配置下,气旋性环流加强,其强度会突然加强。经分析,在北部湾海域热带气旋强度突然加强的4次过程,全部都由热带低压强度突然加强而发展成强热带风暴,未出现过加强发展成台风的个例。

1.5.6 登陆后热带气旋的衰减初探

1.5.6.1 分析方法

根据台风登陆点和途经地点的不同,将登陆广西的热带气旋路径细分为以下类型:

(1)Aa型:北部湾—西型。

(2)Ab型:北部湾—西北型。

(3)Ac型:北部湾—东北型。

(4)Ba型:广东—西型。

(5)Bb型:广东—西北型。

(6)Bc型:广东—东北型。

由台风年鉴提供的每6h一次的资料(每天4个时刻,分别为2:00、8:00、14:00、20:00)整理出各个台风的登陆经纬度和每6h一次的台风中心经纬度、中心气压、最大风速等资料。

假设地球是一个标准球体,半径为R,并且假设东经为正,西经为负,北纬为正,南纬为负,地球上AB两点的经纬度分别为:A点为(x, y), B点为(a, b),则AB的坐标可表示为

A点:(Rcosycosx, Rcosysinx, Rsiny

B点:(Rcosbcosa, Rcosbsina, Rsinb

那么AB对于球心所张的角的余弦大小为cosbcosy(cosacosx+sinasinx)+sinbsiny=cosbcosy cos(a-x)+sinbsiny,因此AB两点的球面距离为

Lab=R{arccos[cosbcosycos(a-x)+sinbsiny]}

已知两点的经纬度,可根据上式推算出台风中心距离登陆点的距离。

根据台风登陆后的路径,查找每6h台风中心位置附近相应气象台站的实时风速资料,即可反映由于台风过境对当地风速的影响。由于测风仪安装高度不一致,因而需要统一将测站风速按指数廓线规律订正到10m高度,风廓线指数统一取0.15。

1.5.6.2 台风引起的大风随地形衰减的探讨

根据上述方法得到台风距登陆点的距离和台风中心附近气象台站的风速,即可对台风引起的大风随地形衰减进行研究和探讨。

根据不同的类型台风距登陆点的距离和测站风速分别进行统计,求出各台风类型距离与风速的关系有6个方面。

1.Aa型(北部湾—西型)

将6214号、7610号、7818号、8209号、8402号、8611号、8917号、0103号等8个台风个例用于建立模型,得到Aa型(北部湾—西型)风速随距离变化曲线图,如图1-32所示。其拟合方程为

图1-32 Aa型(北部湾—西型)风速随距离变化曲线

y=459.68x-1.0338

式中 x——台风中心登陆后走过的距离,km;

y——测站风速,m/s。

结果显示,Aa型的风速随距离增大而减小,基本呈指数型曲线衰减规律。为了对该拟合方程进行验证,将9208号、9617号2次台风个例作为检验样本。从图1-32中可以看出,检验样本基本落在拟合曲线附近。

2.Ab型(北部湾—西北型)

将6611号、7110号、7114号、8415号等4个台风个例用于建立模型,得到Ab型(北部湾—西北型)风速随距离变化曲线图,如图1-33所示。其拟合方程为

图1-33 Ab型(北部湾—西北型)风速随距离变化曲线

y=649.07x-0.9255

结果显示,Ab型的风速随距离增大而减小,基本呈指数型曲线衰减规律。为了对该拟合方程进行验证,将9511号台风个例作为检验样本。从图1-33中可以看出,检验样本基本落在拟合曲线附近。

3.Ac型(北部湾—东北型)

将9411号、9516号2个台风个例用于建立模型,得到Ac型(北部湾—东北型)风速随距离变化曲线图,如图1-34所示。其拟合方程为

图1-34 Ac型(北部湾—东北型)风速随距离变化曲线

y=108.41x-0.7144

结果显示,Ac型的风速随距离增大而减小,基本呈指数型曲线衰减规律。由于该路径类型的台风个例较少,没有选取到相似的检验样本,其结果有待于进一步验证。

4.Ba型(广东—西型)

将6519号、6530号、6724号、7119号、7208号、7427号、7525号、7618号、7911号、8010号、8513号、8904号、9006号、9319号、0107号等15个台风个例用于建立模型,得到Ba型(广东—西型)风速随距离变化曲线图,如图1-35所示。其拟合方程为

图1-35 Ba型(广东—西型)风速随距离变化曲线

y=209.92x-0.736

结果显示,Ba型的风速随距离增大而减小,基本呈指数型曲线衰减规律。为了对该拟合方程进行验证,将0221号、0804号2个台风个例作为检验样本。从图1-35中可以看出,检验样本基本落在拟合曲线附近。

5.Bb型(广东—西北型)

将6412号、6907号、7014号、7017号、7413号、7614号、7719号、7912号、8107号、8522号、8609号、8703号、8910号、9109号、9303号、9312号、9405号、9804号、0104号、0217号等20个台风个例用于建立模型,得到Bb型(广东—西北型)风速随距离变化曲线图,如图1-36所示。其拟合方程为

图1-36 Bb型(广东—西北型)风速随距离变化曲线

y=986.42x-1.0635

结果显示,Bb型的风速随距离增大而减小,基本呈指数型曲线衰减规律。为了对该拟合方程进行验证,将0309号、0608号2个台风个例作为检验样本。从图1-36中可以看出,检验样本基本落在拟合曲线附近。

6.Bc型(广东—东北型)

将6115号、6128号、6419号、6420号、6606号、6607号、7308号、7620号、8525号、9403号、9509号等11个台风个例用于建立模型,得到Bc型(广东—东北型)风速随距离变化曲线图,如图1-37所示。其拟合方程为

图1-37 Bc型(广东—东北型)风速随距离变化曲线

y=503.83x-0.9343

结果显示,Bc型的风速随距离增大的减小,基本呈指数型曲线衰减规律。为了对该拟合方程进行验证,将9515号、9904号2个台风个例作为检验样本。从图1-37中可以看出,检验样本基本落在拟合曲线附近。

一般而言,对于地形平坦的沿海地区,在距海较近的范围内,从海岸到内陆,风速以很快的比率衰减,风速与距离呈线性关系;随着距海岸距离增大,风速衰减趋于缓慢,风速随距离指数衰减。综上所述,各型台风附近台站的风速呈由沿海向内陆逐渐衰减的趋势,风速随距离的变化均为指数型曲线衰减,经过检验样本的验证,证明了拟合曲线基本能反映各型台风衰减的变化规律。

1.5.6.3 广西地形地貌对台风衰减的影响

广西为一个周高中低的盆地地形,其四周多为海拔1000.00m以上的山地,中部地势较低,多为海拔200.00m以下;南临北部湾,有着广阔的海域。

进入广西境内的台风主要有两条路径:A型从北部湾沿海登陆进入广西,B型从广东省沿海登陆向西发展进入广西。沿海地区海拔较低,地势平坦,此处基本没有低山丘陵等地形对台风的阻挡作用。其中,B型台风在广东省沿海登陆,穿越广东省才进入广西境内,首先受到了广东地形的影响。广东省北依南岭,南临南海,全境地势北高南低,从粤北山地逐渐向南部沿海递降,形成北部山地、中部丘陵、南部以平原台地为主的地貌格局。台风自东向西穿过广东省后,由桂东进入广西境内,其强度以及对其中心附近测站风速的影响已经受到一定程度的削减。广西东部地区由南到北有六万大山、云开大山、大容山、大桂山,山体较低,平均海拔1000.00m以下,山体较为平缓,谷底开阔。当台风从海面上登陆到陆地时,受到丘陵低山阻挡,风速有所减弱。

(1)对于Aa型(北部湾—西型)和Ba型(广东—西型),其路径主要经过桂南,最终到达桂西南。广西南部主要为毗邻北部湾的沿海地区;东南部主要为平原,地势开阔平坦;西南部有十万大山、四方岭、大青山等山体,大多数台风在此处消失或衰减为热带低压。

(2)对于Ab型(北部湾—西北型)和Bb型(广东—西北型),其路径主要经过桂中,最终到达桂西北。广西中部的驾桥岭、大瑶山、莲花山、镇龙山、白花山、大明山和都阳山构成著名的弧形山脉,弧形山脉内缘,是以柳州为中心的桂中盆地,弧形山脉外缘,沿着右江、郁江和浔江分布着右江盆地、南宁盆地、郁江平原和浔江平原。广西西北部属云贵高原边缘,地势高峻,盘踞着金钟山、岑王老山、青龙山、凤凰山、青莲山等山脉,山体呈西北—东南走向,海拔1000.00~1500.00m。受到下垫面的摩擦作用,台风途经桂中地区已经减弱到一定程度,绝大部分台风发展到桂西北地区消失。

(3)对于Ac型(北部湾—东北型)和Bc型(广东—东北型),其路径主要沿着桂东地区向桂北发展。广西东北部属南岭山地西段,猫儿山、越城岭、海洋山、都庞岭、萌渚岭分布其间,海拔1500.00~2000.00m,山岭连绵,山体大都呈东北—西南走向,沟谷相间,平行排列,中间形成东北至西南向的通道。大多数台风发展到桂东北地区时强度减小或消失。

综上所述,广西山岭连绵,山区面积大,且山地、丘陵构成了广西地势的主体。经研究表明,在距海较近的范围内,从海岸到内陆,风速以很快的比率衰减;随着距海岸距离增大,风速衰减趋于缓慢。从6种台风类型的风速随距离变化曲线来看,在距登陆点100km的距离以内曲线斜率较大,随着距离的增大而减小,且变化速率很快;而大于100km的距离对应的风速值均较小,且风速变化趋于平缓,这是由于当台风从海面上登陆时,受到丘陵低山阻挡,风速有所减弱,较高的山脉对台风有一定的阻碍作用,因此当台风到达桂西北、桂北等地势较高的地区时,往往在此处消失。