深圳港口及海上石油平臺風(fēng)力資料在臺風(fēng)過程中的分析應(yīng)用

徐文文 李晴嵐 鄭群峰

摘要 利用2010—2013年3個海上石油平臺的自動氣象站與深圳3個沿海港口自動氣象站的風(fēng)力資料，分析平臺站風(fēng)力、港口站風(fēng)力的相關(guān)性、規(guī)律，得出港口站風(fēng)力資料受環(huán)境地理位置影響較大，一般在臺風(fēng)影響情況下風(fēng)力由大到小為鹽田港、媽灣港、蛇口碼頭，鹽田港最大風(fēng)力威脅來自于臺風(fēng)東北象限的東南風(fēng);相對于鹽田港，媽灣港與蛇口碼頭最大風(fēng)力威脅來自于海面無陸地阻擋的西南風(fēng)（急流）。平臺站風(fēng)力受地理環(huán)境影響不大，3個平臺站風(fēng)相關(guān)性較高。平臺站風(fēng)與港口站風(fēng)在臺風(fēng)過程中協(xié)相關(guān)系數(shù)較高，滯后時間9～11 h左右，平臺站風(fēng)對于臺風(fēng)風(fēng)力預(yù)估有較好的指示意義。

關(guān)鍵詞 臺風(fēng);深圳;港口;風(fēng)力

中圖分類號：P444 文獻標識碼：A 文章編號：2095-3305（2019）04-030-03

DOI： 10.19383/j.cnki.nyzhyj.2019.04.014

Abstract Based on the wind data of three automatic weather stations on offshore oil platforms and three coastal port automatic weather stations in Shenzhen from 2010 to 2013，the correlation and regularity of wind power at platform stations and port stations were analyzed. The results showed that the wind power data of port stations were greatly influenced by the environment and geographical location. Generally，under the influence of typhoon，the wind power was Yantian Port，Mawan Port and Shekou Port from large to small. The biggest wind threat of Yantian Port came from southeast wind in northeast quadrant of typhoon. Compared with Yantian Port，the biggest wind threat of Mawan Port and Shekou Port came from the southwest wind which was not blocked by land on the sea surface. The wind power of platform stations was not affected by geographical environment，and the wind correlation of three platform stations was relatively high. The cocorrelation coefficient between the platform station wind and the port station wind was high during the typhoon process，and the lag time was about 9-11 hours. The platform station wind had a good indication significance for typhoon wind prediction.

Key words ? Typhoon;Shenzhen;Port;Wind power

深圳位于北回歸線以南，屬亞熱帶季風(fēng)氣候，由于南鄰南海，夏秋時節(jié)常受熱帶氣旋（以下簡稱臺風(fēng)）影響。根據(jù)深圳市氣象局的數(shù)據(jù)資料統(tǒng)計，1952—2012年，深圳市共受臺風(fēng)影響次數(shù)多達246次，其中具有嚴重破壞力的臺風(fēng)有96個。2000—2007年臺風(fēng)造成的直接經(jīng)濟損失共217 700億元，占氣象災(zāi)害總損失的33.14%。風(fēng)災(zāi)是臺風(fēng)引發(fā)的最重要自然災(zāi)害之一，而其中最易受到風(fēng)災(zāi)影響的是沿海港口碼頭，強風(fēng)襲擊極易造成港口大型裝卸機械重大毀損，不僅對港口財產(chǎn)及作業(yè)人員生命安全構(gòu)成嚴重威脅，而且還將對我國對外貿(mào)易貨物的裝卸運輸以及經(jīng)濟腹地的生產(chǎn)和建設(shè)造成巨大影響，做好港口的臺風(fēng)氣象保障服務(wù)尤為重要。海上石油平臺的氣象自動站從2006年開始陸續(xù)投入使用，一般在臺風(fēng)過程中被廣泛應(yīng)用于預(yù)估臺風(fēng)對深圳市風(fēng)力的影響，然而如何才能更好地利用港口與海上的風(fēng)力資料并未有深入研究。筆者對3個深圳的港口氣象自動站和3個石油平臺自動站的風(fēng)力資料進行分析，為預(yù)報員在大風(fēng)過程中更好地應(yīng)用站點資料找到參考依據(jù)。

1 資料與方法

1.1 資料來源

利用布設(shè)在3個石油平臺上的自動氣象站（131平臺、111平臺、301平臺）與深圳當?shù)?個港口自動氣象站（鹽田港站、蛇口碼頭站、媽灣港站）2010—2013年的風(fēng)力資料（以下分別簡稱為平臺風(fēng)和港口風(fēng)），3個港口站中蛇口碼頭為渡人碼頭，鹽田港、媽灣港為貨運碼頭，除了位置不同外，各站的地理環(huán)境也各有差異。

因各氣象自動站投入使用的時間不同，3個港口碼頭站始建于2006年和2007年，2010年后數(shù)據(jù)檢測、管理日臻完善;131平臺、111平臺、301平臺分別于2006年12月、2010年11月、2010年12月建站完成并投入使用，較上述3個港口碼頭站投入時間晚。計算臺風(fēng)對港口碼頭的影響，采用的數(shù)據(jù)時間段為2010—2013年;分析各站間的相關(guān)性時，采用的數(shù)據(jù)為2011—2013年。

1.2 分析方法

相關(guān)系數(shù)是用以反映變量間相關(guān)關(guān)系密切程度的統(tǒng)計指標。利用公式（1）分析3個石油平臺上的自動氣象站（131平臺、111平臺、301平臺）與深圳當?shù)?個港口自動氣象站（鹽田港站、蛇口碼頭站、媽灣港站）風(fēng)力資料，求取氣象站間的相關(guān)系數(shù)。

2 結(jié)果與分析

2.1 港口風(fēng)力分析

2011—2013年媽灣港和蛇口碼頭的風(fēng)力相關(guān)性最高，其相關(guān)系數(shù)為0.73;媽灣港與鹽田港的風(fēng)力相關(guān)系數(shù)為0.62;鹽田港和蛇口碼頭的相關(guān)性最低，相關(guān)系數(shù)為0.51，因為兩者不僅距離相距遠，且分別為渡人和貨運碼頭，地理環(huán)境也存在差異。由此得出因為地形和周邊環(huán)境的不同，即使各站相距不遠（50 km以內(nèi)），風(fēng)力的相關(guān)性仍不大，低于0.8。

2010—2013年，靠近深圳700 km范圍以內(nèi)的臺風(fēng)個數(shù)共有21個（圖1）。在臺風(fēng)影響過程期間，出現(xiàn)大風(fēng)時（7級以上），多數(shù)情況下鹽田港風(fēng)力（綠色曲線）>媽灣港風(fēng)力（紅色曲線）>蛇口碼頭風(fēng)力（藍色曲線）。

臺風(fēng)對深圳3個港口碼頭的影響，一般情況下是鹽田港影響最大，但是也會出現(xiàn)數(shù)次媽灣港風(fēng)速比鹽田港大的情況，如2010年的獅子山、莫蘭蒂、凡亞比。對比發(fā)現(xiàn)上述情況發(fā)生時，通常出現(xiàn)在臺風(fēng)在深圳東邊登陸后北上或西移的過程中其南面攜帶較強的西南急流影響深圳。在深圳以東登陸的臺風(fēng)距鹽田港的距離要比媽灣港近，一般來說應(yīng)該是距離熱帶氣旋越近風(fēng)力越大，但是事實卻相反。原因與上一段分析中燦都臺風(fēng)對深圳的影響一樣，也是因為香港島存在的影響。鹽田港位于深圳的東南側(cè)沿岸，南面毗鄰開闊的內(nèi)海面，而媽灣港、蛇口碼頭位于深圳的西南側(cè)沿岸，其西南側(cè)毗鄰開闊的珠江口海域，香港島位于媽灣港、鹽田港間的南面，由于香港島的存在，當廣東地區(qū)盛行東南風(fēng)時，大風(fēng)能基本無阻擋地吹襲鹽田港，而香港島阻隔了東南風(fēng)直接吹襲蛇口碼頭和媽灣港。另一方面，當西南風(fēng)盛行的情況下，香港島則對鹽田港的風(fēng)力有阻擋作用，蛇口碼頭、媽灣港風(fēng)力則無阻擋。綜上所述，在臺風(fēng)過程中香港島對于深圳東西部沿海地區(qū)的風(fēng)力都有較好的緩沖作用，一般來說鹽田港主要風(fēng)力威脅來自于臺風(fēng)東北象限的東南風(fēng)，而媽灣港和蛇口碼頭的風(fēng)力威脅則來自臺風(fēng)南側(cè)卷入的西南急流。

2.2 平臺站風(fēng)力分析

由于平臺站維護難度大，2011—2013年仍存在一些資料缺省情況。為了更好地使用3個平臺站的風(fēng)力資料，計算3站間的風(fēng)力相關(guān)性。3站相關(guān)性系數(shù)0.8以上，相關(guān)性比較大，說明在開闊的海域，由于周邊環(huán)境相似，距離即使達100～200 km，其風(fēng)速的相關(guān)性仍然很高。為較好地完成后續(xù)研究，對平臺站資料做如下處理：當3個站均有風(fēng)力資料時，使用其3站平均值代表平臺風(fēng)，以此類推，僅有1個站有風(fēng)力記錄資料時則以該站點風(fēng)速為平臺風(fēng)。

2.3 港口風(fēng)與平臺風(fēng)相關(guān)性分析

將2011—2013年平臺站的平均風(fēng)力與深圳3個港口碼頭站的風(fēng)力相關(guān)性進行分析計算。計算分3種情形：①全體數(shù)據(jù)的相關(guān)性計算;②南風(fēng)情況下的風(fēng)力相關(guān)性計算;③臺風(fēng)情況下的風(fēng)力相關(guān)性計算。

由表1可以看出，全部平臺風(fēng)與港口風(fēng)的相關(guān)性低，平臺風(fēng)對于港口風(fēng)不具有參考價值;但當平臺風(fēng)風(fēng)向轉(zhuǎn)為偏南風(fēng)的情況下，兩者相關(guān)性較全部數(shù)據(jù)的相關(guān)性有所提高，但仍然不算大，處于0.27～0.40?？紤]到風(fēng)力傳播的滯后性，分析兩者間的協(xié)相關(guān)性，發(fā)現(xiàn)平臺風(fēng)與港口風(fēng)即使在滯后的情況下，依舊相關(guān)性沒有本質(zhì)的提升。由此可知，在偏南風(fēng)情況下，其參考意義也不大。

進一步分析2011—2013年所有臺風(fēng)影響階段的情況下，平臺風(fēng)與港口風(fēng)的相關(guān)性，得出兩者相關(guān)性較全年、南風(fēng)情況下的相關(guān)性有顯著提高，處于0.367～0.546（表中滯后0 h情形），考慮到臺風(fēng)影響過程中影響港口相對平臺滯后，分析兩者間的協(xié)相關(guān)性，發(fā)現(xiàn)平臺風(fēng)與港口風(fēng)的協(xié)相關(guān)系數(shù)隨著滯后時間的增加在逐步提升，最高的相關(guān)性出現(xiàn)在滯后的9～11 h，達到0.520～0.658，同時鹽田港與平臺風(fēng)的相關(guān)系數(shù)在任何情況下均是最高。綜上所述，在臺風(fēng)影響期間，平臺風(fēng)對于港口風(fēng)有較好的指示意義，平臺風(fēng)的資料結(jié)合臺風(fēng)強度、路徑的預(yù)測，可以作為臺風(fēng)對深圳港口風(fēng)力影響預(yù)估的重要參考依據(jù)。

3 結(jié)論與討論

（1）3個港口風(fēng)受地理環(huán)境影響大，彼此間相關(guān)系數(shù)較低。一般來說，在臺風(fēng)過程中深圳受臺風(fēng)東北象限的東南風(fēng)影響時，鹽田港風(fēng)力最大;而在臺風(fēng)南側(cè)卷入的西南急流影響時媽灣港風(fēng)力最大。深圳的3個港口碼頭的相對風(fēng)力大小與各自距離臺風(fēng)的遠近關(guān)系不大。

（2）在臺風(fēng)過程中香港島對于深圳東西部沿海地區(qū)的風(fēng)力都有較好的緩沖作用，一般來說鹽田港主要風(fēng)力威脅來自于臺風(fēng)東北象限的東南風(fēng)，而媽灣港和蛇口碼頭的風(fēng)力威脅則來自臺風(fēng)南側(cè)卷入的西南急流。

（3）由于位處寬闊海域，3個平臺風(fēng)受地理環(huán)境因素影響小，彼此相關(guān)系數(shù)高。

（4）在臺風(fēng)過程中，平臺風(fēng)對于港口風(fēng)有較好的指示意義，兩者協(xié)相關(guān)系數(shù)在0.52～0.66，平均滯后時間是9～11 h。在其他情況下，平臺風(fēng)對于港口風(fēng)無指示參考意義，兩者相關(guān)系數(shù)低。

參考文獻

[1] 李晴嵐，武楊，曹春燕，等.深圳“回南天”天氣預(yù)報探討[J].熱帶氣象學(xué)報，2014，30（4）：633-638.

[2] 吳亞玲，李輝.深圳市2000年以來氣象災(zāi)害及其風(fēng)險評估[J].廣東氣象，2009，31（3）：44-45.

責(zé)任編輯：鄭丹丹