臺(tái)風(fēng)“山竹”的風(fēng)雨特征及其對(duì)廣州南站客運(yùn)樞紐客流輸送的影響

張靜，張志堅(jiān)，周芯玉

（1.廣州市氣象臺(tái)，廣東廣州 511430；2.廣州市突發(fā)事件預(yù)警信息發(fā)布中心，廣東廣州 511430）

廣東省是我國(guó)受臺(tái)風(fēng)影響最多的省份，城市公共安全受到嚴(yán)重的考驗(yàn)［1-4］。因此，開展有針對(duì)性的臺(tái)風(fēng)預(yù)警決策服務(wù)對(duì)各部門部署臺(tái)風(fēng)減災(zāi)工作尤為重要，充分發(fā)揮氣象部門在城市防災(zāi)減災(zāi)工作中的參考作用［5-6］。交通運(yùn)輸是國(guó)家經(jīng)濟(jì)發(fā)展的重要基礎(chǔ)，為推動(dòng)社會(huì)經(jīng)濟(jì)發(fā)展，加強(qiáng)區(qū)域間的交流，為城市安全、經(jīng)濟(jì)生活等各方面的正常運(yùn)轉(zhuǎn)提供保證。近年來國(guó)內(nèi)學(xué)者分析了惡劣天氣對(duì)交通安全的影響，張振東等［7］分析了一次雙臺(tái)風(fēng)大暴雨過程對(duì)江蘇蘇南地區(qū)交通的影響，研究表明該次臺(tái)風(fēng)過程對(duì)高速公路的影響主要是短時(shí)強(qiáng)降水；唐荷［8］通過多元線性回歸方法研究了降水對(duì)公交、地鐵客流量的影響，結(jié)果表明降水對(duì)公交和地鐵的客流量造成顯著影響；劉欣彤［9］通過分析降水天氣對(duì)公交客流的影響發(fā)現(xiàn)，降水天氣會(huì)對(duì)公交客流短時(shí)變化產(chǎn)生負(fù)面影響，且隨著降水量的增大負(fù)面影響程度越大。但關(guān)于臺(tái)風(fēng)登陸前后對(duì)客運(yùn)樞紐客流輸送所造成的影響研究較少，大多數(shù)集中在氣象條件對(duì)交通路況、交通事故造成的影響分析與研究［10-12］。廣州市氣象局多年來一直致力于城市防災(zāi)減災(zāi)工作，與客運(yùn)樞紐交通管理部門之間緊密聯(lián)系，主動(dòng)承擔(dān)著廣州市道路交通氣象預(yù)警預(yù)報(bào)服務(wù)，對(duì)影響廣州的臺(tái)風(fēng)過程一直以來非常重視，在保障廣州市客運(yùn)樞紐安全運(yùn)營(yíng)方面發(fā)揮著積極作用。

本研究根據(jù)2018年強(qiáng)臺(tái)風(fēng)“山竹”登陸前后的氣象觀測(cè)站數(shù)據(jù)和廣州南站客流量數(shù)據(jù)，分析1822號(hào)臺(tái)風(fēng)“山竹”對(duì)廣州南站客運(yùn)樞紐客流輸送的影響。旨在探討臺(tái)風(fēng)對(duì)客運(yùn)樞紐客流造成的影響，為氣象部門提供決策參考，在合適的時(shí)間點(diǎn)為交通管理部門提供快速準(zhǔn)確的天氣實(shí)況與預(yù)警信息，在臺(tái)風(fēng)影響條件下為交通部門爭(zhēng)取足夠時(shí)間合理安排客運(yùn)樞紐運(yùn)營(yíng)調(diào)整工作，減輕臺(tái)風(fēng)對(duì)客運(yùn)樞紐以及旅客造成的影響。

1 資料及方法

1.1 資料來源

本研究使用的廣州南站客運(yùn)樞紐客流資料來源于廣州市交通運(yùn)輸局，資料包括區(qū)域客流人數(shù)、流入與流出客流量、聚集與疏散客流量、客流駐留時(shí)長(zhǎng)等，數(shù)據(jù)時(shí)間為2018年9月14—19日，分辨率5 min。逐小時(shí)累計(jì)降水、風(fēng)速等資料來自于廣州市氣象局，共有374個(gè)自動(dòng)氣象站，資料時(shí)間為2018年9月15—18日，時(shí)間分辨率5 min。

1.2 數(shù)據(jù)處理方法

為探討臺(tái)風(fēng)的風(fēng)力影響范圍，用式（1）統(tǒng)計(jì)臺(tái)風(fēng)影響過程中的大風(fēng)覆蓋率。

其中，Pw為某一風(fēng)力等級(jí)的大風(fēng)覆蓋率（%）；Ntk為全市范圍內(nèi)臺(tái)風(fēng)過程中達(dá)到某個(gè)風(fēng)力等級(jí)的觀測(cè)站數(shù)量；C為全市有效的風(fēng)速觀測(cè)站總數(shù)。

為探討臺(tái)風(fēng)的降水影響范圍，用式（2）統(tǒng)計(jì)臺(tái)風(fēng)影響過程中的暴雨覆蓋率。

其中，Pr為暴雨覆蓋率（%）；Nr為全市范圍內(nèi)臺(tái)風(fēng)過程累計(jì)降水達(dá)到暴雨量級(jí)的觀測(cè)站數(shù)量；Cr為全市有效的雨量觀測(cè)站總數(shù)。

2 臺(tái)風(fēng)“山竹”特征

2018年第22號(hào)臺(tái)風(fēng)“山竹”于9月7日20：00（北京時(shí)，下同）在西北太平洋洋面上生成，15日凌晨以超強(qiáng)臺(tái)風(fēng)17級(jí)（65 m/s）在菲律賓北部沿海登陸，16日17：00在廣東江門臺(tái)山沿海地區(qū)再次登陸時(shí)臺(tái)風(fēng)中心附近最大風(fēng)力14級(jí)（45 m/s），是2018年登陸我國(guó)最強(qiáng)的臺(tái)風(fēng)，也是1951年以來對(duì)廣州風(fēng)力影響最強(qiáng)的臺(tái)風(fēng)。

臺(tái)風(fēng)“山竹”具有強(qiáng)度強(qiáng)、大風(fēng)范圍廣、持續(xù)時(shí)間長(zhǎng)、特大暴雨點(diǎn)多面廣等特點(diǎn)。9月16日00：00前后開始影響廣州，對(duì)廣州的風(fēng)力影響持續(xù)時(shí)間長(zhǎng)，強(qiáng)風(fēng)范圍廣且風(fēng)速大。從大風(fēng)范圍逐時(shí)演變（圖1）可以看出，8和10級(jí)大風(fēng)分別從9月16日05：00、09：00開始明顯影響廣州，隨著廣州五山氣象觀測(cè)站（113.333°E，23.167°N）離臺(tái)風(fēng)中心越近，8級(jí)以上和10級(jí)以上大風(fēng)覆蓋率均逐漸增大，9月 16日 16：00—17：00，五山站距離臺(tái)風(fēng)中心最近，8級(jí)以上大風(fēng)覆蓋率的最大值達(dá)59.7%，10級(jí)以上大風(fēng)覆蓋率的最大值達(dá)17.9%；隨著臺(tái)風(fēng)中心遠(yuǎn)離，大風(fēng)覆蓋率逐漸減小。臺(tái)風(fēng)影響期間，8級(jí)以上大風(fēng)持續(xù)時(shí)間達(dá)26 h，10級(jí)以上大風(fēng)持續(xù)時(shí)間達(dá)21 h。

圖1 臺(tái)風(fēng)“山竹”影響廣州期間不同時(shí)間大風(fēng)的覆蓋率

圖2為臺(tái)風(fēng)“山竹”影響期間的風(fēng)雨分布。

圖2 2018年9月16日00：00—17日08：00極大風(fēng)速（a）和累積雨量（b）分布

從臺(tái)風(fēng)“山竹”影響期間（16日 00：00—17日08：00）極大風(fēng)速區(qū)域分布（圖2a）可以看出，廣州南部極大風(fēng)速比北部的大，出現(xiàn)的風(fēng)力普遍在8至12級(jí)，廣州南部地區(qū)局地風(fēng)力達(dá)到14級(jí)；整個(gè)臺(tái)風(fēng)影響過程中，8級(jí)（17.2 m/s）以上大風(fēng)覆蓋率達(dá)74%，10級(jí)（24.5 m/s）以上大風(fēng)覆蓋率達(dá)30%，全市范圍內(nèi)錄得極大風(fēng)速最大值64.8 m/s。從累積雨量分布圖（圖2b）可以看出，廣州東北部和西南部降雨量比中部區(qū)域要多，尤其是北部從化區(qū)，有明顯的“雨窩”存在，全市范圍內(nèi)暴雨以上（日降水量≥50 mm）覆蓋率達(dá)到85.08%，過程錄得最大累積雨量212.9 mm。

3 臺(tái)風(fēng)“山竹”對(duì)客流輸運(yùn)的影響

廣州南站客運(yùn)樞紐的區(qū)域面積約0.49 km2。為分析臺(tái)風(fēng)“山竹”對(duì)廣州南站客運(yùn)樞紐的影響，選取了番禺區(qū)石壁街大洲村氣象自動(dòng)站（113.254°E，22.997°N，距廣州南站約 500 m）9月15日08：00—17日08：00的觀測(cè)資料進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析，從圖3可以看出，廣州南站附近風(fēng)力從16日01：00左右開始逐漸增大，8級(jí)以上大風(fēng)出現(xiàn)在16日11：00—17日02：00，影響時(shí)間持續(xù)了16 h。16日10：00開始降雨，過程小時(shí)雨量最大值為25 mm，出現(xiàn)在16日20：00，過程累積總雨量為114.4 mm，屬大暴雨級(jí)別。

圖3 不同時(shí)間石壁街大洲村站風(fēng)、雨變化

3.1 對(duì)區(qū)域客流的影響

從臺(tái)風(fēng)“山竹”過程前后廣州南站客流人數(shù)變化（圖4）可以看出，9月14—15日未受臺(tái)風(fēng)“山竹”影響，18—19日臺(tái)風(fēng)影響過后，客流人數(shù)以天為周期，有規(guī)律地起伏波動(dòng)，呈現(xiàn)單峰、單谷變化特征，客流低谷出現(xiàn)在凌晨01：00—05：00，從06：00前后快速增長(zhǎng)，09：00左右達(dá)到客流人數(shù)小高峰后，增長(zhǎng)速度變緩，客流人數(shù)最高峰出現(xiàn)在15：00—16：00，日客流人數(shù)最大峰值約 3.5萬人，之后客流便開始逐漸回落。而16日臺(tái)風(fēng)影響當(dāng)天客流人數(shù)沒有出現(xiàn)明顯的起伏，總體比較平穩(wěn)，客流人數(shù)一直處于1萬人以下，最大值為9 157人，出現(xiàn)在上午10：10，低客流量情況一直維持到17日早上，之后客流又逐漸恢復(fù)正常。16日當(dāng)天客流最大值跟日常平均客流人數(shù)最大值相比，減少了約70%。

圖4 “山竹”過程前后區(qū)域客流人數(shù)變化

從臺(tái)風(fēng)“山竹”過程前后實(shí)時(shí)流入、流出的客流量變化（圖5）可知，臺(tái)風(fēng)影響前14—15日廣州南站的流入、流出客流量變化跟區(qū)域客流人數(shù)變化類似，也具有明顯的周期特性，以天為周期有規(guī)律地呈單峰、單谷型上下波動(dòng)變化；流入、流出客流量高峰時(shí)段出現(xiàn)在白天，且高峰期在一天中持續(xù)的時(shí)間較長(zhǎng)。從06：00開始迅速上漲，08：00—20：00流出、流入客流量基本大于 300人/min，且波動(dòng)頻繁、波動(dòng)幅度大，流出客流量比流入客流量要大。而16日臺(tái)風(fēng)影響當(dāng)天廣州南站流入、流出的客流量均有大幅度下降，流入客流量最大值為89人/min，流出客流量最大值為52人/min，流入、流出的客流量持續(xù)低且沒有頻繁波動(dòng)，兩者走勢(shì)與區(qū)域客流人數(shù)變化基本一致。17日開始恢復(fù)正常。

圖5 “山竹”過程前后區(qū)域流入流出的客流量變化

3.2 對(duì)客流駐留的影響

圖6給出了臺(tái)風(fēng)“山竹”影響前后旅客駐留時(shí)長(zhǎng)的比例變化，不難看出，14—15日夜間至凌晨旅客駐留大致呈現(xiàn)為時(shí)長(zhǎng)較長(zhǎng)的比例高，即駐留超過5 h的占比最大，小于1 h的最小，1至5 h的居中。04：00—06：00，駐留5 h以上和1至5 h的客流比例均出現(xiàn)一天中的最大值，1 h以內(nèi)的客流比例出現(xiàn)最小值。從早晨04：00前后駐留1至5 h的旅客逐漸下降，06：00前后駐留5 h以上的旅客迅速減少，1 h以下的旅客快速增長(zhǎng)。這是因?yàn)橐归g部分交通運(yùn)輸停運(yùn)，或者班車間隔時(shí)間長(zhǎng)，導(dǎo)致大部分旅客長(zhǎng)時(shí)間停留。早上各種交通方式恢復(fù)正常運(yùn)轉(zhuǎn)，駐留時(shí)間長(zhǎng)的旅客迅速減少，而早晨前來廣州南站的旅客大多數(shù)也能陸續(xù)輸送出去，所以大部分的客流駐留時(shí)長(zhǎng)集中在1 h以內(nèi)。臺(tái)風(fēng)影響期間16日夜間至凌晨不同駐留時(shí)長(zhǎng)的客流比例與往常變化不大，而后變化趨勢(shì)異常，基本為駐留時(shí)長(zhǎng)越長(zhǎng)的比例越高，即大部分旅客駐留時(shí)長(zhǎng)達(dá)5 h以上。早晨06：00前后，駐留1 h以內(nèi)的旅客比例小幅上漲之后就基本呈現(xiàn)持續(xù)下降，駐留超過5 h和1至5 h的旅客先下降后上漲，其中駐留1至5 h的客流比例在16日15：00后緩慢下降，17日04：00往常有的極大值未有出現(xiàn)；駐留超過5 h的一直持續(xù)上漲直至17日早晨，并在17日05：00出現(xiàn)了最大值83.61%。可見臺(tái)風(fēng)“山竹”帶來的大風(fēng)和降雨對(duì)廣州的交通運(yùn)行造成嚴(yán)重的影響，導(dǎo)致廣州南站流出的客流量大幅度減少，旅客長(zhǎng)時(shí)間滯留。

圖6 “山竹”過程前后不同駐留時(shí)長(zhǎng)的客流比例

3.3 對(duì)不同交通方式的影響

通過分析臺(tái)風(fēng)“山竹”過程前后廣州南站不同交通方式聚集、疏散的客流量變化情況發(fā)現(xiàn)，臺(tái)風(fēng)影響前后廣州南站各類交通方式聚集、疏散旅客均比較活躍，有各自的變化特征，而臺(tái)風(fēng)影響期間對(duì)各類交通方式聚集和疏散旅客影響都比較顯著。其中對(duì)列車、客車、出租車這3種交通方式影響最大，3種交通方式聚集和疏散的客流量均為零，臺(tái)風(fēng)影響期間即16日至17日早晨全部暫停運(yùn)營(yíng)；16日 06：00—15：00，公交聚集、疏散的客流量相比往常明顯下滑，16：00客流量均降為零，即16：00起廣州南站的公交全部停止運(yùn)營(yíng)。地鐵雖然正常運(yùn)行，但受臺(tái)風(fēng)影響客流量也比往常顯著減少，聚集的客流量從上午11：00開始緩慢減少，疏散客流量主要集中在16日09：00—16：00，且客流量小。私家車聚集和疏散的客流量受臺(tái)風(fēng)影響也明顯減少，客流量主要集中在16日上午，下午的客流量幾乎為零。17日07：00前后各類交通方式陸續(xù)恢復(fù)正常。

4 結(jié)論

1）臺(tái)風(fēng)“山竹”8級(jí)以上大風(fēng)對(duì)廣州影響持續(xù)時(shí)間達(dá)26 h，10級(jí)以上大風(fēng)影響持續(xù)時(shí)間達(dá)21 h，8級(jí)以上大風(fēng)覆蓋率達(dá)74%，10級(jí)以上大風(fēng)覆蓋率達(dá)30%；臺(tái)風(fēng)“山竹”致廣州的暴雨以上覆蓋率達(dá)85.08%，廣州東北部和西南部降雨量比中部區(qū)域要大，過程錄得最大雨量212.9 mm。

2）臺(tái)風(fēng)“山竹”影響期間，區(qū)域客流人數(shù)較日常減少了70%，且流入、流出的客流量均有大幅度下降；臺(tái)風(fēng)影響期間不同駐留時(shí)長(zhǎng)的客流比例走勢(shì)反常，長(zhǎng)時(shí)間駐留的客流比例明顯增多，駐留超過5 h的客流比例最高達(dá)到83.61%。

3）臺(tái)風(fēng)“山竹”對(duì)列車、客車（公交車）、出租車這3種交通方式影響最大，造成廣州南站的列車、客車（公交車）、出租車當(dāng)天全部暫停運(yùn)營(yíng)，3種交通方式聚集和疏散的客流量均為零，臺(tái)風(fēng)登陸前公交車部分線路調(diào)整或停止運(yùn)營(yíng)，臺(tái)風(fēng)接近登陸前廣州南站公交車全部停止運(yùn)營(yíng)，地鐵雖然正常運(yùn)行，但受臺(tái)風(fēng)影響客流量也明顯減少。