“米娜”（1918）臺風(fēng)浪特征及其與“利奇馬”（1909）的差異

蔣璐璐，涂小萍，王毅，申華羽，徐迪峰

（1.寧波市氣象臺，浙江寧波 315012；2.寧波市氣象服務(wù)中心，浙江寧波 315012）

1 引言

對于臺風(fēng)的災(zāi)害影響，人們多關(guān)注其路徑、強度及引起的大風(fēng)和降雨，事實上，臺風(fēng)浪也是非常嚴(yán)重的自然災(zāi)害。臺風(fēng)掀起的驚濤駭浪易導(dǎo)致港口、航道、海堤和船只等出現(xiàn)重大損失，造成較嚴(yán)重的海浪災(zāi)害[1]。據(jù)統(tǒng)計，每年臺風(fēng)浪造成的經(jīng)濟(jì)損失平均超過7億元[2]。臺風(fēng)浪是臺風(fēng)風(fēng)浪和涌浪的綜合表現(xiàn)，不僅與臺風(fēng)風(fēng)場有關(guān)，還與涌浪相關(guān)。在廣闊的洋面上，臺風(fēng)風(fēng)浪和涌浪均具有相當(dāng)?shù)钠茐牧?，能使艦船發(fā)生中拱、中垂和螺旋槳空轉(zhuǎn)失速等現(xiàn)象，甚至損毀艦船[3]。海浪傳播到淺水或近岸時，波高增大，波長變小，常形成猛烈的拍岸浪，進(jìn)一步加大臺風(fēng)海浪災(zāi)害。因此，準(zhǔn)確的大風(fēng)和海浪預(yù)報服務(wù)是海上安全作業(yè)的保障，研究臺風(fēng)影響期間海浪及其變化特征對于海事管理和臺風(fēng)災(zāi)害防御等具有重要意義。

南海海域關(guān)于臺風(fēng)浪特征的研究成果相對較多。周林等[4]利用44 a再分析資料，運用統(tǒng)計學(xué)方法研究了南海海域有效波高的年代際變化特征。陳劍橋[5]以天氣研究與預(yù)報（Weather Research and Forecasting，WRF）模型風(fēng)場驅(qū)動近岸海浪模式（Simulating WAves Nearshore，SWAN），模擬分析了北路、中路和南路3種典型臺風(fēng)路徑下，臺灣海峽及周邊海域的臺風(fēng)浪的特征。孫璐等[6]分析了0814號臺風(fēng)“黑格比”影響期間廣海灣的海浪資料；尹毅等[7]分析了1208號臺風(fēng)“韋森特”影響期間珠江口的海浪資料，均發(fā)現(xiàn)臺風(fēng)浪的波型經(jīng)歷了涌浪（混合浪）—風(fēng)浪—涌浪（混合浪）的過程。陳曉斌等[8]研究發(fā)現(xiàn)在1109號臺風(fēng)“梅花”期間，涌浪先于風(fēng)浪達(dá)到影響海區(qū)；臺風(fēng)外圍區(qū)，涌浪場高值區(qū)對應(yīng)風(fēng)浪低值區(qū)，而風(fēng)浪場高值區(qū)則對應(yīng)涌浪場低值區(qū)，臺風(fēng)眼區(qū)則為涌浪區(qū)。韓曉偉等[9]研究發(fā)現(xiàn)，0801號臺風(fēng)“浣熊”影響期間，南海海面有效波高的分布和演變受臺風(fēng)強度和移動的影響，大浪主要為風(fēng)浪。陳金瑞[10]對3個臺風(fēng)過境期間臺灣海峽內(nèi)的臺風(fēng)浪動力機(jī)制和特征描述方法進(jìn)行分析，發(fā)現(xiàn)臺灣海峽內(nèi)的臺風(fēng)浪具有明顯的風(fēng)浪成長特征。上述個例分析表明：臺風(fēng)靠近過程中，一般會經(jīng)歷混合浪和風(fēng)浪等不同波型變化，高風(fēng)浪區(qū)對應(yīng)著低涌浪區(qū)。雖然以上研究主要針對影響南海海域的臺風(fēng)，但也為研究影響浙江沿海的臺風(fēng)海浪變化提供了參考。

數(shù)值模擬可以從空間和時間上立體呈現(xiàn)臺風(fēng)風(fēng)場結(jié)構(gòu)與臺風(fēng)浪變化的相互關(guān)系，因此數(shù)值預(yù)報產(chǎn)品不僅是臺風(fēng)大風(fēng)預(yù)報的重要參考，也是臺風(fēng)浪服務(wù)的重要依據(jù)。吳彥等[11]利用第三代海浪模式SWAN對發(fā)生在南海海域的3場臺風(fēng)浪進(jìn)行數(shù)值模擬計算，發(fā)現(xiàn)四象限非對稱模型驅(qū)動SWAN模擬的臺風(fēng)浪精度優(yōu)于疊加風(fēng)場模型，更適用于南海臺風(fēng)浪的數(shù)值模擬。丁維煒等[12]對西北太平洋一次“雙臺風(fēng)”共同影響下的臺風(fēng)浪預(yù)報進(jìn)行了敏感性試驗，結(jié)果表明耦合模式對臺風(fēng)浪大值區(qū)的浪高預(yù)報比單獨海浪模式更優(yōu)，對于西太平洋臺風(fēng)浪的預(yù)報具有很好的適用性。歐洲中期天氣預(yù)報中心（European Centre for Medium-range Weather Forecasts，ECMWF）數(shù)值模式資料多被應(yīng)用于臺風(fēng)浪的數(shù)值模擬。朱現(xiàn)暉等[13]利用ECMWF提供的再分析數(shù)據(jù)風(fēng)場，結(jié)合圓形對稱風(fēng)場（Jelesnianski-II）模型，建立了一個基于海浪模式SWAN的臺風(fēng)波浪數(shù)值模型。耿浩博等[14]以ECMWF數(shù)據(jù)資料為輸入風(fēng)場，通過海浪數(shù)值模式（WAVEWATCH-III，WW3）和SWAN模型嵌套數(shù)值模擬得到了長江口海域1996—2015年連續(xù)20 a的風(fēng)浪場。吳歡等[15]利用ECMWF高分辨率風(fēng)場數(shù)據(jù)以及我國自主研發(fā)的海浪數(shù)值模式（MArine Science and NUMerical Modeling，MASNUM）對2012年8月影響浙江沿海的3個臺風(fēng)過程進(jìn)行了數(shù)值模擬，模擬結(jié)果較好地再現(xiàn)了浙江海域臺風(fēng)期間的海浪狀況。

由于臺風(fēng)結(jié)構(gòu)、強度和登陸地點的不同，風(fēng)和海浪的影響程度也不盡相同。加強臺風(fēng)的個性研究，找出影響海浪演變特征的共同點和差異性是非常必要的。2019年18號臺風(fēng)“米娜”以強熱帶風(fēng)暴級登陸浙江舟山，是建國以來10月唯一登陸浙江北部（浙北）的臺風(fēng)，給浙江沿海帶來了嚴(yán)重的風(fēng)浪影響。本文利用浙江省自動氣象站和浮標(biāo)監(jiān)測資料，對臺風(fēng)“米娜”影響期間沿海風(fēng)和浪的演變特點進(jìn)行分析。在基于對ECMWF的數(shù)值模式產(chǎn)品評估的基礎(chǔ)上，分析了臺風(fēng)“米娜”風(fēng)場與海浪場的空間分布及其變化特征，并與同樣嚴(yán)重影響浙江的1909號臺風(fēng)“利奇馬”進(jìn)行對比，以期為嚴(yán)重影響浙江沿海的臺風(fēng)浪預(yù)報服務(wù)提供參考。

2 資料來源

圖1為臺風(fēng)“米娜”和“利奇馬”的移動路徑，資料來自中央氣象臺提供的臺風(fēng)報文。圖中藍(lán)色實心圓點為舟山和溫州兩個浮標(biāo)站位置，與臺風(fēng)“米娜”的路徑最近距離分別約44 km和81 km。登陸浙江的臺風(fēng)都會嚴(yán)重影響浙江陸地和沿海海面，移動路徑多集中于圖1中舟山和溫州浮標(biāo)之間，因此臺風(fēng)“米娜”和“利奇馬”的風(fēng)浪特征對于登陸浙江的臺風(fēng)風(fēng)和海浪預(yù)報服務(wù)有很好的參考價值。臺風(fēng)“米娜”分析所用到的實況資料為2019年9月30日00時（北京時，下同）—10月3日00時浙江省自動氣象站和舟山及溫州兩個海洋浮標(biāo)站的逐小時觀測數(shù)據(jù)，要素包括逐小時風(fēng)向風(fēng)速（整點10 min平均值）、降水量、有效波高（整點）、平均波高、最大波高及波周期。以上資料來源于浙江省氣象信息中心。

臺風(fēng)風(fēng)、浪場特征分析以ECMWF數(shù)值模式產(chǎn)品為基礎(chǔ)，海平面10 m風(fēng)場產(chǎn)品由大氣模式輸出，水平分辨率0.125°×0.125°，有效波高和浪高由海浪模式輸出，水平分辨率0.25°×0.25°。資料時間段為2019年9月30日08時—10月2日20時，每日兩個起報時次，分別是08時和20時，預(yù)報時效在3 d內(nèi)的預(yù)報時間間隔為3 h，預(yù)報時效在3～10 d的預(yù)報時間間隔為6 h。

3 過程概述

2019年第18號臺風(fēng)“米娜”于9月28日08時在菲律賓以東洋面生成并向西北方向移動，29日05時加強為強熱帶風(fēng)暴，17時加強為臺風(fēng)，30日08時轉(zhuǎn)向偏北方向移動，10月1日20時減弱為強熱帶風(fēng)暴；20時30分在舟山普陀登陸，登陸時中心附近最大風(fēng)力11級（30 m/s，強熱帶風(fēng)暴級），中心最低氣壓980 hPa，登陸后轉(zhuǎn)向東北方向移動，2日10時進(jìn)入黃海并逐漸遠(yuǎn)離。

臺風(fēng)“米娜”登陸浙江舟山后，對浙江東部地區(qū)和沿海海區(qū)造成嚴(yán)重風(fēng)雨影響。9月30日20時—10月2日08時，浙江東部地區(qū)普降暴雨到大暴雨、局地特大暴雨，舟山和寧波累計面雨量分別達(dá)到170 mm和152 mm，舟山定海區(qū)累計面雨量超過200 mm，單站最大累計雨量為舟山定海區(qū)叉河水庫444.2 mm。浙江沿海海面出現(xiàn)10～14級大風(fēng)，臺風(fēng)中心經(jīng)過的附近區(qū)域風(fēng)力達(dá)14～16級，溫州平陽平嶼觀測到最大陣風(fēng)達(dá)52.2 m/s。浙江沿海海面4 m以上巨浪的持續(xù)時間超過25 h，溫州和舟山浮標(biāo)在10月1日15時和1日08時測得的最大波高分別為11.6 m和11.8 m。

與2019年9號臺風(fēng)“利奇馬”對比，兩個臺風(fēng)均從舟山和溫州浮標(biāo)站之間穿過（見圖1）。臺風(fēng)“米娜”以強熱帶風(fēng)暴強度登陸舟山，最大雨量出現(xiàn)在舟山和寧波，分別為170 mm和152 mm，而臺風(fēng)“利奇馬”以超強臺風(fēng)登陸臺州，在臺州和寧波分別造成292 mm和275 mm的特大暴雨。雖然二者登陸時強度和雨量影響差異很大，但對浙江沿海風(fēng)和浪的影響程度相當(dāng)，均導(dǎo)致浙江沿海海面出現(xiàn)10～14級強風(fēng)。臺風(fēng)“米娜”導(dǎo)致溫州和舟山浮標(biāo)出現(xiàn)11.6 m和11.8 m最大波高，臺風(fēng)“利奇馬”的最大波高分別為10.8 m和11.0 m。

4 臺風(fēng)浪特征分析

4.1 波高與周期聯(lián)合概率分布

根據(jù)國際波浪表，海浪共分10個等級（見表1）。波高及其周期作為隨機(jī)量，滿足一定的聯(lián)合概率分布[16]。舟山和溫州兩個浮標(biāo)站分別位于浙江北部和南部沿海，且位于兩個臺風(fēng)路徑東西兩側(cè)，可以較好地反映臺風(fēng)不同方位浙北和浙南沿海風(fēng)和海浪的變化特征。以下分別基于這兩個浮標(biāo)站數(shù)據(jù)開展風(fēng)浪對比分析。

根據(jù)舟山和溫州浮標(biāo)逐小時觀測的最大波高，按表1中海浪等級和2 s為間隔的波高周期，統(tǒng)計臺風(fēng)“米娜”（73個時次）影響期間舟山和溫州浮標(biāo)的海浪在每一次間隔內(nèi)出現(xiàn)的頻率，并給出最大波高及其周期的聯(lián)合概率分布（見圖2）。分析圖2發(fā)現(xiàn)，臺風(fēng)“米娜”影響時，舟山浮標(biāo)站的最大波高在0.9～11.7 m之間變化（見圖2a），處于輕浪至狂濤之間；最大波高周期在5.2～14 s區(qū)間內(nèi)變化，其中輕浪的周期基本在4～10 s，中浪到巨浪周期為6～14 s，且分布較為均勻，狂浪到狂濤周期一般在8～12 s。溫州浮標(biāo)站的最大波高的變化區(qū)間是1.2～11.8 m（見圖2b），也處于輕浪至狂濤之間；最大波高周期在4.2～14 s之間，其中輕浪的周期一般在4～6 s，中浪的周期在4～8 s，巨浪的周期在6～14 s，巨浪到狂濤的周期基本在6～10 s。

圖2 臺風(fēng)“米娜”影響期間兩個浮標(biāo)最大波高及其周期聯(lián)合概率分布（圓點的大小表示出現(xiàn)概率大?。?/p>

表1 海浪等級

由于強度較臺風(fēng)“米娜”明顯偏強，臺風(fēng)“利奇馬”影響時兩個浮標(biāo)的最大波高都處于中浪至狂濤之間，沒有出現(xiàn)輕浪。二者最大波高及其周期聯(lián)合概率分布也有很大不同，臺風(fēng)“利奇馬”海浪總體呈現(xiàn)出波高越大周期越長的特點[17]，而臺風(fēng)“米娜”不具這一特點，與9904號臺風(fēng)、9906號臺風(fēng)和9912號臺風(fēng)的聯(lián)合周期分布更為接近[18]。

分析還發(fā)現(xiàn)，臺風(fēng)“米娜”影響時，舟山浮標(biāo)約有63%的海浪達(dá)到大浪及以上，溫州浮標(biāo)浪高主要以中到大浪居多，僅有57%的海浪達(dá)到大浪及以上；舟山浮標(biāo)約有55%的大浪以上浪周期在8～12 s，溫州浮標(biāo)約有80%的大浪以上浪周期在6～10 s。臺風(fēng)“利奇馬”影響時，舟山和溫州浮標(biāo)約72%的海浪高達(dá)大浪、巨浪和狂浪[17]；兩個浮標(biāo)的浪周期同樣有明顯差異，舟山浮標(biāo)近一半大浪以上浪的周期在8～10 s，而溫州浮標(biāo)則在6～8 s。由于海浪周期越短越具有風(fēng)浪特點，可見兩個臺風(fēng)影響期間浙南沿海的臺風(fēng)浪較浙北均具有更明顯的風(fēng)浪特點。臺風(fēng)“米娜”路徑更靠近浙北沿海，登陸時強度僅為強熱帶風(fēng)暴，強度相對弱，因此舟山浮標(biāo)大浪以上浪高較溫州浮標(biāo)多，而臺風(fēng)“利奇馬”以超強臺風(fēng)登陸，雖然路徑更偏浙南，但由于其強度強，影響范圍大，導(dǎo)致舟山和溫州浮標(biāo)浪高影響程度相當(dāng)。

4.2 海浪波型分析

海浪波型主要分為風(fēng)浪、涌浪和混合浪3種，其判定方法有多種，通過計算有效波陡的方法可以方便快捷地進(jìn)行判別。有效波陡愈大，風(fēng)浪成分愈大；有效波陡愈小，涌浪成分就越大[6]。根據(jù)Thompson等[19]的理論，當(dāng)有效波陡δ≥1/40時為風(fēng)浪，1/40>δ≥1/100時為風(fēng)浪和涌浪的混合浪，δ<1/100時為涌浪[20]。有效波陡的計算公式為：

式中，δ為有效波陡；H為平均波高；T為平均波高的周期；g為重力加速度。由此計算臺風(fēng)“米娜”和“利奇馬”影響期間舟山和溫州浮標(biāo)逐小時有效波陡δ（見圖3），用以判斷海浪的波型。

圖3 臺風(fēng)“米娜”影響期間舟山和溫州浮標(biāo)逐小時有效波陡（黑色虛線代表1/40和1/100特征線）

分析圖3可見，隨著“米娜”臺風(fēng)靠近、登陸和遠(yuǎn)離，舟山浮標(biāo)海浪波型經(jīng)歷了涌浪—混合浪—風(fēng)浪—混合浪的變化。10月1日02時前“米娜”臺風(fēng)浪在舟山浮標(biāo)表現(xiàn)出單純的涌浪特征，而溫州浮標(biāo)站臺風(fēng)浪經(jīng)歷了混合浪—風(fēng)浪—混合浪的變化，沒有涌浪特征?！懊啄取迸_風(fēng)浪與“利奇馬”有所不同[17]，與臺風(fēng)“利奇馬”和“米娜”分別在天文小潮位（農(nóng)歷七月初十）和大潮位（農(nóng)歷九月初三）期間影響有關(guān)。雖然臺風(fēng)“米娜”在天文大潮時影響浙江，但溫州浮標(biāo)卻沒有單純的涌浪出現(xiàn)。分析原因，10月1日02時前舟山浮標(biāo)風(fēng)速多在4級以下，而溫州浮標(biāo)風(fēng)速普遍為5～6級，陣風(fēng)可達(dá)7級，明顯大于舟山浮標(biāo)。由于溫州浮標(biāo)風(fēng)速大且為持續(xù)東北風(fēng)，導(dǎo)致風(fēng)浪成分明顯大于舟山，綜合天文潮汛的影響，最終在溫州浮標(biāo)表現(xiàn)出混合浪，而舟山浮標(biāo)表現(xiàn)出單純的涌浪特征。由此可見波型是否表現(xiàn)為涌浪不僅與天文潮位相關(guān)，還與風(fēng)速的絕對大小有關(guān)。

10月1日02時前“米娜”臺風(fēng)浪在舟山浮標(biāo)表現(xiàn)為涌浪期間，浮標(biāo)站距離臺風(fēng)中心超過400 km，1日09時—2日06時臺風(fēng)影響較為嚴(yán)重的時段，浮標(biāo)站距臺風(fēng)中心200 km以內(nèi)，海浪波型為風(fēng)浪，其余時段為混合浪。溫州浮標(biāo)則在1日02—15時為風(fēng)浪，此時段內(nèi)浮標(biāo)站距離臺風(fēng)中心在185 km以內(nèi)，其余時段為混合浪?？梢姟懊啄取憋L(fēng)浪出現(xiàn)在距臺風(fēng)中心較近的區(qū)域。對于臺風(fēng)“利奇馬”[17]，舟山浮標(biāo)8月9日08時—11日02時海浪波型為風(fēng)浪，此間舟山浮標(biāo)距臺風(fēng)中心在370 km以內(nèi)；溫州浮標(biāo)風(fēng)浪的持續(xù)時間更長，在8日21時—11日10時為風(fēng)浪，期間溫州浮標(biāo)距臺風(fēng)中心在750 km以內(nèi)?！懊啄取焙汀袄骜R”臺風(fēng)浪的不同與臺風(fēng)“利奇馬”強度強且強風(fēng)區(qū)影響范圍大有密切關(guān)系。

4.3 風(fēng)和浪演變特征分析

圖4分別給出了臺風(fēng)“米娜”影響時段內(nèi)，舟山和溫州兩個浮標(biāo)站逐小時風(fēng)向風(fēng)速及有效波高的演變情況。圖中風(fēng)向按照八方位表示，不同風(fēng)向以不同顏色標(biāo)識。

圖4 臺風(fēng)“米娜”影響時兩個浮標(biāo)逐小時風(fēng)速（實線）、風(fēng)向（不同顏色線）和有效波高（虛線）演變圖（以豎線分隔不同波型階段；紅色三角形表示臺風(fēng)距離浮標(biāo)最近的時刻）

在臺風(fēng)“米娜”影響期間，對于舟山浮標(biāo)（見圖4a），9月30日00時—10月1日01時，臺風(fēng)距離較遠(yuǎn)，風(fēng)向由偏北風(fēng)逐漸順時針旋轉(zhuǎn)為偏東風(fēng)，風(fēng)速緩慢增大，從2 m/s逐步增加到10 m/s，有效波高也由1 m緩慢增加到2 m以上，臺風(fēng)浪表現(xiàn)為涌浪。1日02—08時，隨著臺風(fēng)逐漸靠近，波型表現(xiàn)為混合浪，風(fēng)向由偏東風(fēng)轉(zhuǎn)為東北風(fēng)，03時風(fēng)速小幅下降至7.6 m/s，隨后迅速增大到18 m/s，此階段浪高由02時的2 m緩慢增大到07時的2.8 m，1日08時浪高迅速增大到3.6 m，浪的迅速增大比風(fēng)速滯后約4 h，體現(xiàn)出混合浪中海浪對風(fēng)的滯后響應(yīng)。1日09時—2日06時波型表現(xiàn)為風(fēng)浪，此階段風(fēng)速不再呈增大趨勢，但風(fēng)速大，基本維持在17～24 m/s之間（8～10級），并有一定的起伏，風(fēng)向以偏東風(fēng)為主，有效波高總體呈現(xiàn)出先增大再減小的趨勢。1日17時前有效波高持續(xù)增大，17時達(dá)到本次過程最大有效波高7.8 m，體現(xiàn)出風(fēng)速和持續(xù)偏東風(fēng)分量對浪高的增加作用。1日19時前后，臺風(fēng)距離舟山浮標(biāo)最近，風(fēng)向由偏東風(fēng)轉(zhuǎn)為西北風(fēng)，之后隨著臺風(fēng)向東北方向遠(yuǎn)離，風(fēng)向繼續(xù)逆時針轉(zhuǎn)變，雖然風(fēng)速依舊維持在8級以上，但有效波高從1日21時起快速減小，而風(fēng)速的持續(xù)減小出現(xiàn)在2日00時后，可見浪高的變化與風(fēng)速并不同步。2日07時—3日00時，臺風(fēng)進(jìn)一步遠(yuǎn)離，風(fēng)速減小到12 m/s以下，臺風(fēng)浪表現(xiàn)為混合浪，有效波高同步減小，從4 m逐漸減小到1 m。

對于溫州浮標(biāo)（見圖4b），在臺風(fēng)靠近時的混合浪時段（9月30日00時—10月1日01時）為東北風(fēng)，風(fēng)速在8～13 m/s，呈波動性的緩慢增大，有效波高也從1 m緩慢增大到2.5 m。1日02—15時，隨著臺風(fēng)逐漸靠近，臺風(fēng)浪表現(xiàn)為風(fēng)浪。風(fēng)向于1日05時起逆時針旋轉(zhuǎn)，由東北風(fēng)轉(zhuǎn)為偏北風(fēng)再逐漸轉(zhuǎn)為西北風(fēng)，風(fēng)速迅速增大。1日07時（臺風(fēng)距離溫州浮標(biāo)最近時刻）達(dá)到最強30 m/s，有效波高的變化與風(fēng)速基本同步，最大值出現(xiàn)在1日08時，達(dá)到7.5 m。1日08時以后，隨著臺風(fēng)逐漸遠(yuǎn)離浮標(biāo)站，風(fēng)速和有效波高均明顯減小，此階段有效波高的變化主要受風(fēng)速影響。1日16時—2日13時，臺風(fēng)繼續(xù)北上，臺風(fēng)中心與溫州浮標(biāo)位置逐漸遠(yuǎn)離，風(fēng)向已轉(zhuǎn)為偏西風(fēng)，風(fēng)速減小至14 m/s以下，海浪再次由風(fēng)浪轉(zhuǎn)為混合浪，有效波高也減小到2.5 m以下。2日14時—3日00時，波型依然為混合浪，隨著臺風(fēng)進(jìn)一步遠(yuǎn)離，風(fēng)向轉(zhuǎn)為西南風(fēng)，風(fēng)速和有效波高都保持在較低的水平。

臺風(fēng)“米娜”和“利奇馬”影響期間浙江沿海浪高的增加均由風(fēng)速和風(fēng)向的變化共同決定，但浙北和浙南沿海的風(fēng)和海浪特征及風(fēng)浪關(guān)系存在一定差異。兩個臺風(fēng)在浙北沿海海浪的增大比風(fēng)速增大滯后2～4 h，浙南沿海浪高的變化則與風(fēng)速基本同步。分析原因，臺風(fēng)“米娜”和“利奇馬”影響浙江沿海前，溫州浮標(biāo)均盛行東北風(fēng)，且風(fēng)速大于舟山浮標(biāo)。臺風(fēng)“米娜”風(fēng)速維持在5級以上，舟山浮標(biāo)風(fēng)力弱，不到4級，風(fēng)向變化也較快（見圖4），因而溫州浮標(biāo)在臺風(fēng)影響前已有一定的風(fēng)浪占比，舟山浮標(biāo)則表現(xiàn)為涌浪或混合浪。隨著臺風(fēng)靠近，兩個浮標(biāo)站風(fēng)速持續(xù)增大，風(fēng)浪特點越來越明顯。由于溫州浮標(biāo)前期已有風(fēng)浪占比，因而表現(xiàn)出浪高與風(fēng)速同步增大，舟山浮標(biāo)由于前期以涌浪或混合浪為主，臺風(fēng)風(fēng)浪特點則需要風(fēng)速增大到一定大小才能表現(xiàn)出來，因而浪高的增大較風(fēng)速增大表現(xiàn)出一定的滯后。

5 基于ECMWF數(shù)值模式產(chǎn)品的臺風(fēng)浪特征分析

5.1 ECMWF數(shù)值模式產(chǎn)品對兩次臺風(fēng)的預(yù)報效果

圖5為臺風(fēng)“米娜”影響期間，舟山浮標(biāo)和溫州浮標(biāo)實況有效波高和風(fēng)速與ECMWF輸出的有效波高和風(fēng)速的對比。模式起報時次為9月30日08時，采用雙線性插值。由圖可見，模式預(yù)報與實況的變化趨勢基本一致，舟山浮標(biāo)站有效波高和風(fēng)速真實值與預(yù)報值的相關(guān)系數(shù)分別達(dá)到0.80和0.79，溫州浮標(biāo)站則達(dá)到0.92和0.70，均通過顯著性水平為0.01的顯著性檢驗。舟山和溫州浮標(biāo)預(yù)報有效波高與實況的平均偏差為-0.1 m和0.8 m，風(fēng)速平均偏差為-0.5 m/s和2.1 m/s，風(fēng)向平均偏差為-0.4°和-7°。與臺風(fēng)“利奇馬”對比[17]，ECMWF數(shù)值模式產(chǎn)品也為“米娜”臺風(fēng)浪特征的空間結(jié)構(gòu)和時間變化提供了較好參考。

圖5 臺風(fēng)“米娜”影響期間兩個浮標(biāo)風(fēng)速和有效波高的模式值與觀測值的對比（紅色為風(fēng)速，藍(lán)色為有效波高，實線為模式值，藍(lán)色為觀測值）

5.2 臺風(fēng)風(fēng)和浪時空分布和變化特征

根據(jù)ECMWF在臺風(fēng)“米娜”最強時和臺風(fēng)登陸前后的海浪等級和10 m風(fēng)場及其等風(fēng)速線可見（圖略），臺風(fēng)強度最強時，有效波高與風(fēng)速等值線基本平行，靠近浙江省海岸線附近海區(qū)有效波高和風(fēng)速的等值線都與海岸線平行，并且7級風(fēng)與巨浪（6級）、8級風(fēng)與狂浪（7級）、10級風(fēng)與狂濤（8級）有較好的對應(yīng)關(guān)系，與臺風(fēng)“利奇馬”相似[17]，臺風(fēng)中心位于9 m以上的狂濤區(qū)。臺風(fēng)登陸前后，受地形摩擦影響，臺風(fēng)強度趨于減弱，風(fēng)速和浪高也趨于減小，最大有效波高位于臺風(fēng)中心的偏東方向，最大海浪等級降至狂浪，有效波高和風(fēng)速、風(fēng)力和海浪等級在空間分布上仍然有一定的對應(yīng)關(guān)系。由此可見，最大有效波高隨著臺風(fēng)靠近陸地和臺風(fēng)強度的減弱而減小。另外，通過對比10月1日02時、05時、11時和20時的浪高和風(fēng)速分布情況（圖略），1日02時和05時臺風(fēng)中心位于浙閩沿海，臺風(fēng)強度較強，最大有效波高位于臺風(fēng)中心區(qū)域內(nèi)；1日11時和20時，臺風(fēng)靠近大陸及登陸前期，強度減弱，最大有效波高區(qū)域位于臺風(fēng)中心的東側(cè)，說明不同階段最大有效波高相對于臺風(fēng)中心的位置也有所不同，最大有效波高不一定位于臺風(fēng)中心區(qū)域內(nèi)。

根據(jù)ECMWF在臺風(fēng)“米娜”最強和臺風(fēng)登陸前后的海浪等級和風(fēng)浪高占有效波高的比例可知（圖略），臺風(fēng)“米娜”強度達(dá)到最強時，風(fēng)浪占比等值線與浪高對應(yīng)關(guān)系較好，有效波高越高，風(fēng)浪占比越大。巨浪等級海浪中風(fēng)浪占比基本超過60%，狂浪等級海浪的風(fēng)浪占比大多在70%以上，狂濤區(qū)僅出現(xiàn)在臺風(fēng)中心附近，風(fēng)浪占比高于80%。與臺風(fēng)“利奇馬”風(fēng)浪占比一般超過70%相比[17]，臺風(fēng)“米娜”風(fēng)浪占比相對低，這與臺風(fēng)“利奇馬”強度較強有關(guān)。臺風(fēng)“米娜”和“利奇馬”登陸階段，在臺風(fēng)浪達(dá)到巨浪到狂浪的海區(qū)，風(fēng)浪占比均超過70%～80%，但在中到大浪海區(qū)，風(fēng)浪占比僅為50%～70%，且此時風(fēng)浪占比等值線與浪高對應(yīng)關(guān)系不再明顯。

6 結(jié)論

利用浙江沿海兩個浮標(biāo)站資料，對1918號臺風(fēng)“米娜”影響下浙江沿海風(fēng)和浪特征及其關(guān)系進(jìn)行了分析，并與同樣嚴(yán)重影響浙江沿海的1909號臺風(fēng)“利奇馬”進(jìn)行對比，得出以下結(jié)論：

（1）臺風(fēng)“米娜”和“利奇馬”強度差異大，對浙江省降水影響程度也有較大差異，但在浙江沿海的海浪影響程度相當(dāng)，臺風(fēng)影響期間浙南沿海的海浪較浙北具有更明顯的風(fēng)浪特點。浪高變化主要由風(fēng)速和風(fēng)向共同決定，且風(fēng)和浪特征及其相互關(guān)系存在差異。兩次臺風(fēng)過程中，浙北沿海海浪的增大比風(fēng)速增大有一定滯后，而浙南沿海浪高的變化與風(fēng)速基本同步。浪高與距離臺風(fēng)中心的遠(yuǎn)近沒有固定的對應(yīng)關(guān)系，而與臺風(fēng)強風(fēng)區(qū)范圍有重要關(guān)系。

（2）臺風(fēng)“米娜”與“利奇馬”表現(xiàn)出不同的波高與波周期聯(lián)合概率分布特征，且浙江北部和南部沿海海浪波型也不同。臺風(fēng)“米娜”影響期間浙北沿海經(jīng)歷了涌浪—混合浪—風(fēng)浪—混合浪的變化，浙南沿海則與臺風(fēng)“利奇馬”相同，經(jīng)歷了混合浪—風(fēng)浪—混合浪的變化。

（3）ECMWF數(shù)值模式產(chǎn)品為“米娜”和“利奇馬”臺風(fēng)浪時空變化特征分析均提供了較好參考。在臺風(fēng)主要影響時段，有效波高和風(fēng)速的等值線在空間分布上有很好的對應(yīng)關(guān)系，有效波高越高，風(fēng)浪占比越大。最大有效波高不一定位于臺風(fēng)中心區(qū)域內(nèi)。

1918號臺風(fēng)“米娜”和1909號臺風(fēng)“利奇馬”強度有明顯差異，但對浙江沿海的影響程度卻幾乎相當(dāng)，可見強度較弱的臺風(fēng)也可能產(chǎn)生強的臺風(fēng)浪。臺風(fēng)風(fēng)場與海浪高度的對應(yīng)關(guān)系以及臺風(fēng)風(fēng)浪在海浪中的占比分布變化還需要更多臺風(fēng)個例的檢驗和模式評估。