柴乾明　王如鶴　趙亮　胡巧兒

摘要：利用地面觀測風(fēng)力資料資料，對1950-2018年的熱帶氣旋資料進(jìn)行處理，通過使用模糊綜合評價法，結(jié)合各漁港附近自動站風(fēng)力的回歸分析，并引入數(shù)據(jù)偏離度來評估地形、系統(tǒng)過程等因素對漁港的整體影響，以此來評估舟山市岱山縣各漁港的抗風(fēng)能力。最終將各漁港的抗風(fēng)能力分為三級：一級表示綜合抗風(fēng)能力最強，這類漁港對大部分臺風(fēng)過程都有較好的防范能力;二級表示綜合抗風(fēng)能力較好，這類漁港對不同臺風(fēng)過程的抵御能力有一定差別，部分風(fēng)向會產(chǎn)生較強的風(fēng)浪;三級表示綜合抗風(fēng)能力一般，這類漁港地形較開闊，其抗風(fēng)能力有較大的局限性，對一年中相當(dāng)一部分大風(fēng)的抵御能力較弱，在受到長時間較大風(fēng)力的臺風(fēng)過程影響時，不太適合大量漁船長時間泊港。

關(guān)鍵詞：熱帶氣旋;港口避風(fēng);模糊綜合評價法;偏離度

中圖分類號：U698.91

文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A

DOI： 10.15913/j.cnki.kjycx.2019. 11.013

1 引言

1.1 研究背景及意義

岱山位于浙江省沿海北部，地處長江口南端、杭州灣外緣的舟山群島中部，介于北緯30°07′-30°38′，東經(jīng)121°31′～123°17′之間。東毗公海，南鄰舟山島，北與嵊泗縣海域相連;擁有岱衢洋、黃大洋、黃澤洋、灰鱉洋四大傳統(tǒng)漁場，海洋漁業(yè)是主要基礎(chǔ)產(chǎn)業(yè)和經(jīng)濟支柱。同時，岱山受臺風(fēng)影響較嚴(yán)重，常年造成影響的臺風(fēng)有4.1個，臺汛期（7- 9月）常年降水量為335.9 mm，特別是正面襲擊的強臺風(fēng)或沿1220E到124°E北上的強臺風(fēng)，往往對海上作業(yè)的漁民、航運部門造成極大的危害。另外，魚貨外流、漁民消費、物資供應(yīng)等直接影響著岱山經(jīng)濟的繁榮，在臺風(fēng)期間做好全縣各漁港安全避風(fēng)的決策服務(wù)，能夠提升全縣的社會效益和經(jīng)濟效益。因此，十分需要對全縣的各大漁港的避風(fēng)能力進(jìn)行評估。

1.2 主要研究內(nèi)容

漁業(yè)歷來在岱山產(chǎn)業(yè)中占有較大的比例，全縣三級以上漁港主要有8個，其中衢漁港的容納量最大，具體漁港信息如表1所示。由于以前的自動站建站布點較少，部分?jǐn)?shù)據(jù)無法獲得，因此主要從以下兩個方面進(jìn)行研究：①對2012年以前進(jìn)入東海區(qū)域（ 25°N - 32°N.120°E - 127°E）的臺風(fēng)進(jìn)行統(tǒng)計分析，在整理資料的基礎(chǔ)上對臺風(fēng)登陸和北上路徑進(jìn)行分類，分析結(jié)果有助于詳細(xì)了解影響岱山臺風(fēng)風(fēng)雨、路徑的因素;②對于2012年以后造成影響的臺風(fēng)，則通過回歸分析對各個港口附近的自動站極大風(fēng)進(jìn)行詳細(xì)統(tǒng)計。

2 抗風(fēng)等級研究

2.1 模糊綜合評價法

抗風(fēng)能力的判別是一個比較模糊的概念，該項目之前也沒有相關(guān)的研究和標(biāo)準(zhǔn)，各要素對其等級的界定難以量化[1]。考慮使用模糊綜合評價法[2]，通過對有經(jīng)驗的漁民進(jìn)行調(diào)研以及對各漁港附近海域進(jìn)行實地考察，收集漁民們對大風(fēng)天氣下港口內(nèi)外部的主觀經(jīng)驗并對其進(jìn)行統(tǒng)計分析，根據(jù)模糊數(shù)學(xué)的隸屬度原理將定性評價轉(zhuǎn)化為定量評價，最后根據(jù)計算結(jié)果確定具體指數(shù)等級劃分。

通過實地走訪各海區(qū)，了解各個港口的氣象環(huán)境特點、地理位置以及起風(fēng)時船員的實際感受，建立模糊綜合評價模型，然后根據(jù)模型確立各個要素。結(jié)果表明，漁港的抗風(fēng)能力和地形、過程類型、風(fēng)力大小等諸多要素相關(guān)，但最終直觀的感受還是漁港內(nèi)部的風(fēng)浪情況。由于浪高與風(fēng)力有很強的正相關(guān)性，因此與風(fēng)力歸為一類討論。本文主要研究漁場內(nèi)或附近的風(fēng)力情況，并與每次過程全縣區(qū)域內(nèi)出現(xiàn)的最大極大風(fēng)速進(jìn)行對比，最后對結(jié)果進(jìn)行統(tǒng)計，可得到各個漁港抗風(fēng)能力的綜合評價[3]。

2.2 抗風(fēng)等級模型建立

根據(jù)調(diào)研結(jié)果，把風(fēng)力作為最主要的影響因子，同時參考實際服務(wù)需求，初步將抗風(fēng)能力分為三個等級，確定評價集為[4]：V={一級，二級，三級}，其中，將漁港附近極大風(fēng)力f與轄區(qū)內(nèi)出現(xiàn)極大風(fēng)力F相差兩級以上，且受過程風(fēng)向影響較小的漁港評定為一級;將f與F常相差兩級以上，但受風(fēng)向以及過程強度影響，有時偏差較大的評定為二級;將f與F在特定天氣形勢或者風(fēng)力條件下才相差兩級左右，偏差值較大的評定為三級。

3 抗風(fēng)等級研究

沿海風(fēng)力一直是影響漁業(yè)船只出航最重要的因素，臺風(fēng)天氣時由于系統(tǒng)深厚，風(fēng)浪和涌浪都較強，漁港避風(fēng)就顯得尤為重要。由于2013年之前岱山部分漁港還未落地建成，且附近自動站距離較遠(yuǎn)，代表性較差，在這之前主要通過定性的方式，確定不同形式的臺風(fēng)對本地的大致影響;2013年后隨著自動站布點的不斷完善.將選取各大漁港周邊比較有代表性的自動站，對2013- 2018年所有影響岱山臺風(fēng)風(fēng)力的數(shù)據(jù)進(jìn)行統(tǒng)計，并使用回歸分析法，最終判定各漁港的抗風(fēng)能力。

4 各類臺風(fēng)的影響分析

2013年之前各漁港附近自動站距離較遠(yuǎn)，代表性較差，更久遠(yuǎn)的如2000年之前的數(shù)據(jù)就更少了。因此，主要查閱臺風(fēng)年鑒以及有記錄風(fēng)力數(shù)據(jù)，對岱山整體受臺風(fēng)的影響做出定量分析。根據(jù)1950 -2012年進(jìn)入東海區(qū)域的臺風(fēng)資料及每個臺風(fēng)對舟山4個縣（區(qū)）影響的風(fēng)雨情況，統(tǒng)計分析1950- 2012年進(jìn)入東海區(qū)域且對舟山造成一定影響的臺風(fēng)共有106個（過程極大風(fēng)力9級及以上），其中造成嚴(yán)重影響的臺風(fēng)有45個。

根據(jù)臺風(fēng)移動路徑進(jìn)入東海區(qū)域的臺風(fēng)分成登陸和北上影響兩類，細(xì)分為下面五類：①Dll臺風(fēng)，在25°N - 32°N之間登陸后移向東北最后出海消亡的（14個）;②D12臺風(fēng)，在25°N - 32°N登陸后西行或北上在內(nèi)陸消亡的（20個）;③D13臺風(fēng)在32°N以北登陸（4個）;④HE臺風(fēng)，在125°E以東海上北上轉(zhuǎn)向（37個）;⑤HWN臺風(fēng)，在125°E以西海上北上轉(zhuǎn)向（31個）。

嚴(yán)重影響舟山臺風(fēng)路徑分布以Dll、HE、HWN為主，共計35個，占嚴(yán)重影響臺風(fēng)總數(shù)的78%，D12、D13造成嚴(yán)重影響概率較小，共4個，只占總數(shù)的22%。具體如下。華東登陸臺風(fēng)北上轉(zhuǎn)向類（D11）：這類臺風(fēng)在250N - 2goN登陸，北上轉(zhuǎn)向出海的，過程降水量一般在80 - 200 mm，日降水量達(dá)到暴雨到大暴雨。風(fēng)力11- 12級，個別在12級以上。如果個別臺風(fēng)在30°N附近登陸，屬正面襲擊舟山臺風(fēng)，這就要看臺風(fēng)本身的強度，如是強臺風(fēng)，無論風(fēng)雨強度都很大，風(fēng)力12級以上，雨量在200 mm以上。9-0月份，如遇有弱冷空氣侵入，則雨量會更大。

臺風(fēng)近海北上轉(zhuǎn)向類：臺風(fēng)中心經(jīng)過28°N - 31°N、126°E以西近海北上（HWN），過程降水量一般為50 -120 mm，風(fēng)力IO - 12級，如果是強臺風(fēng)，風(fēng)力可達(dá)12級以上，個別由于冷空氣侵入達(dá)150 - 250 mm，其他臺風(fēng)一般都在50 mm以下。臺風(fēng)中心在1250E以東海上轉(zhuǎn)向（HE），臺風(fēng)中心經(jīng)過29 °N～ 30°N、125°E - 127°E地區(qū)，臺風(fēng)中心風(fēng)力如果達(dá)12級以上，則過程降水量一般為50 - 100 mm，日最大降水量為大到暴雨（ 20 - 85 mm）。舟山沿海風(fēng)力一般為8-10級，個別達(dá)1O - 12級。

由此可見，熱大氣旋多從東南面逐漸影響到西北面，過程風(fēng)向多旋轉(zhuǎn)變化，其中偏北大風(fēng)較偏南大風(fēng)影響頻率更高，整體強度更大。

各大漁港地形如圖1所示，結(jié)合圖1初步認(rèn)定：高亭中心漁港（A）、長涂漁港（C）三面環(huán)山，對大部分臺風(fēng)過程都有較好的防范能力;大衢漁港（B）、萬良漁港（D）、南峰漁港（E）、秀山漁港（F）和龍?zhí)稘O（G）港被兩面地形包圍，抗風(fēng)能力較好，但對不同臺風(fēng)過程的抵御能力有一定差別;漲網(wǎng)套漁港（H）地形較為開闊，抗風(fēng)能力要根據(jù)數(shù)據(jù)再經(jīng)行具體評估。

5 回歸分析

回歸分析是數(shù)學(xué)上常用的確定2種或2種以上變量間相互依賴的定量關(guān)系的一種統(tǒng)計分析方法[5]，本文主要用本地受臺風(fēng)影響時最大風(fēng)速計算出各漁港附近的極大風(fēng)速。分別以本地過程極大風(fēng)速為自變量，將8個漁港附近的自動站極大風(fēng)速與本地過程極大風(fēng)速的差值作為因變量進(jìn)行統(tǒng)計。

根據(jù)數(shù)據(jù)的散點分布，通過分析對比，選取一元四次回歸模型F（v） =av+bv3+cv2+dv+e作為擬合方程。

各漁港抗風(fēng)能力擬合方程回歸系數(shù)以及減風(fēng)平均值如

表2中的數(shù)值代表受臺風(fēng)影響過程中各漁港風(fēng)力和本地區(qū)出現(xiàn)的最大實況風(fēng)力的差值，差的絕對值越大，代表抗風(fēng)能力越強。而回歸系數(shù)則反映了兩者的相關(guān)性，并為以后的漁港風(fēng)力預(yù)報提供理論依據(jù)。

從表2中可以看出，高亭中心漁港、長涂漁港、秀山漁港平減風(fēng)平均絕對值較大，都超過了6.0 m/s，換算成風(fēng)力等級為減弱近2級;大衢漁港平減風(fēng)平均絕對值在5.0 m/s左右;萬良漁港、南峰漁港、龍?zhí)稘O港平減風(fēng)平均絕對值較小，在3.0 m/s左右，換算成風(fēng)力等級為減弱近1級;漲網(wǎng)套漁港減風(fēng)平均絕對值最小，為1.9 m/s?？紤]到附近自動站高度較高，風(fēng)力可能存在偏大的情況，實際抗風(fēng)能力要略好于表中反映的數(shù)值。

由于臺風(fēng)移動路徑的不確定性比較高，每次過程的影響程度不可能完全相同，所以回歸分析得出的結(jié)果擬合程度一般[6]，即便是同一個漁港在相似的幾個臺風(fēng)影響時，抗風(fēng)能力也出現(xiàn)了不同程度的偏離。這主要是各漁港都有其獨特的地形，而地形是漁港避風(fēng)的關(guān)鍵因素，且受臺風(fēng)影響時，移動路徑和風(fēng)向風(fēng)速變化較快，在同一過程中，抗風(fēng)能力隨著臺風(fēng)移動而變化。地形因素和臺風(fēng)的實時影響是一個比較模糊的概念，目前也沒有相關(guān)的研究和標(biāo)準(zhǔn)，具體數(shù)值的界定難以量化，所以本文直接用每個減風(fēng)值和擬合數(shù)據(jù)之間的偏離值[7]，結(jié)合調(diào)研得出的結(jié)果來反映各個漁港抗風(fēng)能力的上下限，以此求出的數(shù)據(jù)來模擬兩種較為極端的情況，一種是地形較好地減弱了臺風(fēng)的影響，且臺風(fēng)移動較快，風(fēng)向變化不大，漁港內(nèi)的船只可一直安全避風(fēng);另一種是地形的開口處受到臺風(fēng)襲擊，或者受臺風(fēng)影響時間較長，風(fēng)向在旋轉(zhuǎn)過程中出現(xiàn)嚴(yán)重影響漁港的情況。偏離值用標(biāo)準(zhǔn)差D來表示：

從表3中可以看出，漲網(wǎng)套漁港抗風(fēng)能力變化最小，基本在1級風(fēng)左右，說明地形并沒有起到?jīng)Q定性的作用;其余各漁港受地形及臺風(fēng)本身各因素影響，偏離值在2.7 - 3.7之間浮動，上下限差值為5.2 - 7.2，即面對不同臺風(fēng)時，抗風(fēng)能力強弱會有兩三級風(fēng)的區(qū)別。以高亭中心漁港為例，受娜基莉（ 1412）和馬勒卡（1616）影響時，沿海都最大出現(xiàn)10級大風(fēng)，而馬勒卡在近臺灣北部轉(zhuǎn)向西北方向前進(jìn)，岱山沿海以偏北風(fēng)為主，高亭中心漁港偏北方向被岱山島完全掩護(hù)，抗北風(fēng)能力較強，風(fēng)力減弱6.3 m/s;受娜基莉影響時，臺風(fēng)在125.50E附近沿經(jīng)線北上，岱山沿海偏南大風(fēng)較大，而南面朝向小島，抗南風(fēng)能力較弱，風(fēng)力減弱2.3 m/s，曲線擬合值5.1 m/s，兩者相差4m/s。

結(jié)合客觀偏離值以及通過調(diào)研地形等要素經(jīng)行綜合評估，高亭中心漁港、長涂漁港的抗風(fēng)等級最高，被評定為一級，即港口內(nèi)和外海極大風(fēng)力相差通常為兩三級，對大部分臺風(fēng)過程都有較好的防范能力;大衢漁港、萬良漁港、南峰漁港、秀山漁港和龍?zhí)稘O港抗風(fēng)能力被評定為二級，這類港口內(nèi)部和外海極大風(fēng)力也相差兩級左右，但是地形并不是三面環(huán)山或海拔較低，對不同臺風(fēng)過程的抵御能力有一定差別，再實際決策時，相關(guān)漁船需要根據(jù)過程風(fēng)力的大小和方向經(jīng)行適當(dāng)?shù)霓D(zhuǎn)移;漲網(wǎng)套漁港抗風(fēng)能力被評定為三級，該漁港內(nèi)和外海極大風(fēng)力相差一兩級，如果遇上較強的偏北大風(fēng)時，則幾乎減風(fēng)量不明顯，所以其抗風(fēng)能力有較大的局限性，對沿海偏南大風(fēng)有較好的防范能力，而對偏北大風(fēng)的抵御能力較弱，在受到長時間較大風(fēng)力的臺風(fēng)過程影響時，不太適合大量漁船長時間泊港。

6 總結(jié)

本文建立了受熱帶氣旋影響時，岱山各漁港避風(fēng)能力的研究方法和整體框架，確立了各主要因子。

對各漁港附近的極大風(fēng)力和沿海極大風(fēng)力之間的差值經(jīng)行了回歸分析，同時引入偏離度來反映地形和熱帶氣旋過程等綜合因素的影響，為日后的風(fēng)力預(yù)報及數(shù)值模式的建立提供一定的參考依據(jù)。

結(jié)合客觀數(shù)據(jù)并通過調(diào)研地形等要素經(jīng)行綜合評估，評定高亭中心漁港、長涂漁港的坑風(fēng)等級為一級，這類港口對大部分臺風(fēng)過程都有較好的防范能力;評定大衢漁港、萬良漁港、南峰漁港、秀山漁港和龍?zhí)稘O港抗風(fēng)能力為二級，這類港口對不同臺風(fēng)過程的抵御能力有一定差別，部分風(fēng)向會產(chǎn)生較強的風(fēng)浪;評定漲網(wǎng)套漁港抗風(fēng)能力為三級，該漁港地形較開闊，其抗風(fēng)能力有較大的局限性，對沿海偏南大風(fēng)有較好的防范能力，而對偏北大風(fēng)的抵御能力較弱，在受到長時間較大風(fēng)力的臺風(fēng)過程影響時，不太適合大量漁船長時間泊港。本文研究結(jié)果對臺風(fēng)天漁船避風(fēng)有較大的實際意義，為以后的決策服務(wù)提供了客觀的依據(jù)。

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