徐文文 李晴嵐 鄭群峰

摘要 利用2010—2013年3個(gè)海上石油平臺(tái)的自動(dòng)氣象站與深圳3個(gè)沿海港口自動(dòng)氣象站的風(fēng)力資料，分析平臺(tái)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(tái)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(lái)自于臺(tái)風(fēng)東北象限的東南風(fēng);相對(duì)于鹽田港，媽灣港與蛇口碼頭最大風(fēng)力威脅來(lái)自于海面無(wú)陸地阻擋的西南風(fēng)（急流）。平臺(tái)站風(fēng)力受地理環(huán)境影響不大，3個(gè)平臺(tái)站風(fēng)相關(guān)性較高。平臺(tái)站風(fēng)與港口站風(fēng)在臺(tái)風(fēng)過(guò)程中協(xié)相關(guān)系數(shù)較高，滯后時(shí)間9～11 h左右，平臺(tái)站風(fēng)對(duì)于臺(tái)風(fēng)風(fēng)力預(yù)估有較好的指示意義。

關(guān)鍵詞 臺(tái)風(fēng);深圳;港口;風(fēng)力

中圖分類號(hào)：P444 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：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(shí)節(jié)常受熱帶氣旋（以下簡(jiǎn)稱臺(tái)風(fēng)）影響。根據(jù)深圳市氣象局的數(shù)據(jù)資料統(tǒng)計(jì)，1952—2012年，深圳市共受臺(tái)風(fēng)影響次數(shù)多達(dá)246次，其中具有嚴(yán)重破壞力的臺(tái)風(fēng)有96個(gè)。2000—2007年臺(tái)風(fēng)造成的直接經(jīng)濟(jì)損失共217 700億元，占?xì)庀鬄?zāi)害總損失的33.14%。風(fēng)災(zāi)是臺(tái)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(qiáng)風(fēng)襲擊極易造成港口大型裝卸機(jī)械重大毀損，不僅對(duì)港口財(cái)產(chǎn)及作業(yè)人員生命安全構(gòu)成嚴(yán)重威脅，而且還將對(duì)我國(guó)對(duì)外貿(mào)易貨物的裝卸運(yùn)輸以及經(jīng)濟(jì)腹地的生產(chǎn)和建設(shè)造成巨大影響，做好港口的臺(tái)風(fēng)氣象保障服務(wù)尤為重要。海上石油平臺(tái)的氣象自動(dòng)站從2006年開(kāi)始陸續(xù)投入使用，一般在臺(tái)風(fēng)過(guò)程中被廣泛應(yīng)用于預(yù)估臺(tái)風(fēng)對(duì)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(duì)3個(gè)深圳的港口氣象自動(dòng)站和3個(gè)石油平臺(tái)自動(dòng)站的風(fēng)力資料進(jìn)行分析，為預(yù)報(bào)員在大風(fēng)過(guò)程中更好地應(yīng)用站點(diǎn)資料找到參考依據(jù)。

1 資料與方法

1.1 資料來(lái)源

利用布設(shè)在3個(gè)石油平臺(tái)上的自動(dòng)氣象站（131平臺(tái)、111平臺(tái)、301平臺(tái)）與深圳當(dāng)?shù)?個(gè)港口自動(dòng)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(jiǎn)稱為平臺(tái)風(fēng)和港口風(fēng)），3個(gè)港口站中蛇口碼頭為渡人碼頭，鹽田港、媽灣港為貨運(yùn)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(dòng)站投入使用的時(shí)間不同，3個(gè)港口碼頭站始建于2006年和2007年，2010年后數(shù)據(jù)檢測(cè)、管理日臻完善;131平臺(tái)、111平臺(tái)、301平臺(tái)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(gè)港口碼頭站投入時(shí)間晚。計(jì)算臺(tái)風(fēng)對(duì)港口碼頭的影響，采用的數(shù)據(jù)時(shí)間段為2010—2013年;分析各站間的相關(guān)性時(shí)，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(jì)指標(biāo)。利用公式（1）分析3個(gè)石油平臺(tái)上的自動(dòng)氣象站（131平臺(tái)、111平臺(tái)、301平臺(tái)）與深圳當(dāng)?shù)?個(gè)港口自動(dòng)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?yàn)閮烧卟粌H距離相距遠(yuǎn)，且分別為渡人和貨運(yùn)碼頭，地理環(huán)境也存在差異。由此得出因?yàn)榈匦魏椭苓叚h(huán)境的不同，即使各站相距不遠(yuǎn)（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(tái)風(fēng)個(gè)數(shù)共有21個(gè)（圖1）。在臺(tái)風(fēng)影響過(guò)程期間，出現(xiàn)大風(fēng)時(shí)（7級(jí)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(lán)色曲線）。

臺(tái)風(fēng)對(duì)深圳3個(gè)港口碼頭的影響，一般情況下是鹽田港影響最大，但是也會(huì)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(duì)比發(fā)現(xiàn)上述情況發(fā)生時(shí)，通常出現(xiàn)在臺(tái)風(fēng)在深圳東邊登陸后北上或西移的過(guò)程中其南面攜帶較強(qiáng)的西南急流影響深圳。在深圳以東登陸的臺(tái)風(fēng)距鹽田港的距離要比媽灣港近，一般來(lái)說(shuō)應(yīng)該是距離熱帶氣旋越近風(fēng)力越大，但是事實(shí)卻相反。原因與上一段分析中燦都臺(tái)風(fēng)對(duì)深圳的影響一樣，也是因?yàn)橄愀蹗u存在的影響。鹽田港位于深圳的東南側(cè)沿岸，南面毗鄰開(kāi)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(kāi)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(dāng)廣東地區(qū)盛行東南風(fēng)時(shí)，大風(fēng)能基本無(wú)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(dāng)西南風(fēng)盛行的情況下，香港島則對(duì)鹽田港的風(fēng)力有阻擋作用，蛇口碼頭、媽灣港風(fēng)力則無(wú)阻擋。綜上所述，在臺(tái)風(fēng)過(guò)程中香港島對(duì)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(lái)說(shuō)鹽田港主要風(fēng)力威脅來(lái)自于臺(tái)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(lái)自臺(tái)風(fēng)南側(cè)卷入的西南急流。

2.2 平臺(tái)站風(fēng)力分析

由于平臺(tái)站維護(hù)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(gè)平臺(tái)站的風(fēng)力資料，計(jì)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(shuō)明在開(kāi)闊的海域，由于周邊環(huán)境相似，距離即使達(dá)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(duì)平臺(tái)站資料做如下處理：當(dāng)3個(gè)站均有風(fēng)力資料時(shí)，使用其3站平均值代表平臺(tái)風(fēng)，以此類推，僅有1個(gè)站有風(fēng)力記錄資料時(shí)則以該站點(diǎn)風(fēng)速為平臺(tái)風(fēng)。

2.3 港口風(fēng)與平臺(tái)風(fēng)相關(guān)性分析

將2011—2013年平臺(tái)站的平均風(fēng)力與深圳3個(gè)港口碼頭站的風(fēng)力相關(guān)性進(jìn)行分析計(jì)算。計(jì)算分3種情形：①全體數(shù)據(jù)的相關(guān)性計(jì)算;②南風(fēng)情況下的風(fēng)力相關(guān)性計(jì)算;③臺(tái)風(fēng)情況下的風(fēng)力相關(guān)性計(jì)算。

由表1可以看出，全部平臺(tái)風(fēng)與港口風(fēng)的相關(guān)性低，平臺(tái)風(fēng)對(duì)于港口風(fēng)不具有參考價(jià)值;但當(dāng)平臺(tái)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。考慮到風(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(tái)風(fēng)與港口風(fēng)即使在滯后的情況下，依舊相關(guān)性沒(méi)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(jìn)一步分析2011—2013年所有臺(tái)風(fēng)影響階段的情況下，平臺(tái)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(tái)風(fēng)影響過(guò)程中影響港口相對(duì)平臺(tái)滯后，分析兩者間的協(xié)相關(guān)性，發(fā)現(xiàn)平臺(tái)風(fēng)與港口風(fēng)的協(xié)相關(guān)系數(shù)隨著滯后時(shí)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(dá)到0.520～0.658，同時(shí)鹽田港與平臺(tái)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(tái)風(fēng)影響期間，平臺(tái)風(fēng)對(duì)于港口風(fēng)有較好的指示意義，平臺(tái)風(fēng)的資料結(jié)合臺(tái)風(fēng)強(qiáng)度、路徑的預(yù)測(cè)，可以作為臺(tái)風(fēng)對(duì)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(gè)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(lái)說(shuō)，在臺(tái)風(fēng)過(guò)程中深圳受臺(tái)風(fēng)東北象限的東南風(fēng)影響時(shí)，鹽田港風(fēng)力最大;而在臺(tái)風(fēng)南側(cè)卷入的西南急流影響時(shí)媽灣港風(fēng)力最大。深圳的3個(gè)港口碼頭的相對(duì)風(fēng)力大小與各自距離臺(tái)風(fēng)的遠(yuǎn)近關(guān)系不大。

（2）在臺(tái)風(fēng)過(guò)程中香港島對(duì)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(lái)說(shuō)鹽田港主要風(fēng)力威脅來(lái)自于臺(tái)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(lái)自臺(tái)風(fēng)南側(cè)卷入的西南急流。

（3）由于位處寬闊海域，3個(gè)平臺(tái)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(tái)風(fēng)過(guò)程中，平臺(tái)風(fēng)對(duì)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(shí)間是9～11 h。在其他情況下，平臺(tái)風(fēng)對(duì)于港口風(fēng)無(wú)指示參考意義，兩者相關(guān)系數(shù)低。

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責(zé)任編輯：鄭丹丹