何 群 范 強

(中國民航華東地區(qū)空中交通管理局浙江分局，浙江 杭州 311207)

0 引 言

臺風(fēng)是在熱帶或副熱帶海洋上生成的一種強而深厚的大尺度天氣系統(tǒng),往往引發(fā)所經(jīng)之地大范圍地面大風(fēng)和強降水等惡劣天氣。在臺風(fēng)系統(tǒng)影響下，近地面大風(fēng)層會產(chǎn)生低空風(fēng)切變,給航空安全帶來極大影響,嚴(yán)重影響航空旅客的正常出行。2021年7月25日第6號臺風(fēng)“煙花”先后登陸浙江舟山和平湖兩地,周邊的上海、杭州、寧波、溫州機場關(guān)閉，大量航班延誤、取消、備降和返航,給民航運輸造成了嚴(yán)重影響。在西太平洋生成、登陸我國或沿海北上的臺風(fēng)很多,登陸華東沿?；蚓o擦沿海北上的臺風(fēng)對杭州機場影響最大。本文分析2001—2020年20 a間登陸或經(jīng)過華東沿海的臺風(fēng),找出影響杭州蕭山機場(以下簡稱杭州機場)的臺風(fēng)個例共35個[1],詳細(xì)分析其路徑特點和天氣形勢特征,為以后在類似路徑臺風(fēng)影響下的航空氣象安全保障提供借鑒。

1 影響臺風(fēng)的氣候特征

1.1 資料來源和入選標(biāo)準(zhǔn)

本文采用中國氣象局熱帶氣旋年鑒資料[2]、杭州機場24 h地面氣象觀測資料,結(jié)合機場實際運行時的氣象條件,設(shè)定以下3個條件:(1)日降水量或過程降水量≥50 mm;(2)地面平均風(fēng)速≥8 m/s;(3)地面極大風(fēng)速≥17 m/s,將滿足上述條件之一的臺風(fēng)認(rèn)定為對杭州機場運行有影響的臺風(fēng)。統(tǒng)計2001—2020年20 a間滿足以上條件的臺風(fēng)資料進(jìn)行分析,找出影響杭州機場臺風(fēng)的氣候特征和典型的天氣形勢特征。

1.2 年際變化特征

2001—2020年20 a間影響杭州機場的臺風(fēng)有35個,影響臺風(fēng)數(shù)量的年際變化如圖1,年均有1.75個臺風(fēng)影響,最多有4個臺風(fēng)影響,出現(xiàn)在2018年,最少沒有臺風(fēng)影響,20 a間有5 a沒有臺風(fēng)影響。

圖1 影響臺風(fēng)數(shù)量的年際變化

1.3 月際變化特征

影響杭州機場的臺風(fēng)集中出現(xiàn)在夏季7、8、9月,8月最多,有13個,占37.1%;9月次之,有9個,占25.7%;7月有7個,占20.0%;6月和10月最少,各有3個,均占8.6%。圖2為影響臺風(fēng)數(shù)量的月分布。

圖2 影響臺風(fēng)數(shù)量的月分布

1.4 登陸特點

分析臺風(fēng)登陸地點可知,在35個影響杭州機場的臺風(fēng)中，有14個在福建登陸,有14個在浙江登陸,有2個在上海登陸,有5個未登陸,未登陸臺風(fēng)沿浙江近海或東海北上。在華東中南部沿海登陸的臺風(fēng)有可能對機場造成影響,影響最多的是在閩浙登陸的臺風(fēng)。

分析臺風(fēng)登陸時間可知,在30個登陸臺風(fēng)中，于后半夜登陸的最多,有11個,占36.7%,登陸時間多數(shù)在03—04時。

分析臺風(fēng)登陸次數(shù)可知,在30個登陸臺風(fēng)中,2次登陸的臺風(fēng)有9個,3次登陸的臺風(fēng)有1個。大多數(shù)2次登陸的臺風(fēng)是先后在臺灣和福建沿海登陸,只有2個臺風(fēng)是在浙江中南部沿海登陸后轉(zhuǎn)向東北,并在浙中北沿海出海后再次登陸舟山、杭州灣附近。

2 臺風(fēng)造成的大風(fēng)

根據(jù)民用航空氣象行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)可知,瞬時風(fēng)速≥17 m/s為大風(fēng)。統(tǒng)計35個臺風(fēng)影響期間杭州機場出現(xiàn)的大風(fēng)日共有14日,在14日中極大風(fēng)的平均風(fēng)速為22 m/s,極大風(fēng)速最大值為34 m/s。在半數(shù)以上的個例中大風(fēng)持續(xù)時間在1 h之內(nèi)。近半數(shù)臺風(fēng)在影響機場時,產(chǎn)生了17～25 m/s，甚至>25 m/s的大風(fēng),對航空運行影響較大。

采用臺風(fēng)影響期間的大風(fēng)資料,統(tǒng)計14個極大風(fēng)的風(fēng)向,根據(jù)12風(fēng)向劃分方法可知，臺風(fēng)影響期間機場地面大風(fēng)的風(fēng)向集中在西北至偏東方向,東北偏東風(fēng)出現(xiàn)頻次最多,偏東風(fēng)次之,偏北風(fēng)和西北偏北風(fēng)較少,東北偏北風(fēng)出現(xiàn)最少。根據(jù)航空器起降標(biāo)準(zhǔn)可知,逆風(fēng)超過25 m/s、正側(cè)風(fēng)超過15 m/s的大風(fēng)不符合落地標(biāo)準(zhǔn)。杭州機場跑道磁方向為250°～70°,340°風(fēng)對杭州機場跑道而言屬于正側(cè)風(fēng)。在14個臺風(fēng)中,有5個臺風(fēng)大風(fēng)正側(cè)風(fēng)超標(biāo),風(fēng)向為320°～20°,占35.7%;有3個逆風(fēng)超標(biāo),風(fēng)向為50°～80°，占21.4%。風(fēng)力影響航空運行的臺風(fēng)有8個,占大風(fēng)臺風(fēng)數(shù)的57.1%,占全部影響臺風(fēng)總數(shù)的22.9%。

3 臺風(fēng)造成的強降水

降水是影響民航正常運行的重要氣象要素。在20 a間杭州機場受影響的35個臺風(fēng)中，有34個臺風(fēng)影響機場時出現(xiàn)小到中或大陣雨,只有1個臺風(fēng)未造成機場降水,有降水的臺風(fēng)占97.1%。

過程降水量≥50 mm的臺風(fēng)有18個,占所有影響臺風(fēng)的51.4%。日降水量≥50 mm的臺風(fēng)有12個,占所有影響臺風(fēng)的34.3%。其中日降水量達(dá)50 mm的暴雨天氣有5日,大暴雨天氣有2日,特大暴雨天氣有5日。如2013年10月7日強臺風(fēng)“菲特”登陸前和登陸當(dāng)日,杭州機場出現(xiàn)約14 h大雨,過程降水量和單日降水量分別達(dá)305.6 mm和283.0 mm。

在民航運行中，航空公司將起降時刻的雨強作為起降依據(jù)之一。分析杭州機場35個臺風(fēng)影響過程可知,出現(xiàn)大陣雨的臺風(fēng)有19個,其中出現(xiàn)1日大陣雨的有11個,出現(xiàn)連續(xù)2日大陣雨的有8個。有10個臺風(fēng)給機場帶來持續(xù)時長小于1 h的大陣雨,占總數(shù)的52.6%;有6個臺風(fēng)給機場帶來持續(xù)1～2 h的大陣雨,占總數(shù)的31.6%;有3個臺風(fēng)給機場帶來持續(xù)2 h以上的大陣雨,占總數(shù)的15.8%。

4 臺風(fēng)登陸后的路徑走勢分析

分析臺風(fēng)登陸后的路徑走勢,根據(jù)臺風(fēng)中心與杭州機場相對位置及影響程度等,將路徑分為6種類型:I、II、III、IV、V、VI類。I類為穿越杭州型,II類為浙中北轉(zhuǎn)向出海型,III類為西行消亡型,IV類為西行轉(zhuǎn)向北方出海型,V類為30°N以北登陸北上型,VI類為沿海北上型。各類路徑的臺風(fēng)數(shù)量見表1。

表1 各類路徑的臺風(fēng)數(shù)量 個

I類包括穿越杭州市以及機場東南半徑為30 km范圍的臺風(fēng)。統(tǒng)計發(fā)現(xiàn)20 a間有9個臺風(fēng)屬于該類型。9個臺風(fēng)中以在8月生成的臺風(fēng)居多,有6個,在9月生成的有3個。統(tǒng)計臺風(fēng)最大強度可知,級別從強熱帶風(fēng)暴到超強臺風(fēng)都有。分析臺風(fēng)登陸地點可知,在浙江中部沿海登陸的臺風(fēng)有6個,在福建中、北部登陸北上的臺風(fēng)有3個。分析臺風(fēng)影響程度可知,造成8級及以上(≥17 m/s,下同)大風(fēng)的臺風(fēng)有7個,其中5個臺風(fēng)在影響期間持續(xù)8級及以上大風(fēng)數(shù)小時,最長持續(xù)時間約12 h。造成暴雨級別的強降水臺風(fēng)有7個,同時兼有大風(fēng)和強降水的臺風(fēng)有6個，出現(xiàn)概率約為66.7%。

II類為浙中北轉(zhuǎn)向出海型。該類型路徑偏東,共有6個臺風(fēng)屬于該類型，其中有2個臺風(fēng)在舟山登陸并轉(zhuǎn)向東北,其余4個臺風(fēng)在閩北至浙中南沿海登陸后沿浙閩東部海岸北上,然后轉(zhuǎn)向出海,最后消失在朝鮮半島或日本附近洋面。II類臺風(fēng)中有3個造成暴雨,有2個造成短時間(1 h以內(nèi))8級以上大風(fēng)。沒有大風(fēng)兼強降水的臺風(fēng)出現(xiàn)。

III類為西行消亡型,該類臺風(fēng)登陸位置偏南,登陸浙閩沿海后向西移動,在內(nèi)陸消亡。有10個臺風(fēng)屬于該類型,是數(shù)量最多的類型。其中2個在浙江南部沿海的溫嶺和蒼南登陸,其余8個在福建沿海登陸。此類臺風(fēng)的最大強度以強臺風(fēng)和超強臺風(fēng)為主。造成暴雨的有4個,造成8級以上大風(fēng)的有4個,持續(xù)數(shù)小時大風(fēng)的只有2個,沒有大風(fēng)兼強降水的臺風(fēng)。

IV類為西行轉(zhuǎn)向北方出海型,該類臺風(fēng)登陸位置更南,該類型臺風(fēng)在閩中部沿海登陸后由西北轉(zhuǎn)東北走向,經(jīng)閩、贛、皖、蘇,出黃海到韓國附近海域消亡。該類型和I類路徑類似,路徑偏西。因相對距離較遠(yuǎn),杭州機場受臺風(fēng)外圍影響,地面風(fēng)力小,但臺風(fēng)外圍云系也可造成暴雨。20 a間有2個臺風(fēng)屬于IV類,都是超強臺風(fēng)級別,其中一個臺風(fēng)給杭州機場帶來大暴雨。

V類為30°N以北登陸北上型,有3個臺風(fēng)分別在浙江平湖、上海浦東和崇明登陸,穿過江蘇、安徽北上。此類臺風(fēng)登陸前后與機場距離較近,登陸前機場處于臺風(fēng)的第二象限,杭州灣東面水氣充沛,在有其他天氣系統(tǒng)配合下,偏東氣流往往給機場帶來較大降水。V類有2個強熱帶風(fēng)暴和1個強臺風(fēng),其中2個帶來強降水,分別是大暴雨和特大暴雨。

VI類為沿海北上型,該類型臺風(fēng)不登陸,多數(shù)在菲律賓以東洋面生成,向西北移動靠近海上24 h臺風(fēng)警戒線后轉(zhuǎn)偏北方向,沿東海北上，最后在韓國附近洋面消亡。20 a間有5個臺風(fēng)屬于該類型。VI類臺風(fēng)對機場影響較小,風(fēng)雨都弱,5個臺風(fēng)中有2個造成機場短時間地面大風(fēng)，有1個造成機場暴雨。

統(tǒng)計分析35個影響臺風(fēng)造成杭州機場出現(xiàn)大風(fēng)、強降水天氣情況可知,I類路徑的臺風(fēng)給杭州機場帶來大風(fēng)、暴雨天氣的影響最大，帶來大風(fēng)和強降水的臺風(fēng)各有7個。III類路徑的臺風(fēng)有9個，其余類型路徑的臺風(fēng)給杭州機場帶來的影響較小。

5 影響臺風(fēng)的天氣形勢特征

分析35個臺風(fēng)過程的天氣形勢,根據(jù)地面和500 hPa主要天氣系統(tǒng)(包括臺風(fēng)、鋒面、副熱帶高壓、西風(fēng)槽等)的強弱、位置,將35個影響臺風(fēng)的天氣形勢分為靜態(tài)和動態(tài)兩類。靜態(tài)類是指除臺風(fēng)系統(tǒng)之外的天氣系統(tǒng)處于相對穩(wěn)定的狀態(tài)類型;動態(tài)類反之,指鋒面、副熱帶高壓(以下簡稱副高)、西風(fēng)槽等系統(tǒng)變化較大的類型。靜態(tài)類有大陸高壓型、北高南低型和臺風(fēng)倒槽型3類;動態(tài)類有副高東退型、西風(fēng)槽東移型、冷空氣南壓型、穿越副高型4類。表2為各類天氣形勢的臺風(fēng)數(shù)量。

表2 各類天氣形勢的臺風(fēng)數(shù)量 個

各類臺風(fēng)路徑與天氣形勢類型對應(yīng)表如表3。

表3 各類臺風(fēng)路徑與天氣形勢類型對應(yīng)表 個

在I類穿越杭州型臺風(fēng)中,大部分天氣形勢屬于西風(fēng)槽東移型,西風(fēng)帶有高空槽東移,使得西伸大陸的副高脊東退,臺風(fēng)登陸后的路徑為自西北轉(zhuǎn)北或東北。少部分天氣形勢屬于副高東退型,西伸河套地區(qū)的副高脊受到副高北側(cè)西風(fēng)帶低槽影響而東退。只有一個臺風(fēng)因為臺風(fēng)和副高都強,成為穿越副高型的特例。

在II類浙中北轉(zhuǎn)向出海型臺風(fēng)中，大多數(shù)天氣形勢類似I類臺風(fēng)的,西風(fēng)槽和西伸大陸的副高位置差異造成兩類路徑有所不同。

在III類西行消亡型臺風(fēng)中，天氣形勢類型比較集中,大多數(shù)屬于北高南低型,在地面形勢中南方有臺風(fēng)倒槽,北方有穩(wěn)定的高壓帶。個別臺風(fēng)強度大、范圍廣,臺風(fēng)倒槽牢牢控制大陸,在北方穩(wěn)定西伸的副高脊南側(cè)偏東氣流引導(dǎo)下,臺風(fēng)登陸后路徑偏西。北方冷空氣南壓導(dǎo)致臺風(fēng)轉(zhuǎn)向西或西南。

IV類西行轉(zhuǎn)向北方出海型臺風(fēng)比較少,地面臺風(fēng)倒槽控制大陸大部分地區(qū),北方高壓弱,副高東退至125°E以東洋面,在此過程中臺風(fēng)轉(zhuǎn)向,先西北轉(zhuǎn)北再轉(zhuǎn)東北。

V類30°N以北登陸北上型的臺風(fēng)天氣形勢都屬于北高南低型,臺風(fēng)在30°N以北的上海、杭州灣北岸登陸,副高脊西伸至京津、河套等北方地區(qū),隨著副高的進(jìn)退,在其南側(cè)東南氣流引導(dǎo)下，臺風(fēng)向西北或北移動,在內(nèi)陸或北方海域消亡。

VI類沿海北上型臺風(fēng)的天氣形勢都屬于大陸高壓型,比較簡單,臺風(fēng)中心在東海東部距大陸約200～400 km處沿海北上,大陸為高壓控制,副高東退至130°E以東洋面,呈兩高一低的東西向氣壓分布,臺風(fēng)沿著東海北上或轉(zhuǎn)向消失在朝鮮、日本附近海域。

分析14個造成機場大風(fēng)的臺風(fēng)路徑與天氣形勢類型的配置情況發(fā)現(xiàn)，造成大風(fēng)的臺風(fēng)路徑類型集中在I、II、III類，極個別擦沿海北上、遠(yuǎn)離機場的IV類和V類路徑臺風(fēng)對杭州機場影響小。I、II類路徑的臺風(fēng)與西風(fēng)槽、副高相互作用，在副高南側(cè)東南氣流引導(dǎo)下，登陸浙閩沿海后北移靠近杭州機場所在的浙北地區(qū)。部分III類路徑臺風(fēng)登陸后西移，其造成機場大風(fēng)的原因，一是臺風(fēng)中心氣壓低、范圍大；二是地面北方高壓的存在，與南方臺風(fēng)倒槽在浙北形成較大的氣壓梯度，給機場帶來大風(fēng)。

分析18個強降水臺風(fēng)路徑與天氣形勢類型的配置情況發(fā)現(xiàn)，I類穿越杭州型最多，占近4成，其余路徑也有一定比例。絕大多數(shù)天氣形勢類型屬于副高東退型和西風(fēng)槽東移型，占比為72%，大陸高壓型、北高南低型和冷空氣南壓型占比較少。臺風(fēng)造成強降水的原因復(fù)雜，不在此論述。臺風(fēng)造成的機場強降水與臺風(fēng)路徑相關(guān)性不大，遠(yuǎn)距離臺風(fēng)也可能造成機場強降水。其配置的天氣形勢類型集中在北高南低型、副高東退型、西風(fēng)槽東移型3類，少數(shù)屬于大陸高壓型和冷空氣南壓型。

綜上分析可知，副高東退型、西風(fēng)槽東移型是影響臺風(fēng)中最多見的天氣形勢，副高東退型和西風(fēng)槽東移型影響臺風(fēng)登陸后的走勢，給機場帶來大風(fēng)天氣；在大陸高壓型、北高南低型等較為穩(wěn)定的靜態(tài)類天氣形勢背景下，若臺風(fēng)登陸華東中部沿?；虿吝叡鄙?，則對杭州機場影響很小，但如果臺風(fēng)登陸位置偏南并西行，機場處于臺風(fēng)北側(cè)偏東氣流中，充沛的東風(fēng)氣流會給機場帶來較大風(fēng)雨；冷空氣南壓型發(fā)生在秋季，臺風(fēng)影響個例極少，有可能產(chǎn)生強降水；臺風(fēng)倒槽型和穿越副高型個例極少，影響小。

6 結(jié) 語

(1)影響杭州機場的臺風(fēng)年際變化大，相對影響時間集中，根據(jù)對機場實際影響程度，發(fā)現(xiàn)在華東中南部沿海登陸的臺風(fēng)可能對機場產(chǎn)生影響，其中影響最多的是在閩浙登陸的臺風(fēng)。

(2)統(tǒng)計分析表明，在影響杭州機場的臺風(fēng)中，有近半數(shù)的臺風(fēng)產(chǎn)生了17～25 m/s，甚至>25 m/s的大風(fēng)。其中，造成機場側(cè)風(fēng)和逆風(fēng)風(fēng)速超標(biāo)的臺風(fēng)約占57.1%，給航空運行造成嚴(yán)重影響。約有半數(shù)的臺風(fēng)在影響期間過程降水量≥50 mm，約有三分之一的臺風(fēng)造成日降水量≥50 mm的強降水天氣，給航空器的起降和航路飛行安全造成一定的影響。

(3)分析臺風(fēng)登陸后的路徑及其產(chǎn)生的大風(fēng)、強降水天氣，發(fā)現(xiàn)I類穿越杭州型路徑的臺風(fēng)對杭州機場的影響最大，暴雨伴大風(fēng)的出現(xiàn)概率約為66.7%。

(4)分析臺風(fēng)各路徑類型對應(yīng)的天氣形勢發(fā)現(xiàn)，副高東退、西風(fēng)槽東移直接影響臺風(fēng)路徑，與臺風(fēng)相互作用使得臺風(fēng)登陸后北移靠近杭州機場所在的浙北地區(qū)，給機場帶來大風(fēng)天氣，同時其也是造成機場強降水的重要天氣形勢。大陸高壓型、北高南低型是較為常見的天氣形勢，在此類天氣形勢下臺風(fēng)自身結(jié)構(gòu)、強弱和登陸位置決定了其登陸后的移動路徑以及對機場產(chǎn)生的影響。