陳言照 華曉白 華桃春

摘 要：利用深圳市國家氣候觀象臺(tái)力梅發(fā)明的《一種臺(tái)風(fēng)風(fēng)雨綜合影響指數(shù)計(jì)算方法及存儲(chǔ)裝置》，對2012—2021年影響羅源灣的26個(gè)臺(tái)風(fēng)風(fēng)雨綜合影響指數(shù)進(jìn)行了分析，通過統(tǒng)計(jì)羅源和連江36個(gè)自動(dòng)氣象站臺(tái)風(fēng)影響過程中大風(fēng)和降雨等氣象參數(shù)，無量綱化后配以相應(yīng)的權(quán)重系數(shù)，得到各個(gè)臺(tái)風(fēng)綜合影響指數(shù)。該指數(shù)結(jié)果能客觀全面地體現(xiàn)羅源灣的臺(tái)風(fēng)風(fēng)雨影響情況，并與臺(tái)風(fēng)災(zāi)情具有明顯的相關(guān)性。利用指數(shù)計(jì)算方法可以在臺(tái)風(fēng)預(yù)報(bào)服務(wù)中開展影響評估和歷史比對，借鑒經(jīng)驗(yàn)，提高防御決策的針對性。

關(guān)鍵詞：臺(tái)風(fēng)；氣象參數(shù)；無量綱化；權(quán)重；影響指數(shù)

中圖分類號(hào)：P49 文獻(xiàn)標(biāo)志碼：B文章編號(hào)：2095–3305（2024）01–0-03

羅源灣位于福建省沿海東北部，北岸屬羅源縣，南岸屬連江縣，是我國六大深水良港之一，也是福建省重點(diǎn)建設(shè)的港口。羅源灣擁有豐富的海產(chǎn)資源，海水養(yǎng)殖和捕撈業(yè)十分繁榮?！鞍倥_(tái)萬噸”生態(tài)養(yǎng)殖平臺(tái)建設(shè)項(xiàng)目開工后，羅源灣將成為全省最大、全國一流的深海養(yǎng)殖基地。臺(tái)風(fēng)是造成羅源灣及其沿岸區(qū)域?yàn)?zāi)害最嚴(yán)重、范圍最廣的天氣系統(tǒng)，也是羅源灣最主要的氣象災(zāi)害。每年影響羅源灣的臺(tái)風(fēng)平均3～5個(gè)，每隔幾年都會(huì)有一兩個(gè)臺(tái)風(fēng)造成嚴(yán)重災(zāi)害，如2005年的“龍王”、2015年的“蘇迪羅”等臺(tái)風(fēng)導(dǎo)致人員傷亡、船舶翻沉、基礎(chǔ)設(shè)施損毀、漁業(yè)及農(nóng)作物大幅減產(chǎn)等重大損失，造成很大的社會(huì)群眾的生命財(cái)產(chǎn)的損失，因此臺(tái)風(fēng)防御是羅源灣氣象防災(zāi)減災(zāi)的重要任務(wù)。

近年來，隨著區(qū)域自動(dòng)氣象站的建設(shè)逐漸完善，為臺(tái)風(fēng)風(fēng)雨影響的精細(xì)化評估提供了數(shù)據(jù)支撐。對近10年羅源灣臺(tái)風(fēng)風(fēng)雨綜合影響指數(shù)進(jìn)行分析，為每個(gè)影響力大的臺(tái)風(fēng)做歷史“定位”，在臺(tái)風(fēng)預(yù)報(bào)服務(wù)中就可以開展影響評估和歷史比對工作，借鑒經(jīng)驗(yàn)，提高防御決策的針對性。

傳統(tǒng)臺(tái)風(fēng)的風(fēng)雨影響評估方法只涉及單一或2個(gè)氣象要素值，對觀測資料的運(yùn)用不足，評估結(jié)果以風(fēng)、雨的數(shù)量值表示，不夠直觀，評估結(jié)果與實(shí)際災(zāi)情不能一一對應(yīng)。深圳市國家氣候觀象臺(tái)李梅等發(fā)明的《一種臺(tái)風(fēng)風(fēng)雨綜合影響指數(shù)計(jì)算方法及存儲(chǔ)裝置》利用高密度氣象監(jiān)測站點(diǎn)對臺(tái)風(fēng)風(fēng)雨綜合影響指數(shù)進(jìn)行計(jì)算，充分利用現(xiàn)有區(qū)域站觀測資料，涵蓋了更多的氣象要素，如風(fēng)雨強(qiáng)度、影響范圍、持續(xù)時(shí)間等，并根據(jù)臺(tái)風(fēng)的主要災(zāi)情大致調(diào)配各權(quán)重系數(shù)，指數(shù)結(jié)果與臺(tái)風(fēng)災(zāi)情一致性明顯加大。通過臺(tái)風(fēng)風(fēng)雨綜合影響指數(shù)可以為臺(tái)風(fēng)決策服務(wù)產(chǎn)品提供多元直觀的素材，使“數(shù)字氣象”更好地服務(wù)于羅源灣海洋氣象防災(zāi)減災(zāi)工作。

1 標(biāo)準(zhǔn)界定和資料來源

1.1 影響臺(tái)風(fēng)標(biāo)準(zhǔn)

《福建省災(zāi)害性天氣及預(yù)報(bào)用語標(biāo)準(zhǔn)》中影響福建臺(tái)風(fēng)的標(biāo)準(zhǔn)是當(dāng)臺(tái)風(fēng)進(jìn)入48 h警戒區(qū)，凡出現(xiàn)下列情況之一者，定為影響福建臺(tái)風(fēng)：（1）受臺(tái)風(fēng)影響，沿海有一站極大風(fēng)≥8級(jí)；（2）受臺(tái)風(fēng)影響有一站日雨量≥50 mm。該標(biāo)準(zhǔn)未對影響（市）縣臺(tái)風(fēng)進(jìn)行界定，以下內(nèi)容明確影響羅源（連江）臺(tái)風(fēng)的標(biāo)準(zhǔn)為：在影響福建的臺(tái)風(fēng)中有下列情況之一者，定為影響羅源（連江）臺(tái)風(fēng)。具體內(nèi)容為：（1）受臺(tái)風(fēng)影響，國家氣象觀測站極大風(fēng)≥8級(jí)；（2）受臺(tái)風(fēng)影響，國家氣象觀測站日雨量≥25.0 mm。按照上述標(biāo)準(zhǔn)，經(jīng)過統(tǒng)計(jì)，2012—2021年影響羅源的臺(tái)風(fēng)共有24個(gè)，影響連江的臺(tái)風(fēng)共有26個(gè)。

1.2 數(shù)據(jù)來源

考慮到羅源灣區(qū)域自動(dòng)站的建設(shè)歷史、遷移變動(dòng)，臺(tái)風(fēng)影響期間大風(fēng)、降雨資料的質(zhì)量等，選擇羅源國家氣象觀測站、洪洋、中房、霍口、西蘭、鑒江、斌溪、起步、白塔、飛竹、松山、長基、東宅（塘下）、金港等14個(gè)站點(diǎn)作為羅源縣影響臺(tái)風(fēng)的統(tǒng)計(jì)站點(diǎn)；選擇連江國家氣象觀測站、下宮、丹陽、潘渡、小滄、馬鼻、目嶼島、丘祠（財(cái)溪水庫）、塘坂水庫、梅洋、浦口、天竹、蓼沿、官坂、透堡、奇達(dá)、青嶼、黃岐、過嶼島、東岱、黃灣島、粗蘆島等22個(gè)站點(diǎn)作為連江縣影響臺(tái)風(fēng)的統(tǒng)計(jì)站點(diǎn)。

2 分析方法

2.1 歷史臺(tái)風(fēng)平均影響時(shí)間Fh的確定

臺(tái)風(fēng)綜合大風(fēng)影響指數(shù)計(jì)算過程對“區(qū)域內(nèi)≥3個(gè)站點(diǎn)極大風(fēng)同時(shí)達(dá)8級(jí)的影響時(shí)間（FJS8）”進(jìn)行無量綱化時(shí)，涉及歷史臺(tái)風(fēng)平均影響時(shí)間Fh的計(jì)算，《一種臺(tái)風(fēng)風(fēng)雨綜合影響指數(shù)計(jì)算方法及存儲(chǔ)裝置》權(quán)利要求書和說明書均未明確Fh的界定方法。為解決這一問題，對臺(tái)風(fēng)影響時(shí)間的計(jì)算采用了以下3種方法進(jìn)行比對。

方法一：將地面氣象月報(bào)表中氣候概況記載的臺(tái)風(fēng)影響時(shí)間（天數(shù)）換算成小時(shí)單位（以下簡稱方法一）。例如，羅源國家一般氣象站2013年7月報(bào)表記載第7號(hào)臺(tái)風(fēng)“蘇力”13－14日影響我縣，則“蘇力”的影響時(shí)間計(jì)為48 h。

方法二：在某次臺(tái)風(fēng)過程中，區(qū)域內(nèi)參與統(tǒng)計(jì)的站點(diǎn)出現(xiàn)8級(jí)陣風(fēng)計(jì)為開始日期，最后一次出現(xiàn)8級(jí)陣風(fēng)計(jì)為結(jié)束日期，兩者之間的天數(shù)換算成小時(shí)單位（以下簡稱方法二）。例如2013年的7號(hào)臺(tái)風(fēng)“蘇力”7月13日出現(xiàn)8級(jí)陣風(fēng)，14日結(jié)束，則“蘇力”的影響時(shí)間計(jì)為48 h。

方法三：在某次臺(tái)風(fēng)過程中，區(qū)域內(nèi)參與統(tǒng)計(jì)的站點(diǎn)有一個(gè)極大風(fēng)達(dá)到8級(jí)計(jì)為開始影響時(shí)間，最后一個(gè)站點(diǎn)極大風(fēng)8級(jí)計(jì)為影響結(jié)束時(shí)間，兩者之間延續(xù)的時(shí)長（以下簡稱方法三）。例如2013年的7號(hào)臺(tái)風(fēng)“蘇力”7月13日07時(shí)出現(xiàn)8級(jí)陣風(fēng)，14日06時(shí)結(jié)束，則“蘇力”的影響時(shí)間計(jì)為23 h。

按照上述3種不同方法計(jì)算發(fā)現(xiàn)，大風(fēng)影響指數(shù)在數(shù)值上有較大變化，但對排名順序影響不大，除個(gè)別臺(tái)風(fēng)在排名上有3個(gè)位次變化外，少部分有1個(gè)位次的變化。綜合考慮各個(gè)臺(tái)風(fēng)受災(zāi)情況，特別是連江縣2013年的19號(hào)臺(tái)風(fēng)“天兔”和2018年的08號(hào)臺(tái)風(fēng)“瑪莉亞”所造成的災(zāi)害損失，采用方法二來確定歷史臺(tái)風(fēng)平均影響時(shí)間，所得指數(shù)排名與臺(tái)風(fēng)實(shí)際災(zāi)情較為一致。

2.2 臺(tái)風(fēng)綜合大風(fēng)影響指數(shù)的計(jì)算

計(jì)算臺(tái)風(fēng)綜合大風(fēng)影響指數(shù)時(shí)，統(tǒng)計(jì)2012—2021年每個(gè)影響臺(tái)風(fēng)的過程極大風(fēng)速（FJ）、過程最大風(fēng)速（FP）、極大風(fēng)達(dá)8級(jí)的站點(diǎn)數(shù)（FJZ8）、極大風(fēng)達(dá)12級(jí)的站點(diǎn)數(shù)（FJZ12）、最大風(fēng)達(dá)8級(jí)的站點(diǎn)數(shù)（FPZ8）、區(qū)域內(nèi)≥3個(gè)站點(diǎn)極大風(fēng)同時(shí)達(dá)8級(jí)的影響時(shí)長（FJS8），然后對上述大風(fēng)氣象參數(shù)進(jìn)行無量綱化，得到FJW、FPW、FJZ8W、FJZ12W、FPZ8W、FJS8W，計(jì)算方法如下：

FJW=FJ/Fmax×100（1）

FPW=FP/Fmax×100（2）

FJZ8W=FJZ8/N×100（3）

FJZ12W=FJZ12/N×100（4）

FPZ8W=FPZ8/N×100（5）

FJS8W=FJS8/Fh×100（6）

式（1）～（6）中，F(xiàn)max為風(fēng)速傳感器的最大閾值，目前臺(tái)站所用風(fēng)速傳感器多為EL15-1CS（強(qiáng)風(fēng)型）或ZQZ-TFS型，最大閾值為75；N為氣象監(jiān)測站點(diǎn)的數(shù)量，F(xiàn)h為歷史臺(tái)風(fēng)平均影響時(shí)間。

臺(tái)風(fēng)綜合大風(fēng)影響指數(shù)ZF通過以下公式計(jì)算得到：

ZF=FJW×a1+FPW×a2+FJZ8W×a3+FJZ12W×a4+FPZ8W×a5+FJS8W×a6（7）

其中，a1、a2、a3、a4、a5、a6分別為各個(gè)無量綱化的大風(fēng)氣象參數(shù)對應(yīng)的權(quán)重系數(shù)。取值如下：a1=0.2、a2=0.2、a3=0.2、a4=0.1、a5=0.1、a6=0.2。

2.3 臺(tái)風(fēng)綜合降雨影響指數(shù)的計(jì)算

計(jì)算臺(tái)風(fēng)綜合降雨影響指數(shù)時(shí)，統(tǒng)計(jì)2012—2021年每個(gè)影響臺(tái)風(fēng)的過程累計(jì)雨量各站點(diǎn)平均值（AVGSR）、單站累計(jì)雨量最大值（MAXSR）、單站最大日雨量（MAXR24）、單站累計(jì)雨量≥100mm的站數(shù)（SRZ100），然后對上述降雨氣象參數(shù)進(jìn)行無量綱化，得到AVGSRW、MAXSRW、MAXR24W、SRZ100W，計(jì)算方法如下：

AVGSRW=AVGSR/Rh×100（8）

MAXSRW=MAXSR/Rh×100（9）

MAXR24W=MAXR24/Rh×100（10）

SRZ100W=SRZ100/N×100（11）

式（8）～（10）中，Rh為歷史最大日雨量，N為氣象監(jiān)測站點(diǎn)的數(shù)量。

結(jié)合以上各種要素，臺(tái)風(fēng)綜合降雨影響指數(shù)ZR可通過以下公式計(jì)算得到：

ZR=AVGSRW×b1+MAXSRW×b2+MAXR24W×b3+SRZ100W×b4（12）

式（12）中，b1、b2、b3、b4為各個(gè)無量綱化的降雨氣象參數(shù)對應(yīng)的權(quán)重系數(shù)。取值如下：b1=0.3、b2=0.2、b3=0.2、b4=0.3[1]。

通過計(jì)算得到羅源-連江臺(tái)風(fēng)風(fēng)雨綜合影響指數(shù)（表1、圖1）。

2.4 應(yīng)用效果分析

2022年7月1—3日第3號(hào)臺(tái)風(fēng)“暹芭”影響羅源灣，根據(jù)本次臺(tái)風(fēng)降雨的量級(jí)、范圍、過程雨量等預(yù)報(bào)結(jié)論進(jìn)行降雨指數(shù)分析，并與歷史臺(tái)風(fēng)進(jìn)行比對，制作了臺(tái)風(fēng)綜合降雨影響指數(shù)圖例（圖2、圖3），該圖例能直觀地體現(xiàn)臺(tái)風(fēng)“暹芭”的降雨影響程度和歷史排位。為臺(tái)風(fēng)預(yù)報(bào)服務(wù)提供了一種新產(chǎn)品，降雨結(jié)束后對指數(shù)進(jìn)行實(shí)況檢驗(yàn)，指數(shù)預(yù)報(bào)結(jié)論和實(shí)況基本相符。

3 結(jié)論

（1）分別選取了羅源區(qū)域內(nèi)14個(gè)、連江區(qū)域內(nèi)22個(gè)自動(dòng)氣象站的數(shù)據(jù)進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析，由于采用了更高密度的觀測資料，計(jì)算過程涵蓋了更多的氣象要素，如風(fēng)雨強(qiáng)度、影響范圍、持續(xù)時(shí)間等，該指數(shù)能客觀、全面地體現(xiàn)區(qū)域內(nèi)的臺(tái)風(fēng)風(fēng)雨影響情況。

（2）在歷史臺(tái)風(fēng)平均影響時(shí)間Fh計(jì)算時(shí)采用文中所述方法二，考慮了其指數(shù)結(jié)果排名與臺(tái)風(fēng)災(zāi)情的相關(guān)性，方法二計(jì)算結(jié)果能較為客觀地反映臺(tái)風(fēng)過程大風(fēng)的影響情況。上述3種計(jì)算方法各有優(yōu)劣，可為有關(guān)臺(tái)站進(jìn)行指數(shù)分析提供不同思路，選定計(jì)算方法時(shí)要綜合考慮臺(tái)風(fēng)影響情況，同時(shí)注意計(jì)算過程的數(shù)據(jù)來源和統(tǒng)計(jì)方法要保持一致。

（3）《一種臺(tái)風(fēng)風(fēng)雨綜合影響指數(shù)計(jì)算方法及存儲(chǔ)裝置》在指數(shù)計(jì)算時(shí)為各氣象參數(shù)配置了固定的權(quán)重，但各地臺(tái)風(fēng)災(zāi)害的特點(diǎn)有很大的差異性，根據(jù)臺(tái)風(fēng)的主要災(zāi)情調(diào)配合適的權(quán)重，以期加大指數(shù)結(jié)果與災(zāi)害損失的一致性，需要進(jìn)一步深入研究。

參考文獻(xiàn)

[1] 力梅，鄭群峰，蘭紅平，等.一種臺(tái)風(fēng)風(fēng)雨綜合影響指數(shù)計(jì)算方法及存儲(chǔ)裝置[M].北京：知識(shí)產(chǎn)權(quán)出版社，2020.