基于歷史資料的熱帶氣旋大風(fēng)定點(diǎn)預(yù)報(bào)及檢驗(yàn)

李輝，李晴嵐，黃典,3，張蕾，李廣鑫，張立杰，張莉，楊悅新

(1.深圳市氣象局，廣東深圳518040；2.中國(guó)科學(xué)院深圳先進(jìn)技術(shù)研究院，廣東深圳518055；3.國(guó)家超級(jí)計(jì)算深圳中心，廣東深圳518055)

1 引 言

廣東省海岸線有4 114 km，是我國(guó)海岸線最長(zhǎng)的省份，也是熱帶氣旋 (也稱臺(tái)風(fēng)，Tropical Cyclone)登陸最頻繁的省份。根據(jù)廣東省氣象局的統(tǒng)計(jì)資料顯示[1]，1951—2013年登陸及嚴(yán)重影響廣東的熱帶氣旋總數(shù)為314個(gè)，年均5.3個(gè)，其中登陸233個(gè)，年均3.7個(gè)，最多年份高達(dá)7個(gè)。深圳位于廣東省的南部，東臨大亞灣和大鵬灣，西瀕珠江口和伶仃洋，海岸線總長(zhǎng)248 km[2]，非常容易受到海洋氣象災(zāi)害的影響，尤其是多發(fā)于夏、秋季節(jié)的熱帶氣旋。準(zhǔn)確預(yù)報(bào)熱帶氣旋引發(fā)區(qū)域的風(fēng)雨影響，是當(dāng)?shù)卣懊癖姺罏?zāi)減災(zāi)工作的迫切需要。深圳作為一個(gè)海洋資源豐富的沿海城市，擁有密集的港口碼頭群，其集裝箱吞吐能力位列全球第三位[3-4]。對(duì)于受熱帶氣旋風(fēng)力影響敏感的港口碼頭企業(yè)，準(zhǔn)確預(yù)測(cè)熱帶氣旋風(fēng)力大小尤其重要，因?yàn)轱L(fēng)力大小決定了港口作業(yè)和運(yùn)營(yíng)是否關(guān)停，直接關(guān)系到港口的對(duì)外信譽(yù)以及競(jìng)爭(zhēng)力[5]。

由于缺乏高分辨率觀測(cè)資料以及數(shù)值模式的不完善，數(shù)值模式預(yù)報(bào)局地強(qiáng)天氣的能力還遠(yuǎn)不能滿足相關(guān)部門和用戶的需求[6-11]，數(shù)值模式預(yù)報(bào)港灣碼頭站的大風(fēng)情況，也遠(yuǎn)不能滿足專業(yè)用戶的需求[3,9]。

熱帶氣旋引發(fā)的大風(fēng)極易造成港口碼頭的集裝箱傾覆，塔吊吹倒[12-16]。有關(guān)熱帶氣旋風(fēng)力影響的定點(diǎn)預(yù)報(bào)研究，特別是對(duì)港口碼頭受熱帶氣旋影響下的風(fēng)力預(yù)報(bào)，國(guó)內(nèi)外研究非常稀少[17]，大多數(shù)港口碼頭受破壞情況都是基于城區(qū)風(fēng)災(zāi)害數(shù)據(jù)基礎(chǔ)上進(jìn)行估算，并不能反映熱帶氣旋路徑和港口碼頭間的實(shí)際距離[17]。Li等[9]對(duì)深圳的三個(gè)主要港口碼頭：鹽田港、媽灣港和蛇口碼頭在熱帶氣旋影響下的風(fēng)力分布特征進(jìn)行研究分析，其結(jié)果可用于未來(lái)進(jìn)入700 km范圍以內(nèi)的近海熱帶氣旋對(duì)三個(gè)港口碼頭站的陣風(fēng)影響進(jìn)行預(yù)估，為港口碼頭提供及時(shí)的預(yù)警信息。

Li等[9]的有關(guān)港口碼頭在熱帶氣旋影響下的定點(diǎn)陣風(fēng)預(yù)報(bào)研究指出，陣風(fēng)的大小受熱帶氣旋強(qiáng)度[18-19]、熱帶氣旋尺寸[20-21]、熱帶氣旋離港口碼頭站的距離[22-25]、熱帶氣旋相對(duì)于港口碼頭的方位[26-28]影響。Li等[9]研究用的數(shù)據(jù)是深圳港口碼頭自動(dòng)觀測(cè)站2014年以前的歷史數(shù)據(jù)，繪制的陣風(fēng)空間分布圖沒(méi)有系統(tǒng)地區(qū)分不同熱帶氣旋尺寸的影響。本研究在Li等[9]研究的基礎(chǔ)上，將熱帶氣旋尺寸進(jìn)行系統(tǒng)劃分，并融合熱帶氣旋距離、熱帶氣旋強(qiáng)度、熱帶氣旋方位，全面對(duì)三個(gè)港口碼頭站在熱帶氣旋影響下的定點(diǎn)陣風(fēng)進(jìn)行預(yù)估；另外對(duì)2014年以來(lái)進(jìn)入深圳地區(qū)700 km范圍的所有熱帶風(fēng)暴級(jí)別以上的熱帶氣旋對(duì)三個(gè)港口碼頭最大陣風(fēng)影響進(jìn)行預(yù)估和檢驗(yàn)，評(píng)估Li等[9]熱帶氣旋陣風(fēng)定點(diǎn)預(yù)報(bào)方法的實(shí)用性。

2 數(shù)據(jù)與方法

2.1 數(shù) 據(jù)

極大3秒陣風(fēng)值近年來(lái)被發(fā)達(dá)國(guó)家頻繁用于風(fēng)載荷的工程設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)[29-30]。本研究采用的數(shù)據(jù)是深圳3個(gè)港口碼頭站：鹽田港(Yantian International Container Terminal,YICT)、媽灣港(Mawan Port，MWP)、蛇口碼頭 (Shekou Ferry Terminal，SFT)直至2018年12月的所有歷史熱帶氣旋影響下的陣風(fēng)觀測(cè)數(shù)據(jù)。三個(gè)氣象站的建站時(shí)間分別為：2007年、2006年和2004年。2014年(含2014年)以前的歷史陣風(fēng)數(shù)據(jù)用于預(yù)報(bào)模型的訓(xùn)練，2015—2018年12月的熱帶氣旋陣風(fēng)觀測(cè)數(shù)據(jù)則用于預(yù)報(bào)模型的檢驗(yàn)。圖1給出3個(gè)港口碼頭站的位置。港口碼頭站的陣風(fēng)觀測(cè)數(shù)據(jù)是自動(dòng)站的整點(diǎn)小時(shí)數(shù)據(jù)，陣風(fēng)為每小時(shí)內(nèi)的最大陣風(fēng)觀測(cè)，數(shù)據(jù)來(lái)源于深圳市氣象局；熱帶氣旋的路徑、強(qiáng)度、尺寸數(shù)據(jù)來(lái)源于中國(guó)氣象局，中國(guó)氣象局在熱帶氣旋發(fā)生期間向公眾實(shí)時(shí)更新熱帶氣旋的位置、強(qiáng)度等信息，絕大部分熱帶氣旋在進(jìn)入南海后，其信息會(huì)每小時(shí)更新。

2.2 方 法

2.2.1 不同強(qiáng)度熱帶氣旋分組組合

本研究使用的建模方法同Li等[9]。先將所有熱帶氣旋按其生命史的不同強(qiáng)度階段，即熱帶低壓 (tropical depression，TD)、熱帶風(fēng)暴(tropical storm，TS)、強(qiáng)熱帶風(fēng)暴 (severe tropical storm，STS)、臺(tái)風(fēng)(typhoon，TY)、強(qiáng)臺(tái)風(fēng)(severe typhoon，STY)、超強(qiáng)臺(tái)風(fēng)(super typhoon，SuperTY)進(jìn)行分割，例如第i個(gè)熱帶氣旋，按強(qiáng)度大小分割成TDi序列，TSi序列，STSi序列，TYi序列，STYi序列，SuperTYi序列，然后用于建模分析的所有N個(gè)熱帶氣旋的不同強(qiáng)度序列，按相同的強(qiáng)度等級(jí)進(jìn)行組合，即 TD1，TD2，……，TDi，……，TDN，組合成totalTD，其他 TS、STS、TY、STY、SuperTY 的不同小組 再 組 合 成 totalTS、totalSTS、totalTY、totalSTY、totalSuperTY。另一方面，收集各熱帶氣旋同期港灣碼頭氣象站的小時(shí)最大陣風(fēng)值。

2.2.2 計(jì)算熱帶氣旋-氣象站間距離及方位角

計(jì)算歷史各熱帶氣旋不同位置與港灣碼頭氣象臺(tái)站的距離(公式(1))以及熱帶氣旋相對(duì)于氣象臺(tái)站的方位角(公式(2))[31]：

其中S是地球上兩點(diǎn)間距離 (km)；R是地球的半徑(km)，為 6 371.004 km；L1和 φ1是 A 點(diǎn)的經(jīng)度和緯度，即氣象臺(tái)站位置的經(jīng)緯度；L2和φ2是B點(diǎn)的經(jīng)度和緯度，即熱帶氣旋位置的經(jīng)緯度值。

α為A、B兩點(diǎn)間的方位角，公式(2)中θ應(yīng)該滿足以下要求：

當(dāng)B點(diǎn)位于相對(duì)于A點(diǎn)的第一象限時(shí)，方位角=α；當(dāng)B點(diǎn)位于第二象限時(shí)，方位角=360+α；當(dāng)B點(diǎn)位于第三和第四象限時(shí)，方位角=180-α。

按S大小篩選出700 km以外的熱帶氣旋，保留距離氣象站700 km以內(nèi)的熱帶氣旋記錄。

2.2.3 按熱帶氣旋尺寸大小進(jìn)一步分組

根據(jù)氣象界常規(guī)，一般采用熱帶氣旋烈風(fēng)(34 kt或17 m/s)半徑值[32-35](即7級(jí)風(fēng)圈半徑范圍)來(lái)定義熱帶氣旋尺寸。熱帶氣旋大風(fēng)的形成，主要是由于熱帶氣旋中心氣壓很低，與周圍環(huán)境形成很大的氣壓梯度引起[23]。熱帶低壓難以給周邊環(huán)境造成大的氣壓梯度，因此不會(huì)造成大風(fēng)破壞。本研究只對(duì)TS、STS、TY、STY和SuperTY造成的大風(fēng)影響進(jìn)行研究。因?yàn)榻５腟uperTY樣本偏少，因此把STY與SuperTY合并為一個(gè)熱帶氣旋類型SSTY進(jìn)行分析。Li等[9]基于2006—2014年的所有熱帶氣旋尺寸，得出TS、STS、TY、SSTY熱帶氣旋尺寸的中位數(shù)分別為：180 km、260 km、300 km、330 km，本研究將熱帶氣旋尺寸大于或等于本類型熱帶氣旋中位數(shù)尺寸的，定義為大尺寸熱帶氣旋，小于本類型熱帶氣旋中位數(shù)尺寸的為小熱帶氣旋。因此以上熱帶氣旋組別進(jìn)一步分成TSbig、STSbig、TYbig、SSTYbig和 TSsmall、STSsmall、TYsmall、SSTYsmall。

2.2.4 去除一個(gè)格點(diǎn)中一個(gè)熱帶氣旋的多個(gè)小風(fēng)影響，保留一個(gè)熱帶氣旋的最大陣風(fēng)影響

一個(gè)特定尺寸和強(qiáng)度級(jí)別的熱帶氣旋通過(guò)距離氣象站700 km范圍內(nèi)任一個(gè)1°×1°的格點(diǎn)，按照熱帶氣旋平均移動(dòng)速度15～30 km/h，一般需要至少3小時(shí)以上，在這幾小時(shí)期間，氣象臺(tái)站的小時(shí)極大風(fēng)不會(huì)保持恒定大小。鑒于氣象預(yù)報(bào)關(guān)注的是熱帶氣旋對(duì)區(qū)域可能帶來(lái)的最大災(zāi)害，因此，篩選熱帶氣旋在這個(gè)格點(diǎn)的幾小時(shí)內(nèi)對(duì)氣象臺(tái)站的最大陣風(fēng)影響，保留在數(shù)據(jù)庫(kù)中，用于預(yù)報(bào)未來(lái)同樣強(qiáng)度級(jí)別的熱帶氣旋通過(guò)鄰近位置時(shí)可能引發(fā)的氣象站最大陣風(fēng)影響。

通過(guò)以上4個(gè)步驟，可計(jì)算得到大小兩種不同尺寸類別的，不同強(qiáng)度級(jí)別熱帶氣旋在距離港灣碼頭站700 km范圍以內(nèi)的每一個(gè)整數(shù)1°×1°格點(diǎn)內(nèi) (比如 18°≤lat＜ 19 °，114°≤lon ＜115 °格點(diǎn))，在其實(shí)際歷史路徑位置，對(duì)港灣碼頭站的最大陣風(fēng)影響。

然后以港灣碼頭站為圓心，建立角坐標(biāo)系，將計(jì)算得出的每個(gè)熱帶氣旋以一個(gè)強(qiáng)度級(jí)別經(jīng)過(guò)每個(gè)整點(diǎn)1°格點(diǎn)，對(duì)該氣象臺(tái)站產(chǎn)生最大陣風(fēng)影響的位置繪制在極坐標(biāo)系中，依據(jù)該位置距氣象臺(tái)站的距離和方位角在極坐標(biāo)系中定位，以黑點(diǎn)表示。再用不同顏色表示此強(qiáng)度熱帶氣旋經(jīng)過(guò)該點(diǎn)時(shí)引發(fā)的港灣碼頭站的陣風(fēng)大小。歷史上同強(qiáng)度級(jí)別的不同熱帶氣旋在700 km范圍內(nèi)的不同格點(diǎn)引發(fā)港灣碼頭站的風(fēng)力影響則可全部繪制出來(lái)，根據(jù)已有的熱帶氣旋歷史位置、港灣碼頭風(fēng)力觀測(cè)，進(jìn)行空間插值，可得出一種強(qiáng)度級(jí)別的熱帶氣旋在近海時(shí)對(duì)相應(yīng)港灣碼頭的可能最大陣風(fēng)影響，對(duì)于每一個(gè)港灣碼頭站，一種強(qiáng)度TC對(duì)應(yīng)兩張最大陣風(fēng)影響圖，一張為大尺寸本強(qiáng)度熱帶氣旋，另一張為小尺寸本強(qiáng)度熱帶氣旋。

3 結(jié)果和討論

3.1 2014年以前TCs對(duì)港灣碼頭站陣風(fēng)影響

按照第2節(jié)中描述的方法，把有歷史記錄以來(lái)至2014年12月的三個(gè)港灣碼頭站在近海熱帶氣旋影響下的陣風(fēng)影響進(jìn)行計(jì)算，其過(guò)程包括熱帶氣旋相對(duì)于氣象臺(tái)站的距離及方位角的計(jì)算、保留距離氣象臺(tái)站700 km范圍內(nèi)的熱帶氣旋、按熱帶氣旋不同強(qiáng)度等級(jí)進(jìn)行分組、再按不同強(qiáng)度級(jí)別熱帶氣旋的不同尺寸進(jìn)一步分大小尺寸TC組、保留同一個(gè)熱帶氣旋相同強(qiáng)度級(jí)別經(jīng)過(guò)同一個(gè)經(jīng)緯度格點(diǎn)的最大陣風(fēng)影響。經(jīng)過(guò)上述計(jì)算，各組別的熱帶氣旋樣本數(shù)情況匯總在表1中；同時(shí)根據(jù)各組別的熱帶氣旋對(duì)自動(dòng)站的陣風(fēng)影響繪制空間分布圖，得到圖2(鹽田港)、圖3(媽灣港)與圖4(蛇口碼頭)。

表1 各氣象臺(tái)站2014年12月31日以前有陣風(fēng)記錄的距離700 km范圍的總TC樣本數(shù)據(jù)及最后用于空間陣風(fēng)分布繪圖的各不同強(qiáng)度、不同尺寸類別的TC樣本數(shù)

從圖2～圖4中可看出，當(dāng)熱帶氣旋位于極坐標(biāo)的第三象限時(shí)，即相對(duì)于氣象站在180～270°之間時(shí)，對(duì)上述三個(gè)港灣碼頭站的風(fēng)影響最大，特別是對(duì)于鹽田港，與熱帶氣旋強(qiáng)度級(jí)別、大小尺寸無(wú)關(guān)。當(dāng)熱帶氣旋位于相對(duì)于三個(gè)港灣碼頭站的第三象限時(shí)，逆時(shí)針旋轉(zhuǎn)的熱帶氣旋給三個(gè)臺(tái)站帶來(lái)的風(fēng)是東風(fēng)或東南風(fēng)，媽灣港、蛇口碼頭的東南方為香港新界，香港地域的存在削減了東南風(fēng)對(duì)媽灣港和蛇口碼頭的影響；而鹽田港的東南方向?yàn)榭諘缪竺?，因此受位于第三象限的熱帶氣旋風(fēng)影響要大于蛇口碼頭和媽灣港；另外由圖1可見(jiàn)，在鹽田港的西面以及北面有兩座海拔近900 m的山峰，當(dāng)鹽田港盛行東南風(fēng)時(shí)，兩座山之間形成的狹管效應(yīng)，將進(jìn)一步加大第三象限熱帶氣旋對(duì)鹽田港的風(fēng)力影響[9,36]。熱帶氣旋引發(fā)港口碼頭站大風(fēng)(陣風(fēng)≥17 m/s)的最遠(yuǎn)距離可達(dá)到400 km以上[9]，本研究將第三象限400 km范圍定義為第三象限大風(fēng)區(qū)域。另外，強(qiáng)熱帶風(fēng)暴級(jí)別以上熱帶氣旋在深圳近海700 km留下的路徑點(diǎn)并不多，尤其是SSTY和TY(圖2～圖4中的a～d)，在近海200 km范圍內(nèi)的很大一部分區(qū)域，沒(méi)有同強(qiáng)度，同尺寸類型的熱帶氣旋經(jīng)過(guò)，其主要原因是深圳自動(dòng)站建站時(shí)間相對(duì)較短。以圖2為例，2a顯示2014年以前，大尺寸SSTY到達(dá)鹽田港的最近距離為200 km左右，200 km以內(nèi)是空白；2b顯示在200 km范圍以內(nèi)，小尺寸SSTY留下3個(gè)歷史參考記錄，但其位置在第一象限。從圖中可看出，對(duì)于同一級(jí)別的熱帶氣旋，如果歷史氣旋路徑位置相似，大尺寸TC對(duì)臺(tái)站的極大風(fēng)影響，大于小尺寸TC對(duì)臺(tái)站的極大風(fēng)影響；同樣，如果位置相似，不同強(qiáng)度級(jí)別的大尺寸TCs，一般是強(qiáng)度越高，對(duì)臺(tái)站的極大風(fēng)影響越明顯。如果未來(lái)有一定尺寸，一定強(qiáng)度級(jí)別的TC進(jìn)入一個(gè)歷史上沒(méi)有同類型TC可參考的區(qū)域，則可先參考同強(qiáng)度級(jí)別不同尺寸的TC是否在鄰近區(qū)域出現(xiàn)過(guò)，如果仍然沒(méi)有，則再看同類型尺寸(比如都是大尺寸)的不同強(qiáng)度等級(jí)的TC是否在鄰近區(qū)域經(jīng)過(guò)。如果有，再根據(jù)其歷史記錄進(jìn)行調(diào)整。再以圖2a為例，如果有一個(gè)大尺寸的SSTY進(jìn)入臺(tái)站200 km范圍，大尺寸200 km范圍雖然有顏色，但考慮到是根據(jù)插值算法獲得，其可靠性低；先參考小尺寸的SSTY，如果位置及象限與歷史的路徑位置完全相似，則可直接參考圖2b的結(jié)果，相應(yīng)加大10%～20%，作為可能的大尺寸SSTY引發(fā)臺(tái)站最大陣風(fēng)影響參考值；如果是進(jìn)入200 km范圍內(nèi)的其他區(qū)域，則看是否有大尺寸的TY歷史熱帶氣旋位置參考，如果有，則可根據(jù)兩類TC強(qiáng)度級(jí)別差異，調(diào)整可能引發(fā)的臺(tái)站陣風(fēng)預(yù)報(bào)值，等等。

值得注意的是，對(duì)于圖2、圖3、圖4一些區(qū)域，不曾有歷史TCs經(jīng)過(guò)的區(qū)域，其色域值的使用，要非常謹(jǐn)慎，需同時(shí)參考其他鄰近類型TC的陣風(fēng)影響空間圖。例如圖2e，在第一象限200～500 km范圍，有一塊黃色區(qū)域(對(duì)應(yīng)21～27 m/s)陣風(fēng)影響區(qū)，其分布特征與圖2a～2d、圖2f等都不一樣，則可視為無(wú)效插值區(qū)間；同樣，圖3e、圖4e中靠近圓心附近，第一象限和第四象限紅色部分區(qū)域也為無(wú)效的插值，使用時(shí)需要參考其他不同類型TC在鄰近區(qū)域的空間插值，根據(jù)熱帶氣旋不同強(qiáng)度級(jí)別影響規(guī)律，以及熱帶氣旋不同尺寸的影響規(guī)律進(jìn)行調(diào)整。

3.2 2015—2018年TCs對(duì)港灣碼頭站陣風(fēng)影響驗(yàn)證

2015—2018年，進(jìn)入深圳地區(qū)近海700 km范圍的TCs，一共有33個(gè)(圖5)，其中有13個(gè)TCs與深圳的最近距離小于300 km，1個(gè)TC(2015年強(qiáng)臺(tái)風(fēng)“彩虹”)經(jīng)過(guò)第三象限大風(fēng)區(qū)。接下來(lái)以這14個(gè)TCs為重點(diǎn)，對(duì)“基于歷史資料的熱帶氣旋大風(fēng)定點(diǎn)預(yù)報(bào)方法”預(yù)報(bào)的港灣碼頭站最大陣風(fēng)情況進(jìn)行檢驗(yàn)。14個(gè)TCs的詳細(xì)情況見(jiàn)表2。表中所列為各TCs對(duì)三個(gè)港灣碼頭站的最大陣風(fēng)影響時(shí)所對(duì)應(yīng)的時(shí)間，TC緯度，TC經(jīng)度，TC強(qiáng)度，TC氣壓，TC尺寸，TC尺寸類型，TC與相應(yīng)臺(tái)站的距離，TC相對(duì)臺(tái)站的方位角，以及各臺(tái)站觀測(cè)到的最大陣風(fēng)；表2倒數(shù)第二列為根據(jù)圖2、圖3、圖4歷史陣風(fēng)空間分布圖估算的三個(gè)港灣碼頭氣象站的最大陣風(fēng)值；倒數(shù)第一列為按Li等[9]方法(舊方法)，根據(jù)沒(méi)有劃分大小尺寸的熱帶氣旋影響下臺(tái)站歷史陣風(fēng)空間分布圖估算的三個(gè)港灣碼頭氣象站的最大陣風(fēng)值。由表2可見(jiàn)，新舊兩種方法預(yù)測(cè)的港灣碼頭站最大陣風(fēng)大部分都非常相近。絕大部分的港灣碼頭站最大陣風(fēng)觀測(cè)值都在預(yù)測(cè)值的范圍內(nèi)，或者與預(yù)測(cè)范圍非常接近。但新、舊方法預(yù)測(cè)結(jié)果有時(shí)差別較大，比如2017年的“天鴿”(1713)臺(tái)風(fēng)，劃分熱帶氣旋尺寸后，小尺寸的SSTY“天鴿”帶給鹽田港的最大陣風(fēng)預(yù)測(cè)值為27～33 m/s，而舊方法的預(yù)測(cè)值最大陣風(fēng)為40.2±3.0 m/s，前者的最大陣風(fēng)預(yù)估更接近實(shí)際觀測(cè)。綜上所述，新方法在考慮了熱帶氣旋尺寸影響后，預(yù)報(bào)結(jié)果更合理。

特別的，我們以2018年9月臺(tái)風(fēng)“山竹”為例，討論利用歷史陣風(fēng)空間分布圖估測(cè)鹽田港最大陣風(fēng)的情況。

1822號(hào)臺(tái)風(fēng)“山竹”是2018年影響中國(guó)的臺(tái)風(fēng)王，其路徑見(jiàn)圖5d，其生命史過(guò)程中最大強(qiáng)度為65 m/s，經(jīng)過(guò)菲律賓島后臺(tái)風(fēng)強(qiáng)度有所衰減，隨后在南海強(qiáng)度維持在強(qiáng)臺(tái)風(fēng)級(jí)別，于2018年9月15日10時(shí)進(jìn)入深圳國(guó)家基本氣象站800 km范圍圈?！吧街瘛庇?月16日16—17時(shí)在廣東臺(tái)山登陸，登陸強(qiáng)度為45 m/s?！吧街瘛辈恢故菑?qiáng)度大，尺寸也創(chuàng)造了該年登陸中國(guó)的臺(tái)風(fēng)之最，最大尺寸為720 km，登陸廣東時(shí)，尺寸為400 km，為大尺寸SSTY。

表2 14個(gè)進(jìn)入300 km范圍或進(jìn)入第三象限大風(fēng)區(qū)范圍的TCs詳細(xì)情況

“山竹”對(duì)鹽田港站最大陣風(fēng)影響時(shí)，時(shí)間為9月 16 日 12 時(shí)，44.7 m/s；15 時(shí)，44.4 m/s；16 時(shí)，44.3 m/s。距離鹽田港分別為153 km、148 km、164 km，方位角為175～234°，位于或靠近第三象限，為熱帶氣旋最易給深圳造成大風(fēng)影響的區(qū)域。參考圖6a，2014年以前有記錄的位于第3象限，距離鹽田港最近的大SSTY為0814號(hào)臺(tái)風(fēng)“黑格比”，距離深圳225 km左右，其對(duì)深圳的最大陣風(fēng)影響為：32.8 m/s，但其與深圳的距離較“山竹”與深圳的最近距離偏遠(yuǎn)；而參考?xì)v史小SSTY最大陣風(fēng)影響空間分布圖(圖6b)，也缺乏第三象限可供參考的歷史熱帶氣旋陣風(fēng)記錄。再下一步，參考大TY的歷史記錄，大TY的最大陣風(fēng)影響，來(lái)自于2012的“韋森特”臺(tái)風(fēng)，最大陣風(fēng)為35.7 m/s，發(fā)生最大陣風(fēng)時(shí)，“韋森特”距離鹽田港140 km，方位角為226°，與“山竹”的發(fā)生最大陣風(fēng)的位置非常接近。發(fā)生最大陣風(fēng)時(shí)，“山竹”強(qiáng)度為48 m/s，“韋森特”強(qiáng)度為40 m/s，考慮SSTY“山竹”與TY“韋森特”的強(qiáng)度差異，我們采用簡(jiǎn)單的線性外推方法，估算“山竹”對(duì)鹽田港站的最大陣風(fēng)影響：(48×35.7)/40=42.84(m/s)。

類似，媽灣港站的最大陣風(fēng)估算為35.5 m/s，蛇口碼頭的最大陣風(fēng)估算為30.72 m/s。再考慮適當(dāng)擴(kuò)大緩沖范圍，可在計(jì)算的確定值上±3 m/s。比較“山竹”期間三個(gè)港灣碼頭站的最大陣風(fēng)觀測(cè)，可看到其預(yù)報(bào)范圍或者包括了實(shí)際觀測(cè)值，或者與實(shí)際觀測(cè)非常接近。根據(jù)熱帶氣旋影響下臺(tái)站歷史最大陣風(fēng)空間分布圖估算的臺(tái)站最大陣風(fēng)，可給預(yù)報(bào)員的重點(diǎn)單位風(fēng)險(xiǎn)預(yù)報(bào)提供非常有價(jià)值的參考。

4 結(jié) 論

熱帶氣旋強(qiáng)度、熱帶氣旋距離氣象臺(tái)站距離、熱帶氣旋相對(duì)于氣象臺(tái)站方位角、熱帶氣旋的尺寸是熱帶氣旋對(duì)氣象站大風(fēng)影響的關(guān)鍵因素。本研究在Li等[9]工作的基礎(chǔ)上，進(jìn)一步加入熱帶氣旋尺寸因素的影響，以TC組別的SSTY、TY、STS、TS 的尺寸中位數(shù)：330 km、300 km、260 km、180 km為標(biāo)準(zhǔn)，劃分為大尺寸、小尺寸的TC組別，詳細(xì)分析研究深圳的三個(gè)重點(diǎn)港口碼頭單位：鹽田港、媽灣港、蛇口碼頭在不同強(qiáng)度、距離、方位角的歷史熱帶氣旋影響下的大風(fēng)情況。用2014年以前的所有熱帶氣旋期間小時(shí)最大陣風(fēng)觀測(cè)，和熱帶氣旋各關(guān)鍵因素建立模型，繪制熱帶氣旋大風(fēng)定點(diǎn)預(yù)報(bào)位置空間分布圖。用2015—2018年進(jìn)入深圳300 km距離和第三象限大風(fēng)區(qū)域的14個(gè)熱帶氣旋驗(yàn)證熱帶氣旋大風(fēng)定點(diǎn)預(yù)報(bào)模型的準(zhǔn)確性和實(shí)用性。結(jié)果表明，根據(jù)熱帶氣旋影響下臺(tái)站歷史陣風(fēng)空間分布圖預(yù)測(cè)港灣碼頭站的最大陣風(fēng)，其預(yù)報(bào)范圍或者包括了實(shí)際觀測(cè)值，或者與實(shí)際觀測(cè)非常接近。其預(yù)報(bào)結(jié)果可為預(yù)報(bào)員做出重點(diǎn)單位風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估提供非?？煽康膮⒖?。特別地，該方法在2018年臺(tái)風(fēng)“山竹”期間，對(duì)影響深圳地區(qū)的大風(fēng)做出了準(zhǔn)確預(yù)報(bào)，在當(dāng)?shù)胤琅_(tái)減災(zāi)工作中發(fā)揮了重要作用。另一方面，由上述分析可知，由于自動(dòng)站歷史記錄時(shí)間較短，在考慮熱帶氣旋強(qiáng)度以及尺寸進(jìn)行分組后，根據(jù)熱帶氣旋距離臺(tái)站距離和方位角繪制的陣風(fēng)影響空間分布圖中的歷史數(shù)據(jù)位置略顯稀疏。未來(lái)需要根據(jù)新的熱帶氣旋觀測(cè)，不斷更新陣風(fēng)影響數(shù)據(jù)庫(kù)，更新空間分布圖，使得基于歷史資料的熱帶氣旋大風(fēng)定點(diǎn)預(yù)報(bào)更準(zhǔn)確可靠。