（交通信息工程及控制专业论文）北上热带气旋及其监测预警信息的研究.pdf

中文摘要 摘要 每年给我国北方海域造成灾害的热带气旋( 本文中简称t c ) 并不多，而一旦 出现，则造成的损失就非常巨大。为了弥补关于北上t c 对船舶安全影响方面研究 的不足，加强对于t c 北上时船舶安全的管理，从理论和实践两方面对北上t c 来 l 临时的船舶安全管理工作进行深入探讨，有必要对这方面的相关工作进行全面的 总结和再分析，为航运企业建立有效的防抗北上t c 机制和管理手段提供理论依 据，达到减轻北上t c 造成的船舶经济损失、减少人员伤亡的目的。 本文通过对气象部门多年北上t c 观测资料的统计分析，对北上t c 的发生频 率、路径特点和天气特点，以及北上t c 的强度特征等气候学规律，进行了总结和 归纳，给出了较为简单明确的、可供船舶安全管理人员使用的结论。通过对海事 安全管理部门对北上t c 造成的船舶安全方面事故的统计分析，对北上t c 可能给 船舶安全带来的危害进行了总结和分析。 根据近年来对因特网上t c 监测、预警和预报信息的跟踪和研究，对目前t c 的生成、发展、天气和路径预报等方面的研究状况和日常预报水平进行了综述； 对船舶安全管理人员所关心的t c 形成的监测手段和监测信息来源进行了总结和 介绍；在与很多具有丰富经验的船长和安全管理人员的交流、讨论的基础上，对 网上较为实用、可信的可用于日常t c 预报重要来源的网站进行了介绍和推荐。 最后，针对目前船舶进行防抗t c 操作时，存在的气象预报机构提供的t c 中 心未来落入概率圆概率过小的问题，根据对2 0 0 1 2 0 0 6 年9 6 个t c 、1 0 9 2 个时次 的中、日、美三国2 4 h t c 路径预报结果进行统计分析，提出了基于多源预报的t c 中心未来落入概率圆的确定方法。本方法可供航运安全管理人员和船长较为迅速、 有效地确定t c 中心附近危险区域，为制定防抗t c 方案提供重要的科学定量分析 的参考依据。 关键词：海上交通安全；北上热带气旋；统计分析；监测预警信息：船舶安全管理 英文摘要 s t u d y o nn o r t h - g o i n gt r o p i c a lc y c l o n e a n di t si n f o r m a t i o no fm o n i t o r i n ga n d f o r e c a s t i n g a b s tr a c t a l t h o u g ho n l yaf e wt r o p i c a lc y c l o n e s ( t c ) a f f e c ts e aa r e a so fn o r t h e r nc h i n ae a c h y e a r ，t h e yw i l lc a u s es e r i o u sd a m a g ew h e nt h e yc o m e i no r d e rt o c o u n t e r a c tt h e w e a k n e s s e si nt h ea r e ao ft h ee f f e c t i n go fn o r t h - g o i n gt ct os h i p s ，s oa st oe n h a n c et h e g o v e r n m e n to fs a f e t ys h i p p i n g ，a n dm a k eat h r o u g hs t u d yo nt h eg o v e r n m e n to fs h i p s s a f e t yw h e nn o a h g o i n gt ca p p r o a c h i n gf r o mb o t ht h e o r e t i c a la n dp r a c t i c a ls i d e s ，i ti s n e c e s s a r yt om a k eac o m p r e h e n s i v es u m m a r ya n dr e a n a l y z i n gi nt h er e l e v a n tw o r ko f t h i sa r e a i nt h i sw a y ，i tw i l lb eh e l p f u lf o rs e t t i n ge f f e c t i v ep r o c e s so fp r e v e n t i n g n o r t h g o i n gt ca n dg o v e r n m e n tm e a s u r e s t m st h e s i sm a k e sas t a t i s t i c a la n a l y s i so nt h eo b s e r v i n gd a t ao fp a s s e dy e a r s n o r t h g o i n gt c s f r o mo b s e r v a t o r i e s ，a n dm a k e sas u m m a r yo nt h ec l i m a t i cr u l e so f n o r t h - g o i n gt c ，s u c ha sf r e q u e n c y ，c h a r a c t e r i s t i c so ft r a c k s ，w e a t h e ra n di n t e n s i t y a n d f i n a l l yp r o v i d e ss o m es i m p l ea n du s e f u lc o n c l u s i o n sf o rm a r i n es a f e t ym a n a g e m e n t o n t h es t a t i s t i c a la n a l y s i so fm a r i n es a f e t ya c c i d e n t sc a u s e db yn o r t h - g o i n gt c sf r o m m a r i n es a f e t yg o v e r n m e n t ，m a k e sas u m m a r ya n da n a l y s i so nt h ed a m a g e sa n dd i s a s t e r s o f s h i p s s a f e t ym a yb ec a u s e db yn o r t h g o i n gt c s a c c o r d i n gt ot h ef o l l o w i n ga n ds t u d y i n go nt h ei n f o r m a t i o no ft cm o n i t o r i n ga n d f o r e c a s to ni n t e r n e to fr e c e n ty e a r s ，t h i st h e s i sg i v e sas u m m a r yo nt h ep r e s e n ts i t u a t i o n o ft cr e s e a r c ho ng e n e r a t i o n ，d e v e l o p m e n t ，f o r e c a s to fw e a t h e ra n dt r a c k s ，a n dd a i l y f o r e c a s t i n gl e v e l ，a n dm a k e sas u m m a r ya n di n t r o d u c t i o nt ot h em o n i t o r i n gm e a s u r e s a n di n f o r m a t i o ns o u r c e so ft cg e n e r a t i o nw h i c ha r ef o c u s e db ym a r i n es a f e t y m a n a g e m e n t t h e no nt h eb a s i so fd i s c u s s i o nw i t he x p e r i e n c e dc a p t a i n sa n dm a r i n e s a f e t ym a n a g e r s ，t h i st h e s i sg i v e si n t r o d u c t i o na n dr e c o m m e n d a t i o no fs o m ep r a c t i c a l a n dr e l i a b l ew e b s i t e so fd a i l yt cf o r e c a s t f i n a l l y ，f o c u s e do nt h ep r o b l e mt h a tt h ep r o b a b i l i t yo ff o r e c a s tc i r c l eg i v e nb y s i n g l ef o r e c a s t e rt ob et o os m a l l ，t h i st h e s i ss u p p l i e sam e t h o do fd e t e r m i n i n gt h e f o r e c a s tc i r c l eo ff u t u r et cc e n t e rb a s e do nm u l t i s o u r c e sf o r e c a s t e r sa c c o r d i n gt o9 6 英文摘要 t c s ，10 9 2t i m e s2 4h o u r sf o r e c a s t sf r o m2 0 01t o2 0 0 6m a d eb yc h i n a ，j a p a na n du s a t h i sm e t h o dc a nb eu s e df o rm a r i n es a f e t ym a n a g e r sa n dc a p t a i n st od e t e r m i n et h e d a n g e r o u sf l i e rn e a t t cc e n t e rr a p i d l ya n de f f i c i e n t l y ，s oa st op r o v i d ei m p o r t a n t r e f e r e n c ef o rs c i e n t i f i ca n dq u a n t i t a t i v ea n a l y s i st om a k ep l a n st od e f e n s eo rr e s i s tt c k e yw o r d s ：m a r i n et r a f f i cs a f e t y ；n o r t h - g o i n gt c ：s t a t i s t i c a la n a l y s i s ；m o n i t o r i n g a n df o r e c a s t i n gi n f o r m a t i o n ；m a r i n es a f e t ym a n a g e m e n t 大连海事大学学位论文原创性声明和使用授权说明 原创性声明 本人郑重声明：本论文是在导师的指导下，独立进行研究工作所取得的成果， 撰写成硕士学位论文竺j s 土垫堂氢旌壁墓堕型亟篁鱼皇的婴塞：。除论文中已 经注明引用的内容外，对论文的研究做出重要贡献的个人和集体，均己在文中以 明确方式标明。本论文中不包含任何未加明确注明的其他个人或集体已经公开发 表或未公开发表的成果。 本声明的法律责任由本人承担。 论文作者签名：2 0 0 8 年1 月1 8 日 学位论文版权使用授权书 本学位论文作者及指导教师完全了解“大连海事大学研究生学位论文提交、 版权使用管理办法”，同意大连海事大学保留并向国家有关部门或机构送交学位 论文的复印件和电子版，允许论文被查阅和借阅。本人授权大连海事大学可以将 本学位论文的全部或部分内容编入有关数据库进行检索，也可采用影印、缩印或 扫描等复制手段保存和汇编学位论文。 保密口，在年解密后适用本授权书。 本学位论文属于： 保密口 论文作者 日期：2 0 0 8 年1 月1 8 日 北上热带气旋及其监测预警信息的研究 第1 章绪论 1 1 研究的意义 热带气旋( 本文中简称t c ) 是生成于热带洋面上的天气系统，是地球上破坏 性最强的灾害性天气之一。据有关部门统计，全球自然灾害的生命损失中，有6 0 是t c 引发的暴雨、洪水、风暴潮、大风浪、滑坡、泥石流和海岸侵蚀等造成的【1 1 。 我国是全球受t c 影响最严重的国家之一。由于我国东部漫长的海岸线几乎都可能 遭受t c 侵袭，每年受t c 影响造成的经济损失总量和伤亡失踪人数均高于东亚地 区其他各国t 2 1 。 伴随t c 的狂风恶浪也会给海上船舶带来巨大灾难，全球每年均有多起t c 引 发的船毁人亡的事故发生。当t c 到达近海时，还会给在港锚泊和港口系泊的船舶 带来危害，每次t c 侵袭，都有大量船舶走锚而引发碰撞，以及系泊船发生断缆、 碰撞码头等事故发生。 本文中重点关注的是北上t c ，即到达渤海和黄海北部、中部这部分我国北方 海域的t c 。这一海区每年受t c 影响的次数仅占全年影响我国t c 的一小部分， 但所造成的损失却是十分巨大的。 以下为对我国北方海域影响较大、造成损失较为严重的几次。 7 2 0 3 号台风斑t a ，于1 9 7 2 年7 月5 日在太平洋上生成，先西行后西北上，经 过济州岛北部，于7 月2 6 日1 5 h 在山东荣城登陆，后经渤海海峡进入渤海，于2 7 日7 8 h 再次在天津塘沽登陆。该t c 经过时，渤海最大风力为8 级，阵风风力l o 级；渤海海峡和黄海北部最大风力1 1 级，阵风风力1 2 级；黄海中部最大风力9 级，阵风风力1 2 级；大连地区陆地最大风力8 - 9 级，阵风风力1 2 级。由于t c 带 来的9 1 0 级大风持续时间长达6 7 l l ，仅大连市就造成1 9 人死亡，5 1 人受伤，船 只被毁11 7 2 条( 艘) 1 3 。 7 3 0 3 号台风b i l l i e ，于1 9 7 3 年7 月1 1 日生成。7 月1 9 日1 6 1 7 h 在山东海阳 登陆，穿越山东半岛后，由蓬莱附近进入渤海，最后从辽宁兴城登陆。该t c 经过 时，渤海最大风力为7 级，阵风风力9 级；渤海海峡和黄海北部最大风力9 级， 第1 章绪论 阵风风力1 0 级：黄海中部最大风力8 级，阵风风力9 级；大连地区陆地最大风力 7 级，阵风风力8 - 9 级。 8 5 0 9 号台风m a m i e ，于1 9 8 5 年8 月1 4 日在台湾以东洋面生成。1 7 日起接近 我国大陆，8 月1 8 日首先在江苏启东登陆，次日9 h 在山东胶南第二次登陆，并穿 过山东半岛进入渤海，1 9 日1 8 1 9 时，在大连第三次登陆。受其影响，北方各海 区最大风力1 0 1 1 级，阵风1 1 。1 2 级，陆地最大风力9 1 1 级，阵风1 1 1 2 级。此次 t c 过程造成7 5 人死亡，7 9 6 人重伤【4 】。 9 2 1 6 号台风p o l l y ，于1 9 9 2 年8 月2 7 日在菲律宾以东洋面生成，3 0 日在台湾 花莲一带登陆，次日穿过台湾海峡在福建长乐登陆，后来穿过山东半岛进入黄海 北部。该t c 造成渤海海峡、黄海北部和黄海中部最大风力8 - 9 级，阵风1 0 11 级， 渤海最大风力7 8 级，阵风8 级，旅顺最大风力7 8 级，阵风1 0 级。共毁坏船只 1 0 9 条( 艘) 。 9 4 1 5 号台风e u i e ，于1 9 9 4 年8 月6 日生成，先西南下，后西北行，靠近我国 大陆后一直北上，于8 月1 5 日2 3 2 4 h 在山东乳山登陆，经成山头进入黄海北部， 于1 6 日9 h 在辽宁皮口再次登陆。该t c 经过时，黄海中部最大风力1 0 1 1 级，阵 风1 2 级，渤海海峡和黄海北部最大风力l o 级，阵风1 2 级，渤海和大连陆地最大 风力8 级，阵风1 2 级。该t c 造成1 7 人死亡，1 3 6 人受伤，船只损毁2 9 7 条( 艘) ， 直接经济损失约2 3 亿元。 9 7 11 号台风w i n n i e ，于1 9 9 7 年8 月1 0 日生成，1 8 日2 1 h 在浙江温岭首次登 陆，2 0 日上午从江苏北部进入鲁南，沿鲁中山区东部北上，于当日1 7 h 从莱州湾 移出山东进入渤海，2 1 日凌晨从营口附近再次登陆。受其影响，北方各海区最大 风力8 - 9 级，阵风1 1 级，大连地区陆地最大风力8 级，阵风1 1 级。此次t c 过程 造成5 人死亡，船舶损坏8 1 7 条( 艘) ，直接经济损失1 1 8 亿元。 随着我国经济建设的高水平持续发展，北方的环渤海经济圈已成为我国经济 发展最重要的地区之一，与此同时，t c 造成的灾害和经济损失金额也在不断持续 上升。 每年能给我国北方海域造成灾害的t c 并不多，而一旦出现，则造成的损失就 非常巨大，因此，从灾害学上讲，北上t c 属于低概率、高风险事件【5 】。由于北上 北上热带气旋及其监测预警信息的研究 t c 的这种特点，使得很多船舶安全管理人员对北上t c 的危害性不够重视，或者 对其特点不够明确。在查阅以往的有关文献的过程中，也充分证明了这一点。有 很多关于我国南方海域t c 的防抗方面的文章，但针对北上t c 的特征分析、事故 分析和防抗注意事项的研究却几乎没有。 为了弥补关于北上t c 对船舶安全影响方面研究的不足，加强对于t c 北上时 船舶安全的管理，从理论和实践两方面对北上t c 来临时的船舶安全管理工作进行 深入探讨，有必要对这方面的相关工作进行全面的总结和再分析，为航运企业建 立有效的防抗北上t c 机制和管理手段提供理论依据，达到减轻北上t c 造成的船 舶经济损失、减少人员伤亡的目的。 1 2 本课题的研究现状 目前已有的对影响我国北方海域t c 的研究工作，主要是由气象部门的工作人 员进行的。 从2 0 世纪5 0 年代起，气象部门的研究人员就开始对那些造成较大灾害的北 上t c 进行个例分析：6 0 年代，在预报改革中，将天气分型中把北上t c 纳入分型 和影响系统分类中，在对有重大影响的北上t c 进行个例分析的基础上，进行综合， 提出了北上t c 影响天气系统特征，建立了相应的天气学预报方法：7 0 年代，气 象部门全面展开了对北上t c 异常路径的研究，较为系统地研究了北上t c 特大暴 雨的特点，系统地研制了北上t c 路径的预报方法，建立了北上t c 路径预报的数 值预报模式，并将分析研究成果应用于日常业务预报f 6 】；8 0 年代开始，气象研究 人员对北上t c 的性质、结构和变化特点进行了分析研究，并进行了大量的动力学 分析研究，数值实验得以展开，数值预报方法得到了改进【7 1 。 9 0 年代以后，陆续开展了北上t c 业务化系统的全面研制，全面系统地把研 制的预报方法和基本观点应用于业务实际，取得了较好的业务工作效果，大大增 强了对北上t c 的预报能力，并取得了可观的社会和经济效益疆】。 彳墨 总的看来，对北上t c 的研究有这样的特点：对北上t c 路径的研究多，对其 天气影响的研究少；对北上t c 暴雨的研究多，对其造成的大风、风暴潮的研究少 【9 】；制作的北上t c 路径预报方法多，对其造成的天气要素预报方法少【1 0 1 。 第1 章绪论 由此可见，对北上t c 的研究工作，主要还是由气象部门的研究人员开展的， 目的主要在于提高对北上t c 的预报水平。对于航运安全管理方面来说，目前缺少 的是，对我国北方海域港口和航运企业船舶安全生产具有明确针对性和指导意义 的研究。具体来说，如对北上t c 的气候特征进行简单明确的总结和归纳；北上 t c 对航运企业安全的影响；对北上t c 监测、预警信息的手段、信息来源、预报 准确性进行分析、总结，等等。 1 3 本文的主要工作 ( 1 ) 根据历史资料和过去的研究成果，对北上t c 的发生频率、路径特点、不同 路径北上t c 的天气特点，以及北上t c 的强度特征等气候学规律，进行了较为全 面、详细的分析、总结和归纳，为船舶安全管理人员提供了较为清晰、明确的关 于北上t c 的气候背景知识。 ( 2 ) 对北上t c 带来的恶劣天气，如风暴潮和狂风恶浪等，对我国北方海域船舶 安全可能造成的主要影响，进行了分析。使在我国北方海区从事船舶安全的工作 人员，也能认识到t c 北上所带来的危害，进一步提高其对北上t c 的风险防范意 识，保障船舶和相关设施的安全。 ( 3 ) 根据近年来对因特网上t c 监测、预警和预报信息的跟踪和研究，对目前t c 的生成、发展、天气和路径预报等方面的研究状况和日常预报水平进行了综述， 对船舶安全管理人员所关心的t c 形成的监测手段和监测信息来源进行了总结和 介绍。 ( 4 ) 在与很多具有丰富抗避t c 经验的船长和具有丰富指导船舶抗避t c 经验的 安全管理人员的交流、讨论的基础上，对因特网上较为实用、可信的可用于日常 t c 预报信息重要来源的气象网站进行推荐和介绍。为船舶安全管理人员指挥防抗 t c 提供可作重要参考的t c 预警、预报信息来源。 ( 5 ) 针对目前船舶进行防抗t c 操作时，存在的气象预报机构提供的t c 中心未 来落入概率圆的概率过小的问题，根据对2 0 0 1 2 0 0 6 年9 6 个t c 、1 0 9 2 个时次的 中、日、美三国2 4 h t c 路径预报结果进行统计分析，提出了基于多源预报的t c 中心未来落入概率圆的确定方法。本方法可供航运安全管理人员和船长较为迅速、 北上热带气旋及其监测预警信息的研究 有效地确定船舶绕避t c 距离或t c 中心附近危险区域，为确定防抗t c 方案提供 重要的科学定量分析的参考依据。 第2 章北上热带气旋气候特征统计分析 第2 章北上热带气旋气候特征统计分析 2 1 北上热带气旋的定义 北上t c 通常指经过黄海、渤海，在华北、东北地区沿海登陆的t c ；或是在 我国东南沿海登陆后，进入华北、东北地区的t c ；或是经过日本海从欧亚大陆东 岸进入东北的t c t l l l 。 在本文中，采用大连气象台提出的有关区域划分的规定，将北上t c 定义区规 定为：3 0 0 n 为南界，3 0 0 n 1 2 5 0 e 、3 5 0 n 1 3 0 0 e 、4 0 0 n 1 3 5 0 e 和4 5 0 n 1 4 0 0 e 四点连 线为东界的区域；将北上t c 的研究区域定义为：3 5 0 n 为南界，3 5 0 n 1 2 5 0 e 、 4 0 。n 1 3 0 。e 和4 5 。n 1 3 5 。e 三点连线为东界的区域【1 2 1 。见图2 1 。 图2 1 北上t c 的定义区和研究区 f i g 2 1d e f m i t i o na r e aa n dr e s e a r c ha r e ao f n o r t h g o i n gt c 2 2 北上热带气旋的发生频率 ， 从对1 9 4 9 年以来进入定义区的1 5 0 个北上t c 的统计情况来看，t c 最早进入 定义区的时间在5 月下旬，最晚在1 1 月上旬。而且，北上t c 的发生次数有着较 为明显的年际变化，最多一年可多达8 个，最少的一年里只有1 个。 图2 2 为1 9 7 1 年至2 0 0 0 年逐年进入研究区的北上t c 次数统计情况。 北上热带气旋及其监测预警信息的研究 图2 2 逐年进入研究区的北上t c 次数统计 f i g 2 2s t a t i s t i c so na n n u a lf r e q u e n c yo f n o r t h - g o i n gt ci nt h er e s e a r c ha r e a 从图中可见，进入研究区的北上t c 最多的一年是1 9 8 5 年，多达4 个，同时 也有很多年没有t c 北上进入研究区。 从进入定义区的北上t c 出现的月、旬分布情况来看，8 月份次数最多，7 月 份次之，9 月份再次之，即主要出现在7 、8 两月。 图2 3 是1 9 7 1 年至2 0 0 0 年进入研究区的北上t c 逐句次数分布图。 飞：八。 ” 。 厂 | ， 一八。1 图2 3 进入研究区的北上t c 逐句次数分布图 f i g 2 3t e n - d a yf r e q u e n c yo fn o r t h - g o i n gt ci nt h er e s e a r c ha r e a 由图可见，进入研究区的北上t c 从7 月中旬至8 月下旬为高峰期。出现这种 现象的原因，主要是与副高在每年7 、8 月份北跳至全年最北位置这一气候规律有 关【1 3 】。 第2 章北上热带气旋气候特征统计分析 2 3 北上热带气旋的路径特点 从对多年来北上t c 的路径分析的结果来看，北上t c 可分为登陆、转向和消 失三种情况，由此可分为三大类八个分类【1 4 】。 2 3 1 登陆类北上热带气旋 此类北上t c 一般在我国北方省市的黄海、渤海沿海登陆，或在日本海沿海登 陆，然后进入北上t c 定义区( 见图2 4 ) 。具体可再分为两个分类。 ( 1 ) 西登陆类：t c 由其生成区生成后，向北或西北移动，到达琉球群岛后 继续向西北移动，在山东、河北、天津、辽宁沿海登陆。 ( 2 ) 东登陆类：t c 从关岛附近在1 2 5 0 e 以东海域一直向偏北移动，在朝鲜 和俄罗斯的日本海沿岸登陆后，进入北上t c 定义区。 图2 4 登陆类北上热带气旋路径 f i g 2 4t r a c k so fn o r t h g o i n gt c ，l a n d i n gt y p e 2 3 2 转向类北上热带气旋 此类北上t c 基本上按抛物线运动，即先向偏西方向移动然后转向偏东方向 ( 见图2 5 ) 。具体可再分为三个分类。 北上热带气旋及其监测预警信息的研究 ( 1 ) 北转型类：t c 先从关岛附近一直向西北方向移动，绝大多数在我国东 南沿海登陆后转向、少数在海上转向，然后穿过朝鲜半岛北部( 3 8 0 n 以北) ，进 入日本海。 ( 2 ) 中转向类：t c 先从关岛附近一直向西北方向移动，大部分在我国东南 沿海登陆后转向、一部分在海上转向，然后穿过朝鲜半岛中部( 3 5 0 n 3 8 0 n ) ，进 入日本海。 ( 3 ) 南转向类：t c 先从其源地一直向西北方向移动，在我国东海转向，然 后穿过对马海峡，或从其以南进入日本海。 图2 5 转向类北上热带气旋路径 f i g 2 5t r a c k so f n o r t h - g o i n gt c ，t u r n i n gr o u n dt y p e 2 。3 。3 消失类北上热带气旋 此类北上t c 一直向偏北方向移动，最后消失于陆地或海上( 见图2 6 ) 。具 体擅萄再分为三个分类。 ( 1 ) 北消失类：t c 先向西北或西移动，在我国东南沿海登陆后直向偏北 方向移动，逐渐减弱，进入3 5 0 n 以北消失。 第2 章北上热带气旋气候特征统计分析 ( 2 ) 南消失类：t c 从关岛附近先向西北方向移动，在我国东南沿海登陆后， 北上减弱，并在3 5 0 n 以南消失。 ( 3 ) 海上消失类：t c 先从我国南海向东北移、或从关岛向西北方向移动， 然后转向东北方；或从马里亚纳群岛北部、小笠原群岛向北移动，最后减弱、消 失在黄海、日本海海面。 图2 6 消失类北上热带气旋路径 f i g 2 6t r a c k so f n o r t h - g o i n gt c ，d i s a p p e a r i n gt y p e 通过对1 9 4 9 年以来共计1 5 0 个北上t c 的统计，得到各类北上t c 路径的个 数。见表2 1 。 表2 1 各类北上t c 路径统计 t a b 2 1s t a t i s t i c so nt h ef r e q u e n c yo fa l lk i n do f n o r t h - g o i n gt c 登陆类转向类消失类 类别 西东北中南 北 南 海上 1 281 8 2 1 4 9 1 01 31 9 个数 2 08 84 2 8 5 1 2 1 4 3 3 6 9 1 3 百分比 1 3 5 9 2 8 北上热带气旋及其监测预警信息的研究 从表2 1 可看出，转向类北上t c 最多，占5 9 ，其中南转向类就占3 3 ：消 失类北上t c 次之，占2 8 ；登陆类北上t c 最少，仅占1 3 。但是，统计表明， 登陆类北上t c 虽占少数，却属于异常路径的t c ，正是北上t c 路径预报的难点【1 5 】。 2 4 北上热带气旋的天气特点 t c 所引起的天气主要是狂风、暴雨和风暴潮。对于海上船舶来说，t c 引起 的巨浪也是必须考虑的。当t c 移动到北上t c 定义区时，由于己位于中纬度地区， t c 的性质或多或少有些变化，其天气特征不完全与其在较低纬度时一致【1 6 1 。在本 文的工作中，主要根据历史t c 大风实况记录资料，对不同路径北上t c 引发的大 风天气情况进行了统计分析、总结和归纳。 2 4 1 登陆类北上热带气旋的天气特点 ( 1 ) 西登陆类 这类t c 可在起路径两侧造成大范围的大风和暴雨天气。山东半岛东部沿海、 渤海海峡、黄海北部和辽东半岛东部沿海，均可出现8 1 0 级大风，最大可达1 1 - 1 2 级；渤海沿岸可出现7 8 级大风，最大9 级大风。 ( 2 ) 东登陆类 此类t c 可在其路径的西侧产生暴雨天气。山东半岛东部、辽东半岛东部、黄 海北部可出现7 - 8 级大风。 2 4 2 转向类北上热带气旋的天气特点 ( 1 ) 北转向类 此类t c 可在其路径的西北侧和中心附近产生暴雨和大风天气，影响范围较广。 具体来说，可在山东半岛东部沿海和黄海北部产生8 - 9 级大风，最大可达1 1 级， 其他沿海地区也可出现6 7 级大风。 ( 2 ) 中转向类 此类t c 可在其路径的西北侧产生暴雨和大风天气。黄海北部、山东半岛和辽 东半岛沿海可产生6 7 级大风。 ( 3 ) 南转向类 此类t c 可暴雨和大风天气主要发生在其路径北侧和西北侧，影响范围较广。 具体来说，可在山东半岛东部沿海和黄海北部产生8 - 9 级大风，最大可达1 1 级， 其他沿海地区也可出现6 7 级大风。 第2 章北上热带气旋气候特征统计分析 2 4 3 消失类北上热带气旋的天气特点 ( 1 ) 北消失类 此类t c 是北上t c 个路径中影响范围最广的，产生的暴雨强度也最大，但大 风强度并不大，可在黄海北部、渤海及山东半岛沿海产生7 8 级大风。 ( 2 ) 南消失类 此类t c 绝大多数不会在北上t c 定义区内产生暴雨和大风，只是当t c 消失 位置接近3 5 0 n 时，才可能在黄海北部、辽东半岛和山东半岛沿海造成6 7 级大风。 ( 3 ) 海上消失类 此类t c 也是绝大多数不会在北上t c 定义区内产生暴雨和大风，只是当t c 消失在黄海北部时，可能影响山东半岛和辽东半岛南部，造成该区域沿海出现6 7 级大风。 2 5 北上热带气旋的强度特征 t c 在热带洋面生成后，长途跋涉来到相对干冷的中纬度地区后，基本上强度 已明显减弱【1 7 1 8 1 。根据对1 9 4 9 年以来1 5 0 个北上t c 的统计，t c 整个生命期最 高强度和进入定义区的强度情况见表2 2 、图2 7 和图2 8 。 表2 2 北上t c 强度和次数统计 t a b 2 2s t a t i s t i c so nt h ei n t e n s i t ya n df r e q u e n c yo fn o r t h - g o i n gt c t c 强度低于t d t dt ss t st 总数 次最高强度0 0 7 5 6 4 2 6 1 7 111 7 4 1 5 0 1 0 0 数 定义区强度9 6 5 0 3 3 2 5 1 7 3 3 2 2 3 3 2 2 1 5 0 1 0 0 北上热带气旋及其监测预警信息的研究 最高强度 口低丁t d 团t d 口i s 口s t s t 图2 7 北上t c 最高强度次数统计情况 f i g 2 7s t a t i s t i c so i lt h eh i 【g h e s ti n t e n s i t ya n df r e q u e n c yo f n o r t h - g o i n gt c 定义强度 口低于t d 囵t d 口t s 口s t s t 图2 8 北上t c 定义区强度次数统计情况 f i g 2 8s t a t i s t i c so nt h ei n t e n s i t ya n df r e q u e n c yo f n o r t h - g o i n gt c 从图、表中可看出，来到北上t c 定义区的t c ，从强度上看明显减弱，最高 强度为t ( 台风) 的从1 1 1 次减少到3 3 次，比例由原来的7 4 减少到2 2 ；同时， 也可以看到，s t s 、t s 和t d 强度的t c 却明显增加，分别从原来的1 7 、4 和 5 增加到2 2 、17 和3 3 。 表2 3 为北上t c 中心最低气压情况统计。 第2 章北上热带气旋气候特征统计分析 表2 3 北上t c 最低气压情况统计 最低气压( h p a )9 3 6 9 6 0 9 6 1 9 7 59 7 6 1 0 0 01 0 0 1 1 0 1 0 总数 次数 l l2 28 72 11 4 1 比例8 1 6 6 2 1 5 1 0 0 图2 9 北上t c 最低气压分布 f i g 2 9d i s t r i b u t i o no ft h el o w e s tc e n t r a lp r e s s u r eo f n o r t h - g o i n gt c 从图、表中可以看出，进入到北上t c 定义区的t c ，中等强度和偏弱强度的 占绝大多数，其中心气压值在9 7 6 1 0 1 0 h p a 之间的占7 7 ；较强的t c 较少，中心 气压值在9 6 1 9 7 5 h p a 之间的占1 6 ，在9 3 6 9 6 0 h p a 之间的占8 ；中心气压低于 6 3 5 h p a 的特强t c 则没有。 北上热带气旋及其监测预警信息的研究 第3 章北上热带气旋对船舶安全的主要影响 在t c 引发的狂风、恶浪、暴雨和风暴潮等恶劣天气中，对船舶影响最大的是 风浪和风暴潮。暴雨对船舶安全的影响一般认为是会减低能见度【1 9 1 ，故本文也不 做特别的分析。本文中，着重分析风浪和风暴潮的影响。 3 1 热带气旋引发的风暴潮对船舶安全的影响 风暴潮是指因台风等强风暴影响引起的海面异常升高现象，主要是由于大气 压下降或大风所造成的。如果适逢天文大潮，则可能造成十分严重的灾害【2 0 1 。 t c 在我国北方海域引发的风暴潮影响最为严重的是天津港。 1 9 8 5 年8 月，受8 5 0 9 号台风引发的风暴潮影响，天津港区潮位高达5 5 m 。 滨海居民区受风暴增水影响，在不到一个小时内，变成一片汪洋，街面水深达1 3 m ， 一楼的居民区被淹、公路交通断绝、电源短路，海河堤坝被冲垮1 0 0 多米，整个 地区停水停电2 4 h 。 1 9 9 2 年9 月2 日，受变性后的9 2 1 6 号强热带风暴影响，塘沽地区出现了2 0 谚 世纪以来最高潮位5 9 3 m 。天津新港客运码头、渤海公司港区码头、办公楼群、货 场、仓库、车间等全部被淹。 1 9 9 7 年8 月2 0 日，受9 7 1 1 号台风影响，渤海和黄海北部出现4 5 m 巨浪区， 天津塘沽潮位达5 5 9 m ，5 0 0 0 多吨氧化铝被海水浸泡，损失高达4 5 0 0 万美元，汉 沽区多处海堤决口【2 1 1 。 由这些北上t c 引发的风暴潮对我国北方海域影响的实例可以看出，北上t c 引发的风暴潮引发的风暴潮对船舶的直接影响不大，但对港口的影响不可忽视。 而且，我国北方受影响最大的是天津塘沽港区，没见到其他港区受到重大影响的 报道。而发生影响天津港区的风暴潮，按照北上t c 路径的不同，其影响情况也不 相同【捌。 当北上t c 在渤海西岸登陆时，引发的风暴潮特点是：实测最高潮位发生在 t c 登陆前的增水曲线正相叠加在天文大潮之时，最大增水值出现在天文潮低谷点 e 。 第3 章北上热带气旋对船舶安全的主要影响 当北上t c 在辽东半岛南部登陆时，引发的风暴潮特点是：在先兆增水阶段， 塘沽吹向岸风( e - n e ) ；在激振增水阶段时，塘沽的平均风力较小，约2 3 级， 风向为离岸风( w s w - n ) ；当t c 中心移至渤海海峡时，出现最大增水。 当北上t c 在渤海中消失时，所引发的风暴潮特点为：增水曲线随t c 逼近渤 海而呈上升趋势，塘沽主风向偏东；最大增水值出现在t c 中心即将进入或刚刚进 入渤海时。 当北上t c 在黄海中向东转向时，所引发的风暴潮特点为：天津港的最大增水 值较小，增水曲线呈持续缓慢地波动上升趋势；当t c 中心到达4 2 。1 4 4 4 。n 、 1 2 2 0 e 1 2 3 0 e 时，天津港增水迅速增大，直至达到最大增水值；当最大增水与天文 大潮正相叠加时，也可能造成海水浸陆。 3 2 热带气旋的狂风恶浪对船舶安全的影响 从流体力学的观点看，t c 是一种螺旋形气流，其水平运动由向心运动和圆周 运动两部分合成。核心区外围区的速度分布不同，核心区流体质点的速度和矢径 成正比，速度分布为有旋运动而无变形；外围区流体质点的速度和矢径成反比， 速度为无旋运动而有变形，为诱导速度区【2 3 】。核心区的旋转风加上极大的气压梯 度对海水的吸力作用，使t c 中心附近的海水涌成带高尖的“金字塔浪 。风向和 风速的急剧改变，发生新旧浪的互相冲击，造成极高的惊涛骇浪，对船舶的危害 极大，故应尽力避离之。 3 2 1 对航行船舶的影响 海浪对航行船舶的影响，主要是船舶在海浪作用下的摇摆【2 4 1 。船舶发生摇摆 时会产生一系列有害的影响，如船员晕船、船体和设备损坏、部分仪器无法正常 使用，等等。除了摇摆运动外，船舶受海浪影响时，还可能发生掩埋、砰击、冲 击和飞溅现象，损坏船体和甲板设备。此外还可能出现空车、失速等现象，影响 船舶稳性和操纵性。 当船舶横向受浪时，船舶容易出现横谐摇的情况，由于船舶剧烈横摇，将产 生各种对船舶带来危害的状况，如横摇角过大、侧舷容易上浪、过大的横摇加速 北上热带气旋及其监测预警信息的研究 度引起货物移动和自由液面冲击力增大，以及人员不适、船用仪器使用不便、船 体结构容易受损，增大船舶倾覆的危险。 在激烈的纵摇和垂荡中，可发生拍底现象，使船首底部，甚至整个首垂线后 1 4 船长区域和波浪表面发生冲击，产生很大的应力，使船体发生剧烈振动，并可 能导致船舶首部结构的损伤。 当发生甲板上浪时，打在甲板上的海水可看作自由液面，对船舶的稳性产生 不良影响。同时，海浪的作用还会使甲板设备和上层建筑直接遭受破坏，特别是 装有甲板货时，易造成货物移动，危及船舶安全。 在顺浪航行时，若船尾陷入比船速快的波谷中，会出现尾淹现象，这时海浪 会打上甲板。由于船与波浪的相对速度很小，波浪通过船的时间较长，打上海水 的机会就较多。当船舶处于追波的前倾斜面时，会出现航向不稳定状态，甚至突 然产生首摇而横于波浪中，即所谓打横。此时，一瞬间产生很大的横倾，袭来的 波浪打到船上会使船舶陷入非常危险的境地，如不立即采取变速措施，使船速与 波速产生差异，就很难避免危险状态的出现。 此外，剧烈的纵摇和垂荡会使螺旋桨的一部分或全部周期性地露出水面，发 生螺旋桨空转现象，也称为打空车。这时，螺旋桨的效率将显著下降，船速降低， 螺旋桨、轴系和船体会产生很大震动，同时，使它们受到很大的冲击力，随时有 可能受损。 在t c 浪区航行时更是如此。与其它天气系统引发的海浪相比，t c 浪区的范 围要大得多，而且浪高势急，冲击力极强，所受影响更加严重。在t c 涡旋区内， 往往天空昏暗、暴雨倾盆、恶浪滔天、浪花飞溅，使能见度严重下降。在这种情 况下，目测船位和视觉通信都非常困难甚至于不可能，船舶很容易失去控制，不 仅航行十分困难，还容易引发事故，如人员伤亡和船舶倾覆等【2 5 1 。 在t c 区域航行时，还须特别注意眼区的“金字塔浪”。由于t c 眼区内天气 明显转好，狂风暴雨骤停，往往给人以船舶已经驶出t c 影响范围的错觉，从而放 松警惕。而事实上，t c 眼区的“金字塔浪 具有驻波性质，是在原地附近上下跳 动的，会使得船舶操纵变得异常困难，加上浪高极大，非常容易发生危险【2 6 】。 第3 章北上热带气旋对船舶安全的主要影响 3 2 2 对锚泊船舶的影响 t c 海浪能量极大，往往能传播很远，从而影响到港口或近海锚地。受近海水 深、海底坡度和地形等因素的影响，其波长将会变短、波高变大。t c 海浪进入海 峡和航道时，还会因为狭管效应，使海浪在海峡和航道两旁产生很强的反射和折 射。这种反射波和折射波发生叠加时，会使t c 海浪在海峡和航道内变大，甚至形