內(nèi)容提要：利用CMA提供的1949~2008年西北太平洋（含南中國海海域）熱帶氣旋最佳路徑資料，分析了近60年影響我國沿海商船航線的熱帶氣旋的時空分布規(guī)律。研究表明，60年際累計影響次數(shù)和累計影響時間最嚴(yán)重的區(qū)域主要集中在海南省以東18°N~21°N商船航行區(qū)域，從18°N往高緯度地區(qū)，熱帶氣旋影響的次數(shù)逐漸減少，在臺灣海峽一帶減少的趨勢比較慢；不同年代的分布表明，熱帶氣旋影響沿海商船航線最嚴(yán)重的區(qū)域有向北漂移的趨勢。

關(guān)鍵詞：熱帶氣旋 沿海水域 商船航線 空間分布 經(jīng)緯度網(wǎng)格

0引言

中國是世界上遭受熱帶氣旋災(zāi)害最為嚴(yán)重的國家之一。自1949年以來，中國每年因熱帶氣旋災(zāi)害造成的直接經(jīng)濟(jì)損失在10億~100億元以上，死亡人數(shù)在100~1000人以上。熱帶氣旋是對船舶安全航行威脅最大的災(zāi)害性天氣系統(tǒng)。熱帶氣旋導(dǎo)致的強(qiáng)風(fēng)、大浪（波浪和涌浪）、暴雨、風(fēng)暴潮等惡劣天氣和海況是影響船舶安全航行的重要因子。

關(guān)于熱帶氣旋規(guī)律國內(nèi)外不少學(xué)者進(jìn)行了研究。本文利用1949~2008年CMA最佳熱帶氣旋路徑資料，采用統(tǒng)計和趨勢分析方法，系統(tǒng)分析了影響我國沿海商船航線的熱帶氣旋的60年際時空（主要分為不同海區(qū)和1°×1°經(jīng)緯度網(wǎng)格內(nèi)）分布規(guī)律。其研究成果不僅可以作為我國航運(yùn)企業(yè)合理安排航區(qū)生產(chǎn)、降低和規(guī)避生產(chǎn)風(fēng)險提供參考，而且對海上交通主管部門、海上搜救部門合理制定海上安全應(yīng)急對策、部署應(yīng)急力量、制定搜救策略等均具有重要的參考價值。

1研究區(qū)域及資料

考慮到航行安全以及通航環(huán)境的制約，我國沿海航行船舶通常都有其習(xí)慣航路和航法。為研究熱帶氣旋對我國沿海商船航線的影響，選定的研究區(qū)域是指以《中國航路指南》推薦的沿海商船最外航線為最外邊界的所有中國沿海水域以及整個渤海灣、臺灣海峽水域，如圖1所示。

由于熱帶氣旋對船舶的影響，主要是熱帶氣旋大風(fēng)及其導(dǎo)致的風(fēng)浪、涌浪對船舶安全航行構(gòu)成的威脅。在航海實(shí)踐中，一般將熱帶氣旋中心至風(fēng)力大于等于7級的區(qū)域作為危險區(qū)域。因此，本文的分析研究以熱帶氣旋7級風(fēng)場范圍為基準(zhǔn)，即：只要熱帶氣旋有大于或等于7級以上風(fēng)場進(jìn)入研究區(qū)域，就認(rèn)為該熱帶氣旋對我國沿海商船航線構(gòu)成影響。

圖1研究區(qū)域圖

本文的熱帶氣旋資料采用CMA整理的西北太平洋（包括南海）熱帶氣旋（以下簡記為TC）最佳路徑資料，并參考中國氣象局出版的《熱帶氣旋年鑒》資料。資料主要提供了6h一次的最低中心氣壓值、中心位置、最大風(fēng)速、最大風(fēng)力半徑等信息。但是，由于觀測資料的不完整，缺少最大風(fēng)力半徑等和7級風(fēng)場資料。

為滿足研究需要，本文利用已有資料對最大風(fēng)速半徑以及7級風(fēng)場進(jìn)行了反演。

對于最大風(fēng)速半徑的計算，采用式（1）：

Rmax=37.54×cxp（-0.0070×Vmax） （1）

對于7級風(fēng)場的計算，采用式（2）：

（2）

式中：Vmax為最大風(fēng)速；r為距離TC中心的距離；θ為方位角；rm為最大風(fēng)力半徑；θ0，p，q為經(jīng)驗(yàn)常數(shù)；d為形狀參數(shù)。各參數(shù)的取值參見表1。

表1參數(shù)取值表

2不同海區(qū)內(nèi)的分布特征

1949~2008年西北太平洋共生成熱帶氣旋2025個，其中影響研究區(qū)域的TC共500個。統(tǒng)計結(jié)果表明，TC對南海海區(qū)商船航線影響最為頻繁（年均5.0個），其次是東海海區(qū)（年均3.9個），而對黃渤海區(qū)域的影響次數(shù)最少（年均0.6個）。TC進(jìn)入東海海區(qū)后，大部分（占總數(shù)的52.0%）都會對沿海商船航線構(gòu)成威脅，而進(jìn)入南海和黃渤海海區(qū)后，只有不到一半（分別占總數(shù)的百分比為36.0%和35.2％）的會對沿海商船航線構(gòu)成威脅，參見圖2。

圖2進(jìn)入各海區(qū)的熱帶氣旋總數(shù)及影響研究區(qū)域的熱帶氣旋總頻數(shù)

圖31949~2008年影響研究區(qū)域的熱帶氣旋在不同月份的分布圖

統(tǒng)計表明（參見圖3），TC在全年每個月份均有生成，但是1~3月份沒有影響中國沿海商船航線的TC，4月份也基本沒有（1991年和2008年各有一個）。TC對中國沿海商船航線的影響主要集中在7、8、9三個月，這三個月TC對研究區(qū)域的年均影響次數(shù)為6.5次；年最多10次（1952年）；年最少2次（1950年、1987年）。7~9月TC影響中國沿海商船航線的次數(shù)占60年中TC對中國沿海商船航線影響總次數(shù)的78%。60年中8月份西北太平洋TC生成個數(shù)和TC對中國沿海商船航線的影響頻次均是全年中最多的月份，年均2.5次，年最多5次。從不同海區(qū)影響的月份布來看，各海區(qū)影響最頻繁的時間是8月份，其次是7月和9月。比較不同海區(qū)研究區(qū)域的累計影響次數(shù)，除8月份外，南海研究區(qū)域受影響最為頻繁；在8月份，東海研究區(qū)域受影響最為頻繁。

2.1南海海區(qū)

1949~2008年年均有13.8個熱帶氣旋進(jìn)入南海水域，平均每年熱帶氣旋影響該海區(qū)研究區(qū)域5.0次，年最多11次（1974年），年最少0次（1969年）。從1949~2008年熱帶氣旋影響我國南海沿海商船航線年頻次分布圖（參見圖4，圖中R2為相關(guān)系數(shù)，值越大表明線性趨勢越明顯，下同）上可以看出，熱帶氣旋影響我國南海水域和影響南海沿海商船航線的頻次均呈減少趨勢，但是兩者相比前者的下降速度要快。從圖4中可以看出，熱帶氣旋年影響南海沿海商船航線的頻次呈周期性的震蕩，震蕩周期為10年左右。震蕩的峰值明顯下降，從此趨勢分析，未來10年中影響我國南海沿海商船航線的熱帶氣旋的個數(shù)將會增加，但其平均值不會高于5.8個。

影響我國南海沿海商船航線的熱帶氣旋占影響南海水域熱帶氣旋總數(shù)的百分比最大為66.7%（1950年），最小為0%（1969年），年平均值為36.0%。從圖5中可以看出，進(jìn)入我國南海水域的熱帶氣旋影響我國沿海商船航線的可能性正在逐漸增大，且1995年以后其百分比值的震蕩幅度逐漸減小，趨于穩(wěn)定。

圖4 1949~2008年熱帶氣旋影響我國南海沿海商船航線年頻次分布圖

圖5熱帶氣旋影響南海沿海商船航線的頻次占進(jìn)入南海區(qū)域的百分比分布圖

影響我國南海沿海商船航線的累計影響時間的年分布如圖6。1949~2008年南海研究區(qū)域累計影響時間年平均值為141.8h，年最多329h（1974年），年最少0h（1969年）。從熱帶氣旋影響中國南海沿海商船航線的年累計影響時間5年滑動平均值可以看出，60年代中期到70年代年累計影響時間最多，80年代以后尤其是90年代以后年累計影響時間呈非常明顯的下降趨勢。從圖6中可以看出60年熱帶氣旋影響南海研究區(qū)域年累計影響時間總體呈下降趨勢。

圖6 1949~2008年熱帶氣旋影響中國南海沿海商船航線的年累計影響時間分布圖

2.2東海海區(qū)

1949~2008年進(jìn)入我國東海海域的熱帶氣旋年均7.6個，平均每年熱帶氣旋影響東海沿海商船航線的頻次為3.9次，年最多9次（1990年），年最少1次（1970年、1980年、1993年）。1949~2008年熱帶氣旋影響我國東海沿海商船航線的頻次及進(jìn)入我國東海水域熱帶氣旋個數(shù)年分布如圖7（a）所示。雖然進(jìn)入東海水域的熱帶氣旋的個數(shù)呈現(xiàn)明顯減少趨勢，但是熱帶氣旋影響東海沿海商船航線的頻次卻呈現(xiàn)明顯增加趨勢。熱帶氣旋影響東海沿海商船航線的頻次占進(jìn)入東海海區(qū)熱帶氣旋數(shù)的比例（記為Ra），年度最大可達(dá)100%，平均可達(dá)52.0%左右。Ra的變化有明顯的周期性，一般以1年為周期。趨勢分析表明，近年來進(jìn)入東海水域的熱帶氣旋對東海沿海商船航線產(chǎn)生影響的可能性有明顯的增加趨勢（參考圖7）。

圖7 1949~2008年熱帶氣旋影響東海沿海航線頻次（圖a）及其占東海水域氣旋總數(shù)的百分比分布（圖b）

熱帶氣旋影響我國東海沿海商船航線的年累計影響時間的平均值為109.4h，最長達(dá)到510h（2001年），最少為17h（1954年）。從圖8中可以看出1962~1967年影響東海研究區(qū)域的年累計影響時間處在一個比較平穩(wěn)的下降階段，而且累計影響時間小于60年的平均值。但從5年滑動平均值曲線可以看出，年累計影響時間70年代以后呈現(xiàn)周期性的增加趨勢。60年的總趨勢分析表明，年影響東海研究區(qū)域的累計時間呈增加趨勢。

圖8 1949~2008年熱帶氣旋影響東海沿海商船航線的年累計影響時間分布圖

2.3黃渤海區(qū)域

黃渤海海區(qū)是三個海區(qū)中受熱帶氣旋影響次數(shù)和累計影響時間最小的海區(qū)。1949~2008年進(jìn)入黃渤海海區(qū)的熱帶氣旋總共只有105個（年均1.8個），而熱帶氣旋影響到黃渤海沿海商船航線的頻次為37次，占所有進(jìn)入氣旋總數(shù)的35.6%。黃渤海區(qū)域經(jīng)過的氣旋一般強(qiáng)度不大，而且持續(xù)時間較短。統(tǒng)計表明進(jìn)入黃渤海海區(qū)的氣旋數(shù)呈下降趨勢，但是影響到研究區(qū)域的氣旋個數(shù)呈上升趨勢。趨勢表明進(jìn)入黃渤海海區(qū)的氣旋影響到商船航線的可能性正在逐年上升。

3 1°×1°經(jīng)緯度網(wǎng)格內(nèi)的分布

3.1累計影響次數(shù)分布

1949~2008年影響研究區(qū)域的熱帶氣旋在1°×1°的經(jīng)緯度網(wǎng)格內(nèi)的分布個數(shù)如圖9，不同線形代表在該經(jīng)緯度網(wǎng)格內(nèi)經(jīng)過氣旋的個數(shù)（如圖例所示）。影響程度按熱帶氣旋進(jìn)入不同經(jīng)緯度網(wǎng)格的次數(shù)分為：輕度影響（60次以下）；中度影響（60~100次）；重度影響（100~140次）；強(qiáng)重度影響（140次以上）。

從圖9中可以看出：從影響次數(shù)看，強(qiáng)重度影響區(qū)域主要集中在海南省以東18°N~21°N商船航行區(qū)域；重度影響區(qū)域主要集中在21°N~26°N湛江、香港、深圳、汕尾一帶沿海水域和臺灣海峽以西商船航行區(qū)域；中度影響區(qū)域?yàn)?/SPAN>26°N~29°N之間商船航行區(qū)域；輕度影響區(qū)域?yàn)?/SPAN>29°N以北區(qū)域，即黃渤海區(qū)域。

圖9 1949~2008年影響研究區(qū)域熱帶氣旋個數(shù)在網(wǎng)格內(nèi)分布

從整個研究區(qū)域所在的不同緯度看，18°N開始往高緯度地區(qū)，熱帶氣旋影響的次數(shù)逐漸減少，在臺灣海峽一帶減少的趨勢比較慢，從26°N以后，熱帶氣旋影響次數(shù)減少的趨勢非常明顯。

1950~2008年之間，分析不同年代影響研究區(qū)域的熱帶氣旋在單位經(jīng)緯度網(wǎng)格內(nèi)的分布規(guī)律（圖略）可以看出：50年代和60年代，影響研究區(qū)域最嚴(yán)重的區(qū)域主要集中在海南島以東的沿海商船航行區(qū)域和臺灣島以西的航行水域；70年代和80年代影響臺灣海峽一帶的次數(shù)相對減少；90年代以后影響臺灣海峽水域的次數(shù)明顯增加，特別是2000年以后影響研究區(qū)域的次數(shù)最多的區(qū)域已經(jīng)集中到了臺灣海峽以西和以北的水域，影響最嚴(yán)重的區(qū)域有向北漂移的趨勢。

3.2累計影響時間分布

1950~2008年之間，分析不同年代影響研究區(qū)域的熱帶氣旋在單位經(jīng)緯度網(wǎng)格內(nèi)的累計影響時間分布（圖略）可以看出：70年代南海研究區(qū)域單位網(wǎng)格內(nèi)的累計影響時間普遍高于其他年代的累計影響時間，但臺灣海峽附近的累計影響時間卻低與其他年代。各個年代累計影響時間超過300小時/單位網(wǎng)格的區(qū)域主要集中在海南省以東的商船航行水域和臺灣海峽附近的水域。2000年以后影響研究區(qū)域累計影響時間最多的區(qū)域?yàn)榕_灣海峽附近水域。

4結(jié)論與討論

（1）60年中影響南海研究區(qū)域熱帶氣旋的個數(shù)最多，黃渤海研究區(qū)域最少。但是進(jìn)入東海的熱帶氣旋影響研究區(qū)域的可能性為三個海區(qū)中最大（年均52.0%左右）。主要是因?yàn)橛绊懩虾Ｑ芯繀^(qū)域的熱帶氣旋部分為南海海域生成的熱帶氣旋，強(qiáng)度較弱，影響范圍較小，特別是其路徑偏南時，對我國南部沿海水域的影響較小。影響東海沿海商船航線的熱帶氣旋多為北向和轉(zhuǎn)折路徑的熱帶氣旋，其登陸可能性較大，故進(jìn)入東海研究區(qū)域的熱帶氣旋，影響東海商船航線的可能性最大。影響黃渤海的熱帶氣旋，多為登陸后轉(zhuǎn)向或者直接北上的熱帶氣旋，隨著熱帶氣旋的移動，其強(qiáng)度逐漸減弱直至消亡或變性為溫帶氣旋，因此對黃渤海商船航線的影響較小。

（2）影響南海研究區(qū)域的熱帶氣旋和在南海研究區(qū)域的累計影響時間均呈減少趨勢。影響南海研究區(qū)域的熱帶氣旋的個數(shù)成周期性的震蕩，震蕩周期為10年左右，且震蕩幅值在不斷減少。但從趨勢分析表明，進(jìn)入我國南海水域的熱帶氣旋影響我國沿海商船航線的可能性正在逐漸增大。

（3）雖然進(jìn)入東海水域的熱帶氣旋的個數(shù)呈現(xiàn)明顯減少趨勢，但是影響東海研究區(qū)域的熱帶氣旋個數(shù)和在東海研究區(qū)域的年累計影響時間均呈現(xiàn)明顯增加趨勢。

（4）60年中熱帶氣旋影響次數(shù)在1°×1°經(jīng)緯度網(wǎng)格內(nèi)的分布表明：強(qiáng)重度影響（140次以上）區(qū)域主要集中在海南省以東18°N~21°N商船航行區(qū)域。從18°N開始往高緯度地區(qū)，熱帶氣旋影響的次數(shù)逐漸減少，但在臺灣海峽一帶減少的趨勢比較慢。從不同年代的分布表明，影響最嚴(yán)重的區(qū)域有向北漂移的趨勢。70年代南海研究區(qū)域單位經(jīng)緯度網(wǎng)格內(nèi)的累計影響時間普遍高于其他年代的累計影響時間，但臺灣海峽附近的累計影響時間卻低于其他年代。2000年以后累計影響時間最多的區(qū)域由海南島以東區(qū)域變?yōu)榕_灣海峽附近水域。

（5）每年8月份，熱帶氣旋對東海研究區(qū)域影響最為頻繁；其它月份，熱帶氣旋對南海研究區(qū)域的影響頻率要高于東海研究區(qū)域和黃海研究區(qū)域。

上述分布規(guī)律對我國沿海航運(yùn)生產(chǎn)、海上應(yīng)急和搜救的啟示主要包括：

（1）氣候變化背景下西北太平洋生成熱帶氣旋的強(qiáng)度在逐漸加大，其影響我國沿海商船航線區(qū)域的時間也在逐漸增加，而且出現(xiàn)影響重心區(qū)北向漂移的現(xiàn)象。對于航運(yùn)企業(yè)來說，應(yīng)考慮這種影響的變化，適當(dāng)調(diào)整相關(guān)區(qū)域的航運(yùn)生產(chǎn)計劃；對于管理部門來說，在安排應(yīng)急和海上搜救資源方面應(yīng)根據(jù)區(qū)域的變化特征，增加相應(yīng)區(qū)域的應(yīng)急搜救力量配置。

（2）船舶在制訂航次計劃過程中，應(yīng)考慮東海海區(qū)、南海海區(qū)熱帶氣旋影響的差異，充分利用各種手段收集相關(guān)的熱帶氣旋資料，根據(jù)熱帶氣旋可能的影響制定繞避熱帶氣旋策略，降低熱帶氣旋對船舶航行的影響，規(guī)避熱帶氣旋風(fēng)險。

航運(yùn)企業(yè)在安排航運(yùn)生產(chǎn)以及船舶在設(shè)計船舶航線過程中，應(yīng)針對不同月份熱帶氣旋對不同海區(qū)影響的頻繁程度，根據(jù)不同類型船舶的抗風(fēng)浪能力，合理安排船舶，制定詳細(xì)的繞、避臺方案。

作者：文元橋 吳力川 熊志堅  來源：航海技術(shù)