深圳港口及海上石油平台风力资料在台风过程中的分析应用

徐文文 李晴岚 郑群峰

摘要 利用2010—2013年3个海上石油平台的自动气象站与深圳3个沿海港口自动气象站的风力资料，分析平台站风力、港口站风力的相关性、规律，得出港口站风力资料受环境地理位置影响较大，一般在台风影响情况下风力由大到小为盐田港、妈湾港、蛇口码头，盐田港最大风力威胁来自于台风东北象限的东南风;相对于盐田港，妈湾港与蛇口码头最大风力威胁来自于海面无陆地阻挡的西南风（急流）。平台站风力受地理环境影响不大，3个平台站风相关性较高。平台站风与港口站风在台风过程中协相关系数较高，滞后时间9～11 h左右，平台站风对于台风风力预估有较好的指示意义。

关键词 台风;深圳;港口;风力

中图分类号：P444 文献标识码：A 文章编号：2095-3305（2019）04-030-03

DOI： 10.19383/j.cnki.nyzhyj.2019.04.014

Abstract Based on the wind data of three automatic weather stations on offshore oil platforms and three coastal port automatic weather stations in Shenzhen from 2010 to 2013，the correlation and regularity of wind power at platform stations and port stations were analyzed. The results showed that the wind power data of port stations were greatly influenced by the environment and geographical location. Generally，under the influence of typhoon，the wind power was Yantian Port，Mawan Port and Shekou Port from large to small. The biggest wind threat of Yantian Port came from southeast wind in northeast quadrant of typhoon. Compared with Yantian Port，the biggest wind threat of Mawan Port and Shekou Port came from the southwest wind which was not blocked by land on the sea surface. The wind power of platform stations was not affected by geographical environment，and the wind correlation of three platform stations was relatively high. The cocorrelation coefficient between the platform station wind and the port station wind was high during the typhoon process，and the lag time was about 9-11 hours. The platform station wind had a good indication significance for typhoon wind prediction.

Key words   Typhoon;Shenzhen;Port;Wind power

深圳位于北回歸线以南，属亚热带季风气候，由于南邻南海，夏秋时节常受热带气旋（以下简称台风）影响。根据深圳市气象局的数据资料统计，1952—2012年，深圳市共受台风影响次数多达246次，其中具有严重破坏力的台风有96个。2000—2007年台风造成的直接经济损失共217 700亿元，占气象灾害总损失的33.14%。风灾是台风引发的最重要自然灾害之一，而其中最易受到风灾影响的是沿海港口码头，强风袭击极易造成港口大型装卸机械重大毁损，不仅对港口财产及作业人员生命安全构成严重威胁，而且还将对我国对外贸易货物的装卸运输以及经济腹地的生产和建设造成巨大影响，做好港口的台风气象保障服务尤为重要。海上石油平台的气象自动站从2006年开始陆续投入使用，一般在台风过程中被广泛应用于预估台风对深圳市风力的影响，然而如何才能更好地利用港口与海上的风力资料并未有深入研究。笔者对3个深圳的港口气象自动站和3个石油平台自动站的风力资料进行分析，为预报员在大风过程中更好地应用站点资料找到参考依据。

1 资料与方法

1.1 资料来源

利用布设在3个石油平台上的自动气象站（131平台、111平台、301平台）与深圳当地3个港口自动气象站（盐田港站、蛇口码头站、妈湾港站）2010—2013年的风力资料（以下分别简称为平台风和港口风），3个港口站中蛇口码头为渡人码头，盐田港、妈湾港为货运码头，除了位置不同外，各站的地理环境也各有差异。

因各气象自动站投入使用的时间不同，3个港口码头站始建于2006年和2007年，2010年后数据检测、管理日臻完善;131平台、111平台、301平台分别于2006年12月、2010年11月、2010年12月建站完成并投入使用，较上述3个港口码头站投入时间晚。计算台风对港口码头的影响，采用的数据时间段为2010—2013年;分析各站间的相关性时，采用的数据为2011—2013年。

1.2 分析方法

相关系数是用以反映变量间相关关系密切程度的统计指标。利用公式（1）分析3个石油平臺上的自动气象站（131平台、111平台、301平台）与深圳当地3个港口自动气象站（盐田港站、蛇口码头站、妈湾港站）风力资料，求取气象站间的相关系数。

2 结果与分析

2.1 港口风力分析

2011—2013年妈湾港和蛇口码头的风力相关性最高，其相关系数为0.73;妈湾港与盐田港的风力相关系数为0.62;盐田港和蛇口码头的相关性最低，相关系数为0.51，因为两者不仅距离相距远，且分别为渡人和货运码头，地理环境也存在差异。由此得出因为地形和周边环境的不同，即使各站相距不远（50 km以内），风力的相关性仍不大，低于0.8。

2010—2013年，靠近深圳700 km范围以内的台风个数共有21个（图1）。在台风影响过程期间，出现大风时（7级以上），多数情况下盐田港风力（绿色曲线）>妈湾港风力（红色曲线）>蛇口码头风力（蓝色曲线）。

台风对深圳3个港口码头的影响，一般情况下是盐田港影响最大，但是也会出现数次妈湾港风速比盐田港大的情况，如2010年的狮子山、莫兰蒂、凡亚比。对比发现上述情况发生时，通常出现在台风在深圳东边登陆后北上或西移的过程中其南面携带较强的西南急流影响深圳。在深圳以东登陆的台风距盐田港的距离要比妈湾港近，一般来说应该是距离热带气旋越近风力越大，但是事实却相反。原因与上一段分析中灿都台风对深圳的影响一样，也是因为香港岛存在的影响。盐田港位于深圳的东南侧沿岸，南面毗邻开阔的内海面，而妈湾港、蛇口码头位于深圳的西南侧沿岸，其西南侧毗邻开阔的珠江口海域，香港岛位于妈湾港、盐田港间的南面，由于香港岛的存在，当广东地区盛行东南风时，大风能基本无阻挡地吹袭盐田港，而香港岛阻隔了东南风直接吹袭蛇口码头和妈湾港。另一方面，当西南风盛行的情况下，香港岛则对盐田港的风力有阻挡作用，蛇口码头、妈湾港风力则无阻挡。综上所述，在台风过程中香港岛对于深圳东西部沿海地区的风力都有较好的缓冲作用，一般来说盐田港主要风力威胁来自于台风东北象限的东南风，而妈湾港和蛇口码头的风力威胁则来自台风南侧卷入的西南急流。

2.2 平台站风力分析

由于平台站维护难度大，2011—2013年仍存在一些资料缺省情况。为了更好地使用3个平台站的风力资料，计算3站间的风力相关性。3站相关性系数0.8以上，相关性比较大，说明在开阔的海域，由于周边环境相似，距离即使达100～200 km，其风速的相关性仍然很高。为较好地完成后续研究，对平台站资料做如下处理：当3个站均有风力资料时，使用其3站平均值代表平台风，以此类推，仅有1个站有风力记录资料时则以该站点风速为平台风。

2.3 港口风与平台风相关性分析

将2011—2013年平台站的平均风力与深圳3个港口码头站的风力相关性进行分析计算。计算分3种情形：①全体数据的相关性计算;②南风情况下的风力相关性计算;③台风情况下的风力相关性计算。

由表1可以看出，全部平台风与港口风的相关性低，平台风对于港口风不具有参考价值;但当平台风风向转为偏南风的情况下，两者相关性较全部数据的相关性有所提高，但仍然不算大，处于0.27～0.40。考虑到风力传播的滞后性，分析两者间的协相关性，发现平台风与港口风即使在滞后的情况下，依旧相关性没有本质的提升。由此可知，在偏南风情况下，其参考意义也不大。

进一步分析2011—2013年所有台风影响阶段的情况下，平台风与港口风的相关性，得出两者相关性较全年、南风情况下的相关性有显著提高，处于0.367～0.546（表中滞后0 h情形），考虑到台风影响过程中影响港口相对平台滞后，分析两者间的协相关性，发现平台风与港口风的协相关系数随着滞后时间的增加在逐步提升，最高的相关性出现在滞后的9～11 h，达到0.520～0.658，同时盐田港与平台风的相关系数在任何情况下均是最高。综上所述，在台风影响期间，平台风对于港口风有较好的指示意义，平台风的资料结合台风强度、路径的预测，可以作为台风对深圳港口风力影响预估的重要参考依据。

3 结论与讨论

（1）3个港口风受地理环境影响大，彼此间相关系数较低。一般来说，在台风过程中深圳受台风东北象限的东南风影响时，盐田港风力最大;而在台风南侧卷入的西南急流影响时妈湾港风力最大。深圳的3个港口码头的相对风力大小与各自距离台风的远近关系不大。

（2）在台风过程中香港岛对于深圳东西部沿海地区的风力都有较好的缓冲作用，一般来说盐田港主要风力威胁来自于台风东北象限的东南风，而妈湾港和蛇口码头的风力威胁则来自台风南侧卷入的西南急流。

（3）由于位处宽阔海域，3个平台风受地理环境因素影响小，彼此相关系数高。

（4）在台风过程中，平台风对于港口风有较好的指示意义，两者协相关系数在0.52～0.66，平均滞后时间是9～11 h。在其他情况下，平台风对于港口风无指示参考意义，两者相关系数低。

参考文献

[1] 李晴岚，武杨，曹春燕，等.深圳“回南天”天气预报探讨[J].热带气象学报，2014，30（4）：633-638.

[2] 吴亚玲，李辉.深圳市2000年以来气象灾害及其风险评估[J].广东气象，2009，31（3）：44-45.

责任编辑：郑丹丹