近10年羅源灣臺風風雨綜合影響指數分析

陳言照 華曉白 華桃春

摘 要：利用深圳市國家氣候觀象臺力梅發明的《一種臺風風雨綜合影響指數計算方法及存儲裝置》，對2012—2021年影響羅源灣的26個臺風風雨綜合影響指數進行了分析，通過統計羅源和連江36個自動氣象站臺風影響過程中大風和降雨等氣象參數，無量綱化后配以相應的權重系數，得到各個臺風綜合影響指數。該指數結果能客觀全面地體現羅源灣的臺風風雨影響情況，并與臺風災情具有明顯的相關性。利用指數計算方法可以在臺風預報服務中開展影響評估和歷史比對，借鑒經驗，提高防御決策的針對性。

關鍵詞：臺風；氣象參數；無量綱化；權重；影響指數

中圖分類號：P49 文獻標志碼：B文章編號：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，也是福建省重點建設的港口。羅源灣擁有豐富的海產資源，海水養殖和捕撈業十分繁榮?！鞍倥_萬噸”生態養殖平臺建設項目開工后，羅源灣將成為全省最大、全國一流的深海養殖基地。臺風是造成羅源灣及其沿岸區域災害最嚴重、范圍最廣的天氣系統，也是羅源灣最主要的氣象災害。每年影響羅源灣的臺風平均3～5個，每隔幾年都會有一兩個臺風造成嚴重災害，如2005年的“龍王”、2015年的“蘇迪羅”等臺風導致人員傷亡、船舶翻沉、基礎設施損毀、漁業及農作物大幅減產等重大損失，造成很大的社會群眾的生命財產的損失，因此臺風防御是羅源灣氣象防災減災的重要任務。

近年來，隨著區域自動氣象站的建設逐漸完善，為臺風風雨影響的精細化評估提供了數據支撐。對近10年羅源灣臺風風雨綜合影響指數進行分析，為每個影響力大的臺風做歷史“定位”，在臺風預報服務中就可以開展影響評估和歷史比對工作，借鑒經驗，提高防御決策的針對性。

傳統臺風的風雨影響評估方法只涉及單一或2個氣象要素值，對觀測資料的運用不足，評估結果以風、雨的數量值表示，不夠直觀，評估結果與實際災情不能一一對應。深圳市國家氣候觀象臺李梅等發明的《一種臺風風雨綜合影響指數計算方法及存儲裝置》利用高密度氣象監測站點對臺風風雨綜合影響指數進行計算，充分利用現有區域站觀測資料，涵蓋了更多的氣象要素，如風雨強度、影響范圍、持續時間等，并根據臺風的主要災情大致調配各權重系數，指數結果與臺風災情一致性明顯加大。通過臺風風雨綜合影響指數可以為臺風決策服務產品提供多元直觀的素材，使“數字氣象”更好地服務于羅源灣海洋氣象防災減災工作。

1 標準界定和資料來源

1.1 影響臺風標準

《福建省災害性天氣及預報用語標準》中影響福建臺風的標準是當臺風進入48 h警戒區，凡出現下列情況之一者，定為影響福建臺風：（1）受臺風影響，沿海有一站極大風≥8級；（2）受臺風影響有一站日雨量≥50 mm。該標準未對影響（市）縣臺風進行界定，以下內容明確影響羅源（連江）臺風的標準為：在影響福建的臺風中有下列情況之一者，定為影響羅源（連江）臺風。具體內容為：（1）受臺風影響，國家氣象觀測站極大風≥8級；（2）受臺風影響，國家氣象觀測站日雨量≥25.0 mm。按照上述標準，經過統計，2012—2021年影響羅源的臺風共有24個，影響連江的臺風共有26個。

1.2 數據來源

考慮到羅源灣區域自動站的建設歷史、遷移變動，臺風影響期間大風、降雨資料的質量等，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個站點作為羅源縣影響臺風的統計站點；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（財溪水庫）、塘坂水庫、梅洋、浦口、天竹、蓼沿、官坂、透堡、奇達、青嶼、黃岐、過嶼島、東岱、黃灣島、粗蘆島等22個站點作為連江縣影響臺風的統計站點。

2 分析方法

2.1 歷史臺風平均影響時間Fh的確定

臺風綜合大風影響指數計算過程對“區域內≥3個站點極大風同時達8級的影響時間（FJS8）”進行無量綱化時，涉及歷史臺風平均影響時間Fh的計算，《一種臺風風雨綜合影響指數計算方法及存儲裝置》權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，對臺風影響時間的計算采用了以下3種方法進行比對。

方法一：將地面氣象月報表中氣候概況記載的臺風影響時間（天數）換算成小時單位（以下簡稱方法一）。例如，羅源國家一般氣象站2013年7月報表記載第7號臺風“蘇力”13－14日影響我縣，則“蘇力”的影響時間計為48 h。

方法二：在某次臺風過程中，區域內參與統計的站點出現8級陣風計為開始日期，最后一次出現8級陣風計為結束日期，兩者之間的天數換算成小時單位（以下簡稱方法二）。例如2013年的7號臺風“蘇力”7月13日出現8級陣風，14日結束，則“蘇力”的影響時間計為48 h。

方法三：在某次臺風過程中，區域內參與統計的站點有一個極大風達到8級計為開始影響時間，最后一個站點極大風8級計為影響結束時間，兩者之間延續的時長（以下簡稱方法三）。例如2013年的7號臺風“蘇力”7月13日07時出現8級陣風，14日06時結束，則“蘇力”的影響時間計為23 h。

按照上述3種不同方法計算發現，大風影響指數在數值上有較大變化，但對排名順序影響不大，除個別臺風在排名上有3個位次變化外，少部分有1個位次的變化。綜合考慮各個臺風受災情況，特別是連江縣2013年的19號臺風“天兔”和2018年的08號臺風“瑪莉亞”所造成的災害損失，采用方法二來確定歷史臺風平均影響時間，所得指數排名與臺風實際災情較為一致。

2.2 臺風綜合大風影響指數的計算

計算臺風綜合大風影響指數時，統計2012—2021年每個影響臺風的過程極大風速（FJ）、過程最大風速（FP）、極大風達8級的站點數（FJZ8）、極大風達12級的站點數（FJZ12）、最大風達8級的站點數（FPZ8）、區域內≥3個站點極大風同時達8級的影響時長（FJS8），然后對上述大風氣象參數進行無量綱化，得到FJW、FPW、FJZ8W、FJZ12W、FPZ8W、FJS8W，計算方法如下：

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，Fmax為風速傳感器的最大閾值，目前臺站所用風速傳感器多為EL15-1CS（強風型）或ZQZ-TFS型，最大閾值為75；N為氣象監測站點的數量，Fh為歷史臺風平均影響時間。

臺風綜合大風影響指數ZF通過以下公式計算得到：

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

其中，a1、a2、a3、a4、a5、a6分別為各個無量綱化的大風氣象參數對應的權重系數。取值如下：a1=0.2、a2=0.2、a3=0.2、a4=0.1、a5=0.1、a6=0.2。

2.3 臺風綜合降雨影響指數的計算

計算臺風綜合降雨影響指數時，統計2012—2021年每個影響臺風的過程累計雨量各站點平均值（AVGSR）、單站累計雨量最大值（MAXSR）、單站最大日雨量（MAXR24）、單站累計雨量≥100mm的站數（SRZ100），然后對上述降雨氣象參數進行無量綱化，得到AVGSRW、MAXSRW、MAXR24W、SRZ100W，計算方法如下：

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為氣象監測站點的數量。

結合以上各種要素，臺風綜合降雨影響指數ZR可通過以下公式計算得到：

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

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

通過計算得到羅源-連江臺風風雨綜合影響指數（表1、圖1）。

2.4 應用效果分析

2022年7月1—3日第3號臺風“暹芭”影響羅源灣，根據本次臺風降雨的量級、范圍、過程雨量等預報結論進行降雨指數分析，并與歷史臺風進行比對，制作了臺風綜合降雨影響指數圖例（圖2、圖3），該圖例能直觀地體現臺風“暹芭”的降雨影響程度和歷史排位。為臺風預報服務提供了一種新產品，降雨結束后對指數進行實況檢驗，指數預報結論和實況基本相符。

3 結論

（1）分別選取了羅源區域內14個、連江區域內22個自動氣象站的數據進行統計分析，由于采用了更高密度的觀測資料，計算過程涵蓋了更多的氣象要素，如風雨強度、影響范圍、持續時間等，該指數能客觀、全面地體現區域內的臺風風雨影響情況。

（2）在歷史臺風平均影響時間Fh計算時采用文中所述方法二，考慮了其指數結果排名與臺風災情的相關性，方法二計算結果能較為客觀地反映臺風過程大風的影響情況。上述3種計算方法各有優劣，可為有關臺站進行指數分析提供不同思路，選定計算方法時要綜合考慮臺風影響情況，同時注意計算過程的數據來源和統計方法要保持一致。

（3）《一種臺風風雨綜合影響指數計算方法及存儲裝置》在指數計算時為各氣象參數配置了固定的權重，但各地臺風災害的特點有很大的差異性，根據臺風的主要災情調配合適的權重，以期加大指數結果與災害損失的一致性，需要進一步深入研究。

參考文獻

[1] 力梅，鄭群峰，蘭紅平，等.一種臺風風雨綜合影響指數計算方法及存儲裝置[M].北京：知識產權出版社，2020.