春季东海温带气旋对船舶航行的影响分析

春季东海温带气旋对船舶航行的影响分析春季东海温带气旋对船舶航行的影响分析2009年9月16日内容提要：根据在我国东部沿海活动的温带气旋特点，对东海气旋的天气和气候特征进行简要论述，并结合船舶在航行过程中遭遇温带气旋的实况，对气旋造成的大风、恶劣海况等天气特征进行了分析，总结了船舶在东部沿海遭遇温带气旋的预报着眼点。关键词：温带气旋气压梯度大风0引言温带气旋是威胁海上航行和作业的一种海洋灾害性天气系统，也是影响我国东部海域舰船活动的重要天气系统。温带气旋在我国东部沿海活动时，常常会造成海上大风、剧烈降水和恶劣海况天气，尤其是气旋在海上强烈发展并与高压系统配合时[5]，可造成突发性大风，这种大风来得非常迅猛．虽然范围不是很广，维持时问不是很长，但对舰船的航行安全威胁很大。近年来，对北太平洋温带气旋进行统计学和气候学的研究已经相当多，对温带气旋的发源地、移动路径等也有了很充分的论述，而北太平洋温带气旋的发生发展的初期阶段往往由于其强度较弱等原因，讨论的相对较少。本文对东海温带气旋的天气特征进行分析，并结合2007年春季我部测量船遭遇温带气旋影响时的风力、涌浪特征，利用相关气象资料，结合船舶实际观测资料进行分析，探讨总结了受气旋影响时船舶气象预报和规避的着眼点，以期对船舶的安全航行提供有价值的参考。1春季东海温带气旋我国东部沿海为船舶航行和作业的重要区域，也是温带气旋发生发展必经的海域。以东经1300以西，台湾岛以东，北纬32°以南及20°以北的区间来划定，根据温带气旋的性质，该海域往往是我国东部沿海温带气旋发生发展的初期阶段所在地。考虑到西北太平洋海洋温带气旋气候学内容的完整性[6]，我们这里所指的温带气旋是那些在中国大陆生成后进人中同东部海域以及在中国近海(东经130°以西)生成的气旋，即对在我国东部海域航行和作业有重大影响的温带气旋。规定地面天气图上至少有一条闭合等压线，生命史超过24h以上的低压，算作1个气旋过程。2东海气旋的气候特征2．1气压梯度大的区域造成的大风温带气旋在移经大洋时，从暖湿的洋面上获得大量的能量，加之下垫面的摩擦力比在陆地上小的多，因而常常迅速发展加强。由于我国陆地和近海范围内的温带气旋一般强度较弱。故在温带气旋活动过程中由自身强度造成海域大风者较少；而根据以往研究，由温带气旋和附近高压相结合造成气压梯度加大可以产生大风，也就是与环境形势场关系密切。影响东部海域的气旋中心气压一般在l000hPa左右，强度普遍不是很强，但是变化快，突发性很强，具有爆发性的特征，极易出现6级以上大风；若中心气压小于l000hPa．则尤其需要重视，最大海面风力往往可达10级以上。气旋大风一般有两种形式：一是在东部沿海生成低压，发展加强引起单纯低压大风，此时低压系统强度一般相对较强：二是在低压强度较弱的情况下，由于北方冷空气南下使高低压之间梯度加大，低压系统斜压性增强从而引起大风，称为冷(冷空气)低(低气压)结合大风，它是气旋大风的主要形式，该类气旋大风也是在春季活动最为频繁。统计2007年春季发生在我国东部沿海的温带气旋，结合我部船只在该季节遭遇温带气旋的影响过程，可以发现，气旋周围产生大风天气和气压梯度大小呈对应关系，即气压梯度大的地方风速比别的区域大，甚至大几级，存在着明显的风向和风速的突然变化。2．2气旋的涌浪场特征大风是造成恶劣海况的根本原因，温带气旋影响时，在海面上形成大风天气，对应海面上的是大涌和大浪。分析温带气旋影响下我国东部沿海的涌浪场特征可以看到．温带气旋没有越过130°E时，由于其强度和范围都比较小。引起恶劣海况的面积并不大，多数涌浪最高值4m左右。同时，温带气旋造成的海面大风天气及海浪受气旋风场的影响可分三部分：一是气旋暖锋前受偏东风控制，多出现偏东风浪，由于风时较短，故海浪较弱：二是气旋冷锋前受偏南风控制，波向偏南，风浪、涌浪并存，波高值居中；三是冷锋后为偏北风，风力强．风时也长．波高偏大。整个海浪场中最大浪出现在冷锋过后的海面上。3一次遭遇温带气旋的影响过程分析2007年4月17日～18日，某测量船在执行完任务返航途中，在东海遭遇一次较强的温带气旋影响过程。表l为当时的实况资料，气旋影响时该船最大风速达28m/s以上，达11级，涌浪3．5m以上。图l为18日08时海平面气压和合成波高分析图，图中气旋中心，最低气压为995hPa左右，所造成的最大浪高达4m，和船舶的实际观测资料是一致的。在气旋东移过程中，该船4月18日02时涌浪为2．0m，05时即上升到3．5m：从17日23时到18日04时，风力一直在增强，04时风向由偏南风转为偏北风，船舶由气旋中心西南象限移动到西北象限，风速突然增大到28m／s。分析可以发现，此时大陆上有一弱性冷高压，造成锋后西北侧气压梯度偏大，表明已经进入温带气旋后部冷锋的大风带中，气压梯度大的地方风速比别的区域大。18日04时到09时一直维持有20m/s以上的强风，浪高从2．5m上升到3．5m并维持几个小时。结合合成波高分析场，冷锋强风带与涌浪高值区存在明显的对应关系。维持几个小时的狂风巨浪对船舶航行造成严重影响。这说明温带气旋影响时，需要特别注意冷锋后的大风大浪天气。该船的大风天气一直到l8日下午才逐步减小为6级。此时温带气旋已经远离东部海域，该船也到了近海，气旋对船的影响已经非常之弱。表14月17~l8日实况资料观测时间气压(百帕)风向风速(米，秒)浪高(米)17日23时l008.3SE122.018日02时1002.5SEl42.018日04时999.2NE282.5I8日05时l001.2NE243.018日06时1002.8NE243.518日07时1005.6NE243.5l8日08时l008.5NE203.5l8日09时1010.3NE243.518日10时l011.4NE163.5通过此次在东海遭遇温带气旋的影响过程，分析海平面气压场和合成波高分析场，结合船舶实际观测资料可以看到，气压梯度和风速的大小呈现出明显的对应关系。气旋西北侧冷锋部位等压线相对密集，气压梯度大，造成风速风向的急剧变化，是航海气象人员分析图表时需要注意的地方：同时最大浪高也处在气旋后部冷锋位置．而船舶在气旋中心的西南象限航行时，由于气压梯度小，风力不大，但也不能麻痹大意，在分析气象图表资料的基础上，注意风向、气压的变化来判断船舶与气旋的相对位置、气旋的强度等，预报出气旋后部冷锋对船的影响时间、周期和强度，从而采取合适的航行对策。4东海气旋预报的几个着眼点(1)东部海域为春季温带气旋的发生发展的最重要区域之一，成熟的温带气旋一般以向东移动为主，移速较快，在我国近海逗留的时间一般约为1天。(2)影响东部海域的温带气旋中心气压一般在1000hPa左右．强度普遍不是很强，但是变化快，突发性很强，具有爆发性的特征，极易出现6级以上大风；若中心气压小于l000hPa，则尤其需要重视，最大海面风力往往可达10级以上，最大浪高可达4m以上，造成不亚于热带气旋的强风和大浪天气。(3)在预报气旋影响时，要注意观察气旋周嗣气压梯度，气压梯度大的地方风速最大。(4)温带气旋造成的大风天气和恶劣海况并不和气旋中心呈对称关系，大浪中心主要位于气旋冷锋后部区域，舰船航行时应尽量避让保证安全。(5)本文没有讨论温带气旋脱离我国东部海域进入北太平洋后的发展情况。温带气旋越过130°E线时，其强度和速度往往会得到爆发性发展，给北太平洋带来大范围的恶劣海况，作为影响北太平洋天气的最重要天气系统，温带气旋发展中后期的发展机制仍值得我们作进一步的探究。