台风移动路径比较复杂,有向西北通过台湾南北两侧的,有在台湾东侧北上的,也有的从东向西移动进入南海北部的。其中,以横穿海峡,正面袭击福建、广东沿岸的影响最大,每次台风过境,都给海峡带来暴风骤雨和巨浪。台风在海峡掀起的风浪也很惊人,如在福建近岸曾观测到15米高的巨浪。但当台风越过台湾山脉时,有时在台湾海峡形成副低压,把台风中心分为两个,常使其势力减弱。
受寒潮和冷空气影响的天气形势
9月末至翌年3月末的冬季风时期,因地形狭管效应,台湾海峡风向稳定,风力强劲,其中又以11月至翌年2月为最盛。冬季风盛行时期风力最大,大风频率最高,台湾及巴士海峡,频率为40%~50%。9月,东北季风可到达台湾海峡以南,形成台湾海峡大风区。10月,冬季风可影响到北纬10°地区,台湾及巴士海峡以西的大风频率猛增至50%,到1月平均风速达到最大。
南海中北部大风
基本特征
南海中北部海域是典型季风区,每年的10月至翌年的5月,冷空气活动频繁,是大风的多发季节,风向多偏北。靠近台湾海峡的区域,偏北大风具有“风大浪大”的特点,易对过往船只和海上作业的安全构成直接威胁。
引发大风的主要天气系统
1.热带气旋
热带气旋是引发南海中北部海域大风的主要天气系统。但是,引发该海域大风的热带气旋的活动具有明显的季节性,通常1~4月很少有热带气旋生成,5月生成的热带气旋个数逐渐增多,生成时的平均位置南北振荡明显,5~8月由南向北,8月达到最北,9~12月由北向南,引发该海域大风的热带气旋主要在北纬14°~18°,东经113°~120°的南海中部海域。热带气旋越强,其活动区域越偏东偏南,热带气旋越弱,其活动区域越偏西偏北。
热带气旋引发的大风强度主要取决于热带气旋本身的强度和内部结构及其周围的环境流场特征,通常热带气旋中心附近的风最强,向外风速逐渐减弱。但有时会出现外围风速超过中心附近风速的现象,这种情况多出现在秋冬季节,我国大陆有冷空气向南爆发并与热带气旋发生相互作用,则会导致热带气旋北侧的气压梯度猛增,进而引发大风,在距热带气旋500千米以外的沿海地区都会有大风出现,风速可达10~11级及其以上(有时能超过热带气旋中心附近的风速)。
因此,该海域由热带气旋引发的大风的预报关键是提高热带气旋路径和强度的预报精度。热带气旋强度的突然变化,是造成预报精度不高甚至预报失误的主要原因。热带气旋的强度突变的季节性较为明显,突然增强的现象多发生在4~11月(9月最多)的珠江口以西至海南岛东部海面以及东沙群岛和西沙群岛附近的海域,突然减弱的现象多发生在4~12月(7月最多)热带气旋的登陆前后。
2.寒潮和冷空气
每年的11月至翌年3月,受冬季风的控制,该海域频受寒潮冷空气的影响,盛行东北大风,并以12月出现的强东北大风天数为最多。
冷空气从关键区出发,到达南海中北部约需4天时间,其南下的路径主要有:淤东路冷空气由华东沿海经台湾海峡南下而至,其强度一般较弱,但这一类路径较多,约占总数的46%。其前期环流的主要特征为,新地岛以东洋面上有较深低槽活动,低槽在东移过程中将洋面上的冷空气携入蒙古和华北北部,冷空气主体继续东移,但低层冷空气折向西南移动,经黄河下游到台湾海峡南下。于中路冷空气由两湖盆地南下而至,其强度一般较强,约占44%。其前期环流的主要特征为,乌拉尔山为阻塞高压,并逐步向东北方向发展,其南侧从贝加尔湖到雅库次克形成一条近似东西向的横槽,随着阻塞高压的崩溃,横槽转竖,堆积在槽后的冷空气大举南下。盂西路冷空气约占10%,主要影响北部湾地区,引发的6~8级大风的持续时间通常为12~24小时。其前期环流的主要特征为,中纬度环流平直,冷空气从巴尔喀什湖东移,由青藏高原东部经云贵高原南下。
该海域由寒潮冷空气引发的大风主要出现在冷锋过境后,因此,对冷空气的强度和路径的把握是预报该海域寒潮大风的关键。通常,将高空温度场的变化视为主要的指示因子,具体的预报指标包括:700hPa锋区较强处南北10个纬距内温度差逸16益;长沙站与广州站气压差逸7.0hPa或芷江站与广州站气压差逸7.2hPa;冷锋后3h变压逸3.0hPa。满足上述三个指标时,未来18~24小时内,南海中北部海域将出现6级或6级以上的偏北大风,三个指标的量值越大,偏北大风的风速值也越大。
南海南部大风
基本特征
南海南部海区(北纬12°以南的南海海域)地处热带季风区,天气和气候变化随冬、夏季风的盛行和转换关系密切。常有大风(风力逸6级及其以上)天气过程出现。冬季风期间的大风天数较夏季风期间多,各月平均的大风天数从12月至翌年1月为多,7~8月次之。
无论是冬季风还是夏季风盛行期间,该海域北部(北纬7°~12°)的大风风力均比南部(北纬0°~7°)大,这是因为北部海区除受南来的气流影响外,还受来自孟加拉湾东行的西向气流影响,南沙群岛的永暑礁至太平岛以西附近海面是两路气流汇合处,因而受同一天气过程影响期间风力都比南部强。通常,冬季风盛行期间,北部海区的风力可达9级,而南部海区只有6~7级。夏季风盛行期间,北部海区风力可达8级,而南部海区只有6级。
引发大风的主要天气系统
除冷空气和热带气旋外,来自热带地区的热带辐合带、东风波、赤道反气旋及热带对流性云团等均能引发该海域的大风天气。
1.冷空气
每年的11月至翌年1月,受冷空气影响,出现在南沙群岛附近海域的6级以上大风(风向多为东北风)天数平均每月都在15天以上,其中12月和1月均可达20天。
虽然南沙海区的纬度较低、冷空气在南下过程中不断减弱,但南沙海区因冷空气引发的东北大风的风力并不比南海北部沿海的风力小,而且其大风往往能维持相对更长的时间。有时,当冷锋刚刚到达北纬20°的海面时,在冷锋前数百千米范围内的南海地区,会出现东北风普遍增强的现象,其中南海南部比南海中北部的加强还要提早1~2天。这与东亚局部地区(以北纬12°为中心)的哈得来环流加强有关,该局地的哈得来环流的下沉运动由亚洲大陆的冷源驱动,其上升运动由海洋和大陆(即马来半岛和印尼群岛地区)的热源共同驱动,南海南部常位于该局地哈得来环流的中心附近,受其影响盛行东北风且较南海中北部强,而冷锋的南下加强了亚洲大陆的冷源,进而使局地哈得来环流得到加强,南海海域的东北风普遍加强,但南部更甚。同样的原因,造成了南海海域的东北季风的撤退并不是自南向北进行,而是北部和中部结束较早,南部结束较晚的现象。
2.热带气旋
引发南海南部海域大风的热带气旋多集中在10~12月(高峰期为11月),其生成地点往往比较分散,生成后的移动方向多样,大风区的范围一般都比较小且不对称,大风的直径大多400~600千米,8级以上的大风过程持续时间通常不足3天,25米/秒以上的大风区主要位于北纬8°~12°海区,30米/秒的大风区域则主要集中在太平岛以西及以北附近海区。此外,南海南部海域的热带气旋有时会与热带地区的西南季风及南下的冷空气发生相互作用并引发大风天气。
(1)与西南季风的相互作用。南海海域附近的热带气旋在与西南季风发生相互作用时,往往会导致越赤道气流的加强并引发南海南部海域的大风天气。
通常,盛夏至初秋,中心处于吕宋岛以东附近洋面并向偏西或向偏北移动,或沿菲律宾东岸北上的热带气旋,与热带盛行的西南季风发生相互作用,一方面使越赤道气流加强并影响南海南部海区,从而使该区域的西南季风得到加强并引发大风。另一方面,北上的越赤道气流又与热带气旋的大风环流连为一体,两者相互加强并引发大风。由此引发的大风常常能达9级,有时阵风可达10~11级,8级以上大风的持续时间大多不足4天,6级以上的大风过程的持续时间则可达5天及5天以上。例如,1990年6月12~17日,热带气旋沿菲律宾北上,热带气旋的环流与南海南部地区的越赤道气流连为一体,导致永暑礁出现31米/秒的最大风速,礁东南方海面测得的浪高达6.7米,巴拉巴克海峡测得的最大风速达22.5米/秒,瞬时风速达25.5米/秒,8级以上的大风过程持续了4天,6级以上的大风天气过程持续了6天。
(2)与南下冷空气相互作用。中心位于澳大利亚西北部海区的热带气旋,在加强和移动过程中有时会与南下的冷空气发生相互作用,导致此气流从卡里马塔海峡越过赤道与热带气旋环流连为一体并相互加强,从而使南海海域的东北季风风力加强并引发大风。太平岛和永暑礁以西海面至纳土纳岛附近海面是受这种相互作用发生大风天气较为频繁的海域,其风速通常可达20~22米/秒,6级以上的大风过程持续时间通常可达2~4天。
3.热带辐合带
热带辐合带是热带低纬度地区的重要天气系统之一,其位置并不固定,在夏季风的影响下,常发生南、北进退的波动,并有时会波及南海南部海域。由于热带辐合带内具有强烈的辐合辐散,从而导致近海面的大风发生。通常,在热带辐合带内发生的大风,风力并不很大,最大在6~7级,持续时间也较短,大都不足1天。
4.东风波
位于热带低纬度地区的东风波也是引发南海南部海域大风天气的影响系统之一。受其影响引发的大风通常具有急风暴雨的特点,大风的持续时间一般不足90分钟,每4分钟记录一次的平均风速值都在6级以上,且风速变化的连续性也较稳定,其间的最大风速可达19.8米/秒。
5.赤道反气旋
从卡里马塔海峡北上的越赤道气流,当强度较强时,其伴随的赤道反气旋通常会引发南海南部的大风天气。在这种情况下,南海南部海域的西部和北部海区大多处于赤道反气旋的西北缘,强气流呈带状分布并不断向北推进,导致南海南部海域的西部和北部海区出现大风,近海面的风力在6级以上,最大可达20.6米/秒,大风过程的持续时间通常不足3天。
6.对流性云团
南海南部海域,纬度较低,海表面温度较高,是对流云团的高发区,强对流云团伴有强上升运动和低层辐合,而低层的强烈辐合即可引发近海面的大风。
南海南部海域,全年各月均可发生对流云团,并以积雨云和浓积云为主。夏季风期间的对流比冬季风期间的多,3~4月份最少。由积雨性对流云团引发的大风的持续时间大多在15~55分钟,瞬时最大风速可达29.5米/秒;持续时间在20分钟以上的大风,其平均风速值最大可达16米/秒。由浓积云引发的大风的持续时间为8~35分钟,瞬时最大风速可达23.0米/秒,持续时间在10分钟以上的大风,其平均风速值最大可达15.2米/秒。
全球近海主要大风灾害案例
1959年4月11日凌晨3时,江苏省吕泗渔场遭受风暴灾害。苏、浙、闽、沪3000余艘渔船在围捕小黄鱼时突遇大风,沉船270艘,死亡或失踪1600余人。我国黄海南部的江苏吕泗渔场盛产小黄鱼、大黄鱼、带鱼,吸引着六省一市的千艘渔船。1950年末,大批木帆船被组织北上到吕泗渔场生产,其中的许多人是第一次离开浙江近海远航作业。这些渔民都不了解吕泗渔场特殊的海底地形,更不懂得浙江、江苏海洋条件的差异。
1959年4月11日凌晨起,渔场洋面偏东风力突然增大到8~9级,阵风10~11级,沿岸潮位猛涨,海浪很高。由于技术设备落后,通信指挥避风困难,大风猝发时,整个渔场5000多艘渔船中仍有半数以上还在继续作业。当时,浙江渔民见遇上风暴,就依照老习惯回港避风,随东风涨潮往岸边靠,只有少数遇难。有一些渔船在落潮时驶到暗沙的近岸处,这时沙地露出水面,人们以为已到陆地,纷纷抛锚弃船落沙而走。谁知那只是一条长20~30千米的潮间带,潮水不久便蜂拥而至,人们是九死一生。
1964年4月5日的大风,阵风达到40米/秒。大连金县远洋捕捞船“大白蓬”于黄海颠覆,12名渔民全部遇难,该县大孤山渔民也遇难5人,全县共计损失大木船9只、小船23只、网具150件,总价值12万元。复县的海上大风也使西杨渤海渔业队22名渔民遇难。
1990年12月21日,海上出现阵风9级偏西大风,旅顺口区海上捕捞损失巨大,死亡11人,损坏渔船11条,为该区罕见的海上灾害事故。
1995年11月7日,由寒潮巨浪引发的沉船事故非常严重,这次巨浪过程受灾范围之广,损失之惨重为历史所罕见。这次寒潮来势迅猛,南下速度极快。11月6日夜间至7日,渤海、黄海及东海先后出现7~8级的偏北大风,部分海区风力高达9级,阵风10~12级,浪高5.0米。11月7日凌晨,巨浪袭击山东沿海,山东省共有229艘渔船被毁或沉没,47艘渔船失踪,31人死亡,121人失踪。据了解,在这次寒潮巨浪过程中,江苏、上海、浙江和福建沿海也有大量渔船翻沉。同时,航行在黄海和东海海面上的数艘海轮也受此次巨浪过程影响而遇险。航行在连云港外海的2500吨海轮“巨阳”号受大风浪袭击而沉没,25人遇难。11月7日15时左右,载重3000吨的轮船“展望”号装载2500吨钢材,由天津驶往福州途中,在上海外海(北纬31°18忆03义,东经122°04忆53义)遭巨浪袭击进水而沉没,船上22人全部遇难。11月7日18时左右,载重11000吨的货轮“华珠1号”装载8625吨块煤,由天津驶往上海途中,在上海外海(北纬31°41忆48义,东经122°45忆18义)遇险沉没,船上30人全部遇难。此次寒潮巨浪共造成三艘海轮、14艘驳船、270余艘渔船翻沉或被毁,死亡和失踪220余人,直接经济损失超过10亿元。
1999年11月24日,受冷空气影响,渤海出现5米的巨浪。山东烟台市“大舜”号客货混装船,在距烟台牟平养马岛5海里处海面失火后,被巨浪推翻沉没,造成死亡、失踪280人的特大海难事故。