摘要：利用日本發(fā)布的2006—2009年的亞洲地面分析圖和西北太平洋波浪分析圖，對冬春季發(fā)生在西北太平洋上的156個溫帶氣旋的波浪分布特征進行了統(tǒng)計分析，得到了溫帶氣旋中最大波高和4 m以上大浪的一般分布特征：最大波高中心主要分布在氣旋中心S-SW方向上100～600 n mile范圍內(nèi)，其中200～300 n mile范圍內(nèi)出現(xiàn)率最高；4m以上大浪范圍不以氣旋中心呈對稱分布，氣旋南側(cè)大于北側(cè)，其中西南側(cè)最大；最大波高和4m以上大浪范圍與氣旋強度有關，一般強度越強，最大波高和4 m以上大浪范圍越大，反之，則越小。對于中心氣壓在980hPa以下的強溫帶氣旋，最大波高均在6m以上，平均最大波高在8m以上，4m以上大浪的平均最大范圍可達1 000 n mile以上，平均最小范圍在300 n mile以上。

關鍵詞：水路運輸；西北太平洋；溫帶氣旋；波浪；分布特征

在北半球中高緯度洋面上，溫帶氣旋活動頻繁，常常獲得強烈發(fā)展，帶來狂風暴雨等劇烈天氣，有些甚至能形成類似于臺風的風場和云系特征，海面出現(xiàn)巨浪，給海上運輸、漁業(yè)生產(chǎn)和海上作業(yè)構(gòu)成嚴重威脅。如1980年12月27日至1981年1月3日的8天時間內(nèi)，航行于西北太平洋的巨輪有7艘因受爆發(fā)性氣旋襲擊而沉沒。因此，了解和掌握溫帶氣旋的風浪分布特征，避開氣旋中的大風大浪區(qū)域，對于保障船舶航行安全具有重要意義。

一些學者在溫帶氣旋波浪的分布特征方面進行過研究，得到了一些有意義的結(jié)論。但大都以定性研究為主，比較系統(tǒng)的定量研究比較少見。文章利用日本發(fā)布的2006—2009年的亞洲地面分析圖，和西北太平洋波浪分析圖嘲，對冬春季發(fā)生在西北太平洋上的156個溫帶氣旋的波浪分布特征進行了統(tǒng)計分析，得到了一些新的定量研究結(jié)果，所得結(jié)論可為航行船舶選擇和調(diào)整計劃航線、避離不利天氣影響提供參考。

1西北太平洋溫帶氣旋中的最大波高及其分布

1．1氣旋中的最大波高

西北太平洋溫帶氣旋的強度一般在950～1010hPa之間，產(chǎn)生的波浪最小為2．0m，最大可達12．0m。溫帶氣旋中的最大波高與氣旋強度有著密切的關系。圖1給出了溫帶氣旋中的最大波高與氣旋中心氣壓之間的關系。由圖1可見，溫帶氣旋中的最大波高與氣旋中心氣壓之間存在較好的線性關系，兩者之間的相關系數(shù)(R)達到了0．73，通過了顯著水平a=0．01的顯著性檢驗。這表明氣旋強度越強，產(chǎn)生的最大波高越高。

圖1溫帶氣旋中的最大波高與氣旋中心氣壓之間的關系(實線為線性趨勢線)

表1列出了不同強度溫帶氣旋中的平均最大波高和不同波段最大波高出現(xiàn)率。從表1可以看出，對于中心氣壓在970hPa以下的強溫帶氣旋，最大波高都要達到6．0m以上，其中最大波高在6．0～9．0m(狂浪)范圍的高達54．5％，在9．0～14．0m(狂濤)范圍的為45．5％，平均最大波高可達8．9m；中心氣壓在970～979hPa之間的溫帶氣旋，最大波高也在6m以上，與前者相比，最大波高在6～9m(狂浪)范圍為65％，在9～14m(狂濤)為35％，平均最大波高達8．3m；中心氣壓在980～989hPa之間的溫帶氣旋，最大波高在4 m以上，出現(xiàn)狂濤(波高為9～14m)的可能性較小，但狂浪(波高為6~9m)的出現(xiàn)率仍較大，達65．4％，巨浪(波高為4~6m)的出現(xiàn)率達30．8％，平均最大波高達6．4m；中心氣壓在990～999hPa之間的溫帶氣旋，最大波高在3．0m以上，其中在4～6m(巨浪)范圍的出現(xiàn)率最大，為58．8％，在6～9m(狂浪)范圍的出現(xiàn)率較前有所減少，為29．4％，平均最大波高為5．2m；中心氣壓在1000～1009hPa之間的溫帶氣旋，最大波高也在3m以上，最大波高在2．5～4．0m(大浪)、4．0～6．0m(巨浪)、6．0～9．0m(狂浪)范圍的出現(xiàn)率分別為22．2％、63％和14．8％，平均最大波高可達4．4m；中心氣壓在1010hPa以上的弱溫帶氣旋，最大波高一般在2．0～4．0m之間，以中、大浪為主，巨浪很少出現(xiàn)，狂浪和狂濤不可能發(fā)生。

表l 不同強度溫帶氣旋中的平均最大波高和不同波段最大波高出現(xiàn)率

1．2氣旋中最大波高的分布

溫帶氣旋中的最大波高并不以中心對稱分布，最大波高中心出現(xiàn)在氣旋中心以外的各個方向上(見圖2)。由圖2可以看出，最大波高中心主要出現(xiàn)在氣旋中心南側(cè)，占91％左右，出現(xiàn)在氣旋中心北側(cè)的幾率不到10％。其中氣旋中心西南側(cè)出現(xiàn)率最大，其次為南和西南偏南。在這3個方向上出現(xiàn)率占65．5％。氣旋中最大波高中心的這種分布特征與氣旋中鋒面的分布密切相關。氣旋中心南側(cè)為鋒面所在區(qū)域(冷鋒在西南側(cè)，暖鋒在東南側(cè))，鋒面是冷暖空氣的交匯區(qū)域，在鋒面附近氣象要素分布不連續(xù)，氣象要素水平梯度很大，常有大風、暴雨等惡劣天氣發(fā)生，因此在這一區(qū)域風浪相對也較大，特別是在冷鋒線附近和冷鋒后，往往因強冷空氣影響，構(gòu)成“西高東低”的氣壓場形勢，高低壓之間氣壓水平梯度大，風力強，風時長，波高偏大?？梢?，氣旋最大波高往往出現(xiàn)在冷鋒過后的海面上，即大致位于氣旋中心西南方向上。圖3為這種常見的“西高東低”型的氣旋波高分布實例。

圖2最大波高中心在溫帶氣旋各方位出現(xiàn)率(％)

圖3“西高東低”型氣旋海浪場實例

但值得注意的是，當鋒面氣旋與其東側(cè)海上高壓配合，形成“東高西低”形勢時，兩者之間的氣壓梯度增大，氣旋東部出現(xiàn)南到東南大風，此時的高波區(qū)不在冷鋒后，而是位于冷鋒前氣壓梯度最大的地方，這時最大波高中心不再位于氣旋中心西南方向，而可能在南或東南，甚至偏東。圖4為這種“東高西低”型的氣旋波高分布實例。

圖4“東高西低”型氣旋海浪場實例

從上述分析可知，氣旋中最大波高中心主要位于氣旋西南方向，與氣旋中心的距離為120～900n mile，平均為350 n mile左右。圖5為與氣旋中心不同距離上最大波高中心的出現(xiàn)率。由圖5可見，氣旋中最大波高中心主要出現(xiàn)在離氣旋中心100～600 n mile的范圍內(nèi)，占85％以上。其中在200～300 n mile范圍內(nèi)的出現(xiàn)率最高，占25％以上。這說明鋒面氣旋中的最大氣壓梯度(最大風速)離氣旋中心較遠。

圖5與氣旋中心每隔100 n mile距離上最大波高中心的出現(xiàn)率

2西北太平洋溫帶氣旋中4m以上大浪的分布特征

4m以上的大浪對船舶安全航行將造成巨大威脅003。本文對北太平洋溫帶氣旋中4m以上的大浪范圍進行了分析；4m以上大浪范圍以氣旋中心外圍4m等高線的半徑來表示，分析發(fā)現(xiàn)，溫帶氣旋中4m以上大浪范圍也以氣旋中心呈不對稱分布，表現(xiàn)為比較明顯的南側(cè)大于北側(cè)的特點。圖6、圖7分別為4m浪最大范圍和最小范圍在氣旋各方位的出現(xiàn)率。由圖6可見，4m浪最大范圍主要分布在氣旋的SW、SSW和S3個方位上，在這3個方位上的出現(xiàn)率達80％；由圖7可見，4m浪最小范圍主要分布在氣旋的N、NE和NW3個方位上，在這3個方位上的出現(xiàn)率占70％以上。分析還發(fā)現(xiàn)，某些強溫帶氣旋的北側(cè)甚至無≥4m的波浪出現(xiàn)，即使有，也很少出現(xiàn)波高在6m以上的狂浪。

圖6 4m以上大浪最大范圍在溫帶氣旋各方位的出現(xiàn)率

圖7 4m以上大浪最小范圍在溫帶氣旋各方位的出現(xiàn)率

4m浪范圍的大小與氣旋強度有密切的關系。表2為不同強度溫帶氣旋中4m等波高線與氣旋中心距離的平均值。由表2可見，對于中心氣壓在990hPa以下的強溫帶氣旋，4m等波高線與氣旋中心最大距離平均可達1000 n mile以上；4m等波高線與氣旋中心最小距離平均可達300 n mile左右。對于中心氣壓在990hPa以上的弱溫帶氣旋，4m等波高線與氣旋中心最大距離平均在700 n mile左右；4m等波高線與氣旋中心的最小距離平均在170 n mile壽右。

表2 不同強度溫帶氣旋中4m等波高線與氣旋中心距離的平均值

3結(jié)語

通過對溫帶氣旋中最大波高和4m以上大浪分布特征的分析，我們可以得到以下幾點主要結(jié)論：

1．溫帶氣旋中的最大波高和4m以上大浪范圍不以氣旋中心對稱分布。最大波高中心一般出現(xiàn)在氣旋中心S-SW方向100～600n mile范圍內(nèi)，其中以200～300n mile范圍出現(xiàn)率最高，平均范圍為350n mile左右。4m以上大浪最大范圍出現(xiàn)在氣旋南半圓S-SW方向上，最小范圍出現(xiàn)在氣旋北半圓的偏北方向上。

2．溫帶氣旋中的最大波高及4．0m以上大浪的最大與最小范圍與氣旋強度有密切的關系。強度越強，最大波高和4．0m以上大浪的最大與最小范圍越大，反之，則越小。對于中心氣壓在980hPa以下的強溫帶氣旋，最大波高均在6．0m以上，最大波高極大值可達12．0m，平均最大波高在8．0m以E，4．0m以上大浪的平均最大范圍(南半圓)可達1000 n mile以上，平均最小范圍(北半圓)也在300 n mile以上。

3．溫帶氣旋中的波浪分布特征與氣壓場分布特征密切相關，大浪中心一般出現(xiàn)在水平氣壓梯度最大(等壓線最密集)的地方。當溫帶氣旋與附近高壓結(jié)合構(gòu)成“西高東低”或“東高西低”形勢時，兩者之間氣壓梯度加大，即可產(chǎn)生大風大浪，而且高壓越強，低壓也越強，產(chǎn)生的波浪越大。溫帶氣旋冷鋒部位是等壓線相對密集區(qū)，航海人員在分析傳真圖時應密切注意。

在北太平洋航行的船舶，如遇溫帶氣旋，應根據(jù)溫帶氣旋的風浪分布特征，結(jié)合船舶性能、裝載情況、航行任務要求等，選擇合理的航行路線，盡可能做到順風順浪，以達到趨勢避害、安全航行的目的。西行船舶，應盡量選擇在溫帶氣旋北側(cè)通過，那里不僅風浪相對較小，而且順風順浪，節(jié)省航時；東行船舶，一般選擇在溫帶氣旋南側(cè)通過，但應盡量在遠離氣旋中心600 n mile以上的范圍內(nèi)航行，因為那里很少遇到6．0m以上的大浪。氣旋鋒線附近海況惡劣，特別是冷鋒線附近及冷鋒后部，船舶航行時要避開該區(qū)域以保證安全。

作者：楊亞新1，范德新2  來源：中國航海