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(duì)冬春季發(fā)生在西北太平洋上的156個(gè)溫帶氣旋的波浪分布特征進(jìn)行了統(tǒng)計(jì)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(duì)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(qiáng)度有關(guān)，一般強(qiáng)度越強(qiáng)，最大波高和4 m以上大浪范圍越大，反之，則越小。對(duì)于中心氣壓在980hPa以下的強(qiáng)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(dá)1 000 n mile以上，平均最小范圍在300 n mile以上。

關(guān)鍵詞：水路運(yùn)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(dòng)頻繁，常常獲得強(qiáng)烈發(fā)展，帶來(lái)狂風(fēng)暴雨等劇烈天氣，有些甚至能形成類似于臺(tái)風(fēng)的風(fēng)場(chǎng)和云系特征，海面出現(xiàn)巨浪，給海上運(yùn)輸、漁業(yè)生產(chǎn)和海上作業(yè)構(gòu)成嚴(yán)重威脅。如1980年12月27日至1981年1月3日的8天時(shí)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(méi)。因此，了解和掌握溫帶氣旋的風(fēng)浪分布特征，避開(kāi)氣旋中的大風(fēng)大浪區(qū)域，對(duì)于保障船舶航行安全具有重要意義。

一些學(xué)者在溫帶氣旋波浪的分布特征方面進(jìn)行過(guò)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(jiàn)。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(duì)冬春季發(fā)生在西北太平洋上的156個(gè)溫帶氣旋的波浪分布特征進(jìn)行了統(tǒng)計(jì)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(jì)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(qiáng)度一般在950～1010hPa之間，產(chǎn)生的波浪最小為2．0m，最大可達(dá)12．0m。溫帶氣旋中的最大波高與氣旋強(qiáng)度有著密切的關(guān)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(guān)系。由圖1可見(jiàn)，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(guān)系，兩者之間的相關(guān)系數(shù)(R)達(dá)到了0．73，通過(guò)了顯著水平a=0．01的顯著性檢驗(yàn)。這表明氣旋強(qiáng)度越強(qiáng)，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(guān)系(實(shí)線為線性趨勢(shì)線)

表1列出了不同強(qiáng)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(duì)于中心氣壓在970hPa以下的強(qiáng)溫帶氣旋，最大波高都要達(dá)到6．0m以上，其中最大波高在6．0～9．0m(狂浪)范圍的高達(dá)54．5％，在9．0～14．0m(狂濤)范圍的為45．5％，平均最大波高可達(dá)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(dá)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(dá)65．4％，巨浪(波高為4~6m)的出現(xiàn)率達(dá)30．8％，平均最大波高達(dá)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(dá)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(qiáng)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(duì)稱分布，最大波高中心出現(xiàn)在氣旋中心以外的各個(gè)方向上(見(jiàn)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(gè)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(guān)。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(fēng)、暴雨等惡劣天氣發(fā)生，因此在這一區(qū)域風(fēng)浪相對(duì)也較大，特別是在冷鋒線附近和冷鋒后，往往因強(qiáng)冷空氣影響，構(gòu)成“西高東低”的氣壓場(chǎng)形勢(shì)，高低壓之間氣壓水平梯度大，風(fēng)力強(qiáng)，風(fēng)時(shí)長(zhǎng)，波高偏大。可見(jiàn)，氣旋最大波高往往出現(xiàn)在冷鋒過(guò)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(jiàn)的“西高東低”型的氣旋波高分布實(shí)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(chǎng)實(shí)例

但值得注意的是，當(dāng)鋒面氣旋與其東側(cè)海上高壓配合，形成“東高西低”形勢(shì)時(shí)，兩者之間的氣壓梯度增大，氣旋東部出現(xiàn)南到東南大風(fēng)，此時(shí)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(shí)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(shí)例。

圖4“東高西低”型氣旋海浪場(chǎng)實(shí)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(jiàn)，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(shuō)明鋒面氣旋中的最大氣壓梯度(最大風(fēng)速)離氣旋中心較遠(yuǎn)。

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(duì)船舶安全航行將造成巨大威脅003。本文對(duì)北太平洋溫帶氣旋中4m以上的大浪范圍進(jìn)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(lái)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(duì)稱分布，表現(xiàn)為比較明顯的南側(cè)大于北側(cè)的特點(diǎn)。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(jiàn)，4m浪最大范圍主要分布在氣旋的SW、SSW和S3個(gè)方位上，在這3個(gè)方位上的出現(xiàn)率達(dá)80％；由圖7可見(jiàn)，4m浪最小范圍主要分布在氣旋的N、NE和NW3個(gè)方位上，在這3個(gè)方位上的出現(xiàn)率占70％以上。分析還發(fā)現(xiàn)，某些強(qiáng)溫帶氣旋的北側(cè)甚至無(wú)≥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(qiáng)度有密切的關(guān)系。表2為不同強(qiáng)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(jiàn)，對(duì)于中心氣壓在990hPa以下的強(qiáng)溫帶氣旋，4m等波高線與氣旋中心最大距離平均可達(dá)1000 n mile以上；4m等波高線與氣旋中心最小距離平均可達(dá)300 n mile左右。對(duì)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(qiáng)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(yǔ)

通過(guò)對(duì)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(diǎn)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(duì)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(qiáng)度有密切的關(guān)系。強(qiáng)度越強(qiáng)，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(duì)于中心氣壓在980hPa以下的強(qiáng)溫帶氣旋，最大波高均在6．0m以上，最大波高極大值可達(dá)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(dá)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(chǎng)分布特征密切相關(guān)，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(dāng)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(shì)時(shí)，兩者之間氣壓梯度加大，即可產(chǎn)生大風(fēng)大浪，而且高壓越強(qiáng)，低壓也越強(qiáng)，產(chǎn)生的波浪越大。溫帶氣旋冷鋒部位是等壓線相對(duì)密集區(qū)，航海人員在分析傳真圖時(shí)應(yīng)密切注意。

在北太平洋航行的船舶，如遇溫帶氣旋，應(yīng)根據(jù)溫帶氣旋的風(fēng)浪分布特征，結(jié)合船舶性能、裝載情況、航行任務(wù)要求等，選擇合理的航行路線，盡可能做到順風(fēng)順浪，以達(dá)到趨勢(shì)避害、安全航行的目的。西行船舶，應(yīng)盡量選擇在溫帶氣旋北側(cè)通過(guò)，那里不僅風(fēng)浪相對(duì)較小，而且順風(fēng)順浪，節(jié)省航時(shí)；東行船舶，一般選擇在溫帶氣旋南側(cè)通過(guò)，但應(yīng)盡量在遠(yuǎn)離氣旋中心600 n mile以上的范圍內(nèi)航行，因?yàn)槟抢锖苌儆龅?/SPAN>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(shí)要避開(kāi)該區(qū)域以保證安全。

作者：楊亞新1，范德新2  來(lái)源：中國(guó)航海