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地球信息科学学报 >

2020 , Vol. 22 >Issue 12: 2383 - 2392

DOI: https://doi.org/10.12082/dqxxkx.2020.190369

地理空间分析综合应用

“海上丝绸之路”主要海域热带气旋时空分布特征及其危险性

  • 徐新良 , 1, * ,
  • 申志成 1, 2 ,
  • 李嘉豪 1, 2 ,
  • 王世宽 1
展开
  • 1.中国科学院地理科学与资源研究所 资源与环境信息系统国家重点实验室,北京 100101
  • 2.中国科学院大学,北京 100049

徐新良（1972— ）,男,山东青岛人,博士,研究员,博士生导师,主要从事土地利用/土地覆被变化与陆地生态系统综合监测与评估研究。E-mail:

收稿日期: 2019-07-22

  要求修回日期: 2019-11-17

  网络出版日期: 2021-02-25

基金资助

中国科学院A类战略性先导科技专项(XDA20010302)

版权

版权所有，未经授权，不得转载、摘编本刊文章，不得使用本刊的版式设计。
收起

The Spatio-temporal Characteristics of Tropical Cyclones Hazard in the Maritime Silk Road

  • XU Xinliang , 1, * ,
  • SHEN Zhicheng 1, 2 ,
  • LI Jiahao 1, 2 ,
  • WANG Shikuan 1
Expand
  • 1. State Key Laboratory of Resources and Environmental Information Systems, Institute of Geographic Sciences and Natural Resources Research, Chinese Academy of Sciences, Beijing 100101, China
  • 2. University of Chinese Academy of Sciences, Beijing 100049, China
* XU Xinliang, E-mail:

Received date: 2019-07-22

  Request revised date: 2019-11-17

  Online published: 2021-02-25

Supported by

The Strategic Priority Research Program of Chinese Academy of Sciences(XDA20010302)

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Copyright reserved © 2020
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摘要

热带气旋作为一种海上灾害性天气,对“海上丝绸之路”海上航运影响重大。本文基于西北太平洋和北印度洋1990—2017年的热带气旋路径数据,结合热带气旋风场参数模型,利用缓冲区分析、叠加分析等GIS空间分析技术,系统研究了“海上丝绸之路”主要海域、主要海区、关键通道受热带气旋影响频次以及热带气旋危险性的时空分布特征。主要结论：① “海上丝绸之路”主要海域受热带气旋影响严重,表现在热带气旋影响范围广、影响频次高,其中西北太平洋较北印度洋受热带气旋影响更为严重,危险性更大;② 西北太平洋的15°N—30°N,120°E-—145°E海域热带气旋危险性最高;③ 热带气旋危险性季节变化较为明显,秋夏两季危险性较高,冬春两季危险性较低,在夏秋两季各月份中,7、8、9、10月危险最高;④ 在各海区中,中国东部海区热带气旋危险最高,其次是南海、日本海、孟加拉湾、阿拉伯海,而红海和波斯湾不受热带气旋影响;在各关键通道中,吕宋海峡热带气旋危险性最高,其次是台湾海峡、对马海峡、宗谷海峡、鞑靼海峡、保克海峡、霍尔木兹海峡,而马六甲海峡和曼德海峡无热带气旋危险。

关键词： 海上丝绸之路; 热带气旋; 危险性; 西北太平洋; 北印度洋; 风场模拟; 关键通道

本文引用格式

徐新良 , 申志成 , 李嘉豪 , 王世宽 . “海上丝绸之路”主要海域热带气旋时空分布特征及其危险性[J]. 地球信息科学学报, 2020 , 22(12) : 2383 -2392 . DOI: 10.12082/dqxxkx.2020.190369

Abstract

As a powerful meteorological disaster, tropical cyclones have a great impact on the maritime shipping of the Maritime Silk Road. Base on the best track data of tropical cyclones over the North Indian Ocean and the Northwest Pacific Ocean from 1990 to 2017, this paper analyzes the spatio-temporal characteristics of the tropicalcycloneshazard. First, the tropical cyclones are classified into 4 grades. Next, the Modified Rankine Vortex (MRV) model is used to simulate the wind field of each tropical cyclone. Then, the frequency of each grade of tropical cyclone that occurred in the research area can be obtained. Finally, a tropical cyclone hazard assessment model is used to assess the tropical cyclone hazard level in the main sea areas of the Maritime Silk Road.The main conclusions are as follows: (1) The sea areas of the Maritime Silk Road are seriously affected by tropical cycloneswith high occurrence frequency of tropical cyclones. The Northwest Pacific Ocean is more severely affected by tropical cyclones than the North Indian Ocean. (2)The sea areas between 15~30° North and 120~145° East are at the highest hazard level. (3) The seasonal change of tropical cyclone hazard is obvious. The tropical cyclone hazard levels of the sea areas of the North Indian Ocean and the Northwest Pacific Oceanare higher in autumn and summer than winter and spring. Moreover,in the summer and autumn, the sea areas in July, August, September and October have the relatively higher hazard levels. (4) Among the main sea areas, Eastern China Seais at the highest hazard level, followed by the South China Sea, the Sea of Japan, the Bay of Bengal, and the Arabian Sea, while the Red Sea and the Persian Gulf are not affected by tropical cyclones. Among the main channels, the Luzon Strait is at the highest hazard level, followed by the Taiwan Strait, the Tsushima Strait,the Soya Strait, the Tartar Strait, the Paco Strait, and the Strait of Hormuz, however the Strait of Malacca and the Strait of Mande are not affected by tropical cyclone.

Key words： the Maritime Silk Road; tropical cyclones; hazard; the north Indian Ocean; the northwest Pacific Ocean; windfieldsimulation; main channels

1 引言

中国是全球第二大贸易国,有90%的货物贸易运输量需要通过海上运输完成,因此海上航运安全对我国与“海上丝绸之路”沿线国家的贸易往来至关重要[1,2,3]。海上航运安全与各种天气气象条件紧密相关,其中以热带气旋对航运安全的威胁最为严重[4,5]。“海上丝绸之路”主要指从东亚出发,经东南亚、南亚、西亚、东非和地中海,西至欧洲的海运走廊,途经西北太平洋、北印度洋这2个热带气旋高发海域[6,7,8]。因此,研究“海上丝绸之路”沿线主要海域、主要海区、关键通道的热带气旋危险性,分析其时空变化特征,对于确保“丝路”航运安全,开辟新的航线,促进中国与“海上丝绸之路丝路”沿线国家开展贸易合作具有重要意义,但目前相关研究较少。
热带气旋是海上最严重的气象灾害之一,其危险性由热带气旋发生的概率以及致灾因子（大风、降水等）共同决定[9],热带气旋危险性研究一直受到国内外学者的关注。从研究区域来看,大多研究集中在对沿海陆地的热带气旋危险性或风险评估,从航行安全的角度分析海上热带气旋危险性的研究较少,如欧进萍等[10]对中国东南沿海重点城市的台风危险性进行了分析,李倩等对京津冀地区的台风危险性进行了评估[11],殷洁等[12]对中国台风灾害综合风险进行了评估和分区,Ye等[13]估算了中国沿海地区的热带气旋复合危险程度,Mohapatra等[14]对印度沿海地区热带气旋高发区域的危险性进行了分析。从研究方法来看,目前大多数研究主要采用数值模拟和概率的方法进行热带气旋危险性评估,如王宁娟[15]基于CE风场数值模拟的方法对深圳、香港和上海的台风危险性进行了分析,Gomes[16]基于数值模拟的方法对纽约沿海地区的风暴危险性进行了评估,这种方法计算复杂、计算量大、对数据的要求较高、难以进行大区域的危险性评估[9];对于单次台风影响范围的划定,大多数研究选择某一固定半径对台风路径数据做缓冲区分析,如尹宜舟等[17]以6 h路径线段上的平均强度选择缓冲半径,Malmstadt等[18]选取100 km的半径界定台风影响来评估佛罗里达州强飓风的大风灾害风险,这些方法并没有考虑热带气旋在前进过程中的强度变化,难以精确的反映热带气旋危险性的空间分异。
针对以上问题,本文收集整理了西北太平洋和北印度洋1990—2017年的热带气旋路径数据,针对海船的抗风能力,划分了热带气旋强度,并结合热带气旋风场参数模型和地理信息系统缓冲区分析、叠加分析等空间分析功能,分析了“海上丝绸之路”沿线主要海域、主要海区、关键通道受热带气旋影响的频次特征,并在此基础上构建了热带气旋危险性综合评估模型,系统分析了热带气旋危险性的时空分布特征,以期为“海上丝绸之路”海上海运时间、线路设计选择提供辅助决策依据。

2 研究区概况、数据来源和研究方法

2.1 研究区概况

本文的研究区域（图1）是“海上丝绸之路”的主要海域,主要包括北印度洋、西北太平洋等大洋,包括日本海、中国东部海区、南海、孟加拉湾、阿拉伯海、波斯湾、红海等重要海区,以及鞑靼海峡、宗谷海峡、对马海峡、台湾海峡、吕宋海峡海峡、马六甲海峡、保克海峡、霍尔木兹海峡、曼德海峡等海上关键通道,以及中国至马来西亚、中国至孟加拉湾、中国至阿拉伯海、中国至红海等主要航线。该区域常年遭受热带气旋的影响,热带气旋发生频次高、强度大、影响范围广,对海上运输、海上护航、海上救援、港口投资产生了严重影响。
图1 研究区域

注：该图基于自然资源部标准地图服务网站下载的审图号为GS（2016）1667号的标准地图制作,底图无修改。

Fig. 1 Research area

2.2 数据来源

本文研究使用的数据主要是北印度洋和西北太平洋的热带气旋路径数据集。其中,北印度洋的热带气旋路径数据集来自于印度气象部门的地球科学部网站（http://www.rsmcnewdelhi.imd.gov.in/index.php）[14],西北太平洋的热带气旋路径数据集来自于日本国立情报学研究所网站（http://agora.ex.nii.ac.jp/digital-typhoon/help/unit.html.en）[13]。上述热带气旋路径数据集均记录了历次热带气旋发生后每隔6 h的气旋中心经纬度坐标、近中心最大风速、近中心最低气压等信息。基于本文研究的需要,将热带气旋路径数据插值成每隔1 h记录一次的气旋中心相关信息[19]。同时,考虑到数据的完整性,本文选择1990—2017年北印度洋和西北太平洋发生的历次热带气旋进行分析。

2.3 研究方法

2.3.1 热带气旋强度分级
热带气旋发生过程中的强风、引发的暴雨、巨浪等都将成为致灾因子,其中强风是主导因子,是气旋发生的动力条件,对承灾体的影响显著。因此,目前通过风速对热带气旋强度进行分等划级的研究较多[20]。本文亦采用风速对热带气旋强度进行分级。
根据《国内航行海船法定检验技术规则》[21]的规定,出海航行的船只抗风能力需达到8级。本文参考我国的《热带气旋等级》标准[22],对风力达8级的热带气旋强度分为四级（表1）：风暴（17.2~32.6 m/s）、 台风（32.7~41.4 m/s）、强台风（41.5~50.9 m/s）以及超强台风（≥51 m/s）。
表1 不同强度热带气旋等级划分

Tab. 1 Tropical cyclone classification

强度等级 等级类型 平均风速/（m/s） 风力/级
1 风暴 17.2~32.6 8~11
2 台风 32.7~41.4 12~13
3 强台风 41.5~50.9 14~15
4 超强台风 ≥ 51 ≥ 16
2.3.2 热带气旋风场模拟
热带气旋的风速通常通过参数模型或者数值模型的方法进行模拟。参数模型通过同心圆表示理想化的静止热带气旋中的风速分布,风速在中心处为零,并且在最大风速半径处增加到其最大值,然后在最大风速半径处向外逐渐减小到零。相对于复杂的数值模拟方法,参数模型方法具有高效、参数有限的特点[19,23]。在台风风场参数模型当中,MRV（Modified Rankine Vortex）模型是最常用的 模型之一[23],该模型简单,但是具有较好的风场模拟效果[24]。因此本文利用MRV模型,借助GIS（Geographic Information System）平台提供的缓冲区分析、叠加分析等空间分析工具,模拟不同强度热带气旋的风场。
MRV风场模型如下：
V = V max r R mw X ( r < R mw )
V = V max R mw r X ( r ≥ R mw )
式（1）用于模拟热带气旋最大风速半径以内的风速分布,式（2）用于模拟热带气旋最大风速半径以外的风速分布。Vmax代表近气旋中心最大风速;Rmw代表最大风速半径;r代表距气旋中心距离;X通常用于通过表面摩擦来适应角动量损失,参考Das[23]、Amal Phadke[24]、Holland[25]等研究结果,本文设定 X=0.5;V代表气旋中心特定半径处的风速。
根据MRV模型,借助GIS的缓冲区分析工具、叠加分析工具,可模拟出历次热带气旋的风场。然后,基于空间位置及本文采用的热带气旋强度划分,可得到主要海域在栅格尺度上（本文设栅格大小为10 km×10 km）,或各主要海区于历次热带气旋中受到影响的强度（为栅格或海区在历次热带气旋行进过程中受影响最高的强度）。最后,统计得到主要海域在栅格尺度上于1990—2017年受各强度热带气旋影响的频次,即受到各强度热带气旋影响的次数。
2.3.3 热带气旋危险性综合评估
本文通过热带气旋单一强度危险性及热带气旋综合危险性2个方面,来分析“海上丝绸之路”的热带气旋危险性。对于海域栅格尺度上的单一强度热带气旋危险性,可以用该栅格受到某一强度热带气旋影响的频次来表示。在自然灾害危险性评估中,加权求和法较为普遍,本文采用式（3）进行热带气旋综合危险性的定量表示。
R = ∑ i = 1 n = 4 N i S i
式中：R表示某一区域的热带气旋综合危险性;Ni表示受到i强度热带气旋影响的频次;Si表示i强 度热带气旋的危险系数。n为热带气旋强度等级,n=1、2、3、4。
热带气旋带来的强风以及随之产生的巨浪,是影响船舶通行稳定性的重要因素。因此本文利用表1风暴、台风、强台风3个级别热带气旋的平均风速,超强台风的最低风速,与风速下浪高的模拟值[26]的乘积,来代表不同强度热带气旋的破坏能力（di）,然后利用式（4）求出不同强度热带气旋的危险系数。
S i = d i ∑ i = 1 n = 4 d i
式中：Si表示i强度热带气旋的危险系数;di表示i 强度热带气旋的破坏能力;n为热带气旋强度等级,n=1、2、3、4。
本文将热带气旋综合危险性分为5级：轻微危险、低度危险、中度危险、高度危险、极度危险。

3 结果及分析

3.1 受热带气旋影响的频次特征

1990—2017年“海上丝绸之路”主要海域受热带气旋（风力达到8级）影响频次的空间分布如图2所示。受热带气旋影响的海域主要是北纬5°以北的海域。西北太平洋较北印度洋受热带气旋影响更为严重,表现在受影响频次高、影响范围广,其中西北太平洋最高受到热带气旋影响144次,北印度洋为57次。西北太平洋受热带气旋较为严重海域主要是10°N—35°N,105°E—145°E之间的海域,包括日本海、中国东部海区以及南海的部分海域。北印度洋受热带气旋影响较为严重的海域是孟加拉湾15°N以北的海域。
图2 1990—2017年“海上丝绸之路”主要海域受热带气旋影响频次

注：该图基于自然资源部标准地图服务网站下载的审图号为GS（2016）1667号的标准地图制作,底图无修改。

Fig. 2 Frequency of occurrence of tropical cyclones in Maritime Silk Road from 1990 to 2017

从各主要海区受热带气旋影响的频次（表2）及影响区域面积比例（表3）来看,南海受热气旋影响频次最高,共受到295次热带气旋影响,75%的海域受到热带气旋的影响,其中南海北部海域受热带气旋影响最为严重,受到114次热带气旋影响;中国东部海区共受到热带气旋影响242次,98%的海域受到热带气旋的影响,该海区南部海域受热带气旋影响最为严重,受到126次热带气旋的影响;日本海热带气旋影响面积占比最高,全海域受到热带气旋的影响,共受到热带气旋影响140次,其南部海域受热带气旋影响最为严重,受到58次热带气旋影响;孟加拉湾共受到热带气旋影响115次,69%的海域受到影响,其北部海域受影响较最严重,受到57次热带气旋的影响;阿拉伯海受到热带气旋影响频次最低、影响面积占比最小,共受到热带气旋影响43次,67%的海域受到热带气旋的影响。
表2 1990—2017年“海上丝绸之路”主要海区受热带气旋影响频次统计

Tab. 2 Frequency of occurrence of tropical cyclone affecting the main sea areas of the Maritime Silk Road from 1990 to 2017

热带气旋类型 海区
日本海 中国东部海区 南海 孟加拉湾 阿拉伯海 波斯湾 红海
风暴 105 105 171 92 31 0 0
台风 28 41 66 8 6 0 0
强台风 6 40 37 8 3 0 0
超强台风 1 56 21 7 3 0 0
合计 140 242 295 115 43 0 0
表3 1990—2017年“海上丝绸之路”主要海区热带气旋影响区域面积比例统计

Tab. 3 Ratios of areas affected by tropical cyclones of the main sea areas of the Maritime Silk Road from 1990 to 2017 （%）

热带气旋
类型		 海区
日本海 中国东部海区 南海 孟加拉湾 阿拉伯海
风暴 100 98 74 69 66
台风 51 80 55 31 14
强台风 15 59 40 16 8
超强台风 100 38 19 7 2
总计 100 98 75 69 67
从主要海域受不同强度热带气旋影响的频次来看（图3）,“海上丝绸之路”主要海域以受风暴影响为主,受风暴影响频次最高的海域是西北太平洋10° N—35° N,105° E—145° E之间的海域,其中南海受风暴影响的频次最高,高达171次,74%的海域受到风暴影响;日本海风暴影响面积比例最大,全海域受到风暴影响,共受到风暴影响105次,其南部海域受风暴影响最为严重,受到49次风暴的影响。
图3 1990—2017年“海上丝绸之路”主要海域受不同强度热带气旋影响频次

注：该图基于自然资源部标准地图服务网站下载的审图号为GS（2016）1667号的标准地图制作,底图无修改。

Fig. 3 Frequency of occurrence of four grades of tropical cyclones in Maritime Silk Road from 1990 to 2017

受台风和强台风影响频次较高的海域,主要是西北太平洋15°N—35°N,120°E—145°E之间的海域。南海受台风影响频次最高,高达66次,55%的海域受到台风影响;中国东部海域受台风影响面积比例最大,80%的海域受到台风的影响。中国东部海区受强台风影响频次最高、影响海域面积比例最大,共受到40次强台风影响,影响海域面积比例高达59%。
受超强台风影响较为严重的海域主要位于西北太平洋15° N—25° N,125° E—140° E之间。中国东部海区受超强台风影响的频次最高、影响面积比例最大,共受到超强台风影响56次,38%的海域受到超强台风的影响。
热带气旋发生将对海上运输产生严重威胁,这种威胁在各个关键通道处表现更为严重。从1990—2017年“海上丝绸之路”关键通道受热带气旋影响频次统计（表4）来看,吕宋海峡、台湾海峡以及对马海峡受热带气旋影响频次较高,其中吕宋海峡受到热带气旋影响174次,台湾海峡受到热带气旋影响131次,对马海峡受到热带气旋影响87次,宗谷海峡、保克海峡、鞑靼海峡、霍尔木兹海峡受到热带气旋影响的频次较低,均低于20次,马六甲海峡、曼德海峡基本不受热带气旋影响。
表4 1990—2017年“海上丝绸之路”关键通道热带气旋发生频次统计

Tab. 4 Frequency of occurrence of tropical cyclones affecting the main channels of the Maritime Silk Road from 1990 to 2017

热带气旋类型 关键通道
鞑靼海峡 宗谷海峡 对马海峡 台湾海峡 吕宋海峡 马六甲海峡 保克海峡 霍尔木兹海峡 曼德海峡
风暴 3 16 60 80 119 - 8 1 -
台风 - 1 13 31 28 - 3 - -
强台风 - 1 9 15 15 - - - -
超强台风 - - 5 5 12 - - - -
合计 3 18 87 131 174 - 11 1 -
从不同强度热带气旋对各个关键通道影响看（表4）,吕宋海峡、台湾海峡、对马海峡受到风暴、台风、强台风和超强台风的影响最明显,吕宋海峡受到风暴影响频次最高,高达119次;台湾海峡受到台风影响频次较高;台湾海峡和吕宋海峡受强台风影响频次最高;吕宋海峡受超强台风影响频次最高。

3.2 热带气旋危险性时空分布特征

从“海上丝绸之路”热带气旋危险性空间分布看（图4）。西北太平洋的热带气旋危险性整体上比北印度洋要高,表现在热带气旋危险性级别高、高危险区域范围广。西北太平洋热带气旋高度危险区域和极度危险区域集中分布在15°N—30°N,120°E—145°E的海域,而北印度洋热带气旋危险性以中度危险为主,集中分布在孟加拉湾北部海域。在各关键通道中,吕宋海峡热带气旋危险性级别最高,处于极度危险状态,其次是台湾海峡,处于高度危险状态,再其次是对马海峡,处于中度危险状态,而宗谷海峡、鞑靼海峡、保克海峡、霍尔木兹海峡处于轻微危险状态。
图4 “海上丝绸之路”主要海域热带气旋危险性空间分布

注：该图基于自然资源部标准地图服务网站下载的审图号为GS（2016）1667号的标准地图制作,底图无修改。

Fig. 4 Spatial distribution of tropical cyclone hazard in the main sea areas of the Maritime Silk Road

从各海区不同强度热带气旋危险性区域面积占比（表5）看,中国东部海区极度危险和高度危险区域的面积占比最高,其中13%的海域处于极度危险状态,23%的海域处于高度危险状态;南海处于中度危险区域的面积占比最高,达到了24%;日本海处于低度危险区域的面积占比最高,达到了43%;此外在5大海区中阿拉伯海和孟加拉湾均以轻微危险为主。
表5 “海上丝绸之路”主要海区不同级别热带气旋危险性区域面积占比统计

Tab. 5 The proportion of tropical cyclone hazard areas in main sea areas of the Maritime Silk Road （%）

热带气旋危险性 日本海 中国东部海区 南海 孟加拉湾 阿拉伯海
轻微危险 54 25 24 35 67
低度危险 43 15 13 30 0
中度危险 3 22 24 3 0
高度危险 0 23 14 0 0
极度危险 0 13 0 0 0
热带气旋危险性的季节变化比较明显（图5）,秋季和夏季危险性级别普遍最高,存在大面积的高度危险和极度危险区域,而春季和冬季除小范围海域处于中度危险状态外,其余大部分海域处于低度危险或轻微危险状态。从夏季和秋季各月热带气旋危险性分布看（图6）,7、8、9、10月热带气旋危险性分布范围较广,其中9月危险性海域分布最广,西北太平洋15°N—30°N,120°E—145°E的海域均表现出高度危险甚至是极度危险状态;而6月和11月热带气旋危险性海域面积相对较小,全海域基本上处于中度危险及中度危险以下的状态,其中6月热带气旋危险性海域面积最小。
图5 1990—2017年“海上丝绸之路”主要海域不同季节热带气旋危险性分布

注：该图基于自然资源部标准地图服务网站下载的审图号为GS（2016）1667号的标准地图制作,底图无修改。

Fig. 5 Distribution of tropical cyclones hazard in different seasons in the main sea areas of the Maritime Silk Road from 1990 to 2017

图6 1990—2017年“海上丝绸之路”主要海域6—11月热带气旋危险性分布

注：该图基于自然资源部标准地图服务网站下载的审图号为GS（2016）1667号的标准地图制作,底图无修改。

Fig. 6 Distribution of tropical cyclones hazard from June to November in the main sea areas of the Maritime Silk Road from 1990 to 2017

从各关键通道不同季节热带气旋危险性（表6）来看,春季,除吕宋海峡处于轻微危险状态,台湾海峡和保克海峡处于轻微危险状态外,其余海峡均处于无危险状态;夏季,吕宋海峡处于极度危险状态,台湾海峡处于高度危险状态,对马海峡处于中度危险状态,鞑靼海峡、宗谷海峡、霍尔木兹海峡3个海峡处于轻微危险状态,马六甲海峡和曼德海峡处于无危险状态;秋季,吕宋海峡处于高度危险状态,台湾海峡和对马海峡处于中度危险状态,鞑靼海峡、宗谷海峡、保克海峡处于轻微危险状态,其余海峡处于无危险状态;冬季,除保克海峡处于轻微危险状态外,其余各海峡均处于无危险状态。
表6 1990—2017年“海上丝绸之路”关键通道不同季节热带气旋危险性状态

Tab. 6 Tropical cyclones hazard levels of main channels of the Maritime Silk Road from 1990 to 2017

季节 鞑靼海峡 宗谷海峡 对马海峡 台湾海峡 吕宋海峡 马六甲海峡 保克海峡 霍尔木兹海峡 曼德海峡
春 - - - 轻微危险 中度危险 - 轻微危险 - -
夏 轻微危险 轻微危险 中度危险 高度危险 极度危险 - - 轻度危险 -
秋 轻微危险 轻微危险 中度危险 中度危险 高度危险 - 轻微危险 - -
冬 - - - - - - 轻微危险 - -

4 讨论和结论

4.1 讨论

中国是世界第二大贸易国,和东南亚、南亚、西亚、东非等地区的贸易往来,严重依赖海上运输。海上航线的选择要结合船舶性能、定位条件及船员综合素质等实际条件,更重要的是对船舶将要航经海域的水文气象条件进行全面把握,而热带气旋,属于灾害性天气,对航行安全威胁最大,应该尽量避离。“海上丝绸之路”热带气旋危险性海域面积广,船舶在进行航线的设计选择时,应尽量避开危险性较高的海域,在时间上,应尽量选择热带气旋危险性较低的季节或月份。纵观中国至马来西亚、中国至孟加拉湾、中国至阿拉伯海、中国至红海这几条主要航线,均需经过热带气旋危险性海域面积较广、危险性等级较高的南海,从规避热带气旋危险性的角度看,南海热带气旋危险性较低的春、冬两季是海上航运的最佳时间选择,而夏、秋两季,尤其是7、8、9、10月,热带气旋危险性较高,航运中对海上天气状况的精准把握尤为重要。

4.2 结论

本研究基于1990—2017年北印度洋和西北太平洋的热带气旋路径数据,利用缓冲区分析、叠加分析等空间分析技术,结合热带气旋风场模型,对“海上丝绸之路”主要海域、海区以及关键通道受热带气旋影响的频次特征、危险性时空分布特征进行了系统分析。主要结论为：
（1）“海上丝绸之路”主要海域受热带气旋影响严重,表现在受热带气旋影响范围广、频次高,其中西北太平洋较北印度洋受热带气旋影响更为严重,危险性程度更高。
（2）西北太平洋的15°N—30°N,120°E—145°E之间的海域热带气旋危险性程度最高,该海域是受热带气旋影响频次最高的区域,同时也是受高强度热带气旋影响最严重的区域。
（3）热带气旋危险性季节变化较为明显,秋夏两季热带气旋危险性更高,冬春两季热带气旋危险性较低,在夏秋两季各月份中,7、8、9、10月热带气旋危险最高。
（4）从各海区及关键通道受热带气旋影响看,中国东部海区热带气旋危险性程度最高、其次是南海、日本海、孟加拉湾、阿拉伯海,而红海和波斯湾基本不受热带气旋影响;吕宋海峡热带气旋危险性程度最高,其次是台湾海峡、对马海峡、宗谷海峡、鞑靼海峡、保克海峡、霍尔木兹海峡,而马六甲海峡和曼德海峡基本无热带气旋危险。

参考文献

原文顺序 | 文献年度倒序 | 文中引用次数倒序
[1]
杜德斌, 马亚华. “一带一路”:中华民族复兴的地缘大战略[J]. 地理研究, 2015,34(6):1005-1014.

[ Du D B, Ma Y H. One Belt and One Road: The grand geo-strategy of China's rise[J]. Geographical Research, 2015,34(6):1005-1014. ]

[2]
王列辉, 朱艳. 基于“21世纪海上丝绸之路”的中国国际航运网络演化[J]. 地理学报, 2017,72(12):2265-2280.

[ Wang L H, Zhu Y. The evolution of China's international maritime networkbased on the "21st Century Maritime Silk Road"[J]. Acta Geographica Sinica, 2017,72(12):2265-2280. ]

[3]
方志祥, 余红楚, 黄守倩. 海洋运输网络研究进展与趋势探讨[J]. 地球信息科学学报, 2018,20(5):554-563.

[ Fang Z X, Yu H C, Huang S Q. Review of research works on maritime network[J]. Journal of Geo-information Science, 2018,20(5):554-563. ]

[4]
黄彬, 刘还珠, 何金海, 等. 影响冬季北太平洋航线设计的天气要素的分析[J]. 应用气象学报, 2003,14(1):101-108.

[ Huang B, Liu H Z, He J H, et al. Analysis of weather factors influencing routing design of north pacific ocean inwinter[J]. Journalof Applied Meteorological Science, 2003,14(1):101-108. ]

[5]
杨腾飞, 解吉波, 李振宇, 等. 微博中蕴含台风灾害损失信息识别和分类方法[J]. 地球信息科学学报, 2018,20(7):906-917.

[ Yang T F, Xie J B, Li Z Y, et al. A method of typhoon disaster loss identification and classification using micro-blog information[J]. Journal of Geoinformation Science, 2018,20(7):906-917. ]

[6]
吴迪, 王诺, 于安琪, 等. “丝路”海运网络的脆弱性及风险控制研究[J]. 地理学报, 2018,73(6):1133-1148.

[ Wu D, Wang N, Yu A Q, et al. Vulnerability and risk management in the Maritime Silk Roadcontainer shipping network[J]. Acta Geographica Sinica, 2018,73(6):1133-1148. ]

[7]
刘哲, 张鹏, 刘南江, 等. “一带一路”中国重点区域自然灾害特征分析[J]. 灾害学, 2018,33(4):65-71.

[ Liu Z, Zhang P, Liu N J, et al. Characteristics of natural disasters in key regions of One-Belt-One-Road initiative[J]. Journal of Catastrophology, 2018,33(4):65-71. ]

[8]
许世远, 王军, 石纯, 等. 沿海城市自然灾害风险研究[J]. 地理学报, 2006,61(2):127-138.

[ Xu S Y, Wang J, Shi C, et al. Research of the natural disaster risk on coastal Cities[J]. Acta Geographica Sinica, 2006,61(2):127-138. ]

[9]
陈文方, 端义宏, 陆逸, 等. 热带气旋灾害风险评估现状综述[J]. 灾害学, 2017,32(4):146-152.

[ Chen W F, Duan Y H, Lu Y, et al. Review on tropical cyclone risk assessment[J]. Journal of Catastrophology, 2017,32(4):146-152. ]

[10]
欧进萍, 段忠东, 常亮. 中国东南沿海重点城市台风危险性分析[J]. 自然灾害学报, 2002,11(4):9-17.

[ Ou J P, Duan Z D, Chang L. Typhoon risk analysis for key coastal cities in southeast China[J]. Journal of Natural Disasters, 2002,11(4):9-17. ]

[11]
李倩, 俞海洋, 李婷, 等. 京津冀地区台风危险性评估—基于Gumbel分布的分析[J]. 地理科学进展, 2018,37(7):933-945.

[ Li Q, Yu H Y, Li T, et al. Hazard assessment of typhoons affecting the Beijing-Tianjin-Hebei region based on Gumbel distribution[J]. Progress in Geography, 2018,37(7):933-945. ]

[12]
殷洁, 戴尔阜, 吴绍洪. 中国台风灾害综合风险评估与区划[J]. 地理科学, 2013,33(11):1370-1376.

[ Yin J, Dai E F, Wu S H. Integrated risk assessment and zoning of typhoon disasters in China[J]. Scientia Geographica Sinica, 2013,33(11):1370-1376. ]

[13]
Ye Y, Fang W. Estimation of the compound hazard severity of tropical cyclones over coastal China during 1949-2011 with copula function[J]. Natural Hazards, 2018,93(2):887-903.

[14]
Mohapatra M, Bandyopadhyay B K, Tyagi A, et al. Classification of cyclone hazard prone districts of India[J]. Natural Hazards, 2012,63(3):1601-1620.

[15]
王宁娟. 基于CE风场数值模拟的台风危险性分析方法研究[D]. 哈尔滨:哈尔滨工业大学, 2013.

[ Wang N J. Study of typhoon hazard analysis methods based on CE wind field numerical simulation[D]. Harbin: Harbin Institute of Technology, 2013. ]

[16]
Gomes M P, Pinho J L, do Carmo J S A, et al. Hazard assessment of storm events for The Battery, New York[J]. Ocean & Coastal Management, 2015,118(1):22-31.

[17]
尹宜舟, 黄建斌, 朱志存, 等. 我国沿海主要省份热带气旋风雨因子危险性分析Ⅱ:年代际变化特征[J]. 热带气象学报, 2018,34(2):153-161.

[ Yin Y Z, Huang J B, Zhu Z C, et al. Analysis on hazards of the wind and rain factors associated with tropical cyclones in china's major coastalprovinces II: Interdecadalchanges[J]. Journal of Tropical Meteorology, 2018,34(2):153-161. ]

[18]
Malmstadt J C, Elsner J B, Jagger T H. Risk of strong hurricane winds to Florida cities[J]. Journal of Applied Meteorology and Climatology, 2010,49(10):2121-2132.

[19]
Takagi H, Wu W J. Maximum wind radius estimated by the 50 kt radius: Improvement of storm surge forecasting over the western North Pacific[J]. Natural Hazards and Earth System Sciences, 2016,16(3):705-717.

[20]
殷洁, 戴尔阜, 吴绍洪, 等. 中国台风强度等级与可能灾害损失标准研究[J]. 地理研究, 2013,32(2):266-274.

[ Yin J, Dai E F, Wu S H, et al. A study on the relationship between typhoon intensity grade and disaster loss in China[J]. Geographical Research, 2013,32(2):266-274.]

[21]
中华人民共和国海事局. 国内航行海船法定检验技术规则[M]. 北京: 人民交通出版社, 2011.

[ China MSA. Legal technical rules for the inspection of seagoing vessels in China[M]. Beijing: China Communications Press, 2011. ]

[22]
中国国家标准化管理委员会. 热带气旋等级(GB/T 19201-2006)[S]. 北京: 中国质检出版社, 2014.

[ China national standardization management committee. Grade of tropical cyclones(GB/T 19201-2006)[S]. Beijing: China Quality Press, 2014. ]

[23]
Das Y. Parametric modeling of tropical cyclone wind fields in India[J]. Natural Hazards, 2018,93(2):1049-1084.

[24]
Phadke A C, Martino C D, Cheung K F, et al. Modeling of tropical cyclone winds and waves for emergency management[J]. Ocean Engineering, 2003,30(4):553-578.

[25]
Holland G J, Belanger J I, Fritz A. A revised model for radial profiles of hurricane winds[J]. Monthly Weather Review, 2010,138(12):4393-4401.

[26]
Altunkaynak A, Özger M. Temporal significant wave height estimation from wind speed by perceptron Kalman filtering[J]. Ocean Engineering, 2004,31(10):1245-1255.

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