2-1 影響因子的選擇
愈接近颱風中心的風力愈大,波浪亦大,造成港池振盪愈劇烈,
且愈影響船隻停泊的安全。因此,颱風強弱影響波浪大小,波浪大小 影響港池之靜穩度,而港池靜穩度則關係船隻停泊或者出港避浪等不 同的動態,故本節將分析足以影響船隻動態的颱風因子。
依據花蓮港務局提供民國85 至民國 92 年的船隻動態表(見附錄 1)其所記錄之颱風或低氣壓,共有 65 個,若依 Saffir-Simpson 之五 級 颱 風 標 準 , 則 共 有 颱 風 46 個 。 此 46 個 颱 風 路 徑 由 http://www.weather.unisys.com 網路資料整理繪製,示如附錄 2。
簡和曾(1999)所述颱風波浪大小與颱風行進路徑及強度規模有 關;而波浪是由風吹送而造成的,風愈大波浪亦愈高;颱風中心與花 蓮港之角度影響颱風波浪是否直接侵襲花蓮港而造成花蓮港之共 振,張與郭(1999)發現以外海入射波向為西南向(SE)波浪對花 蓮港港池靜穩定之影響最大。張和錢(2003)發現當颱風距離推算點 在 1500 公里以內時,波高隨著颱風的接近明顯升高,由此可知,波 高與距離有著明顯的關係。可利用颱風中心之經緯度代表颱風距離,
而當做影響船隻動態之影響因子。
由以上整理颱風與花蓮港波浪結果可知影響船隻動態的因子可 包括:颱風路徑、颱風規模、風速、颱風中心與花蓮港之角度與颱風 中心之經緯度等五個。本文逐項詳述此五種影響船隻動態之影響因子 如下:
1. 颱風路徑
依中央氣象局( http://www.cwb.gov.tw )之颱風路徑分類法,
將侵台的颱風路徑分為九種:其中包括西行颱風部份,當颱風中心位 置在東經122º時,依不同的緯度區分為 5 種路徑,示如圖 2-1:
颱風路徑1:颱風在 25°N 緯度以上之西行者;
颱風路徑2:颱風在 24°-25°N 緯度間上西行者;
颱風路徑3:颱風在 23°-24°N 緯度間西行者;
颱風路徑4:颱風在 22°-23°N 緯度間西行者;
颱風路徑5:颱風低於 22°N 以下西行者。
另外,以中央山脈軸線為界將北行颱風分為兩種,在東者為颱風 路徑6,在西者為颱風路徑 7,示如圖 2-2。
颱風路徑8 則為自太平洋西行而後「東北」轉向,示如圖 2-3。
颱風路徑9 為南海生成之颱風,示如圖 2-4。
圖 2-1 中央氣象局定義五種西行颱風的路徑示意圖
圖 2-2 中央氣象局定義兩種北行颱風的路徑示意圖 E
N
颱風路徑1 颱風路徑2
颱風路徑3 颱風路徑4 颱風路徑5
颱風路徑6 颱風路徑7
E N
圖2-3 中央氣象局定義颱風路徑 8 之示意圖
圖2-4 中央氣象局定義颱風路徑 9 之示意圖 颱風路徑8
E N
南海
颱風路徑9
E N
本文根據此九種颱風路徑分類法,將 46 場颱風整理其路徑分 類,如表2-1 所示。由表 2-1 發現第 6 種路徑最多,共有 22 個;其 次為第5 種路徑有 9 個,而第 2、4、9 種路徑最少,僅各有一個。
2. 颱風規模
颱風規模乃根據http://www.weather.unisys.com中 Saffir-Simpson 之分類標準,將颱風規模依據颱風中心氣壓及最大風速分為五級,其 標準示如表2-2,本文中依此標準將選擇的 46 場颱風分類出其颱風規 模,詳見如表 2-3。由表 2-3 可知 46 場颱風在五種颱風規模的個數相 當平均,分別各有7 至 12 個。
3. 風速
英國海軍上將蒲福(Admiral Sir Francis Beaufort)於 1806 年所訂定 的蒲福風級(Beaufort Scale),在 1838 年採用時蒲福風級僅有十三級,
目前已延伸至十八級。表 2-4 即為此十八級風所對應之風速與可能的 波高範圍。由表2-4 中可知,每級蒲福風級之對應的風浪之名稱及風 速跟可能波高跟最大波高的值。觀察此表可得知,當風速越大,波高 則越大,風速與波高有著明顯的關係,因此,本文將風速亦納入影響 因子中。
表2-1 研究颱風之颱風路徑歸類表
颱風路徑 颱風名稱
1 溫妮(Winnie, 86)、辛樂克(Sinlake,91)
2 賀伯(Herb, 85)
3 安珀(Amber, 86)、奧托(Otto, 87)、碧利斯(Bilis, 89)、
桃芝(Toraji, 90)
4 莫拉克(Morakot, 92)
5
莎莉(Sally, 85)、貝絲(Beth, 85)、瑪姬(Maggie, 88)、
山姆(Sam, 88)、貝碧佳(Bebinca, 89)尤特(Utor, 90)、
尹布都(Imbudo, 92)、科羅旺(Krovanh, 92)、
杜鵑(Dujuan, 92)
6
魏萊特(Violet, 85)、薩恩(Zane, 85)、戴兒(Dale, 85)、
伊莎(Isa, 86)、歐珀(Opal, 86)、彼得(Peter, 86)、
羅西(Rosie, 86)、蒂娜(Tina, 86)、楊妮(Yanni, 87)、
瑞伯(Zeb, 87)凱特(Kate, 88)、歐佳(Olga, 88)、
奇洛基(Kirogi, 89)、雷馬遜(Rammasun, 91)、
科吉拉(Kujira, 92)、艾陶(Etau, 92)、米勒(Melor, 92)、
蘇 迪 勒 (Soudrlor, 92 )、 梅 米 ( Maemi, 92 )、 海 燕
(Haiyan,90)、盧碧(Lupit, 92)、巴比崙(Prapiroon,89)
7 葛樂禮(Gloria, 85)、奇比(Chebi, 90)、丹恩(Dan, 88)、
8 艾文(Ivan, 86)、維琪(Vicki, 87)、象神(Xangsane, 89)
9 芭比絲(Babs, 87)
表2-2 Saffir-Simpson 的颱風規模分類標準
颱風規模 壓力(mb) 風速(knts)
1 級颱風 >980 64~82 2 級颱風 965~980 83~95 3 級颱風 945~965 96~112 4 級颱風 920~945 113~134 5 級颱風 <920 >134
表 2-3 研究颱風之颱風規模歸類表
颱風規模 颱風名稱
1 級颱風
彼得(Peter, 86)、楊妮(Yanni, 87)、奧托(Otto, 87)、凱 特(Kate, 88)、歐佳(Olga, 88)、山姆(Sam, 88)、尤特
(Utor, 90)、莫拉克(Morakot, 92)、米勒(Melor, 92)
2 級颱風
貝絲(Beth, 85)、葛樂禮(Gloria, 85)、蒂娜(Tina, 86)、
歐珀(Opal, 86)、維琪(Vicki, 87)、象神(Xangsane, 89)、
貝碧佳(Bebinca, 89)、科羅旺(Krovanh, 92)、巴比崙
(Prapiroon, 89)、海燕(Haiyan, 90)
3 級颱風
薩恩(Zane, 85)、安珀(Amber, 86)、丹恩(Dan, 88)、瑪 姬(Maggie, 88)、奇比(Chebi, 90)、桃芝(Toraji, 90)、
雷馬遜(Rammasun, 91)、艾陶(Etau, 92)
4 級颱風
魏萊特(Violet, 85)、奇洛基(Kirogi, 89)、
杜鵑(Dujuan, 92)、科吉拉(Kujira, 92)、
尹布都(Imbudo, 92)、蘇迪勒(Soudelor, 92)、辛樂克
(Sinlake, 91)
5 級颱風
戴兒(Dale, 85)、賀伯(Herb, 85)、莎莉(Sally, 85)、溫 妮(Winnie, 86)、伊莎(Isa, 86)、艾文(Ivan, 86)、
羅西(Rosie, 86)、瑞伯(Zeb, 87)、芭比絲(Babs, 87)、
碧利斯(Bilis, 89)、盧碧(Lupit, 92)、梅米(Maemi, 92)
表2-4 風級浪高對照表
名稱 風速 浪高 (公尺)
蒲福
風級 風 浪 每時海浬 每秒公尺 可能波高 最大波高 0 無風 - 1 以下 0 - 0.2 - - 1 軟風 微波 1 - 3 0.3 - 1.5 0.1 0.1 2 輕風 微波 4 - 6 1.6 - 3.3 0.2 0.3 3 微風 小波 7 - 10 3.4 - 5.4 0.6 1.0 4 和風 小浪 11 - 16 5.5 - 7.9 1.0 1.5 5 清風 中浪 17 - 21 8.0 - 10.7 2.0 2.5 6 強風 大浪 22 - 27 10.8 - 13.8 3.0 4.0 7 疾風 大浪 28 - 33 13.9 - 17.1 4.0 5.5 8 大風 巨浪 34 - 40 17.2 - 20.7 6.0 7.5 9 烈風 猛浪 41 - 47 20.8 - 24.4 7.0 10.0 10 暴風 猛浪 48 - 55 24.5 - 28.4 9.0 12.5 11 狂風 狂濤 56 - 63 28.5 - 32.6 11.5 16.0 12 颶風 狂濤 64 - 71 32.7 - 36.9 14.0 16 以上 13 颶風 狂濤 72 - 80 37.0 - 41.4 14 以上 16 以上 14 颶風 狂濤 81 - 89 41.5 - 46.1 14 以上 16 以上 15 颶風 狂濤 90 - 99 46.2 - 50.9 14 以上 16 以上 16 颶風 狂濤 100 - 109 51.0 - 56.0 14 以上 16 以上 17 颶風 狂濤 109 - 118 56.1 - 61.2 14 以上 16 以上
4. 颱風中心與花蓮港之角度
颱風中心與花蓮港之角度影響颱風所引起之波浪是否直接侵襲 花蓮港而造成花蓮港之共振。本文定義颱風中心及花蓮港連線與花 蓮港緯度線之夾角,如圖 2-5 所示,代表颱風中心位在花蓮港的方 向,並以花蓮港之緯度線為界取順時針為正。若−90o <θ <0o時,表 示颱風位於花蓮港之東北方;而若90o <θ <180o時,則表示颱風位於 花蓮港之西南方,及−180o <θ <−90o時,表示颱風於花蓮港之西北 方,在上述三種角度之颱風所產生之波浪均不易傳入花蓮港內而引 起港池共振。當颱風中心與花蓮港之東南方時,影響花蓮港較大。
圖 2-5 颱風中心與花蓮港之方位角度示意圖 θ
5. 颱風中心之經緯度
張和錢(2003)整理分析颱風中心位置距離觀測站的距離與觀 測站的指示波高的關係圖,如圖 2-6 所示。圖 2-6 可以發現當颱風 距離推算點在 1500 公里以上時波高與颱風無明顯關係,若在 1500 公里以內則波高與距離有著明顯的關係。
颱風中心之經緯度代表著颱風之所在位置,當颱風位於花蓮港 之東南方時(即0o <θ <90o),而颱風中心位置的經度越大,緯度越 小時,表示颱風距離較遠;反之,當颱風位於花蓮港之東北方時(即
o
o 0
90 < <
− θ ),颱風中心之經度越小,緯度越小時,表示颱風距離較 近。在本文中,利用此規則,以颱風中心之經緯度與角度代表颱風 距離,如此,可節省掉計算距離之時間。
0 1000 2000 3000 4000
D (m) 0
2 4 6 8 10
Hs(m)
圖 2-6 颱風距離與觀測站指示波高關係
2-2 船隻異動指數
根據花蓮港港務局所公布的船隻動態表,表中記錄了由民國 85~92 年之船隻動態表,包括颱風來臨之時間、颱風名稱、颱風中 心之經緯度、行進方向速度、七級風半徑、十級風半徑、中心最大 風速、瞬間最大風速及船隻的動態等資料。本文整理此表可發現,
在颱風來臨期間,共分成四種船隻動態分別為(1)對港及船隻皆未 造成影響;(2)港內產生湧浪但未影響船隻裝卸作業;(3)船隻出 港避風未造成斷纜及(4)船隻斷纜等情形。本文根據此四種船隻動 態,依對船隻異動之嚴重性,將定義為四個等級的船隻異動指數
(Index for ship escape, ISE)。
船隻異動指數1:花蓮港內之船隻與其裝卸作業皆未受影響。
船隻異動指數2:花蓮港內產生湧浪,但湧浪並未大到影響裝卸作 業,船隻亦不需出港避風。
船隻異動指數3:產生之湧浪大到船隻需出港避風,才能免除斷纜 的可能。
船隻異動指數4:船隻產生了斷纜。船隻發生斷纜可能造成船隻在 港內任意漂泊進而造成船隻更嚴重之船隻異動,
如可能與港內其他之船隻產生破撞等,因此,我 們將斷纜歸於最嚴重之船隻異動指數4。
根據此4 個船隻異動指數,將本文選擇的 46 個颱風加以分級,示如 表2-5。由表 2-5 可知 46 場颱風中有 21 場造成船隻的斷纜,有 6 場 颱風對船隻沒有造成影響,8 場颱風有湧浪的產生,11 場颱風船隻 需出港避風的情形。
表 2-5 研究颱風之船隻異動指數歸類表
船隻異動指數 颱風名稱
1 貝絲(Beth)、維琪(Vicki)、凱特(Kate)、貝碧佳
(Bebinca)、海燕(Haiyan)、巴比崙(Prapiroon)
2
彼得(Peter)、蒂娜(Tina)、楊妮(Yanni)、丹恩(Dan)、
辛樂克(Sinlake)、莫拉克(Morakot)、科羅旺(Krovanh)
、梅米(Maemi)
3
魏萊特(Violet)、戴兒(Dale)、羅西(Rosie)、瑪姬
(Maggie)、山姆(Sam)、奇洛基(Kiroji)、奇比
(Chebi)、尤特(Utor)、柯吉拉(Kujira)、米勒(Melor)、 杜鵑(Dojuan)
4
葛樂禮(Gloria)、賀伯(Herb)、莎莉(Sally)、薩恩
(Zane)、伊莎(Isa)、歐珀(Opal)、溫妮(Winnie)、
安珀(Amber)、艾文(Ivan)、奧托(Otto)、瑞伯(Zeb)、
芭比絲(Babs)、歐佳(Olga)、碧利斯(Bilis)、象神
(Xangsane)、桃芝(Toraji)、雷馬遜(Rammasun)、
蘇迪勒(Soudelor)、尹步都(Imbudo)、艾陶(Etau)、
盧碧(Lupit)