近58年登陆广东热带气旋位置和生成源地的变化*
2011-01-24胡娅敏宋丽莉罗晓玲
胡娅敏,宋丽莉,罗晓玲
(1.中国气象局广州热带海洋气象研究所,广东 广州 510080;2.广东省气候中心,广东 广州 510080)
热带气旋 (Tropical cyclone,TC)是破坏力最强的气象灾害之一,尤其是登陆TC,它常常给登陆地区造成严重的灾害,一直是气象业务和科研关注的热点和难点问题,因而弄清影响该地区热带气旋的气候特征是进一步开展热带气旋研究和提高预报服务水平的重要基础工作。近几年很多学者关注登陆全国TC气候特征的研究,并作了细致的分析,主要包括:登陆频数、台风季、强度、登陆位置、生成源地等的气候特征[1-4]。还有一些学者关注其他各区域TC的气候变化特征,如:华南[5]、华东[1-2]。更具体的研究涉及到登陆各个省份,例如:广西[6]、福建[7-8]、浙江[9-10]、广东等[11-15]。
广东是我国沿海热带气旋活动最频繁、影响程度最严重、全年影响时间最长的区域[1-2,6],许多学者开展了这方面的研究,主要集中在登陆TC频数、强度和台风季的变化趋势、年代际变化、周期分析和ENSO的关系等方面[12-15]。近年来,随着社会的发展,政府和人民对TC预测的要求越来越高,不但对于其登陆个数,而且对于其登陆地点及强度等要求越来越高。但对于登陆广东TC更细致的分析还不多见,贺海晏等[6]分析了1949-2000年登陆广东TC总数在不同地段的总体统计特征是西多东少,但对于各区域的具体特征没有进一步分析。另外,目前有关TC生成源地的时空特征研究仍不多见。本文根据《台风年鉴》和《热带气旋年鉴》资料,详细对比分析了1949-2006年登陆广东不同区域TC的频数、时间、强度,以及它们与生成源地的关系,希望为登陆广东省TC的防灾减灾应对措施提供更具体的气候背景参考。
1 资料来源和处理方法
1949-2006年登陆广东的TC资料来自于《台风年鉴》和《热带气旋年鉴》。分析登陆广东的TC时,若同一TC多次登陆,登陆该省记为登陆该省一次,多次登陆的不累计,且剔除了副中心(指热带气旋环流中心附近分裂或新生的中心)的影响。规定登陆TC包括热带低压 (TD,中心风速为10.8~17.1 m/s)、热带风暴 (TS,中心风速为17.2~24.4 m/s)、强热带风暴 (STS,中心风速为24.5~32.6 m/s)、台风 (TY,中心风速为32.7~41.4 m/s)、强台风 (STY,中心风速为41.5~50.9m/s)和超强台风 (SUPERTY,中心风速>51.0 m/s)。
根据经济发展水平的差别进行划分 (图1),沿海岸线定义江门市辖区的最西点至惠州市辖区的最东点为珠三角地区 (M),其西侧为粤西区(W),其东侧为粤东区 (E),把广东沿海分为三个主要登陆区。再根据影响评估工作的需要,对以上三个地区进一步均匀划分为西 (W)、中 (M)、东 (E)三部分,其中MM指珠三角中区,ME指珠三角东区,MW指珠三角西区,其余类推,一共细分为9个登陆子区域。
2 登陆广东TC的总体分布特征
2.1 频数和时间的分布特征
1949-2006年登陆广东的TC总数为218个,年均3.76个。登陆广东TC的频数表现出明显的年际变化和年代际变化[2,11],最多年有7个TC登陆,最少年有1个。近58年登陆广东的TC线性趋势表现为明显的下降趋势,尤其是90年代中期以后这种趋势更为明显 (但没有通过信度检验)。
登陆热带气旋以6-10月登陆居多,其中7-9月是高峰期 (表1),共占总数的75.69%。登陆广东TC的平均初旋日为7月4日、终旋日为9月16日、台风季为75 d,它们均呈现出较大的年际变化特征,70.7%的初旋日集中在6-7月,81.0%的终旋日集中在8-10月,台风季长度从1-178 d(1974年)不等,但高于30天的年份占总年份的86.2%,高于60天占总数的70.7%,高于100天占总数的20.7%。其线性趋势表现为初旋推迟、终旋提前和台风季变短[2,16]。
图1 热带气旋登陆区域划分Fig.1 The region distribution of landfalling TCs in Guangdong province
表1 各月登陆TC频数及其百分比Table 1 The frequency and percentage of landfalling TCs in Guangdong province in different months
2.2 登陆TC源地的地理分布
图2给出了登陆广东TC的生成源地,可以看出登陆广东TC的主要源于165°E以西、4°N到25°N之间。主要有3个生成集中地:南海、菲律宾海盆和加罗林群岛,这些与陈敏等[3]研究结果一致。
2.3 登陆TC的强度及其发生源地的关系
图2给出了登陆广东不同强度TC生成源地的分布图,可以看出,登陆广东TD和TS主要生成于南海,分别占总数的10.1%和11.6%;登陆时达STS和TY等级的生成于南海和西太平洋地区,分别占总数的25.8%和25.3%;而登陆达STY等级的主要生成于西太平洋地区,占13.8%;登陆时达SUPERTY主要集中140°E以东的热带洋面,占总数的13.4%。从而可见,登陆广东达STS和TY等级的占50%以上,它们的生成源地分布较分散,登陆强度较小的TD和TS主要生成于南海地区,而登陆STY和SUPERTY均生成离广东较远的西太平洋地区,尤其是登陆SUPERTY都位于140°E以东的西太平洋暖池地区,这可能是因为在此地区生成的TC在洋面上的移动距离最长,可以从较暖的热带洋面上吸收更多的水汽潜热和能量而发展为强台风。
图2 登陆广东不同强度TC生成源地分布图(图标是最大风速,单位为:m/s)Fig.2 The source region distribution of landfalling TCs with different intensities in Guangdong(The legend is the maximum wind velocity,unit:m/s)
2.4 TC登陆时间与源地的关系
图3显示了登陆广东TC生成源地纬度和经度的季节分布。首先,从登陆TC生成源地的纬度位置而言,从5月开始,登陆TC生成源地的范围开始明显向北扩大,8、9月最北达到25°N附近。从10月份开始,登陆TC生成集中区逐月南移。可见登陆TC发生有明显的季节变化,6月是登陆TC发生范围和生成频数开始显著增大的月份,10月份则相反。从登陆TC生成源地的经度位置而言,从5月开始,登陆TC的经向范围由110°E开始明显向东扩大,7月达到162°E,但8月又西移回152°E,9月份移到最东位置165°E附近,10月开始 逐步西移到140°E附近,但不再回到南海地区。这种季节变化反映了海温高低与登陆TC的生成有着密切的关系。
图3 登陆广东TC生成源地纬度 (a)和经度 (b)的季节分布Fig.3 The seasonal distribution of the latitudes(a)and the longitudes(b)of TC source regions
图4显示出登陆TC生成源地的季节分布特征,可以得到5-12月均有TC生成,其中5月份大部分TC生成于在南海地区 (120°E以西),有2个生成于130-135°E之间;6月大部分登陆TC生成于140°E以西,主要集中在南海地区和菲律宾群岛海盆;7、8月登陆TC的生成源地较6月份向东和向北移动,但8月的最东位置不超过152°E;9月TC生成的位置达到最东界和最北界,且大部分集中于120°E以东地区;10月有3个TC生成于南海地区,其余大部分均源于130°E以东;11月和12月的TC主要源于140°E以东的加罗林群岛地区。
图4 登陆TC生成源地的季节分布 (图标是登陆月份)Fig.4 The seasonal distribution of source regions of landfalling TCs in Guangdong(the legend is landfall month)
3 登陆各区TC参数的变化特征
3.1 频数分布特征
近58 a年均登陆粤西、珠三角和粤东地区频数分别达1.66个、1.22个和0.88个,即登陆粤西的TC最多,其次是珠三角地区。进一步细化,把登陆3个区域分别再细分为西区、中区和东区,可以得到 (表2),近58 a TC主要集中登陆在粤西西区 (约占22.5%),其次是珠三角中区、粤西中区、粤西东区和珠三角西区 (均占10%以上),登陆最少的是粤东中区 (仅占5.5%),即TC登陆最多的地区在雷州半岛,其次是珠三角及其以西地区,这个结论是与贺海晏等[6]研究一致。
表2 登陆广东各区域TC年均频数及其百分比Table 2 The annual frequency and percentage of landfalling TCs in different regions of Guangdong
进一步分析,登陆3个区域的TC频数呈现出较大的年际和年代际变化 (图5a-c),一方面珠三角最多有5个TC登陆 (1964年),粤东登陆个数最多有4个 (1985年),粤西登陆个数最多有4个 (1952、1965、1967、1973和 1994年),另一方面粤西、珠三角和粤东地区分别有15.52%、31.03%和43.10%的年份无TC登陆。三个区域的线性趋势分别为:粤西和珠三角均呈现出弱的下降趋势,而粤东无明显变化趋势 (三个区域均没有通过显著性检验)。年代际尺度上,登陆粤西地区的TC在20世纪60年代末-80年代中和20世纪90年代中期对应偏多时期,其余时段对应偏少时期;珠三角地区在20世纪70年代中期以前对应偏多时期,20世纪70年代中期-80年代末期对应偏少时期,近10多年变化幅度较大,在平均值附近振荡,但21世纪后处于偏少时段;登陆粤东地区的TC在20世纪60年代中期以前和20世纪80年代初-90年代初对应偏多时期,60年代中-80年代初对应偏少时期,尤其是70年代几乎没有TC登陆东部地区,近几年在平均值附近振荡。
3.2 登陆时间及其与源地的关系
近58 a 1-4月没有TC登陆粤西、珠三角和粤东,6-11月均以登陆粤西的TC最多,5月和12月没有TC登陆粤西,5月登陆珠三角的TC较粤东多,12月仅珠三角地区有TC登陆。各区登陆集中期同整个广东的分布一致,主要在7-9月(图6a),这3个月登陆数均占登陆各区总数的70%以上 (其中登陆粤西、珠三角和粤东分别以8月、9月和7月最多),其次是6月居多,再次是10月,5月登陆珠三角和粤东的概率高于11月和12月。
进一步细化到各个子区域 (图6b-d),得到粤西地区各月均以西区登陆居多,且主要集中7-9月,尤以8月和9月登陆最多;而珠三角地区7-9月均在中区登陆最多,但11-12月中区和东区不再有TC登陆;粤东3个子区域各月的分布不均匀,7-8月主要以登陆东区和西区为主,而9月以登陆西区为主。
图7显示出登陆各区TC生成源地的季节分布特征,6月登陆W区的TC源地主要位于南海和菲律宾群岛海盆南部 (138°E以西),7-9月菲律宾群岛海盆的TC源地向东扩展到150°E;登陆M区的TC在5月主要生成于南海地区,6-10月TC的生成源地在整个区间 (4~24.5°N,109.3~165°E)较为分散,11月和12月的TC主要生成于 (8~10°N,140°E);登陆E区的TC在8月主要生成于132°E以西,其余各月登陆TC源地主要位于(109.3°E,18°N)和 (145°E,4°N)连线及(125°E,24.5°N)和 (165°E,12°N)连线的区域内。总体而言,各区登陆时间与发生源地的关系无明显规律性。
3.4 登陆TC强度分布特征及其与源地的关系
如表3所示,各区登陆TC均以STS和TY登陆居多、TD和TS较少。登陆W区的STS和TY均超过登陆该区总数的24%,其中,WW区以登陆TS、STS和TY居多,WM区以TY最多,其次为STS和STY,WE区以登陆STS最多。登陆M区也以STS和TY最多,均超过登陆该区总数25%,MW区和MM区分别以登陆TY和STS最多,而ME区以登陆STS、TYS和TY居多。登陆E区的的STS和TY也超过总数的23.5%,EW区和EM区中登陆的SUPERTY、STS和TY居多,而EE区以登陆STS、TY和STY居多。从而可见,登陆广东各区的TC主要以TS以上强度为主,且登陆E区的TC强度强于W区。
图7 登陆W区、M区和E区的TC生成源地的季节分布 (图标是登陆月份)Fig.7 The seasonal distribution of the source regions of landfalling TCs in the West(a),Middle(b)and East(c)region(the legend is landfall month)
表3 近58 a登陆各区不同强度TC占各区总数的百分比Table 3 The intensity percentage of landfalling TCs in the different regions over the past 58 years %
图8给出了登陆广东各区不同强度TC生成源地的分布图,从空间分布看,在 (109.3°E,12°N)和 (140°E,4°N)连接线的西南区没有TC登陆W区,且生成源地位置主要集中在150°E以西,且分布位于在西北—东南走向的带状分布区间内;在 (109.3°E,12°N)和 (135°E,4°N)连接线的西南区没有TC登陆M区,但登陆TC源地在整个区域内较为分散;而在 (109.3°E,16°N)和(145°E,4°N)连线的西南区和 (125°E,24.5°N)和 (165°E,14°N)连线的东北区没有TC登陆E区,即登陆E区的TC源地呈现西北—东南走向的带状分布。另外,南海地区生成的TC以登陆W区最多,其次是M区,115°E以西仅有1个TC登陆E区。登陆W区的SUPERTY主要源于135-150°E,且较为集中,但登陆M区的SUPERTY主要源于140-157°E,登陆E区的SUPERTY主要源于136-165°E,登陆M区和E区SUPERTY的纬度在16°N以南,即登陆M区和E区的SUPERTY源地较W区偏南偏东。
3.5 有关登陆TC位置北移的讨论
前述登陆粤西和珠三角的TC频数呈现出弱的下降趋势,而粤东无明显变化趋势。同样,曹楚等[4]研究得到1968-2002年福建、台湾和浙江登陆台风数有较弱的增加趋势,广东、广西和海南登陆台风数有微弱的减少趋势,从而指出登陆位置有向中部移动的趋势。王秀萍和梁军[17]分析得到北上热带气旋的年际变化表现为略有上升的趋势,并以每10年3%的倾向率上升。杨玉华等[18]根据1949-2006年登陆点最北和最南位置分析得到热带气旋登陆区趋于集中,主要位于23~35°N。从近50年的实况资料统计分析表明,登陆TC的位置有向北移的变化趋势,但这些研究的趋势均没有通过显著检验。最近,文献[18]用GFDL R30模式资料得到在A2和B2情形下,未来2000-2029年登陆粤西和海南的TC将增加,而登陆珠江口以东至福建、浙江的TC将减少。因此,登陆TC的位置是否有向北移的变化趋势,还需要更长时间尺度的资料进行验证。
4 结论
根据1949-2006年《台风年鉴》和《热带气旋年鉴》资料,分析了近58 a登陆广东及其各子区域TC的频数、时间、强度及其与生成源地的关系,主要结论如下:
(1)近58 a登陆广东的TC总数为218个,年均3.76个,平均初旋日为7月4日、终旋日为9月16日、台风季为75天,登陆TC以6-10月登陆居多,7-9月是高峰期。各参数均呈现出较大的年际和年代极变化。
登陆广东的TC主要源于165°E以西、4~25°N,其中TD和TS主要生成于南海地区,STY和SUPERTY生成西太平洋地区,SUPERTY生成于140°E以东的西太平洋暖池地区。
图8 登陆W区、M区和E区的不同强度TC生成源地分布图(图标是TC最大风速,单位为:m/s)Fig.8 The source region distribution of landfalling TCs with different intensities in the West(a),Middle(b)and East(c)region(The legend is the maximum wind velocity,unit:m/s)
登陆TC生成源地具有明显的季节分布特征,大部分TC从5月开始生成,随后源地逐渐向东向北扩大,9月达到最东和最北位置,从10月开始逐步南移和西移。地理位置而言,5月生成于南海地区,6月集中在南海地区和菲律宾群岛海盆,7、8月向东、向北移动,9月集中于120°E以东地区,10月源于130°E以东,11月和12月的TC主要源于140°E以东的加罗林群岛地区。
(2)近58 a TC主要登陆粤西西区,其次是珠三角中区、粤西中区、粤西东区和珠三角西区,登陆最少的是粤东中区。各区存在着较大的年际和年代际变化,其中粤西和珠三角均呈现出弱的下降趋势,而粤东无明显变化趋势。各区均以6-10月登陆TC居多,其中7-9月是高峰期,且各区均以STS和TY登陆居多、TD和TS较少,登陆E区的强度强于W区。但各区登陆时间与发生源地的关系无明显规律性。
南海地区生成的TC以登陆W区最多,其次是M区,登陆M区和E区的SUPERTY源地较W区偏南偏东。登陆W区和E区的TC源地分布于在西北-东南走向的带状分布区间内,而M区较为分散。
本文仅从统计分析的角度分析了近58年登陆广东各个区域TC参数及其与生成源地的变化规律,但对于造成这种变化的可能环流成因和外强迫原因及未来的变化趋势等,还需进一步研究。
[1]任福民,王小玲,陈联寿,等.登陆中国大陆、海南和台湾的热带气旋及其相互关系[J].气象学报,2008,66(2):224-235.
[2]胡娅敏,宋丽莉,刘爱君,等.近58年登陆我国热带气旋的气候特征分析[J].中山大学学报:自然科学版,2008,47(5):115 -121.
[3]陈敏,郑永光,陶祖钰.近50年(1949-1996)西北太平洋热带气旋气候特征的再分析[J].热带气象学报,1999,15(1):10 -16.
[4]曹楚,彭加毅,余锦华.全球气候变暖背景下登陆我国台风特征的分析[J].南京气象学院学报,2006,29(4):455-461.
[5]杨绮薇,黄增明,林爱兰.华南登陆台风频数的变化及其与ENSO事件的关系[J].气象,2001,27(3):12-16.
[6]吴兴国.五十年来影响广西的热带气旋统计特征分析[J].广西气象,1998,19(4):28 -31.
[7]张容焱,吴滨,宋德众.影响福建热带气旋的若干基本气候特征[J].台湾海峡,2000,19(1):65 -69.
[8]高建芸,江志红,游立军,等.百余年来影响福建热带气旋的变化特征[J].应用气象学报,2007,18(2):211 -218.
[9]龚龑,陆维松,陈东升.浙江省登陆热带气旋气候特征初探[J].南京气象学院学报,2003,26(6):773 -779.
[10]俞燎霓,雷媛,曹美兰,等.近58 a来影响和登陆浙江的热带气旋统计特征分析[J].台湾海峡,2007,26(2):213-219.
[11]贺海晏,简茂球,宋丽莉,等.近50 a广东登陆热带气旋的若干气候特征[J].气象科学,2003,23(4):401-409.
[12]CHAN J C L,SHI J E.Frequency of typhoon landfall over Guangdong province of china during the period 1470- 1931[J].Int J Cli,2000,20:183 - 190.
[13]谢炯光,纪忠萍.登陆广东省热带气旋的奇异谱分析[J].热带气象学报,2003,19(2):163 -168.
[14]刘春霞.广东热带气旋年际变化的小波分析[J].热带气象学报,2001,17(4):381 -390.
[15]黄静.影响广东的热带气旋与ENSO的关系[J].气象,2006,9(6):55 -59.
[16]胡娅敏,宋丽莉.登陆中国热带气旋台风季参数的气候特征分析[J].气候变化研究进展,2009,5(2):90-94.
[17]王秀萍,梁军.近52年北上热带气旋的若干气候特征[J].气象,2006,32(10):76 -80.
[18]杨玉华,应明,陈葆德.近58年来登陆中国热带气旋气候变化特征[J].气象学报,2009,67(5):689-696.
[19]WU L G,WANG B.Assessing impacts of global warming on tropical cyclone tracks[J].J Climate,2004,2004,17:1686-1698.