台风活动特征及灾害评估概述
2011-02-17王美双王晓云王颖邹晨曦
王美双 王晓云 王颖 邹晨曦
1.南京信息工程大学遥感学院 210044；2.中国气象局综合观测司100081
台风活动特征及灾害评估概述
王美双1王晓云2王颖1邹晨曦1
1.南京信息工程大学遥感学院 210044；2.中国气象局综合观测司100081
文章总结了国内外几十年台风形成的动力学和热力学因子、台风降水的影响因素和时空分布、台风灾情分析及台风灾害风险评估方面的研究成果。
形成机制；降水特点；灾害评估；台风
近年来许多国内外的科学家的理论和模型研究均表明，全球变暖的气候背景下，热带气旋发生频率和强度都将增加。使用高分辨率的全球模式和嵌套在其中的甚高分辨率台风预报模式的预测表明，未来的台风将变得更强，风速和降水均有增强趋势。
根据已有的数据得知，台风是影响中国最为严重的自然灾害，其引起的损失远远高于其他灾害所引起的损失。[1]
我国位于西北太平洋沿岸，是少数几个遭受台风影响最为严重的国家之一，不仅北起辽宁，南至广东的漫长沿海地带时常受到台风袭击，而且大多数内陆省份也直接或间接受到影响。从台风影响程度来看，东南沿海省份最为严重，然而改革开放后我国东南沿海地区社会经济飞速发展，人口和社会财富高度集中，成为承灾能力十分脆弱的地区，台风的频频来袭更使沿海地区的损失不断增加。国内外也有许多学者在台风研究方面做出了巨大贡献，取得了许多成果，就目前国内外关于台风灾害研究情况来看，主要集中于台风形成机制、台风引起的降水以及灾情分析三个方面。
1.台风形成机制研究
世界气象组织（WMO）以及与热带气旋和台风有关的各国气象部门给出的对热带气旋和台风的严格定义，一般是根据气旋中心的气压值、整个涡旋的风速和降水状况做出定义和表征。通常按照弱和强的程度依次分成：热带低压（TD），热带气旋（TC），热带风暴（TS），强热带风暴和超强热带风暴，后两者又常称作台风（西北太平洋）或飓风（北大西洋）。
台风的形成机制，这是一个迄今为止科学界仍未完全弄清楚的问题。台风是发生在热带海洋上空的一种具有暖中心结构的强烈气旋性涡旋，因此普遍认为台风的形成依赖于热力学因子和动力学因子。通常情况下，在热带海洋上有利于生成的热力学条件是具备的，若存在正的低层涡度和弱的垂直风切变，则十分有利于台风的生成。因此，热带海洋上的动力学和热力学因子是影响台风形成的重要因素。
吴国雄[2]利用气候模式进行数值实验来研究海温异常对台风形成的影响。结果表明，台风生成频率在暖SSAT区明显增加。林惠娟[3]等人利用台风年鉴资料研究了影响我国热带气旋活动与太平洋海温的关系。董波[4]等人通过对热带气旋偏多年和偏少年的热带气旋与同期和前期的副热带高压、西风带纬向环流、北半球极涡以及赤道东太平洋海温、北极海冰的关系，指出在热带气旋年际变化这一时间尺度上，海洋因子的影响是最重要的。
许金镜[5]分析了北太平洋海表温度和中国东南沿海台风频率的关系，结果表明，西太平洋赤道附近海流区的海表温度不仅在同期具有高（低）与台风多（少）呈正相关关系，而且在前期存在着预测的先兆，特别是秋冬两季（冬半年）更明显，具有较好的隔季相关关系。杨桂山[6]等人对西北太平洋热带气旋频数的时空变化及与海表温度中间可能存在的相关关系进行了系统的研究。结果表明：在西北太平洋海域，海表温度偏高对应热带气旋频数也偏多，在20°N以北、140°E以西海域偏多趋势更为明显。
何敏[7]等人分析了厄尔尼诺和反厄尔尼诺事件与西北太平洋台风的关系，指出厄尔尼诺年台风活动减少，反厄尔尼诺年台风活动增加，而且台风活动与厄尔尼诺、反厄尔尼诺事件起始和终止时间、强度、台风生成区域有关。
宋文玲[8]等人分析了台风活动季节西太平洋热带向外长波辐射强度与生成及登录台风个数的关系，指出两者之间呈明显的负相关关系。而且这种相关关系在前期冬、春季向外长波辐射强度与生成及登录的台风的相关场上就有所反映。用向外长波辐射特征指数所表征的对流活动的强度和位置与台风活动频数有较好的正相关关系。
周霞琼[9]等人研究了影响华东地区热带气旋年频数与热带对流场的关系，结果表明向外长波辐射距平累积量场能较好的表征热带气旋年频数异常年份所对应的低纬度及中高纬度地区大气环流的配置，其可以作为预测影响华东地区热带气旋频数的强信号。
2.台风引起降水研究
周军[10]等人分析了1987～1992年在汕头以北登录的全部台风个例，结果表明：登录台风陆上活动类型和远距离暴雨特点与台风在近海的活动方式有关，登录台风远距离暴雨的发生与台风登陆前后大气低层东南气流里是否存在中尺度暖区有关，落区与中尺度暖区在台风孤高系统中的相对位置有关。朱定真[11]等人对1980～1989年间华东地区出现的热带气旋暴雨和形势场特征做了分析，并对产生大暴雨的动力热力条件进行诊断，给出了产生华东地区热带气旋大暴雨的概念模式。
余锦华[12]等人对华北地区热带气旋降水进行了气候诊断，结果表明，华北地区热带气旋降水量的空间分布很不均匀，平均山东半岛东部最大，向西具有减少的趋势，这种趋势与热带气旋降水频数相一致，地形的影响使降水量的空间分布复杂化。对于热带气旋过程降水量的大小，地形的影响更为重要。林应河[13]定量分析了登录广东台风的时间变化、空间分布，以及与县域、区域、省域月（季）雨量变化的关系。指出登录台风及其时间变化对广东夏、秋月（季）雨量具有多重影响。毛夏[14]等人利用1960～1989年《台风年鉴》资料，从时特大暴雨、日特大暴雨、过程特大暴雨三方面统计分析了华南热带气旋特大暴雨的基本特征。并采用相对落去分布图的方法分析了不同时段、不同地区、不同路径华南热带气旋时特大暴雨的分布规律。林爱兰[15]等人从台风过程降水和台风路径的关系分析得出登录华南的台风过程降水有5种分布类型。
钮学新等[16][17]系统的研究了台风降水和影响机制，结果表明台风强度主要影响台风雨量强度，地形影响台风雨量强度及分布；弱冷空气可减弱热带气旋强度，从而中心附近雨量减少1/2左右，但北侧外围雨量增加，过程雨量最大增幅约3倍或以上；大陆及东海水汽大量减少，使热带气旋登陆之后强度减弱加快，造成大部分地区的降水量明显减少约1/5～1/3。
3.灾情分析
自然灾害的损失通常包括人员伤亡和财产损失两部分。由于台风灾害损失涉及很多方面，对于其灾情的评定工作一直处于探索阶段。首先遇到的难点是灾情资料的统计问题，由于迄今尚未有统一的灾情统计标准，使得历史上不同时间、不同系统、灾情统计资料可比性较差，灾情实际调查资料由于部门、人员的不同而有相当大的差异[18]。
梁必骐[19]通过对历史灾情资料及气象资料的统计研究，分析了影响和登陆中国的热带气旋活动的特征、台风灾害特点及其形成规律作，并讨论了台风灾害对中国社会和经济发展的影响。分析结果指出，影响中国的台风灾害具有发生频率高、突发性强、群发性显著、影响范围广、成灾强度大等特点，这类灾害主要由台风带来的狂风、暴雨、风暴潮及其引发的灾害链所造成。
史培军[20]依据国家减灾委减灾办所收集到的有关我国自然灾害的资料，以及国家基金委“中国自然灾害区域规律”研究所收集到的资料，分析了中国自然灾害的基本状况、危险性程度以及中国可持续发展与减灾建设。陈佩燕[21]分析了登陆台风的特征，并阐述其台风灾害链，以及台风对中国各个部门的严重影响，指出台风造成的经济损失有逐年增大的趋势。乐肯堂[22]指出台风宝莉、弗雷德、温妮都预测准确并及时预警，但是仍造成巨大的损失，因此在对我国台风风暴潮灾害的损失界定中强调防灾决策工程措施。
许启望[23]等利用经验关系式采用直接经济损失和灾损度两个综合性因子进行台风风暴潮灾害的损失评估。
陈香[24]用灾损度指数法对福建台风灾害经济损失趋势进行了分析。卢文芳[25]利用数理统计方法，计算了1949～1990年影响上海地区台风造成的人员伤亡、农田受淹、房屋倒塌三方面的灾情指数，并在此基础上划分灾害等级。
张星[26]基于熵权理论提出了一种新的灾情综合评价模型并选择受灾面积，成灾面积、受灾人口、死亡人数、倒塌房屋和直接经济损失6个指标对福建台风灾害进行了综合评价，评价结果与实际情况吻合得较好。
马清云等[27]利用模糊数学建立了一个热带气旋灾情评估模型，并用该模型对2000-2006年登陆我国的台风灾情损失进行了评估，结果表明此模型能够较好的评估登陆热带气旋造成的灾情。
任鲁川[28]应用模糊模式识别理论于灾害损失等级划分的研究，提出了模糊灾度概念，并建立了模糊灾度等级的隶属函数，从而给出了一种可用于灾害损失等级划分的模糊灾度判别法。
4.台风灾害风险评估的研究
4.1 致灾因子危险性的研究
灾害产生和存在与否的第一个必要条件是要有风险源，即致灾因子。它主要反映灾害本身的危险性程度，主要包括：灾害种类、灾害活动规模、强度、频率、致灾范围等。这种过程或变化的频率越大，那么它给人类社会系统造成破坏的可能性就越大；过程和变化的超常程度越大，它的破坏就可能越强烈；相应地，人类社会经济系统承受的来自该风险源的灾害风险就可能越高。
对于台风灾害，因它常常引发大风、暴雨(洪水)、风暴潮，因此台风致灾因子的风险分析要从台风大风和台风暴雨、风暴潮三个角度来分析。
丁燕、史培军[29]认为致灾因子的分析主要就是台风灾害的时、空、强(T，S，M)分析，也就是计算概率P的过程，并得出计算台风暴雨的概率公式。
孟菲等[30]使暴雨用上海市历史灾情资料和气象资料采用数理统计的方法，分析了上海市台风成灾原因，得出吕泗站的最大风速和灾情指数相关系数为0.48，在0.01水平上显著相关；灾情指数和过程雨量基本是正相关，大体趋势相同；高潮水位和直接的经济损失有较好的对应关系。
4.2 承灾体易损性的研究
承灾体即灾害作用的对象。有危险性并不意味着灾害就一定存在，因为灾害是相对于行为主体—人类及其社会经济活动而言的，只有风险源有可能危害某社会经济目标（即承灾体）后，对于一定的风险承担者来说，才承担了相应的灾害风险。通常用易损度来表征承灾体的脆弱性、承载能力和可恢复性等性质。易损度主要包括承灾体的种类、范围、数量、密度、价值等。
樊运晓[31]认为易损性指标选择可根据以下4种方法综合而得：①根据灾后损失评估体系采用反推法确定指标；②基于社会易损性理解所构想的指标；③由灾害案例采用信息量法确定指标；④从区域宏观经济发展描述选取指标。其中各因子权重可根据层次分析法确定。
陈香[32]在评价福建台省风灾害脆弱性时空趋势时，从社会经济系统数据库的40个底层指标中提取包含人口、经济、工农业生产、防灾水平等10个作为评价台风灾害承灾体脆弱性评价指标，采用层次分析法（AHP）确定指标权重。根据建立的台风灾害承灾体脆弱性评价指标体系及权重值，得到福建省台风灾害承灾体脆弱性变化趋势。结果表明：福建省台风灾害承灾体脆弱性呈现明显的上升趋势，脆弱度从1978年的0.18上升到2003年的0.81。
陈香[32]在进行2005年福建省台风灾害时空格局分析与危险性评价时，用台风灾害承灾体指数Czt表示台风灾害发生县域的承灾体强度，选择各县域人口密度(人/km2)、城市人口比重(% )、耕地百分比(% )和地均GDP(万元/km2)4个指标评定承灾体指数Czt。
孙伟[33]对海南岛台风灾害危险性进行评价研究时，选取各地区平均受灾面积/全省平均总受灾面积、各县平均倒塌房屋数/全省平均总倒塌房屋数、各县平均死亡人数/全省平均总死亡人口、各县平均受灾人口/全省平均总受灾人口、各县平均直接经济损失/全省平均总直接经济损失五个指标综合评价承灾体的脆弱性。
丁燕、史培军[29]在对广东14个市辖区的潜在易损性分析时，设人口密度最大的城市人员受灾伤亡的潜在易损性为1，人口密度最小的城市人员受灾伤亡的潜在易损性为0.5，介于这两者之间的城市人员受灾伤亡的潜在易损性以下面的公式计算：
潜在易损性=0.5+0.5*(地区实际人口密度-人口密度的最小值)/(人口密度的最大值-人口密度的最小值)
5.展望
近几十年来，国内外学者在台风的形成机制、发展特点等方面做出了重要的贡献，但是还存在一些问题和不足。
[1]Yang Huating, Tian Sudien, Ye Lin and Xu Fuxiang (eds): 1993, Catalog of Marine and Coastal Disasters in China (1949～1990),China Ocean Press, pp. 1～288.
[2]吴国雄. 海温异常对台风形成的影响[J]. 大气科学. 1992,(03)
[3]林惠娟，张耀存. 影响我国热带气旋活动的气候特征及其与太平洋海温的关系[J]. 热带气象学报.2004,(02)
[4]董波，叶英. 西北太平洋热带气旋异常年的气候背景分析[J]. 海洋预报.1996,(03)
[5]许金镜.西风漂流区海温与南亚高压强度的初步分析[J]. 海洋预报. 1998,(02)
[6]杨桂山，施雅风. 西北太平洋热带气旋频数的变化及与海表温度的相关研究[J]. 地理学报. 1999,(01)
[7]何敏，宋文玲，陈兴芳. 厄尔尼诺和反厄尔尼诺事件与西北太平洋台风活动[J]. 热带气象学报. 1999,(01)
[8]宋文玲，何敏. 热带太平洋对流活动与西北太平洋台风活动关系的探讨[J].应用气象学报.1998,(S1)
[9]周霞琼，葛旭阳，朱永禔. 影响华东地区热带气旋年频数与热带对流场的关系[J]. 气象科学.2002,(01)
[10]周军，陈瑞芬，李文源. 登陆台风远距离暴雨的观测研究和预报[J]. 南京气象学院学报.1995,(03)
[11]朱定真，沈树勤，李昕. 华东地区大范围热带气旋大暴雨的综合分析[J].气象科学.1997,(03)
[12]余锦华，荣艳淑，曹丽青. 华北地区热带气旋降水量的气候诊断[J]. 河海大学学报(自然科学版).2005,(05)
[13]林应河. 台风对广东涝、旱的影响[J]. 热带地理.1998,(02)
[14]毛夏，贺忠，毛绍荣. 华南热带气旋特大暴雨的统计特征[J]. 热带气象学报. 1996,(01)
[15]林爱兰，万齐林，梁建茵. 登陆华南热带气旋过程降水分析[J]. 热带气象学报.2003,(S1)
[16]钮学新，杜惠良，刘建勇.0216号台风降水和影响降水机制的数值模拟[J].气象学报.2005,63(1):57-68
[17]钮学新，杜惠良，滕代高,等.影响登陆台风降水量的主要因素分析[J].暴雨灾害.2010, 29(1):76-80
[18]高庆华，张业成. 自然灾害灾情统计标准化研究[M]. 北京：海洋出版社.1997
[19]梁必骐，梁经萍，温之平. 中国台风灾害及其影响的研究[J]. 自然灾害学报.1995,4（1）：84-91
[20]史培军.中国自然灾害、减灾建设与可持续发展[J]. 自然资源学报.1995,10(37)：267-273,277
[21]陈佩燕，杨玉华，雷小途，钱燕珍. 我国台风灾害成因分析及灾情预估[J]. 自然灾害学报. 2009,18(1)：64-73[22]Le Kentang. An analysis of the recent severe storm surge disaster events in China[J].Natural Hazards，2001,21（2-3）：215-223
[23]许启望，谭树东. 风暴潮灾害经济损失评估方法研究[J]. 海洋通报.1998,17（1）：1-12
[24]陈香，沈金瑞，陈静. 灾损度指数法在灾害经济损失评估中的应用——以福建台风灾害经济损失趋势分析为例[J].灾害学.2007,22(2)：31-35
[25]卢文芳. 上海地区热带气旋灾情的评估和灾年预测. [J] 自然灾害学报.1995，4（3）：40-45
[26]张星. 自然灾害灾情的熵权综合评价模型. 自然灾害学报[J]. 2009，18（2）189-192
[27]马清云. 基于模糊综合评价法的登陆台风灾害影响评估模型
[28]任鲁川. 灾害损失定量评估的模糊综合评判方法
[29]丁燕，史培军. 台风灾害的模糊风险评估模型[J]. 自然灾害学报.2002,11（1）：34-43
[30]孟菲，康建成，李卫江，吴涛，王甜甜，安琰. 50年来上海市台风灾害分析及预评估[J]. 灾害学.2007,22（4）：71-76
[31]樊运晓，罗云，庆寿. 承灾体脆弱性评价指标中的量化方法探讨[J]. 灾害学.2000,15（2）：78-81
[32]陈香. 福建省台风灾害风险评估与区划[J]. 生态学杂志.2007,26（6）：961-966
[33]孙伟，刘少军，田光辉，蔡大鑫.海南岛台风灾害危险性评价研究[J]. 气象研究与应用.2008,29（4）：7-9
10.3969/j.issn.1001-8972.2011.08.011
国家自然科学基金项目（40901297）
王美双（1986-），女，吉林磐石市人，硕士研究生，主要研究方向为城市规划和气象环境。
