西北太平洋打转台风的时空规律

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(上海师范大学 旅游学院，上海 200234)

0 引 言

热带气旋是发生在热带或副热带洋面上的低压、气旋性涡旋.当它的强度发展到一定程度之后,称谓也相应有了变化,在西北太平洋称之为台风(大西洋称为飓风).按照其强度,世界气象组织将热带气旋分为热带低压(TD)、热带风暴(TS)、强热带风暴(STS)、台风(TY)、强台风(STY)、超强台风(SuperTY),其中台风(近中心最大风速大于32.7 m/s)以上等级的热带气旋具有很强的破坏力.强烈的热带气旋常伴有大风、暴雨、风暴潮等,是一种重要的灾害性天气系统[1].

在全球几大热带气旋生成区中,中国位于热带气旋发生频率最高(占全球总发生数的1/3以上)、强度最强(约有一半以上的热带气旋发展成台风)的西北太平洋西岸[2].受东风带和副热带高压的影响,西北太平洋上生成的热带气旋中大部分移向中国、日本、菲律宾、越南和韩国等地并登陆.因此,我国是世界上少数几个受热带气旋影响严重的国家之一,平均每年有7个台风登陆,最多12个左右[3-4].而且,每次登陆我国的台风都造成大面积的农作物受害,使粮食减产,造成重大经济损失,同时带来巨大的人员伤亡.

近百年来,不少学者对西北太平洋热带气旋的活动进行了大量研究.周俊华等[1]研究了1949～1999年西北太平洋热带气旋的时空分异,同时评估了热带气旋造成的灾害;古月[5]分析了1949～2010年这62年间西北太平洋热带气旋的空间分布规律;王磊等[3]发现了近30年登陆我国的西北太平洋热带气旋活动的时空变化特征;陈敏等[6]根据1949～1996年的资料指出了台风源地随季节变化的关系;袁金南等[7]针对1945～2005年西北太平洋上不同强度热带气旋的时空变化特征进行了研究分析,Chan研究了西北太平洋台风的年际与年代际变化[8].

综上所述,目前关于热带气旋时空分布规律的研究比较多,而有关台风路径突变、台风打转的空间分布规律方面的研究不是很多,仅有少量文献,如地形对台风路径的影响[9],逆时针打转路径的可能原因[10],打转台风的一些统计特点[11]等.对于运用历史台风数据,系统地进行打转台风时空规律的研究,还比较少见.因此,本文作者将充分借鉴前人的研究成果,运用1949～2011年西北太平洋区域台风历史数据库,对台风路径突变中的打转现象及其时空规律进行系统研究,提升对台风路径突变的认识,从而提高台风路径突变的预报水平,减少台风灾害所带来的损失.

1 研究区概况及数据处理

1.1 研究区概况

在全球几大热带气旋生成区中,西北太平洋是形成热带气旋数量最多、强度最强的一个海区.绝大多数的西北太平洋热带气旋发源于5°N～25°N之间,即南海到我国台湾省以及菲律宾以东的洋面上,包括马里亚纳、加罗林及马绍尔群岛所在海域.

西北太平洋海域也是全年各月都有台风发生的唯一地区[12].在5～12月每月的台风数平均在1个以上.台风出现的盛期为7～10月,约占全年台风总数的70%,其中又以8、9月最多,约占全年台风总数的41%.在1970～2001年这32年间生成的热带气旋年均27个,其中登陆的就有256个[4].且在2000～2008年这8年间发生超强台风的个数几乎占全球发生总数的一半(47.7%)[13].

1.2 数据源及处理方法

台风数据主要采用中国台风网“CMA-STI热带气旋最佳路径数据集”(1949～2011年).考虑到计算与分析的需要,基于MySQL数据库平台设计了台风数据库,主要属性项包括台风编码、时间、强度、经纬度、最大风力(级)、最大风速(m/s)、中心气压(102Pa)、移动速度(km/h)、移动方向、七级风圈半径(km)、十级风圈半径(km)等.

2 打转台风的总体特征

2.1 西北太平洋台风的年际变化特征

图1 1949～2011年逐年台风与打转台风发生次数图

从图1中可以看出,从1949～2011年的63年中,共有2172条台风记录(将在同一个区域同时发生的多条台风分开并各记为一条,尽管部分台风存在的时间较短).相邻的2个年份中,台风发生次数的多寡呈现交替分布,逐年连续增加或减少的现象很少.台风发生次数平均每年35次,最多的是1967年(56次),其次是1971年(53次),这和余帆等[14]关于近60年西北太平洋台风年代际变化特征的研究相符合.另外,按照每10年一统计,台风发生次数总和从高到低依次是1960年代(420次)、1970年代(394次)、1980年代(348次)、1950年代(336次)、1990年代(314次)、21世纪前十年(279次).可见,1960、70年代的台风最多,近些年出现减少趋势.在这63年中,台风数量减少的年份多为厄尔尼诺年,增加的多为反厄尔尼诺年,这与何敏等指出的台风活动在反厄尔尼诺年增加,厄尔尼诺年减少的结论相一致[15].另外,台风生成次数在1961～1971 年间明显迅速增多,但在1972年突然降到40次以下,且1975年以后次数再没有超过40次.这符合Chan等指出的热带气旋的生成次数在1960年代初到1970年代中期具有减少的趋势[16].

2.2 打转台风的统计规律

(1) 如图1,在上述63年中,台风路径中较明显的打转共有278次,平均每年4.5次.其中,每年最多的打转次数及其对应年份分别是11次(1967年)、9次(1985年、1966年、1978年)、8次(1970年).其中1967年前后各5年内,台风打转次数较多,其余年份打转次数较少,有5个年份为0.特别是21世纪以来,台风的打转次数较少,有些年份没有发生较明显的打转现象.可以看出,这和台风的年际变化规律有一定的相似.

(2) 按照打转方向分类,顺时针打转共有105次(占37.77%),逆时针打转173次(占62.23%).顺时针打转的台风数量明显少于逆时针打转台风的数量,这可能是由台风周围的各块高压对台风影响的时间次序不同引起的[17].

2.3 台风打转后的发展方向

如图2(a),按照台风打转后的发展方向,向西北82次、向东北79次、向西南43次、向西33次、向东南20次、向东10次、向北7次、向南4次.从总体上看,台风打转后以偏北方向(西北和东北)发展为主,但也有相当一部分台风在打转后西行.

图2 台风打转后发展方向

顺时针打转后的台风发展方向,如图2(b),以向西北(28次)、向西南(27次)为主,这两个方向各占26.67%和25.71%,向东北(19次)发展的占18.10%,向西(13次)发展的占12.38%;逆时针打转后的台风发展方向,如图2(c),以向东北(59次)、向西北(54次)为主,这两个方向各占34.10%和31.21%,向西(20次)发展的占11.56%,向西南(17次)发展的占9.83%.根据研究表明,西行打转台风影响东部沿海地区的数量(仅占11.87%)虽然不大,但也不能忽视.

3 打转台风的时空分布

3.1 打转台风的空间分布特征

图3 西北太平洋累年打转台风几何中心位置分布图

通过计算打转台风几何中心并制图(如图3所示,用圆圈和三角形符号表示台风打转之处的几何中心).打转台风主要发生在洋面,主要位于110°E～150°E、10°N～30°N区域范围内.以菲律宾群岛、台湾省一直到长江口这一线为界,其中西侧的南海区域打转台风所占数量最多、密度最大.东侧的西北太平洋区域,打转台风主要集中在130°E附近,140°E以东分布相对稀疏.

3.1.1 逆时针打转台风的空间分布特征

如图3(三角形符号),逆时针打转的台风主要位于110°E～140°E、10°N～30°N区域范围内,多集中于南海区域和菲律宾以东的洋面上.首先,逆时针打转台风登陆的地点主要在海南岛,少量在福建省,极少会登陆我国其他地区.其次,与顺时针打转台风登陆福建省的位置比较,逆时针打转台风的登陆位置要更偏北些,几乎到了我国福建省与江西省边界处.

3.1.2 顺时针打转台风的空间分布特征

图3中(圆圈代表顺时针打转的台风中心),顺时针打转的台风主要分布在110°E～150°E、10°N～25°N的区域范围内.绝大多数顺时针打转台风的打转中心位置随纬度的升高出现向东偏移的现象,从而在经度上扩大了其活动范围,但是大多数在纬度上却比逆时针打转台风偏低.而且顺时针打转台风在南海地区的分布要比逆时针打转台风的分布稀疏些,其登陆的位置主要在福建省.

3.2 打转台风的时间分布特征

3.2.1 累年月际变化特征

(1) 台风生成次数的累年月际变化特征

图4 1949～2011年西北太平洋累年每月台风和打转台风生成次数图

利用最新资料统计1949～2011年这63年间西北太平洋各月台风的生成次数(图4实线).从图4中可以看出,各月台风发生次数在6～11月,基本以8月份为中心呈正态分布,7～10月是台风发生比较频繁的月份,这4 个月占总数的68.66%,其中8月份发生次数最多,占总次数的23.07%.而2月份发生次数最少,为19次,仅占总次数的0.87%.

(2) 打转台风生成次数的累年月际变化特征

图4中虚线是1949～2011年这63年间西北太平洋各月打转台风生成次数.从图4中可以看出,打转台风生成次数与台风生成次数的趋势基本一样,6～11月打转台风生成次数占全年的86.3%,尤其是7～10月其生成次数均超过全年平均数量,占总数的73.7%.可以说这4个月也是西北太平洋打转台风生成的高发期,其中8月为生成次数最多的月份,平均每年1.2个,占到总数的27.7%.但1～5月,却很少有打转台风生成,仅占总数的10%,其中2月份生成的打转台风次数最少,平均每年0.03个.

3.2.2 累年季节变化特征

如图5,冬季(12月至次年2月,图5a)和春季(3～5月,图5b)为打转台风生成次数的低谷期,从打转台风的数量上来看,冬季(20次)和春季(19次)几乎持平.从打转台风的几何中心位置分布来看,冬季打转台风分布比较集中,主要在菲律宾以东洋面(10°N～15°N之间),少量在我国南海区域,影响范围比较小;春季打转台风的整体分布较为稀疏,出现向东分散的现象,且菲律宾以东洋面的密集区基本上已经消失,而分布在我国南海区域的打转台风已经由10°N向北移动至15°N.

夏季(6～8月,图5c)和秋季(9～11月,图5d)两个季节是打转台风活动的高发期,不仅生成打转台风的次数迅速增多(最高可达到70次左右),而且分布范围也更广,基本覆盖了整个西北太平洋地区.夏季的两个打转台风的高值区(菲律宾以东洋面和我国南海区域)相对于冬季和春季的位置又向北移动,大概移动到了20°N,其中南海的高频区已经明显靠近我国大陆,菲律宾以东的高频区几乎北移到我国台湾省的东面.相对于夏季,秋季的打转台风生成次数稍高,而且其分布范围在纬度上有所降低,但是在经度上却向东移动.整体分布上没有夏季集中,而且打转台风的几何中心位置出现南移现象.又因为其分布整体向东移动,所以对我国大陆的影响逐渐减小.

在四个季节中,只有夏、秋两季有打转台风登陆,但是从深入内陆的范围来看,夏季打转台风深入的范围比秋季要广一些,可到达福建省内陆,说明了夏季打转台风的强度较大.从春季到夏季,打转台风的几何中心位置逐渐向北移动,在夏季达到最北,秋季又逐渐南移,这与陈敏等[3]指出的台风源地的季节变化规律相一致.所以西北太平洋上打转台风有着明显的季节变化规律.

图5 西北太平洋累年打转台风几何中心位置季节分布图

4 结 论

根据中国台风网1949～2011年这63年间的台风数据,对西北太平洋打转台风的时空特征进行了研究,得到以下结论:

(1) 较明显的打转台风共有278次,1967年前后各5年内台风打转次数较多.从整体上来看,台风打转后的发展方向以偏北(西北和东北)为主,也有一部分打转后西行.

(2) 打转台风主要发生在洋面,主要分布在110°E～150°E、10°N～30°N区域范围内.以菲律宾群岛、台湾省一直到长江口这一线为界,其中西侧的南海区域打转台风所占数量最多、密度最大.东侧的西北太平洋区域,打转台风主要集中在130°E附近,140°E以东分布相对稀疏.

(3) 顺时针打转的台风要少于逆时针打转的台风,且大多数顺时针打转台风中心位置的纬度要低于逆时针打转的台风.

(4) 随着纬度的升高,绝大多数顺时针打转台风的打转中心位置出现偏东现象.

(5) 打转台风生成的高发期为7～10月,占总数的73.7%,其中8月是生成次数最多的月份,占到总数的27.7%.2月份生成的打转台风次数最少,平均每年0.03个.

(6) 夏季打转台风主要有两个生成次数高频区,分别为我国的南海区域和菲律宾以东的洋面.从季节上看,夏季和秋季是打转台风活动的高发期,夏季的打转台风生成次数稍低于秋季,但是其深入内陆的范围广于秋季.从春季到夏季其打转中心位置逐渐向北移动,夏季达到最北,秋季又逐渐南移.

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