广东省登陆热带气旋的时空分布特征及其影响

2020-05-15徐婉明邓伟铸

海洋预报 2020年2期

徐婉明，邓伟铸

（1.国家海洋局南海规划与环境研究院，广东广州510300；2.珠江水资源保护科学研究所，广东广州510611）

1 引言

热带气旋是发生在热带、亚热带地区海面上的气旋性环流，是地球物理环境中最具破坏性的天气系统之一[1]。强烈的热带气旋，不但形成狂风、巨浪，而且往往伴随发生暴雨、风暴潮，造成严重的灾害。据统计，全球每年平均发生80～100个热带气旋，带来60～70亿美元的经济损失和1.5～2.0万人死亡[2]。

广东省位于我国经济最发达、人口最稠密的东南沿海地区，由于其特殊和复杂的地理环境，广东省经常遭受热带气旋的袭击，造成全省国民经济和人民生命财产重大损失。热带气旋已成为广东省发生最频繁、影响最严重的自然灾害。因此，对广东省登陆的历史热带气旋资料进行统计，分析广东省登陆热带气旋的特征及其影响，对广东省区域发展规划和防灾减灾政策制定具有重大的意义。

国内外众多学者已对西北太平洋热带气旋的生成、结构特征、移动路径、登陆过程、时空分布以及热带气旋与其他系统相互作用等方面进行了大量研究、探讨，但结论、方法不尽相同[3-9]。杨亚新等[10]利用西北太平洋2006—2015年的热带气旋资料，对其生成源地、生成频数、移动路径、移动速度、登陆情况、大风范围和波浪特征等进行了全面分析；顾成林等[11]利用JTWC（Joint Typhoon Warning Center，联合台风警报中心）的热带气旋资料、NCEP/DOE（National Centers for Environmental Prediction/Department of Energy，美国国家环境预报中心/美国能源部）再分析的风场资料以及UMD（University of Maryland，美国马里兰大学）和TAMU（Texas A&M University，德州农工大学）的海温资料探讨了全球变暖背景下1951—2015年西北太平洋热带气旋活动变化的时空特征；周群等[12]研究指出，2017年7月西北太平洋热带气旋的活动异常很可能源于同期异常强的北极涛动的影响，北极涛动可以通过改变东亚-西北太平洋上空局地经圈环流，引起西太平洋副热带高压和西风环流位置和强度的变化；杨吕玉慈等[13]研究发现，季风槽区的高低层环流形式配合垂直风切变及对流层暖湿空气，导致热带气旋的生成位置在冷暖事件中发生变化，强台风和超强台风在暖事件年生成位置偏东偏南，在冷事件年生成位置偏西偏北。纵观前人对西北太平洋热带气旋的研究成果，针对登陆广东省沿海地区热带气旋的研究较少。因此本文基于长时间（1949—2017年）的中国气象局（China Meteorological Administration，CMA）热带气旋资料，统计分析登陆我国广东省沿海地区的热带气旋的活动规律、时空分布特征及灾害损失情况，以期提高广东省热带气旋灾害防御能力和减灾水平。

2 资料与方法

本研究所用的1949—2017年广东省登陆热带气旋资料（包含热带气旋编号、名称、时间、强度、中心位置、中心最低气压和风速等）来自上海台风研究所整编的热带气旋最佳路径数据集[14]，1994—2016年广东省重大热带气旋灾害资料（包含直接经济损失、受灾人口、死亡人数以及房屋、农作物、水产养殖、公路基面、输电线路、堤防、水库、水闸等灾损情况）来自《广东省防灾减灾年鉴》。基于以上资料，运用数学统计、线性回归、曲线拟合等方法分析广东省登陆热带气旋的时空分布特征及其影响。

本文统计的广东省登陆热带气旋是指中心登陆广东省沿海地区的热带气旋，含再次登陆和副中心登陆；广东省近岸岛屿不作为登陆地点处理，广东省内多次登陆的仅将首次登陆的地级市作为登陆地点处理。热带气旋登陆时刻的强度等级按照《热带气旋等级》（GB T 19201—2006）划分。

3 登陆热带气旋特征分析

3.1 年频数分布

根据CMA热带气旋最佳路径数据资料，1949—2017年69 a期间，共有247个热带气旋登陆广东省，平均每年3.6个。魏娜等[15]对1949—2008年登陆我国的热带气旋进行统计后发现广东省登陆的热带气旋数量最多。按年份对广东省登陆的热带气旋进行统计发现，1949—2017年每年均有热带气旋登陆广东省，但登陆个数存在较大年际差异（见图1）：年登陆最多的为7个，分别出现在1952年和1967年；年登陆最少的为1个，分别出现在1956年、1969年、1997年、2004年、2005年、2007年和2010年；年登陆个数最大值是最小值的7倍。对年登陆广东省的热带气旋统计数据进行线性拟合，结果显示，广东省登陆热带气旋的年频数呈现下降的趋势（见图1）。

研究发现，1949—2017年间发生在西北太平洋的热带气旋频数呈现出显著的年际和年代际变化，并有一定的减少趋势；其中生成频数最多的3年是1967年55次、1971年53次和1970年50次[16]。虽然西北太平洋生成热带气旋频数较多时会增加广东省登陆热带气旋频数的可能（如1967年），但对1949—2017年间广东省登陆热带气旋和西北太平洋生成热带气旋的年频数进行线性相关分析发现，西北太平洋生成热带气旋年频数与登陆广东省热带气旋年频数无显著的相关关系（见图2）。

图1 登陆广东省热带气旋的年分布

3.2 月频数分布

从广东省登陆热带气旋个数的月份分布变化（见图3）来看，除了1月、2月和3月外，其余各月都有热带气旋登陆。其中7—9月是热带气旋登陆的高频期，占全年登陆总数的74%，其前后月份热带气旋登陆数量明显减少，4月和12月仅有1个热带气旋登陆。广东省登陆的热带气旋最早出现在4月，最晚出现在12月；其中最早登陆的热带气旋是2008年的“浣熊”，于2008年4月19日登陆阳江市，属于二次登陆；最晚登陆的热带气旋是1974年的“艾尔玛”，于1974年12月2日登陆江门市，属于直接登陆。从月登陆广东省的热带气旋统计数据的平滑曲线可以看出，广东省各月登陆热带气旋个数近似呈正态分布。另外，热带气旋登陆时间统计结果显示，1966年全年3个登陆广东省的热带气旋，均集中在7月登陆，是登陆时间最为集中的一年。

成晔等[16]对1949—2017年间西北太平洋热带气旋的季节分布进行统计分析发现，西北太平洋生成的热带气旋春冬两季少，夏秋两季多，主要集中在夏季发生。这一西北太平洋热带气旋生成的季节分布特征与广东省登陆热带气旋的季节分布特征基本一致。本文对1949—2017年间广东省登陆热带气旋和西北太平洋生成热带气旋的月频数进行线性相关分析发现，西北太平洋生成热带气旋月频数与登陆广东省热带气旋月频数有较大的相关关系（见图4）。

图2 广东省登陆与西北太平洋生成的热带气旋年频数的相关性

图3 登陆广东省热带气旋的月分布

图4 广东省登陆与西北太平洋生成的热带气旋月频数的相关性

3.3 生成源地分布

热带气旋生成的源地，一般位于较低纬度，但又离赤道有一定纬距，以保证其生成洋面有足够的能量条件和足够的旋转力条件[17]。统计发现，西北太平洋（含南海，赤道以北，东经180°以西，下同）是全球热带气旋发生频数最多、分布范围最广的海域，1949—2017年间平均每年生成热带气旋33.6个。登陆广东省沿海市的热带气旋全部来自西北太平洋，主要分布在南海北部和菲律宾以东洋面（见图5）。在南海北部生成的热带气旋，由于生成源地距离广东省较近，从生成到影响甚至登陆广东省的时间较短，强度增加变化较快，因此需要特别关注。

3.1神经外科患者下呼吸道感染发生率高表1显示,我院神经外科医院感染部位以下呼吸道感染为主,占77.97%,与气管插管、呼吸机应用有关。当患者进行气管内插管或气管切开、机械通气时,呼吸道感染已成为常见的并发症。常因为带有病原体的分泌物吸入的结果,定植于呼吸机回路管道内的细菌,随着气流形成的气溶胶或通过污染的冷凝水倒流入气道,而气管插管等侵入性操作易损伤粘膜,影响纤毛清除功能,细菌极易与分泌物一起进入下呼吸道从而引起感染[3]。

根据日本气象厅提供的ENSO（El Niño-Southern Oscillation，厄尔尼诺-南方涛动）指数，统计1949—2017年间17个厄尔尼诺年和16个拉尼娜年登陆广东省热带气旋的生成源地分布发现，厄尔尼诺年共有55个西北太平洋热带气旋登陆广东，生成源地分布在110.0°～165.1°E，5.3°～22.6°N，平均经度为130.4°E，平均纬度为14.2°N；拉尼娜年共有54个西北太平洋热带气旋登陆广东，生成源地分布在111.6°～156.0°E，北纬4.7°～21.8°N，平均经度为130.6°E，平均纬度为13.1°N（见图5）。总体上看，1949—2017年间厄尔尼诺年和拉尼娜年登陆广东省的热带气旋频数无较大差异，但厄尔尼诺年广东省登陆热带气旋生成源地的平均经向轴线较拉尼娜年偏西，平均纬向轴线较拉尼娜年偏北。

图5 登陆广东省热带气旋生成源地分布图

图6 登陆广东省热带气旋的空间分布

3.4 登陆点分布

除东莞市以外，广东省其余13个沿海地级市均有热带气旋登陆。其中湛江市登陆的热带气旋最多，共72个，约占总数的30%；广州市登陆的热带气旋最少，69 a来仅两个，分别为1971年的“露丝”和2017年的“洛克”；登陆湛江市的热带气旋数量是登陆广州市的36倍（见图6）。总的来说，广东省登陆的热带气旋，在空间分布上粤西最多（47%），珠三角次之（31%），粤东最少（22%），表现出由西往东减少的趋势。

对不同年代登陆广东省各沿海地区的热带气旋数量进行线性分析，结果发现，20世纪50年代至2017年，粤东、珠三角和粤西沿海地区登陆热带气旋数量均呈上升趋势，其中珠三角的上升速率略大于粤西，而粤东的上升速度则较为平缓（见图7）。这一变化趋势只是更长时间尺度的年代际变化的一部分，关于广东省不同沿海地区热带气旋频数的年代际变化特征还需要对更长时间的观测资料进行分析，但观测技术和仪器的发展变化使得准确确定广东省各沿海地区热带气旋的长期变化趋势变得更加复杂和困难。

图7 广东省沿海地区登陆热带气旋年代分布

图8 登陆广东省热带气旋的强度分布

图9 不同强度的广东省登陆热带气旋年代分布

3.5 强度分布

就广东省登陆热带气旋的强度而言，登陆最多的是强热带风暴，共71次；其次是热带风暴和台风，分别为53次和52次；热带低压47次；强台风8次；登陆时达到超强台风级别的，仅有两次，分别是2014年的“威马逊”和2015年的“彩虹”（见图8）。

广东省登陆的台风以上等级热带气旋中，从时间上看，20世纪50年代有1个强台风，60年代、70年代和80年代均未出现登陆时高于台风等级的热带气旋，90年代有两个强台风，2000—2017年有5个强台风和2个超强台风（见图9）。有研究指出，受全球气候变暖的影响，全球强台风、超强台风比例有增大的趋势，但这一变化趋势是否超出了自然变率的范围仍然存在不确定性[18]。因此，广东省登陆热带气旋强度变化的长期趋势以及全球变暖对其影响还有待进一步研究。

按地级市对广东省登陆的热带气旋强度进行统计，结果表明湛江市是台风及以上等级热带气旋登陆的主要沿海城市，其中有两个热带气旋登陆时达到超强台风级别；中山市和广州市登陆的热带气旋登陆时中心风速均较小，强度未达到台风等级；茂名市、阳江市、珠海市和汕尾市均有1个强台风登陆（见图10）。

4 登陆热带气旋灾害影响分析

热带气旋灾害主要由其本身带来的大风、暴雨和风暴潮造成，其中大风是由于热带气旋中心气压低、气压梯度大引起的，暴雨是由于热带气旋具有充足的水汽和强烈的上升运动形成的，风暴潮是由于热带气旋的强大风力和低气压导致的[19]。另外，热带气旋带来的暴雨和风暴潮还可以引发洪涝、山崩、滑坡、泥石流、水土流失、内涝、土壤盐碱化等次生灾害，形成灾害链，从而增大了热带气旋的危害程度[20]。热带气旋灾害严重的区域一般发生在登陆点附近一带。

图10 广东省不同强度登陆热带气旋的空间分布

广东省登陆热带气旋的主要危害包括损害水稻、香蕉、甘蔗等农作物；损毁堤防、水库、水闸等水利工程；毁坏公路、铁路、桥梁等交通设施；破坏供水、供电、通信等生命线工程；威胁海上航运、海洋捕捞、海洋石油开发等海上人员安全；影响盐业、水产养殖业等海洋利用活动。1996年15号强台风“莎莉”于9月9日登陆广东省湛江市，登陆时中心最大风力15级（50 m/s），中心最低气压935 hPa，是20世纪90年代登陆广东省的最强台风；受“莎莉”的影响，广东省受灾人口930.0万人，死亡人数216人，倒塌房屋26.8万间，农作物受灾面积44.4万公顷，水产养殖受损面积2.4万公顷，损毁公路基面2 535 km、输电线路1 659 km、通讯线路3 830 km，损坏水库107座、堤防166 km、水闸344座，直接经济损失175.7亿元[25]。2015年22号超强台风“彩虹”于10月4日登陆广东省湛江市，登陆时中心最大风力16级（52 m/s），中心最低气压935 hPa，是建国以来10月份登陆广东省的最强台风；受“彩虹”的影响，广东省佛山、中山、江门、阳江、茂名、湛江、肇庆、云浮等8市48个县不同程度受灾，受灾人口458.0万人，倒塌房屋7 246间，农作物受灾面积54.1万公顷，直接经济损失250.9亿元，其中农林牧渔业损失67.2亿元，工业交通运输业损失153.8亿元，水利设施损失21.6亿元[26]。

根据《广东省防灾减灾年鉴》（1995—2017卷），被列入重大自然灾害事件的73个登陆广东省的热带气旋（热带风暴及以上等级）共造成直接经济损失约2 180.52亿元；其中1996年、2006年、2008年和2013—2015年的广东省重大热带气旋灾害产生的直接经济损失均超过150.00亿元。对1994—2016年登陆广东省热带气旋造成重大灾害的直接经济损失统计数据进行线性拟合，结果显示，建国以来广东省登陆的热带气旋造成的直接经济损失有增加的趋势（见图11）。这一变化趋势与广东省沿海地区人口增长和社会经济发展密切相关。随着全球气候变暖、海平面上升、极端天气的频繁发生以及社会经济环境的愈加复杂化，热带气旋灾害对沿海地区的影响也越来越大，因此，广东省防台减灾，尤其是对巨灾台风的风险防御能力建设应尽一步加强。