近30年登陆福建的台风对宁德地区的降水影响研究*

周 艺 孙巍巍 蔡英群

(宁德市气象局，福建 宁德 352100)

0 引言

台风是影响福建最严重的灾害性天气之一，台风带来的大风、暴雨、风暴潮和巨浪等灾害， 常常造成重大人员伤亡和巨大的经济损失[1]。有统计表明，福建沿海地区年平均台风降水对年总降水的贡献率达20%～30%，台风大暴雨日数占总大暴雨日数的30%～50%[2]。台风带来的强降水特点有降水范围广、强度强、持续时间长，其引发的山洪、地质灾害危害极大[3]。

研究表明，长三角、珠三角地区受台风影响的过程雨量年极值自20世纪70年代开始缓慢上升，表明近年来台风引起的降水在增加，我国热带气旋降水的极端性存在明显增加趋势[4]。而在福建，无论是出现极端强降水的台风个数还是台风极端强降水的出现次数，都有随时间增多的趋势[5]。宁德地区位于福建省东北部沿海，常被称为闽东地区，受福建山地地形作用，山脉以东的台风暴雨发生概率要大大高于山脉西侧地区[6]，故宁德地区常为福建台风降水最强的地区。目前已有关于宁德地区台风降水特征的研究，对台风个例影响宁德地区的极端性降水研究也非常多，但对于宁德地区本地的极端降水台风的选取与研究仍为空白。对于气候极值变化的研究，国内许多专家学者引进了国际上通常采用的百分位法：取某个百分位值作为阈值，超过阈值的值被认为是极值，该事件被认为是极端事件。本文统计了1990—2019年登陆福建的台风，利用宁德地区9个国家基本观测站日降水资料，首先分析了登陆福建的台风对宁德地区降水影响的分布规律，再通过95百分位法对宁德地区台风极端降水进行初步的阈值研究，分析其时空分布特征，对日后宁德地区台风灾害库的建立打下基础，也为将来可能在宁德地区发生极端降水的台风预报提供判断依据。

1 资料分析与处理

本文统计了1990—2019年进入我国24小时警戒线的台风，选取登陆福建的55个台风研究其对宁德地区的降水影响。利用宁德地区9个国家基本站的日降水量资料，参考江漫、漆梁波[7]确定台站台风极端降水阈值的方法， 本文关于登陆福建的台风对闽东地区各县市(区)“单站台风极端降水阈值”选取方法如下：对于每个测站，把1990—2019年登陆福建台风影响闽东地区的台风日降水量所有样本按从小到大排序，取日降水量≥0.1mm的子样本的第95个百分位的日降水量，确定为该站的台风极端降水阈值。当台风造成的日降水量大于单站台风极端降水阈值时，可以认为该站出现了台风极端降水，将站点的台风日降水达到或大于该台风极端降水阈值的日期定义为该站的单站台风极端降水日。因宁德地区共有9个县市(区)，本文将在宁德地区出现了5个及以上站次的台风极端降水日的台风定义为“宁德地区的极端降水台风”，当同一天出现5个及以上“单站台风极端降水日”时，则定义为该台风的“极端降水日”。

2 登陆福建台风统计

统计1990年—2019年台风，进入我国24小时警戒线的台风共有298个，平均每年9.9个。登陆福建的台风有55个，平均每年1.8个，其中有34个先登陆台湾后再次登陆福建，占登陆福建台风数量的61.8%；台风中心经过宁德地区的有19个，占登陆福建台风数的34.5%，登陆宁德的有6个，登陆强度最强为强台风(1323“菲特”)，经过宁德强度最强为超强台风(0608“桑美”)，其中9017号和1323号台风未经过台湾直接登陆宁德地区。登陆福建台风个数最多的年份为2010年(5个)，而1991年、1993年、1995年、2002年无台风登陆福建。

从近30年进入福建的55个台风的月际分布来看，最多的是8月，共有19个；其次为7月(15个)与9月(12个)，5～10月均有台风进入福建，其余月份无登陆福建的台风(见图1)。

图1 1990—2019年各月份登陆福建台风个数

台风的影响程度因其登陆地点不同有明显差异[8]，不同的登陆地点对其在宁德地区的强降水发生概率也会有所差别。统计发现，台风登陆福建地点存在登陆后重新入海再二次或三次登陆福建，还有登陆浙江或广东后进入福建的情况，故将55个登陆福建的台风按首次登陆福建的地点分为4类:①宁德地区，②福州地区，③莆田到泉州区域，④厦门到漳州区域。由表1可见，首次进入福建的台风中，厦门到漳州区域的台风个数最多，为17个，占进入福建台风总数的30.9%；其次为福州地区、莆田到泉州区域，均为15个，占台风总数量的27.3%；登陆宁德地区的台风数量最少，仅为8个。

表1 1990—2019年登陆福建台风首次登陆福建地点分布

3 登陆福建的台风对宁德地区降水影响

55个登陆福建的台风在宁德地区的降水与近30年的逐年总降水量对比分析，1990—2019年宁德地区年平均降水量为16680.8mm，登陆福建台风的台风日在宁德地区年平均降水量为1918.1mm，占总平均降水量的10.8%，将年降水量按升序排列发现，年总降水量最小的前三年中，有两年为无台风进入福建省的年份(1991年、1993年)。登陆福建台风个数大于3个的年份，台风降水在全年降水的占比大于16%(图2)，但2010年为登陆福建省台风数量最多的一年，但这5个台风对宁德地区的降水贡献率仅为全年总降水量的5.6%。

图2 1990—2019年登陆福建台风个数与宁德地区降水量

统计发现，2010年登陆福建的5个台风登陆点均在泉州和漳州，距离宁德地区较远，降水影响较弱，故这5个台风对宁德地区的累计雨量较小。且该年登陆福建省的台风时间均相对常年较迟，最早登陆福建的台风为1008号台风“南川”，于2010年9月1日登陆；最迟登陆福建的台风为1013号台风“鲇鱼”，于2010年10月23日登陆。由于台风登陆时间对宁德地区的台风降水影响有关，本文对进入福建台风影响宁德地区的月际降水量分布进行统计分析。

根据宁德市9个国家基本站降水资料进行的台风降水月际统计，台风的30年累计逐月总降水量最多的为8月(26526.0mm)，其次为7月(17051.0mm)，其余月份远远少于7月、8月，均在10000mm以下。由于每个月登陆福建的台风数量大不相同，故将台风的逐月总降水量按逐月登陆福建台风的个数降水平均，得出逐月平均每个台风降水量，发现其规律与总降水量相似，仍是8月最大，为1396.1mm，第二亦为7月(1136.7mm)，其余月份在800mm以下(图3)。这说明8月和7月不仅是进入福建台风最多的月份，还是台风降水最强的月份。故不同月份登陆的台风会对宁德地区的台风降水强度有较大影响，2010年登陆福建台风最多，而对宁德地区的降水影响较弱的原因之二。

图3 1990—2019年登陆福建台风影响宁德地区的月际降水量

有研究发现[4]，宁德地区最经常出现的分布类型为两个中心型台风降水，两个降水中心分别出现在蕉城(即宁德)西部，以及福鼎、柘荣和霞浦的交界附近区域。将宁德地区各县市(区)对于近30年进入福建台风影响宁德地区的台风日，取日降水量≥0.1mm的子样本作降水日平均，在9个县市(区)中日平均雨量大于50mm的县市(区)有4个，也出现了柘荣与蕉城两个强降水中心，其中柘荣的降水量为92.3mm，远大于蕉城(60.3mm)。由于宁德地区多山脉，山脉地形作用在一定程度上会急剧加强台风及其残涡的暴雨，大型山脉向风坡的地形辐合线往往是产生中小尺度 (包括龙卷) 强对流系统的源 (Sources)。强对流系统一个一个在此产生移出，加强暴雨[4，9]。从宁德市地形图可以看出(图5)，福鼎、柘荣、福安和霞浦的交界处和蕉城的西部以及周宁中部海拔较高，福鼎、柘荣和蕉城都位于山脉东侧，在偏东气流下被地形强迫抬升，对降水有很强的增幅作用，台风暴雨常出现在柘荣与蕉城。由于太姥山附近的风速往往比台风中心附近的风速更大[1]，而柘荣县正处太姥山西部，台风环流北部的偏东气流到达柘荣县东部的地形动力抬升比蕉城附近更强，对降水的增幅更大，所以柘荣的台风暴雨远大于其他县市(区)。由于古田与屏南为宁德市内陆最西部的两个县，中心经过这两个县的台风个数少，且经过时的强度以热带风暴～热带低压为主，所以台风日平均雨量相对较小，尤其是古田县仅为24.9mm。

图4 1990—2019年进入福建台风日平均降水量

图5 宁德市地形图

4 登陆福建的台风在宁德地区的台风极端降水阈值特征

从进入福建的台风在宁德地区的单站台风极端降水阈值分布(图6)可见，台风日极端降水阈值的极大值与极小值出现的地点与台风日平均降水相同，台风日极端降水阈值最大值为柘荣(271.6mm)，最小值为古田(70.3mm)。台风日极端降水阈值与台风日平均降水的明显不同点在于仅出现了柘荣一个极大值中心，第二为柘荣东部的福鼎(194mm)，可见柘荣的极端降水阈值远大于其他站点。吴启树等[10]研究发现，降水量的增幅与山脉坡度和正交气流速度乘积成正比。由于台风在太姥山附近的风速大[1]，柘荣县东部太姥地形坡度陡，呈南北走向，台风北部偏东气流与其陡度的正交气流比其余山脉的更强，所以在台风环流的影响下，地形对柘荣降水量的增幅作用是宁德地区最强的。台风日极端降水阈值分布与台风日平均降水分布还有一个共同特征，就是宁德中部的福安市降水量相对于周边县市(区)明显偏小。由于宁德地区地形复杂，福鼎、柘荣、福安和霞浦的交界处海拔较高，而寿宁的东南部到福安中部地区为谷区(图5)，当台风北部的偏东气流经过福安时为背风坡，呈下沉气流，导致降水减弱，出现了福安的台风降水低值中心。而古田地区同样也处于屏南到蕉城一带的山脉西部的谷区，且古田地处内陆地区，故台风对古田的降水影响明显小于其他县市(区)。

图6 1990—2019年进入福建台风单站台风极端降水阈值

5 登陆福建的台风在宁德地区的极端降水台风

将站点的台风日降水达到或大于该台风极端降水阈值的日期定义为该站的“单站台风极端降水日”。从近30年进入福建台风对宁德地区各站点的台风极端降水日的月际分布来看，单站台风极端降水日出现站次最多的为8月，各占总台风极端降水日站次的57.3%，10月最少，仅为3站次。1990—2019年登陆福建的台风中，宁德地区同时出现5个及以上站次的台风极端降水日共有5个，分别为9012号台风“Yancy”，0708号台风“圣帕”，0808号台风“凤凰”，1513号台风“苏迪罗”，1617号台风“鲇鱼”(表2)。

表2 1990—2019年宁德地区极端降水台风统计

从表2可以看出，宁德地区极端降水台风路径相似，都经过了台湾岛后二次登陆福州至泉州一带沿海，台风强度强，二次登陆福建时的强度除9012号台风“Yancy”外，其余4个台风都达到了台风级。由于台风登陆福建后发生的降水比登陆前更强，范围更广，宁德地区的台风极端降水日都在台风登陆福建后的24小时内。

由表2可知，宁德地区极端降水台风登陆地点均位于宁德地区南部，位于福州至泉州一带沿海，由于登陆福建中部沿海的台风，太姥山脉对当地台风暴雨具有明显的增幅作用[10]，所以受此类台风对宁德地区的降水影响比在宁德地区登陆的台风更强。极端降水台风登陆前，宁德地区主要为台风第一象限的东北气流影响，台风登陆时及登陆后为台风第二象限的偏东到东南气流影响。从宁德地区东北～西南走向的海岸线走向和山脉地形来看，台风登陆前的东北气流与海岸线与山脉的交角没有台风登陆时及登陆后的偏东气流大，且此类路径的台风登陆前与内陆地区距离较远，而台风登陆前整体强度强，宁德地区也有地形辐合抬升配合，也会有站点台风极端降水日出现，但出现的站点较少。而台风登陆后强度虽然快速减弱，但无论从流场的地形强迫抬升的强度，还是台风本体降水影响看，台风登陆后对宁德地区极端降水的强度更强，范围更大，出现台风极端降水日的站点更多，反映出登陆福建的“宁德地区的极端降水台风”的“台风极端降水日”为台风登陆后24小时内的可能性更大。

6 结论与讨论

统计1990年—2019年登陆福建的55个台风，通过对这55个台风首次进入福建的时间、地点及对宁德地区的降水影响分析，利用95百分位法对55个台风影响宁德地区的台风降水进行单站台风极端降水阈值研究，确定了5个宁德地区极端降水台风，得到了以下结论：

登陆福建的台风降水对宁德地区影响最大的月份为8月，宁德地区年台风降水量与当年台风登陆数量、时间、强度和地点有关。宁德地区台风的日平均降水分布出现了柘荣与蕉城两个强降水中心，而宁德地区的“单站台风极端降水阈值”分布仅出现柘荣一个大值中心，且远大于其它站点。由于宁德地区地形复杂，受迎风坡地形抬升的作用，台风日平均降水量与单站台风极端降水阈值最大的均为柘荣；受背风坡下沉气流影响，台风日平均降水量与单站台风极端降水阈值分布最小的均为古田，而福安也因此成为了一个相对低值的中心。

宁德地区的5个极端降水台风都经过了台湾岛后二次登陆福州～泉州一带沿海，登陆时，有4个达台风级，1个为强热带风暴级。由于台风环流与宁德地区山脉地形和海岸线交角的作用影响，在台风登陆时及登陆后，宁德地区台风极端降水的强度更强、范围更大，这5个台风的“台风极端降水日”均出现在登陆的24小时内。

本文对宁德地区台风极端降水开展初步研究，而登陆浙江、广东、及近海北上等其他路径的台风对宁德地区的降水也有较大影响，对于其他路径的台风降水极端性与登陆福建台风的极端降水的对比，今后将继续探讨，对于极端降水台风的归类与极端降水的成因还有待进一步研究和分析。