近31年登陆海南岛热带气旋时空格局变化分析

2021-03-10陈雨菲林孝松罗军华犹伊然

绿色科技 2021年2期

陈雨菲，林孝松，罗军华，犹伊然

(重庆交通大学建筑与城市规划学院，重庆 400074)

1 引言

热带气旋(Tropical Cyclone, TC)是发生在热带或副热带海洋洋面上的低压涡旋，是一种常见的热带天气系统。其常在每年夏秋季登陆我国，登陆时带来狂风、暴雨甚至风暴潮，给我国东南沿海地区带来安全隐患及重大经济损失。如2014年7月18日登陆我国的超强台风“威马逊”，对海南、广东、广西和云南四省区的144个市县区造成影响。据不完全统计，共造成46人死亡，996.6万人受灾，1989.7×103hm2农作物受损，3.7万间房屋倒塌，直接经济损失达336.5亿元。

孙佳等[1]对浙江沿海的241个台风特征进行了分析，得出浙江沿海台风基本路径有3种，且频数空间分布为南多北少；张丽杰等[2]使用热带气旋潜在影响力指数方法，分析了1971～2010年间影响海南岛台风的时空特征；梁海燕等[3]分析了1964～2013年登陆海南岛热带气旋的时间和空间特征，分析表明热带气旋登陆月份主要集中在7～11月份，主要路径是西行及西北行；万金红等[4]分析得出海南岛台风灾害具有数量多、活动时间相对集中和路径多样等特征。

海南岛位于我国南部，属热带季风气候，全年高温湿润，夏秋两季为热带气旋登陆高峰季。通过搜集海南岛1988～2018年历年登陆热带气旋资料，基于ArcGIS空间分析功能及数理统计方法，研究登陆海南岛热带气旋的时空分布特征及强度规律，为防灾减灾提供科学依据。资料来源于温州台风网和中国气象灾害大典(海南卷)[5]；热带气旋路径数据来自中国气象局热带气旋资料中心[6](http://tcdata.typhoon.org.cn/)。

2 海南岛热带气旋登陆时间特征分析

根据资料统计得出1988～2018年间登陆海南岛热带气旋个数年际变化折线图、登陆日期年际变化图和登陆月际柱状图(图1～3)。

由图1可知，在1988～2018年间，登陆海南岛的热带气旋共有51个，占登陆我国总数的18.4%，占影响海南岛热带气旋总数的75%，平均年登陆数为1.5个。

热带气旋登陆的频数年际差别不大，登陆频数在0～3个之间。1988～1996年间，登陆频次每年基本为2次；1997～2002年间，热带气旋登陆频数较为特殊，前三年频数均为0，后三年均为1；2003年后热带气旋登陆频次处于波动状态，登陆频数基本为每年2～3次，总体趋势较平稳。从1988～2018年的登陆频次来看，2008年以后的登陆频数呈现微波动趋势，最后稳定在每年登陆频数为2次。

从图2可看出，1988～2018年登陆最早的热带气旋为2008年4月18日登陆海南文昌的1号台风“浣熊”，据资料记载其也是我国历史上最早登陆的台风[7]。登陆最晚的为2003年登陆我国的20号台风“尼伯特”，于当年11月18日登陆海南乐东。从趋势线看，热带气旋登陆日期由集中渐渐趋于分散，随着年份的增加，首次登陆的日期有提前趋势，末次登陆日期有延后趋势，登陆日期逐渐分散，登陆的时间跨度不断增大。同时，受太阳活动影响，影响海南的热带气旋有可能增加，分布月份也会变广[3，8]。

由图3可知，除了1月、2月、3月、5月和12月无热带气旋登陆外，高频期主要为夏秋季，7月是登陆的高峰期，占总数的25.5%。夏季(6～8月)登陆频数为26个，秋季(9～11月)登陆频数为24个。夏季数量略多于秋季，这是受到西太平洋副热带高压控制和气流影响，导致登陆我国的热带气旋一般在6～10月，有比较大的季节变化。这与不少学者的研究结果一致[9，10]。

图1 1988～2018年登陆海南岛TC个数变化

图2 1988～2018年TC登陆日期年际变化

图3 1988～2018年登陆海南岛TC月际变化

3 海南岛热带气旋登陆空间格局分析

利用ArcGIS空间分析得到1988～2018年51个热带气旋的登陆地点和移动路径，见图4。

图4 1988～2018年TC登陆地点及移动路径

登陆海南岛的热带气旋其生成源地大多数是在西北太平洋，故登陆地点主要集中在海南岛东南沿海6市县，占总数的98%；海口登陆频数为1次、文昌14次、琼海4次、万宁16次、陵水7次、三亚7次；又因海南岛地形为四周低平，中间高耸，山地丘陵分布于岛中部偏西南与西北地区；山地丘陵周围分布着台地阶地；环岛则以滨海平原为主，故热带气旋易对本岛东部沿海地区造成养殖业渔业农业受损、城市内涝、房屋倒塌损坏等灾害。

而登陆西部市县的热带气旋则只占总数的2%：乐东1次，临高县1次。魏娜等[11]研究表明，热带气旋移动路径受副热带高压强度、脊线位置、西风槽等因素影响。结合热带气旋登陆海南岛的历史数据，可将登陆海南岛热带气旋的路径分为西行、北上、西行转南下以及多转向移动等四类。

(1)西行(A类)：中心登陆海南岛东南沿海区域，向西穿过本岛进入北部湾。此路径占登陆总数的80.4%。在这41个热带气旋中，登陆地点万宁16次，文昌9次，二者共占总数的61%。

(2)北上(B类)：中心登陆海南岛东南沿海区域，沿本岛东部海面北上进入琼州海峡。此路径在登陆总数中共有5个，占总数的9.8%。其中有4个登陆地点均为海南文昌，分别是9403号强热带风暴、9511号热带风暴、0801号台风“浣熊”和0817号热带风暴“海高斯”；另外1个是1816号强热带风暴“贝碧嘉”，登陆海南琼海。

(3)西行转南下(C类)：中心登陆海南岛东南沿海区域，向西穿过本岛中部后，南下进入南海海域。此路径共有2个，一个是1988年10月28日登陆海南万宁的8824号台风；另一个是2009年10月20日登陆陵水的23号热带低压。

(4)多转向移动(D类)：该类热带气旋移动路径无显著规律。该类型热带气旋共有3个。第一个是于1991年8月16日登陆海南岛西部临高县的9111号台风，其中心登陆西部沿海区域，沿本岛西部南下进入南海海域；第二个是2001年8月29日的0114号热带风暴“菲特”，其中心登陆东南沿海文昌，穿过本岛进入北部湾后，东向折回穿过琼州海峡并于9月3日二次登陆海南澄迈，然后北上进入北部湾，又东向折回穿过广东省后南下并于9月10日第三次登陆海南三亚，共计影响海南岛长达16 d。本次路径曲折的热带风暴在学术界引起广泛关注，对其移动路径的解析及其登陆后造成暴雨洪水成因剖析等都是研究的热点问题[13,14]；最后一个是于2018年6月6日登陆海南海口的1804号热带风暴“艾云尼”，其沿着海南岛东部海面北上进入琼州海峡，登陆广东湛江，后又南下折回二次登陆海南岛，从文昌出海后又北上进入琼州海峡，三次登陆广东阳江。这3个路径曲折的热带气旋都有3个共同点：暴雨集中且雨量大；风力强且迅猛；影响范围与时间长。虽然多转向移动的D类路径占比低，但其造成的损失较大，仅“菲特”造成的直接损失就高达13.67亿元，故需重点关注。

在上述四类热带气旋的移动路径中，A类、B类和C类路径占总数的94.1%。由此可看出台风大多均为直接袭击琼岛东部沿海地区，登陆强度强且破坏力大。

4 海南岛热带气旋登陆强度分析

根据中国气象局规定：热带气旋按中心附近地面最大风速分别划分为热带低压、热带风暴、强热带风暴、台风、强台风和超强台风6个等级。按此标准可得1988～2018年登陆海南岛热带气旋强度等级月分布表(见表1)。

在1988～2018年热带气旋登陆的6个等级中，台风频数最多，占比为37.3%；其次为热带风暴和强热带风暴，占比均为27.5%；热带低压占3.9%；强台风和超强台风占比最少，为2.0%。

由月分布来看，在有热带气旋登陆的月份中，每个月份均有台风登陆；在登陆高峰期的6～10月中，每月都有热带风暴和强热带风暴登陆，这3个强度等级占总数的92.2%，在登陆热带气旋最多的7月，强热带风暴登陆频次占当月的46.2%，也是其登陆频次总数的42.9%。表明在登陆海南岛的热带气旋中，其登陆时的风速一般在8～13级之间。

不少专家学者指出在全球气温升高的同时，热带气旋的强度也随之增强。可看出在登陆海南岛的热带气旋中，强度为强台风和超强台风均出现于2010年之后。2011年9月29日的强台风“纳沙”和2014年7月18日的超强台风“威马逊”，登陆地点均为文昌。

结合图3可知，夏季热带气旋登陆数虽较多于秋季，但秋季的强度更大。当夏季向秋季过渡时，太阳直射点从北半球向南半球移动，造成海温偏暖。登陆我国的热带气旋生成源地大多数为西北太平洋，海域温度升高，有利于海洋积攒更多热量，故强度比夏季要强。