天津台风特征及其灾害性影响分析

2021-08-30杜庆有魏玲娜

海河水利 2021年4期

杜庆有，魏玲娜

（1.天津海河管理中心，天津300141；2.南京信息工程大学，江苏南京210044）

1 引言

台风是指发生在热带洋面上具有暖中心结构的强烈气旋性涡旋（热带气旋），其作为大尺度、危害较大的气象灾害容易造成区域内洪水、暴雨和风暴潮，进而引发山洪、泥石流、滑坡等一系列灾害，对国民经济和人民生命财产造成损失。据资料记载，中国历史上最严重的台风是1696年7月的一个台风，造成上海地区逾10万人丧生。台风不仅造成大批人员伤亡，还会对国民经济产生严重影响，20世纪90年代以来，中国每年台风造成的直接经济损失达上百亿元。作为世界上登陆台风频率最高的国家之一，中国平均每年登录的台风有9个，有资料以来最大的暴雨为2009年8月9日的台湾莫拉克台风带来的暴雨，降雨量为1 583.5 mm/24 h，接近极端降雨世界记录（印度留尼汪岛1 870 mm/24 h）。影响中国的台风具有发生频率高、突发性强、群发性显著、影响范围广和成灾强度大等特点。

天津地处渤海湾，位于海河流域下游，是中国北方重要的沿海城市。虽然受台风影响频率不高，但台风往往是形成洪涝潮灾害的重要原因之一，加之台风出现时常与天文大潮相遇造成灾害性风暴潮，因此目前对天津台风的研究多集中在台风风暴潮影响方面，而针对影响天津台风特征的统计分析研究较少。21世纪以来，中国中纬度华北地区台风影响频率有增加的趋势，本文通过对1949—2019年共71 a影响天津的20个台风进行统计分析（详见表1），寻找其一般规律和特点。具体说来，从台风影响频次、量级、时间、编号、登陆位置、行进路径等方面，分析总结台风特征及其灾害性影响规律，为今后天津的台风预判与防御工作提供参考。

2 资料与方法

选取影响天津的台风，主要依据各类文献或资料明确记述的台风对天津洪、涝、潮、风4个方面存在的直接或间接影响。通过筛选1949—2019年71 a共有的20个台风信息（详见表1），台风的基础数据主要来源于中国台风网（https://www.typhoon.org.cn/）、中国天气台风网（http://typhoon.weather.com.cn/）、温州台风网（http://www.wztf121.com/）及百度百科。

3 台风基本特征

3.1 强度

台风（热带气旋）按其底层中心附近最大平均风力（风速）大小划分为6个等级，分别为热带低压、热带风暴、强热带风暴、台风、强台风和超强台风。本研究20个台风中，超强台风1个，占总数的5%；强台风2个，占10%；台风8个，占40%；强热带风暴2个，占10%；热带风暴7个，占35%，如图1所示。由此可知，影响天津的台风中，台风这一强度等级发生的次数最多，超强台风、强台风相对较少。

图1 影响天津的台风强度分布

3.2 影响频次

1949—2019 年共71 a台风影响天津20次，分别出现在16个年份，说明台风影响年份的出现频率为22.9%，即平均4～5 a天津会受台风影响。70 a中有3个年份，每年都受到2个及以上台风的影响，出现频率为4.3%；其中，2018年有3个台风对天津产生影响，为历年来最多。

3.3 发生时间及编号

对台风发生时间进行统计，如图2所示。6月下旬—9月中旬均有台风影响，其中8月上旬最多，为7个，占总数的35%；其次是8月中旬和7月下旬，分别是5和4个。由此可知，7月下旬—8月中旬为台风影响天津的主要时段，共发生台风16个，占总数的80%。所以，7月下旬—8月中旬为天津受台风影响的主要时期，在此期间应加强台风监测，密切关注台风动态。

图2 台风发生时间统计

台风编号为当年台风的生成顺序，一方面从一定程度上反映了该台风出现的时间，另一方面反映了前期出现台风的多少。影响天津台风编号，为3—21号不等，其中出现频率最高的是9、10号，二者之和为7次，占全部台风数量的35%。由此可知，在天津的台风防御工作中，应重点关注每年7月下旬至8月中旬生成的第9、10号台风。

4 台风移动规律

4.1 登陆位置

从台风登陆次数上看，20个台风共登陆中国大陆24次，其中有2个台风登陆2次、1个台风登陆3次、另有1个台风未登录。从登录位置上看，正面在天津登陆的仅1次，在天津以南登陆的22次，在天津以北登陆的2次，其中在浙江省登陆次数最多、为7次，如图3所示。登陆位置最靠南的省份为福建，虽然福建以南的广东、海南也经常受到台风袭击，但由于距离太远，这里的台风对天津影响有限。所以，天津台风防御应着重关注福建及以北地区登陆的台风动向。

图3 台风登陆省份统计

4.2 移动路径

根据台风的移动路径，李曾中将台风路径分为西北行、转向、西行、北上4类；何乃光将北上台风按路径分为登陆Ⅰ型、登陆Ⅱ型、渤海消失型、黄海型、黄海东缘型5类；而建军则将北上台风分为沿海北上、沿海转向、登陆北上、登陆填塞、登陆转向及西折6类。依据上述分类，结合影响天津的台风特点，本文将台风路径分为登陆北上、海路北上、西北行填塞、登陆转向、远程影响5类。

（1）登陆北上型。此类台风一般沿海岸线在大陆上行进，直至接近或经过天津，从而造成影响。研究的20个台风中共有9个属于此类，占总数的45%（如图4（a）所示），194906、198407、198509、199406、200509、201210、201410、201810、201909号台风均属于此类型。这类路径台风大都有一定的顺时针偏转，但偏转位置和程度却不尽相同，这与台风和其他天气系统的相互作用有关。此类台风存在直接经过天津的可能，通常与其他天气系统相互作用，距离天津越近对天津造成暴雨、风暴潮的影响越大。

图4 影响天津的台风路径分类

（2）海路北上型。此类台风移动路径一般与中国大陆海岸线平行，在东海、黄海外海行进，在胶东半岛一线或之后登陆。由于天津地处渤海被胶东半岛与辽东半岛环抱，台风一般在胶东半岛或辽东半岛登陆。研究的20个台风中有3个属于此类，占总数的15%（如图4（b）所示），分别为199415、201105、201109号台风。此类台风对天津的主要影响是沿海风暴潮灾害。

（3）西北行填塞型。此类台风一般从闽浙登陆后，深入中国大陆腹地，除19720号台风直接登陆天津外，其余台风大都未能到达天津就将能量大部分释放而停止，但其外围云系或因台风带来的上游暴雨都有可能形成洪水，对天津产生影响。研究的20个台风中共有5个属于此类，占总数的25%（如图4（c）所示），具体为195612、197203、199608、199711、201814号台风。此类台风存在直接登陆天津的风险，同时可能在海河上游形成暴雨，对天津形成流域洪水威胁。

（4）西北行转向型。此类台风对天津造成影响的仅有201818号台风，占总数的5%（如图4（d）所示），此台风先是西北向深入内陆腹地，然后突然转向出海。此种路径并非特例，195310号台风路径亦属于此类，但未找到该台风对天津造成影响的记录。此类台风对天津的主要影响是沿海风暴潮灾害。

（5）远程影响型。此类台风虽然在东南沿海登陆后很快减弱并停止，甚至未能越过长江，但与其他天气系统相互作用同样会对天津造成影响，此类台风有199216、200421号台风（如图4（e）所示），共2个，占总数的10%。此类台风通过与其他天气系统相互作用，对天津的主要影响也是沿海风暴潮灾害。

5 台风对天津造成的灾害性影响

由于天津处于海河流域下游、渤海沿线，台风对于天津的影响主要可归纳为3个方面：①造成上游海河流域大范围暴雨洪水影响天津；②造成天津地区暴雨内涝；③造成天津沿海风暴潮。

5.1 洪水

天津作为海河流域的最下游和主要入海通道，受流域性洪水过境影响较大。新中国成立以来，海河流域共出现4次大规模的流域性洪水，分别发生在1954、1956、1963和1996年，其中1956、1996年2次洪水是受台风影响产生的，且对应的2个台风路径相似，均为西北填塞型。因此，台风是海河流域洪水形成的重要原因之一，可通过在海河流域上游产生暴雨洪水影响天津。

1956年洪水是195612号台风造成的，海河流域上游暴雨成灾，太行山麓的平山县狮子坪降雨385 mm/24 h，海河发生大洪水，洪水主要以南系大清河、子牙河、漳卫南运河为主，30 d洪水总量200.7亿m3。1996年洪水是因199608号台风受其减弱成低气压及西风倒槽和冷空气的共同影响造成的，海河流域上游普降大到暴雨，局部地区有特大暴雨，海河流域形成“63·8”以来最大洪水，汛期自天津入海水量超过60亿m3，为30 a来最大。

2次洪水均经由天津各水系下泄入海，对天津造成了较大的防洪压力。所以，在天津防御台风的过程中，除了关注过境台风外，同时应当重点关注深入内陆的西北填塞型台风对海河上游尤其是太行山脉可能产生的暴雨洪水，应提前腾空河道水库做好洪水防御准备。

5.2 暴雨

根据建军对华北地区1957—2002年间台风与年降水量关系的研究发现，天津地区台风最多的4 a，其年均降水比多年平均值偏多165.2 mm；台风最少的4 a，其年均降水比多年平均值偏少170.7 mm，说明台风对天津年均降水量影响显著。

所有台风中，直接导致天津出现暴雨的有4个，分别为197203、198407、201810和201814号台风，占总数的20%。201810号台风（安比）造成天津普降大暴雨，平均降雨量130.8 mm，市区7月24日降水量205.3 mm，达到50 a一遇量级；201814号台风（摩羯）受台风外围影响，天津东部大到暴雨，局部大暴雨，全市平均降雨量49 mm，最大降雨出现在张头窝149 mm；197203号台风（丽塔）造成京津地区普降40～120 mm大到暴雨，北京东北部出现大暴雨，京津普遍出现6—8级大风，塘沽阵风10级；198407号台风（Freda）给天津（8月9日20时—10日8时）带来133.7 mm雨量。其中，197203、198407和201810号台风均直接过境天津，201814号台风则通过外围云系产生暴雨。

因此，在防御台风过程中，应重点关注过境或接近天津的台风以及台风与其他天气系统相互作用时可能出现的暴雨，提前降低城市内河道水位，做好城市排涝准备。

5.3 风暴潮

在影响天津的20个台风中（详见表1），有15个形成了风暴潮，占总数的75%，在3类灾害性影响中出现频率最高。其中，199216号台风（Polly）引发了1949年以来最严重的一次强潮，塘沽最高潮位5.98 m，东北风8～9级，阵风11级，100 km海挡漫水、40多处冲毁，天津新港水深1 m，2 400个集装箱进水，大港油田69眼油井被海水浸泡、31眼停产，3 400户居民家中进水，1.8万hm2养虾池被冲毁，经济损失约4亿元；199711号台风（芸妮）的影响次之，最高潮位5.59 m，东北风8～9级，阵风11级，直接经济损失1.28亿元；198509号台风（玛米）最高潮位5.42 m，塘沽最大增水138 cm，新港一带上水，东沽一带淹水1 m多深，新港船厂、港务局码头货场水深60～70 cm，直接经济损失6 000多万元；200421号台风（海马）最高潮位4.92 m，增水113 cm，四处海挡被冲开，150户渔民房子进水，133.33 hm2虾池进水，直接间接经济损失2 000万元；201210号台风（达维）最高潮位5.22 m，最大增水144 cm，直接经济损失415万元。

5.4 综合影响分析

从台风对天津的洪水、暴雨、风暴潮这3类灾害性影响综合分析来看，发生洪水影响的台风基本不与另外两类影响同时出现，主要原因是：出现洪水影响的台风其直接影响区域为上游太行山脉，在上游形成暴雨天气，因此对下游的天津产生洪水为间接影响。而第二类灾害性影响暴雨，大都伴有风暴潮影响，此时台风的特点是行进路径经过或接近天津附近，以登陆北上型和西北行填塞型台风为主。另外，大部分台风与其他天气系统相互作用，都可能对天津沿海形成风暴潮灾害。