2007—2019年桂南县域台风灾害特征统计分析*

2021-11-05李广桃廖梦祺卢耀健刘合香

南宁师范大学学报(自然科学版) 2021年3期

李广桃，廖梦祺，卢耀健，刘合香,3

(1.南宁师范大学数学与统计学院，广西南宁 530100；2.南宁市气象局，广西南宁 530028；3.广西北部湾海洋灾害研究重点实验室，广西钦州 535000)

1 引言

近年来，学者们对登陆广西台风的个例研究已有不少成果[1，2，3]。同时，也有不少学者对华南及广西的台风降水、大风等方面进行研究，如罗小莉等人[4，5]对登陆华南台风降水、频数以及强度变化的特征进行分析，指出华南台风降水存在显著的地域差异，且以极端强度登陆华南的台风居多。周慧文[6]研究了广西台风灾害性大风的时空分布特征，发现桂东南地区出现台风灾害性大风较多，西北地区较少。黄子眉等人[7]对广西沿海风暴增水特征进行分析，发现观测站距离台风的登陆地点越近，其最大增水量越大，反之越小。张操等人[8]认为广西沿海台风最大强度存在下降趋势，但每年的平均强度存在上升趋势。李菁等人[9，10]对进入广西的三类路径台风进行统计分析，发现从桂东南方向进入广西内陆的台风最多，造成死亡人口超过20人的个例所占比例最大。

上述研究主要从广西台风的降水、强度和路径等方面的特征进行统计分析，对于更为精细化的空间小尺度台风灾害特征分析工作开展较少，因此，本文采用描述统计的方法，从风雨、灾情等方面考虑，分析2007—2019年登陆桂南台风灾害的特征，同时，研究台风极端灾害的灾情特征，并根据台风总损失、台风影响频数和标准化后的单次受袭击程度对桂南40个县级行政区进行k-均值聚类，为桂南县域的台风防灾减灾工作提供决策依据。

2 资料来源与数据预处理

2.1 资料来源

本文所用的气象要素观测资料来自广西壮族自治区气象局信息中心，包括2007—2019年桂南九市41个气象站观测的日最大风速和日降水量的资料。县域(县、县级市、区)的灾情资料由各市气象局及县气象局上报，后经广西气候中心汇总。此外，选取了2007—2019年桂南40个县域行政单位的482条灾情记录，每条灾情记录包括受灾地区、时间、死亡人口、受灾人口、倒塌房屋、损坏房屋、农作物受灾面积和直接经济损失等项目。

图1 桂南九市气象站点分布图

本文将位于桂南九市的所有国家气象观测站在台风登陆期间的风雨情况及县域灾情作为研究对象，将桂南地区的41个气象观测站与所处的县、县级市或市辖区相对应，具体见表1。下文中所说的市辖区是该市所有市辖区的统称，并将市辖区、县级市和县称为县域。

表1 桂南地区气象站与相应县、县级市或市辖区

2.2 数据预处理

参考赵姗姗等人的定义[11]，某观测站的最大风速达到或超过10.8m/s的日，记为1个大风日。对台风影响频数和台风总损失进行标准化处理：

(1)

其次，采用差异系数λ表征单次台风袭击造成的损失程度[12]：

λ=台风总损失/台风影响频数。

3 登陆桂南县域的台风风雨基本特征

由于北流站在2018年迁站之前所处地势较低，观测到的最大风速值偏小，与玉林市其它四站相差较大，因此，本文在分析台风风雨时不考虑北流站。

3.1 登陆桂南地区的台风大风特征

2007—2019年间，涠洲岛站的最大风速极值达到了38.9m/s，远远超过桂南其它站，其次是北海站和东兴站，分别为29.2m/s和26.8m/s。台风登陆桂南时，在北海市和防城港市等沿海地区容易引起大风，造成大风灾害。

由于部分县域的大风日数较少甚至无大风日，为了更好地对40个县域(注：在行政划分上，涠洲岛归北海市海城区)的大风情况进行比较分析，本文将每个站13年内的所有大风日数相加，得到结果如图2所示。涠洲岛站的大风日数总和达到了49天，远超过总和排名第二(博白站)的19天。大风日数总和超过10天的仅有8个站，有12个气象站的大风日数总和为0。

图2 2007—2019年登陆桂南台风气象站最大风速极值和大风日数和统计图

图3 2007—2019年登陆桂南地区台风最大风速极值气象站数统计图

台风威马逊(1409)穿过北部湾直接登陆广西，有北海站、涠洲岛站、合浦站、东兴站、防城站、防港站、扶绥站、隆安站、钦州站等9个气象站的最大风速达到极值，说明威马逊的大风灾害主要影响沿海地区。其次，因台风山竹(1822)在桂南地区登陆时的强度较大，故有7个气象站的最大风速达到极值。

3.2 登陆桂南地区的台风降水特征

从图4可以看出，降水极值最大的两个站分别为防港站和防城站，为373.3mm/d和330.7mm/d，两者均受台风山神(1213)的影响，防城港市辖区受灾人口19.87万人、倒损房屋58间、农作物受灾面积7942.7公顷，直接经济损失达2.14亿元。过程总降水量前五名依次为防港站、防城站、北海站、涠洲岛站、钦州站，其台风过程总降水量都超过了4 000mm。综上，台风降水影响比较严重的城市主要是北海市、防城港市和钦州市等沿海城市。

图4 2007—2019年登陆桂南台风气象站降水极值和过程总降水量统计图

图5 2007—2019年登陆桂南地区台风降水极值气象站数统计图

在2007—2019年登陆桂南地区的台风中，台风海燕(1330)由于在其影响广西期间，恰好与南下的冷空气结合，冷暖平流相当，因此，台风暴雨增加造成广西大范围的强降雨[13]，导致15个气象站的降水极值达到了13年内的最大值。其余台风登陆桂南时，降水极值达到最大的气象站数都小于5个。

4 登陆桂南的台风灾情特征分析

对登陆桂南县域历次台风造成的灾情进行统计分析时，考虑到涠洲岛隶属于北海市海城区，故涠洲岛的受灾情况归为北海市辖区灾情的一部分。

4.1 灾情特征统计分析

在2007—2019年间，台风黑格比(0814)和尤特(1311)的登陆分别导致宁明县和桂平市死亡人口数量都达到了11人，为桂南各县域死亡人口总和之首。其它县域受台风影响的死亡人口总和都小于10人，具体县域的死亡人口总和见图6。

图6 2007—2019年登陆台风影响桂南县域死亡人口总和统计图

台风黑格比(0814)强度大、移速快，直接穿过桂东南地区[14]，导致桂南地区出现6个县域的死亡人数达到极值，共死亡23人。台风引起暴雨的多寡、低压环流和其在广西境内的时间成正比[1]。台风尤特(1311)长时间滞留广西，导致桂南地区的降水范围广及雨量大，以致桂南地区的死亡人口达20人。综上，台风黑格比和尤特对桂南地区的死亡人口影响较大，死亡人数中宁明县和桂平市的死亡人数最多。

受灾人口总和指该县域2007—2019年间受台风影响的受灾人口之和，同理，倒损房屋总和、农作物受灾面积总和及直接经济损失总和也是该县域的13年之和。受灾人口极值是指13年内登陆桂南的所有台风造成的该县域受灾人口的最大值，倒损房屋极值、农作物受灾面积极值和直接经济损失极值的定义和受灾人口极值的定义类同。

本文分别从受灾人口、倒损房屋、农作物受灾面积和直接经济损失等四个方面对桂南县域受灾情况进行分析。可以看到县域受灾人口、倒损房屋、农作物受灾面积以及直接经济损失的总和与极值的变化规律大致相同，尤其在倒损房屋的总和与极值方面变化一致，并且两条折线几乎重合，说明倒损房屋极值占倒损房屋总和的比例较大。

图7(a)表明，桂南地区2007—2019年间台风造成的受灾人口总和除钦州市辖区、北海市辖区、博白县、宁明县外，其余县域的受灾人口总和均不超过二百万人。受灾人口极值最大的三个县域依次为北海市辖区、钦州市辖区、合浦县，其值分别为88.3万人、78.1万人、60.5万人。由图可知，个别台风造成的忻城县、金秀县、苍梧县、合浦县的受灾人口极值对受灾人口总和的影响较大。

在倒损房屋方面，北海市辖区的倒损房屋总和与极值远远大于其它县域，其倒损房屋总和为14.804 5万间，倒损房屋极值为12.431 4万间。除北海市辖区、博白县、钦州市辖区外，其余县域倒损房屋总和都低于三万间。而倒损房屋极值除北海市辖区数量超2万间，还有钦州市辖区和防城区，其值分别为2.464 8万间和2.079万间，三者都是台风威马逊(1409)造成的。

从图7(c)中可以看出，2007—2019年扶绥县的农作物受灾面积总和最大，超过38万hm2；其次是崇左市辖区、宁明县、北海市辖区、钦州市辖区；其余县域的农作物受灾面积总和都小于20万hm2。扶绥县的农作物受灾面积极值仍然排名第一，随后是北海市辖区、崇左市辖区、宁明县、钦州市辖区。

2007—2019年间，直接经济损失总和与极值最大的四个县域都是沿海地区，依次为北海市辖区、钦州市辖区、宁明县、港口区，其总和分别为687 126.21万元、550 373.51万元、368 342.62万元、328 798.25万元。直接经济损失总和小于1亿元的有7个县域。

(a)受灾人口

4.2 台风极端灾害分析

图8表明，台风黑格比(0814)、威马逊(1409)和尤特(1311)对桂南地区产生的灾情影响最严重。

图8 2007—2019年桂南历次致灾台风灾情极值县域数量统计图

由于台风黑格比(0814)从桂东南方向进入广西境内，因此，黑格比对桂南内陆地区造成的灾情影响最大，有6个县域的死亡人口达到极值，达到受灾人口极值和倒损房屋极值的县域均为14个，农作物受灾面积和直接经济损失分别有12个和13个县域达到了极值。

台风威马逊(1409)在登陆桂南时，北海站、东兴站、钦州站等多个沿海地区的气象站的最大风速都达到了13年内的极值。本次台风直接经济损失、倒损房屋、受灾人口、农作物受灾面积、死亡人口达到极值的县域个数分别为8、7、5、6、5，造成桂南沿海地区的总体受灾情况较为严重。

台风尤特(1311)对桂南地区的灾情影响较大，造成7个县域的受灾人口和直接经济损失达到最大值，导致6个县域的死亡人口、农作物受灾面积和倒损房屋数量达到极值。

4.3 台风影响频数及单次台风损失程度分析

2007—2019年间登陆桂南地区造成灾情影响的台风有45个，称为总频数。并非每个县域在45个台风中都存在受灾情况，因此，本文将13年中桂南县域受台风影响且有直接经济损失的次数作为台风影响频数，探讨桂南县域的台风影响频数、台风总损失和单次台风袭击造成的损失程度。

首先，将桂南县域2007—2019年的台风影响频数和台风造成的直接经济损失值总和进行标准化处理，结果见表2。桂南地区台风影响频数排名前六为邕宁区、港口区、南宁市辖区、北海市辖区、马山县、横县，其台风影响频数都超过20。北海市辖区和钦州市辖区标准化后的台风总损失高于其它县域，与图7(d)的统计分析结果相一致。

表2 桂南地区标准化的台风影响次数、台风总损失和λ值

虽然个别县域的台风影响频数较大，但并不是每个地区受到台风袭击次数越大遭受的损失就越大[12]，因此，需要对桂南县域进行单次台风损失程度分析。钦州市辖区是桂南地区单次台风损失程度最严重的县域，λ值达到了1.09，邕宁区的λ值最小。

为了更好地探讨桂南不同县域单次台风造成的损失程度，将台风影响频数、台风总损失和λ值作为变量，采用k-均值的聚类方法，将40个县域分为4类，结果如图9所示。由图可见第一类县域的台风总损失、台风影响频数及λ值都较大，第二类县域标准化后的台风影响频数和台风总损失的范围都为0.7～0.8，第三类县域标准化后的台风总损失在0.59到0.67间，第四类县域标准化后的台风总损失在0.5到0.57间，故第三类县域的台风总损失值高于第四类县域。