登陆广东北上路径热带气旋强降水的分布特征

2022-03-10龚月婷程正泉杨诗琪

广东气象 2022年1期

龚月婷，程正泉，杨诗琪

（广东省气象台，广东广州 510640）

登陆热带气旋（TC）暴雨是广东最严重的气象灾害之一。TC导致的连续性暴雨会引发内涝、山洪、泥石流、滑坡等次生灾害，严重威胁人们的生命财产安全。针对登陆我国的TC降水特征已有不少研究，程正泉等［1］统计发现TC降水量以及暴雨日数自南向北、从沿海到内陆迅速减小，华南地区是出现TC降水量最大区域之一；翁向宇等［2］对登陆粤西的TC降水特征统计分析表明暴雨量级的降水常分布于TC路径右侧，而大暴雨、特大暴雨落在路径左侧的可能性更大；王捷纯等［3］对登陆华南的TC降水进行分型统计，并探讨了强降水产生机制。目前，TC暴雨尤其是连续性暴雨的预报仍有相当难度，近几年登陆广东北上TC，如尤特（1311）［4］、艾云尼（1804）［5］均带来大范围连续性暴雨并引发严重自然灾害，值得继续关注。本研究主要针对此类登陆北上的TC进行统计，揭示其活动情况及强降水的时空分布特征。

1 资料和方法

本研究使用1981—2018年中国气象局上海台风研究所热带气旋最佳路径资料；1981—2018年广东、广西、海南、贵州、湖南、江西、福建、浙江、湖北省共620个国家基本气象站逐日降水资料，主要包括08：00—次日08：00（北京时，下同）、20：00—次日20：00 24 h累计降水量。

统计强度为热带风暴（TS）、强热带风暴（STS）、台风（TY）、强台风（STY）和超强台风（SuperTY）。登陆北上路径TC用以下标准选取：从登陆时刻开始到登陆后48 h（不足48 h则计算到最后定位时刻），每6 h计算一次TC路径的偏折角度，得到算术平均值同正北方向经线夹角在45°以内的TC作为统计对象。本研究中强降水均为24 h TC累计降水量达到暴雨及以上（≥50 mm）量级的降水。通过常规探测资料分析天气形势，结合雷达、卫星等资料主观判断是否属于TC降水，保留TC外围降水、残留云团及与周围天气系统有明显相互作用的降水。

降水统计时段为登陆前后共72 h，如登陆时刻在当天08：00—20：00之间，则取当天08：00—次日08：00为登陆时24 h降水；如登陆时间在当天20：00—次日08：00，则取当天20：00—次日20：00为登陆时24 h降水，以此进一步得到登陆前和登陆后24 h降水。

统计此时段内陆地出现的TC强降水站点数并计算该站点到对应24 h时段内TC移动路径的垂直距离，若两者相距50 km内定义该站点为中间型，若在TC路径右侧（左侧）50 km以外则定义该站点为右侧（左侧）型。当某类站点数占总强降水站点数50%以上，定义该TC的24 h是右侧型、左侧型或中间型降水路径，如果每一类站点均未达到50%则定义为均匀型。

2 结果与分析

2.1 TC概况

统计可知，1981—2018年共有36个的登陆TC为北上路径（图1），登陆时间主要集中在6到9月，8月最多，与登陆我国TC的多年平均状况相似［6］。

图1 1981—2018年登陆广东北上TC路径分布

TC活动概况如表1所示，在南海生成的最多共16个（44%），登陆时强度为STS的最多共15个（42%）。在太平洋上生成的TC登陆广东时强度大都为STS及以上（95%），而在南海生成的TC有部分为TS级别（43%），可以看出TC生成位置越偏东，越有利于TC西移过程中强度加强。北上TC登陆粤东（汕尾-潮州沿海地区）最多，共17个（47%），登陆粤西（阳江-湛江沿海地区）有11个（31%），粤中（江门-惠州沿海地区）有8个（22%），这同多年登陆广东TC略有差别：粤西最多，其次是粤中和粤东［7］。其中TC登陆粤东后存活时间相对较长，有约76%在登陆后继续存活了24 h以上，而其他地区登陆的北上TC约50%在登陆后24 h内减弱消失。

表1 登陆广东北上TC概况

2.2 TC强降水概况

36个TC登陆前后72 h共累计出现2 916次24 h强降水记录，平均每个TC出现81次，最少有8次，最多有161次。在强降水最多的前25%（9个）TC中，分别在粤东登陆5个、粤西登陆4个；在强降水最少的前25%的TC中，粤东登陆有4个、粤西登陆有3个、珠三角登陆有2个。图2为北上TC产生的强降水站点频次分布，由图2可以看出，强降水频次从沿海向内陆地区逐渐减小；在沿海地区从西到东逐渐减少，珠三角及其以东至粤闽交界的区域是强降水产生相对高频的地区（大于16次），而珠三角以西的区域相对较少；结合TC登陆位置和数量来看，在粤东登陆的TC较多对应的强降水频次也较多，相对而言在粤西登陆的TC比在粤中登陆的略多，但是强降水出现的频次却相对较少。

图2 1981—2018年登陆TC北上产生的强降水站点频次分布

图3显示TC登陆前后72 h强降水站点数随时间演变特征，随着TC登陆，强降水站数激增，登陆时和登陆后24 h陆地强降水均较多；从大暴雨站数的分布来看，登陆时24 h陆地出现大暴雨站点最多。将TC登陆后维持时间分为登陆6 h内消失、登陆后持续6到24 h和大于24 h 3个等级，登陆后维持24 h以上的TC平均出现强降水站数最多平均有100个；维持6～24 h的TC平均出现85个；登陆后在6 h之内消失的TC平均出现强降水站数最少为62个。可见，平均而言登陆后维持时间越长越有利于强降水的产生。值得注意的是，也有TC（如9318）在6 h之内减弱消失但仍出现多地强降水，说明TC停编后的残留云团、随TC北抬的热带系统、或与周围天气系统相互作用也有利于TC强降水产生。

图3 TC登陆前、登陆时和登陆后24 h强降水站点数

2.3 TC强降水空间分布

不同TC降水空间分布特征不尽相同，有的降水分布均匀，有的非对称型很强，有的分布范围广泛，有的相对较小，这为业务预报TC降水带来很大挑战。通过计算强降水站点相对TC路径的垂直距离和位置，分析登陆时和登陆后24 h强降水分特征，将TC降水分为右侧型、左侧型、中间型或均匀型，得到不同类型强降水距TC路径分布图（图4），同时针对每一种降水类型进一步计算其中左侧、中间和右侧型站点的平均距离和所占比例（表2）。可以看出右侧型降水最多占51%，前人的统计结果也有一致结论［8-10］；其次为均匀型，左侧型和中间型降水相对较少。在强降水最多的9个TC中有7个都是右侧型降水，2个为均匀型降水。在强降水偏少的9个TC中，各类型分布均匀。虽然选取的统计半径对定量结果有一定影响，不过整体上来看右侧型降水路径偏多，中间型和左侧型降水路径偏少。对于强降水明显偏右的TC（右侧型占比达到70%以上）共有10个，其中有6个在粤东登陆，对于强降水明显偏左的TC（左侧型站点占比达70%以上）共有5个TC，其中有3个在粤中登陆。

图4 各类型强降水站点与TC路径垂直距离的分布箱线图及其样本数

表2 TC不同强降水类型中左侧、右侧和中间型强降水站点与TC中心平均距离和站点占比1）

对比可见，右侧型强降水分布范围最广，样本分布也最分散，25%至75%的站点位于TC中心至右侧约260 km内（图4右侧型箱体所示范围，下同），最远可达660 km，其中位于路径右侧的站点占64%，平均位置可达右侧249 km，位于路径左侧的站点仅占18%，平均位置位于左侧198 km处（表2，下同），相比其他强降水类型均最远；降水分布范围次广的是均匀型降水，25%至75%的站点覆盖了TC路径左侧约100 km至右侧130 km，最远可达460 km，其中位于路径右侧和左侧的站点比中间的站点均多约10%，左右样本分布较对称；左侧型降水样本量较少，样本分布比右侧型和均匀型都更集中，25%至75%的站点位于TC左侧约50 km至180 km，最远可达390 km，其中位于路径左侧的降水站点达70%，位于路径右侧的站点仅有7%，分布范围相对较小；中间型降水样本数量最少分布也最集中，主要在TC路径周围约50 km以内，最远达到100 km，路径左右两侧的站点平均分布距离最小，不足100 km。