臺風活動特征及災害評估概述

王美雙 王曉云 王穎 鄒晨曦

1.南京信息工程大學遙感學院 210044；2.中國氣象局綜合觀測司100081

臺風活動特征及災害評估概述

王美雙1王曉云2王穎1鄒晨曦1

1.南京信息工程大學遙感學院 210044；2.中國氣象局綜合觀測司100081

文章總結了國內外幾十年臺風形成的動力學和熱力學因子、臺風降水的影響因素和時空分布、臺風災情分析及臺風災害風險評估方面的研究成果。

形成機制；降水特點；災害評估；臺風

近年來許多國內外的科學家的理論和模型研究均表明，全球變暖的氣候背景下，熱帶氣旋發生頻率和強度都將增加。使用高分辨率的全球模式和嵌套在其中的甚高分辨率臺風預報模式的預測表明，未來的臺風將變得更強，風速和降水均有增強趨勢。

根據已有的數據得知，臺風是影響中國最為嚴重的自然災害，其引起的損失遠遠高于其他災害所引起的損失。[1]

我國位于西北太平洋沿岸，是少數幾個遭受臺風影響最為嚴重的國家之一，不僅北起遼寧，南至廣東的漫長沿海地帶時常受到臺風襲擊，而且大多數內陸省份也直接或間接受到影響。從臺風影響程度來看，東南沿海省份最為嚴重，然而改革開放后我國東南沿海地區社會經濟飛速發展，人口和社會財富高度集中，成為承災能力十分脆弱的地區，臺風的頻頻來襲更使沿海地區的損失不斷增加。國內外也有許多學者在臺風研究方面做出了巨大貢獻，取得了許多成果，就目前國內外關于臺風災害研究情況來看，主要集中于臺風形成機制、臺風引起的降水以及災情分析三個方面。

1.臺風形成機制研究

世界氣象組織（WMO）以及與熱帶氣旋和臺風有關的各國氣象部門給出的對熱帶氣旋和臺風的嚴格定義，一般是根據氣旋中心的氣壓值、整個渦旋的風速和降水狀況做出定義和表征。通常按照弱和強的程度依次分成：熱帶低壓（TD），熱帶氣旋（TC），熱帶風暴（TS），強熱帶風暴和超強熱帶風暴，后兩者又常稱作臺風（西北太平洋）或颶風（北大西洋）。

臺風的形成機制，這是一個迄今為止科學界仍未完全弄清楚的問題。臺風是發生在熱帶海洋上空的一種具有暖中心結構的強烈氣旋性渦旋，因此普遍認為臺風的形成依賴于熱力學因子和動力學因子。通常情況下，在熱帶海洋上有利于生成的熱力學條件是具備的，若存在正的低層渦度和弱的垂直風切變，則十分有利于臺風的生成。因此，熱帶海洋上的動力學和熱力學因子是影響臺風形成的重要因素。

吳國雄[2]利用氣候模式進行數值實驗來研究海溫異常對臺風形成的影響。結果表明，臺風生成頻率在暖SSAT區明顯增加。林惠娟[3]等人利用臺風年鑒資料研究了影響我國熱帶氣旋活動與太平洋海溫的關系。董波[4]等人通過對熱帶氣旋偏多年和偏少年的熱帶氣旋與同期和前期的副熱帶高壓、西風帶緯向環流、北半球極渦以及赤道東太平洋海溫、北極海冰的關系，指出在熱帶氣旋年際變化這一時間尺度上，海洋因子的影響是最重要的。

許金鏡[5]分析了北太平洋海表溫度和中國東南沿海臺風頻率的關系，結果表明，西太平洋赤道附近海流區的海表溫度不僅在同期具有高（低）與臺風多（少）呈正相關關系，而且在前期存在著預測的先兆，特別是秋冬兩季（冬半年）更明顯，具有較好的隔季相關關系。楊桂山[6]等人對西北太平洋熱帶氣旋頻數的時空變化及與海表溫度中間可能存在的相關關系進行了系統的研究。結果表明：在西北太平洋海域，海表溫度偏高對應熱帶氣旋頻數也偏多，在20°N以北、140°E以西海域偏多趨勢更為明顯。

何敏[7]等人分析了厄爾尼諾和反厄爾尼諾事件與西北太平洋臺風的關系，指出厄爾尼諾年臺風活動減少，反厄爾尼諾年臺風活動增加，而且臺風活動與厄爾尼諾、反厄爾尼諾事件起始和終止時間、強度、臺風生成區域有關。

宋文玲[8]等人分析了臺風活動季節西太平洋熱帶向外長波輻射強度與生成及登錄臺風個數的關系，指出兩者之間呈明顯的負相關關系。而且這種相關關系在前期冬、春季向外長波輻射強度與生成及登錄的臺風的相關場上就有所反映。用向外長波輻射特征指數所表征的對流活動的強度和位置與臺風活動頻數有較好的正相關關系。

周霞瓊[9]等人研究了影響華東地區熱帶氣旋年頻數與熱帶對流場的關系，結果表明向外長波輻射距平累積量場能較好的表征熱帶氣旋年頻數異常年份所對應的低緯度及中高緯度地區大氣環流的配置，其可以作為預測影響華東地區熱帶氣旋頻數的強信號。

2.臺風引起降水研究

周軍[10]等人分析了1987～1992年在汕頭以北登錄的全部臺風個例，結果表明：登錄臺風陸上活動類型和遠距離暴雨特點與臺風在近海的活動方式有關，登錄臺風遠距離暴雨的發生與臺風登陸前后大氣低層東南氣流里是否存在中尺度暖區有關，落區與中尺度暖區在臺風孤高系統中的相對位置有關。朱定真[11]等人對1980～1989年間華東地區出現的熱帶氣旋暴雨和形勢場特征做了分析，并對產生大暴雨的動力熱力條件進行診斷，給出了產生華東地區熱帶氣旋大暴雨的概念模式。

余錦華[12]等人對華北地區熱帶氣旋降水進行了氣候診斷，結果表明，華北地區熱帶氣旋降水量的空間分布很不均勻，平均山東半島東部最大，向西具有減少的趨勢，這種趨勢與熱帶氣旋降水頻數相一致，地形的影響使降水量的空間分布復雜化。對于熱帶氣旋過程降水量的大小，地形的影響更為重要。林應河[13]定量分析了登錄廣東臺風的時間變化、空間分布，以及與縣域、區域、省域月（季）雨量變化的關系。指出登錄臺風及其時間變化對廣東夏、秋月（季）雨量具有多重影響。毛夏[14]等人利用1960～1989年《臺風年鑒》資料，從時特大暴雨、日特大暴雨、過程特大暴雨三方面統計分析了華南熱帶氣旋特大暴雨的基本特征。并采用相對落去分布圖的方法分析了不同時段、不同地區、不同路徑華南熱帶氣旋時特大暴雨的分布規律。林愛蘭[15]等人從臺風過程降水和臺風路徑的關系分析得出登錄華南的臺風過程降水有5種分布類型。

鈕學新等[16][17]系統的研究了臺風降水和影響機制，結果表明臺風強度主要影響臺風雨量強度，地形影響臺風雨量強度及分布；弱冷空氣可減弱熱帶氣旋強度，從而中心附近雨量減少1/2左右，但北側外圍雨量增加，過程雨量最大增幅約3倍或以上；大陸及東海水汽大量減少，使熱帶氣旋登陸之后強度減弱加快，造成大部分地區的降水量明顯減少約1/5～1/3。

3.災情分析

自然災害的損失通常包括人員傷亡和財產損失兩部分。由于臺風災害損失涉及很多方面，對于其災情的評定工作一直處于探索階段。首先遇到的難點是災情資料的統計問題，由于迄今尚未有統一的災情統計標準，使得歷史上不同時間、不同系統、災情統計資料可比性較差，災情實際調查資料由于部門、人員的不同而有相當大的差異[18]。

梁必騏[19]通過對歷史災情資料及氣象資料的統計研究，分析了影響和登陸中國的熱帶氣旋活動的特征、臺風災害特點及其形成規律作，并討論了臺風災害對中國社會和經濟發展的影響。分析結果指出，影響中國的臺風災害具有發生頻率高、突發性強、群發性顯著、影響范圍廣、成災強度大等特點，這類災害主要由臺風帶來的狂風、暴雨、風暴潮及其引發的災害鏈所造成。

史培軍[20]依據國家減災委減災辦所收集到的有關我國自然災害的資料，以及國家基金委“中國自然災害區域規律”研究所收集到的資料，分析了中國自然災害的基本狀況、危險性程度以及中國可持續發展與減災建設。陳佩燕[21]分析了登陸臺風的特征，并闡述其臺風災害鏈，以及臺風對中國各個部門的嚴重影響，指出臺風造成的經濟損失有逐年增大的趨勢。樂肯堂[22]指出臺風寶莉、弗雷德、溫妮都預測準確并及時預警，但是仍造成巨大的損失，因此在對我國臺風風暴潮災害的損失界定中強調防災決策工程措施。

許啟望[23]等利用經驗關系式采用直接經濟損失和災損度兩個綜合性因子進行臺風風暴潮災害的損失評估。

陳香[24]用災損度指數法對福建臺風災害經濟損失趨勢進行了分析。盧文芳[25]利用數理統計方法，計算了1949～1990年影響上海地區臺風造成的人員傷亡、農田受淹、房屋倒塌三方面的災情指數，并在此基礎上劃分災害等級。

張星[26]基于熵權理論提出了一種新的災情綜合評價模型并選擇受災面積，成災面積、受災人口、死亡人數、倒塌房屋和直接經濟損失6個指標對福建臺風災害進行了綜合評價，評價結果與實際情況吻合得較好。

馬清云等[27]利用模糊數學建立了一個熱帶氣旋災情評估模型，并用該模型對2000-2006年登陸我國的臺風災情損失進行了評估，結果表明此模型能夠較好的評估登陸熱帶氣旋造成的災情。

任魯川[28]應用模糊模式識別理論于災害損失等級劃分的研究，提出了模糊災度概念，并建立了模糊災度等級的隸屬函數，從而給出了一種可用于災害損失等級劃分的模糊災度判別法。

4.臺風災害風險評估的研究

4.1 致災因子危險性的研究

災害產生和存在與否的第一個必要條件是要有風險源，即致災因子。它主要反映災害本身的危險性程度，主要包括：災害種類、災害活動規模、強度、頻率、致災范圍等。這種過程或變化的頻率越大，那么它給人類社會系統造成破壞的可能性就越大；過程和變化的超常程度越大，它的破壞就可能越強烈；相應地，人類社會經濟系統承受的來自該風險源的災害風險就可能越高。

對于臺風災害，因它常常引發大風、暴雨(洪水)、風暴潮，因此臺風致災因子的風險分析要從臺風大風和臺風暴雨、風暴潮三個角度來分析。

丁燕、史培軍[29]認為致災因子的分析主要就是臺風災害的時、空、強(T，S，M)分析，也就是計算概率P的過程，并得出計算臺風暴雨的概率公式。

孟菲等[30]使暴雨用上海市歷史災情資料和氣象資料采用數理統計的方法，分析了上海市臺風成災原因，得出呂泗站的最大風速和災情指數相關系數為0.48，在0.01水平上顯著相關；災情指數和過程雨量基本是正相關，大體趨勢相同；高潮水位和直接的經濟損失有較好的對應關系。

4.2 承災體易損性的研究

承災體即災害作用的對象。有危險性并不意味著災害就一定存在，因為災害是相對于行為主體—人類及其社會經濟活動而言的，只有風險源有可能危害某社會經濟目標（即承災體）后，對于一定的風險承擔者來說，才承擔了相應的災害風險。通常用易損度來表征承災體的脆弱性、承載能力和可恢復性等性質。易損度主要包括承災體的種類、范圍、數量、密度、價值等。

樊運曉[31]認為易損性指標選擇可根據以下4種方法綜合而得：①根據災后損失評估體系采用反推法確定指標；②基于社會易損性理解所構想的指標；③由災害案例采用信息量法確定指標；④從區域宏觀經濟發展描述選取指標。其中各因子權重可根據層次分析法確定。

陳香[32]在評價福建臺省風災害脆弱性時空趨勢時，從社會經濟系統數據庫的40個底層指標中提取包含人口、經濟、工農業生產、防災水平等10個作為評價臺風災害承災體脆弱性評價指標，采用層次分析法（AHP）確定指標權重。根據建立的臺風災害承災體脆弱性評價指標體系及權重值，得到福建省臺風災害承災體脆弱性變化趨勢。結果表明：福建省臺風災害承災體脆弱性呈現明顯的上升趨勢，脆弱度從1978年的0.18上升到2003年的0.81。

陳香[32]在進行2005年福建省臺風災害時空格局分析與危險性評價時，用臺風災害承災體指數Czt表示臺風災害發生縣域的承災體強度，選擇各縣域人口密度(人/km2)、城市人口比重(% )、耕地百分比(% )和地均GDP(萬元/km2)4個指標評定承災體指數Czt。

孫偉[33]對海南島臺風災害危險性進行評價研究時，選取各地區平均受災面積/全省平均總受災面積、各縣平均倒塌房屋數/全省平均總倒塌房屋數、各縣平均死亡人數/全省平均總死亡人口、各縣平均受災人口/全省平均總受災人口、各縣平均直接經濟損失/全省平均總直接經濟損失五個指標綜合評價承災體的脆弱性。

丁燕、史培軍[29]在對廣東14個市轄區的潛在易損性分析時，設人口密度最大的城市人員受災傷亡的潛在易損性為1，人口密度最小的城市人員受災傷亡的潛在易損性為0.5，介于這兩者之間的城市人員受災傷亡的潛在易損性以下面的公式計算：

潛在易損性=0.5+0.5*(地區實際人口密度-人口密度的最小值)/(人口密度的最大值-人口密度的最小值)

5.展望

近幾十年來，國內外學者在臺風的形成機制、發展特點等方面做出了重要的貢獻，但是還存在一些問題和不足。

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10.3969/j.issn.1001-8972.2011.08.011

國家自然科學基金項目（40901297）

王美雙（1986-），女，吉林磐石市人，碩士研究生，主要研究方向為城市規劃和氣象環境。