西北太平洋打轉臺風的時空規律

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(上海師范大學 旅游學院，上海 200234)

0 引 言

熱帶氣旋是發生在熱帶或副熱帶洋面上的低壓、氣旋性渦旋.當它的強度發展到一定程度之后,稱謂也相應有了變化,在西北太平洋稱之為臺風(大西洋稱為颶風).按照其強度,世界氣象組織將熱帶氣旋分為熱帶低壓(TD)、熱帶風暴(TS)、強熱帶風暴(STS)、臺風(TY)、強臺風(STY)、超強臺風(SuperTY),其中臺風(近中心最大風速大于32.7 m/s)以上等級的熱帶氣旋具有很強的破壞力.強烈的熱帶氣旋常伴有大風、暴雨、風暴潮等,是一種重要的災害性天氣系統[1].

在全球幾大熱帶氣旋生成區中,中國位于熱帶氣旋發生頻率最高(占全球總發生數的1/3以上)、強度最強(約有一半以上的熱帶氣旋發展成臺風)的西北太平洋西岸[2].受東風帶和副熱帶高壓的影響,西北太平洋上生成的熱帶氣旋中大部分移向中國、日本、菲律賓、越南和韓國等地并登陸.因此,我國是世界上少數幾個受熱帶氣旋影響嚴重的國家之一,平均每年有7個臺風登陸,最多12個左右[3-4].而且,每次登陸我國的臺風都造成大面積的農作物受害,使糧食減產,造成重大經濟損失,同時帶來巨大的人員傷亡.

近百年來,不少學者對西北太平洋熱帶氣旋的活動進行了大量研究.周俊華等[1]研究了1949～1999年西北太平洋熱帶氣旋的時空分異,同時評估了熱帶氣旋造成的災害;古月[5]分析了1949～2010年這62年間西北太平洋熱帶氣旋的空間分布規律;王磊等[3]發現了近30年登陸我國的西北太平洋熱帶氣旋活動的時空變化特征;陳敏等[6]根據1949～1996年的資料指出了臺風源地隨季節變化的關系;袁金南等[7]針對1945～2005年西北太平洋上不同強度熱帶氣旋的時空變化特征進行了研究分析,Chan研究了西北太平洋臺風的年際與年代際變化[8].

綜上所述,目前關于熱帶氣旋時空分布規律的研究比較多,而有關臺風路徑突變、臺風打轉的空間分布規律方面的研究不是很多,僅有少量文獻,如地形對臺風路徑的影響[9],逆時針打轉路徑的可能原因[10],打轉臺風的一些統計特點[11]等.對于運用歷史臺風數據,系統地進行打轉臺風時空規律的研究,還比較少見.因此,本文作者將充分借鑒前人的研究成果,運用1949～2011年西北太平洋區域臺風歷史數據庫,對臺風路徑突變中的打轉現象及其時空規律進行系統研究,提升對臺風路徑突變的認識,從而提高臺風路徑突變的預報水平,減少臺風災害所帶來的損失.

1 研究區概況及數據處理

1.1 研究區概況

在全球幾大熱帶氣旋生成區中,西北太平洋是形成熱帶氣旋數量最多、強度最強的一個海區.絕大多數的西北太平洋熱帶氣旋發源于5°N～25°N之間,即南海到我國臺灣省以及菲律賓以東的洋面上,包括馬里亞納、加羅林及馬紹爾群島所在海域.

西北太平洋海域也是全年各月都有臺風發生的唯一地區[12].在5～12月每月的臺風數平均在1個以上.臺風出現的盛期為7～10月,約占全年臺風總數的70%,其中又以8、9月最多,約占全年臺風總數的41%.在1970～2001年這32年間生成的熱帶氣旋年均27個,其中登陸的就有256個[4].且在2000～2008年這8年間發生超強臺風的個數幾乎占全球發生總數的一半(47.7%)[13].

1.2 數據源及處理方法

臺風數據主要采用中國臺風網“CMA-STI熱帶氣旋最佳路徑數據集”(1949～2011年).考慮到計算與分析的需要,基于MySQL數據庫平臺設計了臺風數據庫,主要屬性項包括臺風編碼、時間、強度、經緯度、最大風力(級)、最大風速(m/s)、中心氣壓(102Pa)、移動速度(km/h)、移動方向、七級風圈半徑(km)、十級風圈半徑(km)等.

2 打轉臺風的總體特征

2.1 西北太平洋臺風的年際變化特征

圖1 1949～2011年逐年臺風與打轉臺風發生次數圖

從圖1中可以看出,從1949～2011年的63年中,共有2172條臺風記錄(將在同一個區域同時發生的多條臺風分開并各記為一條,盡管部分臺風存在的時間較短).相鄰的2個年份中,臺風發生次數的多寡呈現交替分布,逐年連續增加或減少的現象很少.臺風發生次數平均每年35次,最多的是1967年(56次),其次是1971年(53次),這和余帆等[14]關于近60年西北太平洋臺風年代際變化特征的研究相符合.另外,按照每10年一統計,臺風發生次數總和從高到低依次是1960年代(420次)、1970年代(394次)、1980年代(348次)、1950年代(336次)、1990年代(314次)、21世紀前十年(279次).可見,1960、70年代的臺風最多,近些年出現減少趨勢.在這63年中,臺風數量減少的年份多為厄爾尼諾年,增加的多為反厄爾尼諾年,這與何敏等指出的臺風活動在反厄爾尼諾年增加,厄爾尼諾年減少的結論相一致[15].另外,臺風生成次數在1961～1971 年間明顯迅速增多,但在1972年突然降到40次以下,且1975年以后次數再沒有超過40次.這符合Chan等指出的熱帶氣旋的生成次數在1960年代初到1970年代中期具有減少的趨勢[16].

2.2 打轉臺風的統計規律

(1) 如圖1,在上述63年中,臺風路徑中較明顯的打轉共有278次,平均每年4.5次.其中,每年最多的打轉次數及其對應年份分別是11次(1967年)、9次(1985年、1966年、1978年)、8次(1970年).其中1967年前后各5年內,臺風打轉次數較多,其余年份打轉次數較少,有5個年份為0.特別是21世紀以來,臺風的打轉次數較少,有些年份沒有發生較明顯的打轉現象.可以看出,這和臺風的年際變化規律有一定的相似.

(2) 按照打轉方向分類,順時針打轉共有105次(占37.77%),逆時針打轉173次(占62.23%).順時針打轉的臺風數量明顯少于逆時針打轉臺風的數量,這可能是由臺風周圍的各塊高壓對臺風影響的時間次序不同引起的[17].

2.3 臺風打轉后的發展方向

如圖2(a),按照臺風打轉后的發展方向,向西北82次、向東北79次、向西南43次、向西33次、向東南20次、向東10次、向北7次、向南4次.從總體上看,臺風打轉后以偏北方向(西北和東北)發展為主,但也有相當一部分臺風在打轉后西行.

圖2 臺風打轉后發展方向

順時針打轉后的臺風發展方向,如圖2(b),以向西北(28次)、向西南(27次)為主,這兩個方向各占26.67%和25.71%,向東北(19次)發展的占18.10%,向西(13次)發展的占12.38%;逆時針打轉后的臺風發展方向,如圖2(c),以向東北(59次)、向西北(54次)為主,這兩個方向各占34.10%和31.21%,向西(20次)發展的占11.56%,向西南(17次)發展的占9.83%.根據研究表明,西行打轉臺風影響東部沿海地區的數量(僅占11.87%)雖然不大,但也不能忽視.

3 打轉臺風的時空分布

3.1 打轉臺風的空間分布特征

圖3 西北太平洋累年打轉臺風幾何中心位置分布圖

通過計算打轉臺風幾何中心并制圖(如圖3所示,用圓圈和三角形符號表示臺風打轉之處的幾何中心).打轉臺風主要發生在洋面,主要位于110°E～150°E、10°N～30°N區域范圍內.以菲律賓群島、臺灣省一直到長江口這一線為界,其中西側的南海區域打轉臺風所占數量最多、密度最大.東側的西北太平洋區域,打轉臺風主要集中在130°E附近,140°E以東分布相對稀疏.

3.1.1 逆時針打轉臺風的空間分布特征

如圖3(三角形符號),逆時針打轉的臺風主要位于110°E～140°E、10°N～30°N區域范圍內,多集中于南海區域和菲律賓以東的洋面上.首先,逆時針打轉臺風登陸的地點主要在海南島,少量在福建省,極少會登陸我國其他地區.其次,與順時針打轉臺風登陸福建省的位置比較,逆時針打轉臺風的登陸位置要更偏北些,幾乎到了我國福建省與江西省邊界處.

3.1.2 順時針打轉臺風的空間分布特征

圖3中(圓圈代表順時針打轉的臺風中心),順時針打轉的臺風主要分布在110°E～150°E、10°N～25°N的區域范圍內.絕大多數順時針打轉臺風的打轉中心位置隨緯度的升高出現向東偏移的現象,從而在經度上擴大了其活動范圍,但是大多數在緯度上卻比逆時針打轉臺風偏低.而且順時針打轉臺風在南海地區的分布要比逆時針打轉臺風的分布稀疏些,其登陸的位置主要在福建省.

3.2 打轉臺風的時間分布特征

3.2.1 累年月際變化特征

(1) 臺風生成次數的累年月際變化特征

圖4 1949～2011年西北太平洋累年每月臺風和打轉臺風生成次數圖

利用最新資料統計1949～2011年這63年間西北太平洋各月臺風的生成次數(圖4實線).從圖4中可以看出,各月臺風發生次數在6～11月,基本以8月份為中心呈正態分布,7～10月是臺風發生比較頻繁的月份,這4 個月占總數的68.66%,其中8月份發生次數最多,占總次數的23.07%.而2月份發生次數最少,為19次,僅占總次數的0.87%.

(2) 打轉臺風生成次數的累年月際變化特征

圖4中虛線是1949～2011年這63年間西北太平洋各月打轉臺風生成次數.從圖4中可以看出,打轉臺風生成次數與臺風生成次數的趨勢基本一樣,6～11月打轉臺風生成次數占全年的86.3%,尤其是7～10月其生成次數均超過全年平均數量,占總數的73.7%.可以說這4個月也是西北太平洋打轉臺風生成的高發期,其中8月為生成次數最多的月份,平均每年1.2個,占到總數的27.7%.但1～5月,卻很少有打轉臺風生成,僅占總數的10%,其中2月份生成的打轉臺風次數最少,平均每年0.03個.

3.2.2 累年季節變化特征

如圖5,冬季(12月至次年2月,圖5a)和春季(3～5月,圖5b)為打轉臺風生成次數的低谷期,從打轉臺風的數量上來看,冬季(20次)和春季(19次)幾乎持平.從打轉臺風的幾何中心位置分布來看,冬季打轉臺風分布比較集中,主要在菲律賓以東洋面(10°N～15°N之間),少量在我國南海區域,影響范圍比較小;春季打轉臺風的整體分布較為稀疏,出現向東分散的現象,且菲律賓以東洋面的密集區基本上已經消失,而分布在我國南海區域的打轉臺風已經由10°N向北移動至15°N.

夏季(6～8月,圖5c)和秋季(9～11月,圖5d)兩個季節是打轉臺風活動的高發期,不僅生成打轉臺風的次數迅速增多(最高可達到70次左右),而且分布范圍也更廣,基本覆蓋了整個西北太平洋地區.夏季的兩個打轉臺風的高值區(菲律賓以東洋面和我國南海區域)相對于冬季和春季的位置又向北移動,大概移動到了20°N,其中南海的高頻區已經明顯靠近我國大陸,菲律賓以東的高頻區幾乎北移到我國臺灣省的東面.相對于夏季,秋季的打轉臺風生成次數稍高,而且其分布范圍在緯度上有所降低,但是在經度上卻向東移動.整體分布上沒有夏季集中,而且打轉臺風的幾何中心位置出現南移現象.又因為其分布整體向東移動,所以對我國大陸的影響逐漸減小.

在四個季節中,只有夏、秋兩季有打轉臺風登陸,但是從深入內陸的范圍來看,夏季打轉臺風深入的范圍比秋季要廣一些,可到達福建省內陸,說明了夏季打轉臺風的強度較大.從春季到夏季,打轉臺風的幾何中心位置逐漸向北移動,在夏季達到最北,秋季又逐漸南移,這與陳敏等[3]指出的臺風源地的季節變化規律相一致.所以西北太平洋上打轉臺風有著明顯的季節變化規律.

圖5 西北太平洋累年打轉臺風幾何中心位置季節分布圖

4 結 論

根據中國臺風網1949～2011年這63年間的臺風數據,對西北太平洋打轉臺風的時空特征進行了研究,得到以下結論:

(1) 較明顯的打轉臺風共有278次,1967年前后各5年內臺風打轉次數較多.從整體上來看,臺風打轉后的發展方向以偏北(西北和東北)為主,也有一部分打轉后西行.

(2) 打轉臺風主要發生在洋面,主要分布在110°E～150°E、10°N～30°N區域范圍內.以菲律賓群島、臺灣省一直到長江口這一線為界,其中西側的南海區域打轉臺風所占數量最多、密度最大.東側的西北太平洋區域,打轉臺風主要集中在130°E附近,140°E以東分布相對稀疏.

(3) 順時針打轉的臺風要少于逆時針打轉的臺風,且大多數順時針打轉臺風中心位置的緯度要低于逆時針打轉的臺風.

(4) 隨著緯度的升高,絕大多數順時針打轉臺風的打轉中心位置出現偏東現象.

(5) 打轉臺風生成的高發期為7～10月,占總數的73.7%,其中8月是生成次數最多的月份,占到總數的27.7%.2月份生成的打轉臺風次數最少,平均每年0.03個.

(6) 夏季打轉臺風主要有兩個生成次數高頻區,分別為我國的南海區域和菲律賓以東的洋面.從季節上看,夏季和秋季是打轉臺風活動的高發期,夏季的打轉臺風生成次數稍低于秋季,但是其深入內陸的范圍廣于秋季.從春季到夏季其打轉中心位置逐漸向北移動,夏季達到最北,秋季又逐漸南移.

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