1979—2017年登陸福建的熱帶氣旋活動特征分析*

游宇琦 廖曉婷程 思

(1.福建省惠安縣氣象局，福建 泉州 362100;2.福建省泉州市氣象局，福建 泉州 362000)

1 概述

熱帶氣旋是一個氣旋性環流，是最具破壞性的天氣系統之一，熱帶氣旋登陸過程中通常會伴隨有大風、暴雨并可能誘發強烈風暴潮等氣象災害[1-4]。熱帶氣旋登陸福建十分頻繁，使得福建成為受熱帶氣旋活動災害最嚴重的省份之一，僅次于廣東、海南、臺灣[5]。登陸和影響福建的熱帶氣旋會受到不同強度影響，按頻數從高到低，超強臺風、臺風、強臺風、強熱帶風暴、熱帶風暴依次占31%、24%、20%、17%、8%。可見，在登陸福建的熱帶氣旋中，危害最大的是臺風，防災減災的難度也較大。

林莉等[6]發現1950—2010年登陸及影響福建的熱帶氣旋平均有6.8個，且熱帶氣旋較集中發生在7月、8月、9月，占總數的70%。林小紅等[7]研究得出登陸和影響福建熱帶氣旋的主要發源地有4個，分別是南海的中北部、菲律賓以東的洋面、馬里亞納群島兩側的洋面及琉球群島附近的區域。張容焱等[8]研究發現南海北部是登陸福建熱帶氣旋生成頻數最多、影響最大的區域，中心最高個數達到了41個；菲律賓群島的中心最多頻數為35個，而馬里亞納群島的中心最多頻數為16個。魏應植[9]將登陸和影響福建的熱帶氣旋路徑分為四類路徑：第一類是直接登陸型路徑，臺風來自西太平洋經巴士海峽，直接登陸福建和菲律賓群島后，北上再次直接登陸福建；第二類是登臺入閩型路徑，此類型的熱帶氣旋首先登陸臺灣島，在受到臺灣島地形摩擦作用的影響后，最后登陸福建，這種類型的熱帶氣旋路徑是登陸及影響福建頻數最高的路徑；第三類是登粵型路徑，此類型的熱帶氣旋在廣東及其西部地區登陸，對福建地區產生影響；第四類是北部登陸型路徑，此類型的熱帶氣旋從臺灣島以北—東海南部海域在福建省中北部地區登陸，或從臺灣東部區域，沿海繞經臺灣島以北海域，進入臺灣海峽并在福建省中南部地區登陸。熱帶氣旋生成后，其移動的方向會受到自身結構、海溫及地形等因素影響，使得路徑復雜多變。林莉等[6]根據不同路徑登陸福建熱帶氣旋給福建帶來降水差異，將影響及登陸福建熱帶氣旋的路徑主要概括為三類：登陸華南類、登陸華東北上類、近海北上轉向類。全年影響及登陸福建熱帶氣旋最多的路徑是登陸華東北上類。

本文通過總結近40年來登陸和影響福建的熱帶氣旋的時空規律和路徑特征，分析登陸和影響福建熱帶氣旋的環境場特征，可為福建的熱帶氣旋預報和防災減災工作提供科學依據，具有一定的現實意義。

2 數據和研究方法

2.1 數據

本文最佳路徑數據資料來源于中國氣象局上海臺風研究所CMA—STI，熱帶氣旋路徑數據精度為6h，即每6h記錄一次熱帶氣旋信息，包括熱帶氣旋活動時間、中心經緯度、中心最低氣壓、2分鐘平均近中心氣壓風速和強度等級等。

本文所用大氣環流資料來自NCEP-DOE Reanalysis再分析數據，分辨率為2.5°×2.5°，在垂直方向上一共有17層，包括標準等壓面上的風場、高度場、溫度場、相對濕度場等。

2.2 研究方法

根據國家標準《熱帶氣旋等級》(GBT19201—2016)，按照其中心附近地面的最大風速對熱帶氣旋進行分類:熱帶低壓(簡稱TD，風速低于17.2m/s)、熱帶風暴(簡稱TS，風速區間為17.2～24.4m/s)、強熱帶風暴(簡稱STS，風速區間為24.5～32.6m/s)、臺風(簡稱TY，風速區間為32.7～41.4m/s)、強臺風(簡稱STY，風速區間為41.5～50.9m/s)和超強臺風(簡稱SuperTY，風速高于51m/s)。

對登陸福建熱帶氣旋的一次登陸、二次登陸的強度頻數及其所占比例進行統計。其中，熱帶氣旋登陸福建時刻的強度(熱帶氣旋移動中跨過海岸線前最后一次記錄軌跡點強度)均為達到熱帶風暴以上的熱帶氣旋，共排除6個登陸福建熱帶氣旋(如2003年09號熱帶風暴莫拉克)。

本文將6—8月登陸福建的熱帶氣旋作為夏季登陸，9—11月作為秋季登陸。對于8月生成但是9月消亡的熱帶氣旋，其登陸福建的時刻均為9月，將這些熱帶氣旋歸為秋季登陸福建的熱帶氣旋，共4個，例如 2010年07號強熱帶風暴獅子山。

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統計1979—2017年登陸福建熱帶氣旋個數并通過線性擬合得出趨勢。對一次登陸和二次登陸、夏季與秋季登陸福建熱帶氣旋的生成源地進行分類研究。其中，一次登陸福建熱帶氣旋是指直接在福建進行登陸的熱帶氣旋，如2001年02號臺風“飛燕”；二次登陸熱帶氣旋指先登陸其他區域再登陸福建的熱帶氣旋。本文所研究時間段內二次登陸福建的熱帶氣旋，先登陸的區域均為臺灣，如2005年05號超強臺風“海棠”。路徑統計分析中，均剔除2分鐘平均近中心氣壓最大風速低于17.2m/s的時刻。

夏季與秋季登陸福建的熱帶氣旋的生成及路徑差異，主要通過850 hPa、500 hPa和200 hPa的緯向風(月數據)和經向風(月數據)及600 hPa的相對濕度(月數據)，對風場、相對渦度、相對濕度、散度進行合成分析。1979—2017年，58個登陸福建熱帶氣旋的平均風場，分別使用850 hPa、500 hPa和200 hPa高度層的緯向風和經向風(一日4次)數據，且僅取登陸前24小時至登陸時的前4個時刻平均值，登陸福建熱帶氣旋的時刻取最靠近登陸福建的點。

3 結果分析

3.1 登陸福建熱帶氣旋時空特征

3.1.1 年際變化特征

1979—2017年，登陸福建熱的帶氣旋共58個，平均每年約為1.5個，且每年呈增加趨勢。一次登陸福建的熱帶氣旋20個，占總數的34.5% ；二次登陸38個，占總數的65.5%，二次登陸個數多于一次登陸個數，在登陸福建的熱帶氣旋的路徑中，從臺灣方向登陸福建的熱帶氣旋個數最多。對逐年數據進行統計發現，2010年登陸福建的熱帶氣旋數量達到最高值，為5個，1990年和2013年各有4個；而1979年、1982年、1986年、1988年、1991年、1993年、1995年、2002年，均無熱帶氣旋登陸福建。以1998年作為分界點，將兩段對比研究分析得出，一年內登陸福建熱帶氣旋的個數達到4個及以上的年份占后半段較多，而全年無熱帶氣旋登陸福建的年份前段較多，符合通過線性擬合得出登陸福建的熱帶氣旋個數呈增長趨勢的結論(見圖1)。

圖1 1979—2017年登陸福建的熱帶氣旋次數(紅線表示線性趨勢)

3.1.2 季節分布特征

登陸福建的熱帶氣旋主要集中在夏季和秋季，春季和冬季均無熱帶氣旋在福建登陸。夏季登陸福建的熱帶氣旋數量為41，占總數的71%，秋季登陸福建的熱帶氣旋數量為17，占總數的29%。無論是夏季或秋季，二次登陸福建熱帶氣旋均多于一次登陸熱帶氣旋。其中夏季二次登陸熱帶氣旋有29個，占總數的一半，一次登陸僅12個(見圖2)。

圖2 1979—2017年登陸福建熱帶氣旋季節分布特征

3.1.3 路徑特征

熱帶氣旋生成后的路徑可分為一次登陸和二次登陸(見圖3)。一次登陸的特點是登陸時強度大，造成的危害更加直接和劇烈，如2016年16號超強臺風“莫蘭蒂”、2013年25號強臺風“菲特”及1985年16號強臺風“Nelson”，都是一次登陸，給福建帶來了巨大的災害；二次登陸是登陸福建熱帶氣旋路徑中情況最多的一類，這一類的熱帶氣旋經過臺灣海峽的阻擋及地形的摩擦之后，在一定程度上減弱了熱帶氣旋的強度，減小了熱帶氣旋對于福建的危害，如2016年1號超強臺風“尼伯特”，在臺灣登陸時強度為超強臺風，而在福建登陸時強度已經變弱，成為熱帶風暴。熱帶氣旋登陸福建后，一部分是東北走向，其特點是持續時間長且強度大，另一部分是西北走向，其特點是持續時間短且強度小，登陸福建后迅速衰弱，在福建區域內消散。

圖3 1979—2017年登陸福建的熱帶氣旋路徑

3.1.4 生成源地

1979—2017年，登陸福建的熱帶氣旋生成源地基本位于 5°N～30°N，110°E～160°E 之間(見圖4)，生成源地頻數最多區域為臺灣島東南方向，菲律賓群島以東的洋面上 (15°N～20°N，125°E～130°E)，最高頻數達5個。其余登陸福建的熱帶氣旋生成源地主要為北馬里亞納群島、南海北部及琉球群島附近海域。

一次登陸、二次登陸、夏季登陸、秋季登陸福建的熱帶氣旋生成源地分析結果表明，一次登陸生成源地頻數最多區域為臺灣島東南方向，菲律賓群島東北面的洋面(10°N～20°N，125°E～135°E)；二次登陸生成源地頻數最多區域為臺灣島東南方向，菲律賓群島以東的洋面上 (15°N～20°N，125°E～130°E)；夏季登陸生成源地頻數最多區域為臺灣島東南方向，菲律賓群島以東的洋面上 (15°N～20°N，125°E～130°E)；秋季登陸生成源地頻數最多區域為菲律賓群島以東的洋面上 (15°N～20°N，130°E～145°E)。

(a)總數

(e)秋季登陸圖4 生成源地頻數圖

3.2 登陸福建熱帶氣旋的強度

1979—2017年，在登陸福建的58個熱帶氣旋中，強度達到臺風等級的熱帶氣旋個數最多，共20個，占總數的34.5%，強熱帶風暴強度共19個，占總數的32.8%。一次登陸為臺風強度的熱帶氣旋個數最多，占總數的13.8%，二次登陸達到熱帶風暴強度的熱帶氣旋個數最多，占總數的27.6%。對一次登陸福建的熱帶氣旋強度與二次登陸福建的熱帶氣旋強度進行分析比較發現，強度等級分別為熱帶風暴、強熱帶風暴和臺風的熱帶氣旋中，二次登陸福建的熱帶氣旋數量更多；而在強度等級為強臺風和超強臺風的熱帶氣旋中，一次登陸福建的熱帶氣旋個數更多(表1)。二次登陸福建熱帶氣旋經過臺灣海峽的阻擋以及地形的摩擦之后，會在一定程度上對熱帶氣旋的強度有減弱，就比如2016年的1號超強臺風“尼伯特”在臺灣登陸時的強度等級是超強臺風，但是當它福建登陸時，強度已經減弱成熱帶風暴。由此可以推斷出一次登陸福建的熱帶氣旋強度更大，所以熱帶氣旋的危害程度、防災減災的難度也隨之加大。

對于登陸福建的強臺風及超強臺風進一步研究發現，強臺風和超強臺風在秋季登陸的次數占了2/3，2016年16號超強臺風“莫蘭蒂”、2013年25號強臺風“菲特”及1980年23號超強臺風“Percy”均在秋季登陸福建，只有1985年16號強臺風“Nelson”在8月登陸福建，所以秋季登陸福建的熱帶氣旋與夏季登陸的熱帶氣旋相比，會有更多強度比較大的熱帶氣旋，因此，當秋季有熱帶氣旋登陸福建時，要加強防御工作。

表1 1979—2017年登陸福建熱帶氣旋的強度分布

3.3 影響登陸福建熱帶氣旋的夏季與秋季大尺度環境場分析

3.3.1 對生成發展的影響

分析1979—2017年夏季平均大尺度環境場數據可得(圖5)，在850 hPa高度層上，臺灣島東南方向及菲律賓群島以東洋面上有較明顯的季風槽，且正相對渦度強的區域沿著季風槽的分布邊緣，為熱帶氣旋的生成提供了一定的動力條件。在500 hPa的高度層上，從600 hPa的高度層的相對濕度來看，夏季氣溫高，洋面相對濕度較高，蘊藏著較多熱量，這種暖且濕的特征為熱帶氣旋生成創造了熱力條件。200 hPa的高度層上，菲律賓群島以東的洋面受南亞高壓控制，且高層輻散有利于上升運動，釋放潛熱能量，為熱帶氣旋生成提供了動力條件，因此菲律賓群島以東的西北太平洋海域是夏季生成登陸福建熱帶氣旋頻數最多的區域。

(a) (b) (c)

分析秋季的平均大尺度環境場數據可得(圖6)，850 hPa季風槽西退并逐漸消失，500 hPa副熱帶高壓東移，菲律賓群島全域受副熱帶高壓底部的東風影響，中低緯的西北太平洋海域均盛行東風，對流減少，不利于產生擾動，導致秋季生成熱帶氣旋個數有所減少。200 hPa的風場和散度，秋季與夏季相似，對登陸福建的熱帶氣旋的生成源地中心區域的影響并不大，但菲律賓群島周圍海域上的相對渦度秋季相較于夏季更強，并且從170°E以西的西太平洋海域相對渦度都有所增強，因此秋季登陸福建的熱帶氣旋強度更強，并且生成源地中心區域比夏季更偏東，與熱帶氣旋生成源地頻數圖相符。

3.3.2 對登陸福建熱帶氣旋活動路徑的影響

分析1979—2017年的平均引導氣流數據得出，夏季的引導氣流[圖7(a)]主要為東南氣流，有利于熱帶氣旋登陸福建，秋季的引導氣流[圖7(b)]在20°N以北的地區呈西風，不利于熱帶氣旋登陸福建，秋季登陸福建的熱帶氣旋頻數比夏季少，符合季節分布統計結果。菲律賓群島以東洋域位于季風槽西南方向，因此生成的熱帶氣旋會受東南風影響，朝福建方向移動；此區域位于副熱帶高壓南部邊緣，高壓中心位于130°E以東，熱帶氣旋沿著副高南部邊緣移動，最終登陸福建。周旭[11]、鄭穎青等[12]研究指出，當北太平洋高壓脊線呈西北—東南走向時，臺風從菲律賓以東洋面向西北方向移動，穿過硫球群島，橫穿臺灣海峽在福建登陸。以上結果與夏季引導氣流得出的結論一致。秋季季風槽的逐漸消失及副高東移，對活動路徑的影響也逐漸變小，此時的熱帶氣旋活動路徑主要受20°N以北的西風影響，不利于熱帶氣旋北上，減少熱帶氣旋登陸福建次數，符合秋季引導氣流的結論。

3.4 影響登陸福建前24小時熱帶氣旋的合成風場

分析1979—2017年登陸福建前24小時熱帶氣旋的風場可得，850 hPa高度層的風場條件下，福建位于季風槽的北部[圖8(a)]，受西北氣流的影響，熱帶氣旋將在福建的西南部登陸福建。福建位于副熱帶高壓的西側，受東南氣流的影響，使得風向為東南走向，并推動熱帶氣旋向西北方向移動，從東南部進入福建。500 hPa風場條件下[圖8(b)]，低緯度受東風氣流控制，中緯度受西風氣流控制，副熱帶高壓位于30°N左右的區域，福建全域受副熱帶高壓控制，登陸前24小時福建北部為東南風，南部為西北風，因此進入福建后的熱帶氣旋一部分將西北轉向、另一部分將東北轉向，與臺風路徑分析結論相符合。200 hPa風場條件下[圖8(c)]，登陸福建熱帶氣旋受南亞高壓的影響， 30°N以北區域受西風控制，福建北部受北風影響，不利于熱帶氣旋的活動，但福建南部盛行西南風會將登陸后的熱帶氣旋路徑轉向西行。

(a)850 hPa (b)500 hPa (c)200 hPa圖8 登陸前24小時至登陸時刻平均風場(矢量和陰影，單位：m/s)

4 結論與討論

①1979—2017年登陸福建熱帶氣旋共58個，平均每年約為1.5個，登陸次數呈增加趨勢。其中，一次登陸福建的熱帶氣旋20個(34.5%)，二次登陸38個(65.5%)；登陸個數夏季最多，為41個(71%)。

②強度達到強臺風以上的熱帶氣旋中，一次登陸較多，在秋季登陸的個數多于夏季登陸的個數。

③季風槽邊緣的正相對渦度，為熱帶氣旋的生成提供動力條件，洋面上暖而濕的空氣為熱帶氣旋提供熱力條件。夏季引導氣流主要為東南氣流，有利于熱帶氣旋登陸福建，秋季的引導氣流在20°N以北的地區呈西風，不利于熱帶氣旋登陸福建。登陸前24小時至登陸福建時的熱帶氣旋分析結果顯示，福建位于季風槽的北部和副熱帶高壓的西側，受東南風控制，有利于熱帶氣旋登陸福建。

本文尚未對熱帶氣旋登陸福建后路徑的走向進行細致討論，關于環境場的垂直風速切變對熱帶氣旋的生成和活動路徑的影響，以及水汽通量對熱帶氣旋生成發展的影響等有待進一步研究。