1971—2020年南海生成熱帶氣旋的活動規律與大風分布特征

楊亞新

（江蘇航運職業技術學院航海技術學院，江蘇南通 226010）

0 引言

南海是西北太平洋熱帶氣旋的主要發生源地之一。與西北太平洋熱帶氣旋相比，南海熱帶氣旋具有范圍小、發展快、強度強、移動路徑復雜多變等特點，對南海及周邊地區的影響不容忽視，其帶來的狂風、暴雨、巨浪、風暴潮也嚴重影響過往船舶的航行安全。因此，分析南海熱帶氣旋的活動規律與大風分布特征，能夠為南海熱帶氣旋的科學預測和船舶防避提供參考。

對于南海熱帶氣旋，前人做了不少研究，有部分是關于其強度和路徑預報的[1-3]，但更多的是氣候統計特征分析。李春暉等[4]利用1949—1999 年《臺風年鑒》資料，研究了近50 a 南海海域生成和經過的熱帶氣旋位置點頻數的時空分布特征及其海洋影響因子，結果表明6—10 月熱帶氣旋位置點頻數表現出明顯的地理分布集聚性特征，主要分布在南海15°～22°N 海域，并有明顯的年代際變化特征。江文等[5]利用1949—2019 年的熱帶氣旋資料，對不同移動路徑的南海熱帶氣旋的頻數、源地、強度變化等特征進行統計分析，結果表明，近70 年來南海熱帶氣旋頻數呈現遞減的趨勢，其中東北走向的頻數相對較少，西/西北走向的頻數相對較多，東北走向的熱帶氣旋平均強度比西/西北走向更強，生命史也更長。秦南南等[6]利用中國氣象局1949—2017年的熱帶氣旋資料對南海地區的熱帶氣旋特征進行了研究，分析了熱帶氣旋生成的時空分布特征、強度和持續時間特征以及登陸熱帶氣旋的特征，結果表明，南海熱帶氣旋生成的密度中心主要集中在19°N、115°E 附近，生成和登陸均主要集中在夏、秋兩季，持續時間多在7 d 以下，移動路徑主要為西行和西北行。廖菲等[7]利用1949—2017年的熱帶氣旋資料，統計分析了不同等級熱帶氣旋的發生強度和路徑快速變化的特征。曹力戈等[8]利用中國氣象局熱帶氣旋資料、美國國家環境預報中心和國家海洋信息中心的海洋再分析數據，研究了途經南海的熱帶氣旋迅速加強的年代際變化。黃小燕等[9]、胡皓等[10]研究了環境場與南海熱帶氣旋活動的關系。這些研究為南海熱帶氣旋的預報和科研提供了重要的參考。

然而，以上研究主要集中在南海熱帶氣旋的發生頻率、強度、源地等方面，對氣旋各月移動路徑的研究比較少見，對其7 級和10 級大風分布特征的研究尚未見有報道。此外，以上研究采用的資料均為1949 年以來的，由于早期觀測技術和分析手段的落后，歷史資料在完整性和準確性上均有不足，不可避免地會影響統計結果。因此，利用相對完整和準確的最近幾十年的觀測數據資料對南海生成熱帶氣旋活動的氣候特征進行再分析是十分必要的。本文基于東京臺風中心提供的西北太平洋最近50年的熱帶氣旋資料，對南海生成熱帶氣旋的發生頻數、發生源地、強度和持續時間、移動路徑以及大風分布特征進行較為全面、系統地分析，以補充、修正前人的研究成果，同時為有效預測、防避南海熱帶氣旋提供參考。

1 資料與說明

南海熱帶氣旋資料來源于世界氣象組織區域專業氣象中心（The Regional Specialized Meteorological Center，RSMC）——東京臺風中心提供的西北太平洋1971—2020 年共50 a 的熱帶氣旋資料[11]，包括熱帶氣旋編號、每隔6 h 一次的中心位置、中心氣壓、近中心最大平均風速、30 kt 和50 kt 大風圈的半徑等。熱帶氣旋的分類采用國際分類標準（見表1）。 我國熱帶氣旋分類標準較國際標準多兩個等級，即將12 級以上的臺風進一步分成了臺風、強臺風和超強臺風；另外，我國熱帶氣旋近中心最大平均風速采用2 min 最大持續風速，而國際標準采用的是10 min最大持續風速。

表1 國際熱帶氣旋分類標準Tab.1 International classification standards for tropical cyclones

資料的統計范圍為0°～23°N，105°～120°E 的南海地區，統計的熱帶氣旋只是在南海海域內生成（不包括從西北太平洋移入）且強度達到熱帶風暴（TS）等級以上的熱帶氣旋，下文統一簡稱南海熱帶氣旋。

2 南海熱帶氣旋的活動規律

2.1 南海熱帶氣旋的頻數

1971—2020 年南海共發生熱帶氣旋153 個，其中，熱帶風暴（TS）93 個，占60.8%，強熱帶風暴（STS）37 個，占24.2%，臺風（T）23 個，占15.0%。南海熱帶氣旋巔峰強度以熱帶風暴級為主，臺風級發生頻率最小，遠低于西北太平洋臺風的發生頻率（約占總數的50%）[12]。

南海熱帶氣旋發生數年際變化較大（見圖1），最多年份為6 個（1997 年），個別年份沒有熱帶氣旋發生（1993年和2006年），平均每年發生數為3.1個，這與文獻[6]得出的平均每年發生數為4.8 個的結論不一致，這可能與資料來源、統計年限、統計范圍等不同有關。20 世紀70 年代和80 年代南海熱帶氣旋的發生數接近平均值，20 世紀90 年代后期—21 世紀初發生數明顯上升，高于平均值，此后又開始下降，2016年后又有所上升。

圖1 南海熱帶氣旋生成頻數的年際變化Fig.1 Interannual variation of the frequency of tropical cyclones in the South China Sea

南海熱帶氣旋的發生數具有明顯的月際變化特征（見圖2）。在統計的時間范圍內，1 月和2 月南海沒有熱帶氣旋生成，3 月和4 月生成數量極少，50年中僅各有1個生成，5月開始熱帶氣旋生成數量顯著增多，8月達到峰值，10月以后迅速減少，其中6—9月為盛行期，這4個月中熱帶氣旋發生數占總數的近70%。由此可見，南海熱帶氣旋主要發生在夏秋季節，冬春季節較少。

圖2 南海熱帶氣旋發生頻數的月際變化Fig.2 Monthly variation of the frequency of tropical cyclones in the South China Sea

2.2 南海熱帶氣旋的發生源地

圖3 為2°×2°網格內南海熱帶氣旋的發生數。由圖可見，此類熱帶氣旋在0°～22°N，105°～120°E范圍內均有生成，但主要集中在14°～20°N，114°～120°E 的范圍內，尤其是16°～18°N 的東部海面最多。這一結論與前人的研究結論[4，6]基本一致。由此可見，南海熱帶氣旋主要發生在南海中北部偏東海面上。

圖3 1971—2020年2°×2°經緯度網格內南海熱帶氣旋的發生數Fig.3 The numbers of tropical cyclones in the South China Sea in the 2°×2°longitude and latitude grid

南海熱帶氣旋的生成源地與季節關系比較密切，尤其表現在生成的平均緯度與季節的關系上（見圖4）。3 月和4 月南海熱帶氣旋生成于14°N 以南，5月開始生成源地顯著北移，8月達到最北，平均位置位于17°N 以北，以后又逐漸南退，10 月以后，生成源地平均位置迅速南撤至13°N 以南，基本與3月和4月相同。南海熱帶氣旋生成位置的這一季節變化特征與南海海溫的季節變化關系密切[8]，6—9月南海北部的海溫高于29 ℃，為南海熱帶氣旋的大量生成提供了有利的海洋熱力條件。

圖4 南海熱帶氣旋生成的平均緯度與季節的關系Fig.4 The relationship between the average latitude and season of tropical cyclones in the South China Sea

從強度來看，不同強度等級的熱帶氣旋在南海的各個區域都可以形成，但總體來說，南海熱帶氣旋發展強度越強，其生成地的高頻中心有向東、向南偏移的趨勢（見圖5）。如臺風（T）生成的平均位置為14.3°N，115.5°E，而熱帶風暴（TS）位置為15.2°N，114.3°E，臺風較熱帶風暴生成的平均位置偏南近1個緯度、偏東超過1 個經度。其原因可能是熱帶氣旋生成位置越偏南、偏東，在海面上移行距離越長，獲得的熱量和水汽越多，發展越強。

圖5 南海不同強度等級熱帶氣旋的生成源地（1971—2020年）Fig.5 Origin of tropical cyclones of different intensity levels(1971—2020)

2.3 南海熱帶氣旋的強度和持續時間

1971—2020 年，南海熱帶氣旋中心最低氣壓為940～1 004 hPa，平均中心氣壓值為985.4 hPa，近中心最大風速為35～85 kt，平均最大風速為48.3 kt。熱帶風暴（TS）、強熱帶風暴（STS）、臺風（T）的中心最低氣壓的平均值分別為991.8 hPa、981.8 hPa 和966.1 hPa；近中心最大風速的平均值分別為40.4 kt、54.1 kt和69.8 kt（見表2）。

表2 南海熱帶氣旋的強度和持續時間Tab.2 Intensity and duration of tropical cyclones generated in the South China Sea

南海熱帶氣旋的持續時間最長為22 d（1986年第14 號臺風），最短的僅為2 d，平均持續天數為6.2 d。熱帶氣旋持續天數與其強度有著非常密切的關系，臺風（T）的平均持續天數為9 d，強熱帶風暴（STS）的平均持續天數為6.9 d，而熱帶風暴（TS）的平均持續天數為5.1 d（見表2）。1971—2020 年，南海153 個熱帶氣旋中有34 個最后轉變為溫帶氣旋（占22.2%），如果不考慮熱帶氣旋轉變為溫帶氣旋的天數，則南海熱帶氣旋的平均持續天數為5.6 d。

2.4 南海熱帶氣旋的移動路徑

圖6 為1971—2020 年3—12 月南海熱帶氣旋的移動路徑圖。綜觀各月南海熱帶氣旋的移動路徑，大致可劃分為4 類：西移和西北移型、東北移型、倒拋物線型（先向東北或北，然后轉向西北）和不規則型。這其中西移和西北移型路徑最多，約占56%，其次為東北移型，約占28%，倒拋物線型和不規則型各約占8%。東北移型主要發生在5—6月，5月除1 條為西北移型外，其余均為東北移型，6 月也是東北移型路徑居多，占65%以上。倒拋物線型主要發生在7—8月，此類路徑相對較少。西移和西北移路徑各月都有發生，主要發生在6—12月，是南海熱帶氣旋移動的主要路徑，其中6—9 月路徑偏北，一般在15°～25°N 之間西行或西北行，10—12 月路徑偏南，一般在10°～15°N 之間西行或西北行。不規則路徑主要包括打轉、回旋等，此類路徑出現不多。以上結論與文獻[5]中提出的“東北走向的南海熱帶氣旋頻數相對較少，其峰值集中在5 月、6 月，西/西北走向的南海熱帶氣旋頻數相對較多，其峰值集中在8月、9月”的結論基本一致。

圖6 1971—2020年南海熱帶氣旋各月的移動路徑Fig.6 Monthly moving path of tropical cyclones in the South China Sea from 1971 to 2020

3 南海熱帶氣旋的大風分布特征

3.1 大風范圍的分布特征

南海熱帶氣旋10 級以上大風范圍以熱帶氣旋中心呈對稱分布（即10級以上大風圈以中心呈圓形分布）的居多，占總數的88.7%，不對稱分布的僅占11.3%。7 級以上大風范圍以熱帶氣旋中心呈對稱分布的占57.6%，遠小于10 級以上對稱分布的概率。在大風不對稱分布的熱帶氣旋中，大風圈的最大半徑主要出現在SE 方向上，其次為E 和S（見圖7），10 級以上大風圈最大半徑在這3 個方向上出現的概率為91.9%，7 級以上大風圈最大半徑在這3 個方向上出現的概率為77.2%。由此可見，在10 級和7 級大風不對稱分布的南海熱帶氣旋中，大風的最大范圍主要位于其中心的SE象限。

圖7 南海熱帶氣旋10級和7級大風圈的最大半徑在各方位出現的概率（單位：%）Fig.7 Probability of occurrence of the maximum radius of tropical cyclone in the South China Sea with magnitude 10 and magnitude 7 in all directions(unit：%)

3.2 大風范圍及其與熱帶氣旋強度的關系

南海熱帶氣旋10 級大風圈的平均半徑為20～125 n mile，平均值為53.2 n mile；7 級大風圈的平均半徑為20～450 n mile，平均值為142.3 n mile，約為10 級大風圈平均半徑的3 倍。南海熱帶氣旋10 級和7級大風圈的平均值均小于西北太平洋熱帶氣旋10 級和7 級大風圈的平均值（分別為73.5 n mile 和187.9 n mile）[13]。南海熱帶氣旋大風范圍的大小與其強度有著非常密切的關系，熱帶氣旋強度越強，大風范圍越大。圖8為10級和7級大風圈平均半徑與熱帶氣旋中心氣壓之間的關系。由圖8 可見，中心氣壓≤950 hPa 的熱帶氣旋的10 級大風圈平均半徑為70～80 n mile，7 級的平均半徑為200～250 n mile；中心氣壓為950～980 hPa 的熱帶氣旋的10 級大風圈平均半徑為50～60 n mile，7 級的平均半徑為 150～200 n mile；中心氣壓＞980 hPa 的熱帶氣旋的10 級大風圈平均半徑為40～50 n mile，7 級的平均半徑為100～150 n mile。

圖8 南海熱帶氣旋10級和7級大風圈平均半徑與其強度的關系Fig.8 The relationship between the mean radius and intensity of tropical cyclones of magnitude 10 and 7 in the South China Sea

4 結論

本文基于東京臺風中心提供的西北太平洋最近50 年來的熱帶氣旋資料，對南海生成的TS 等級以上的熱帶氣旋的發生頻數、發生源地、強度和持續時間、移動路徑以及大風分布特征進行了統計分析。主要結論如下：

①南海平均每年發生熱帶氣旋3.1 個，其中以熱帶風暴居多，占60%以上，臺風僅占15%。發生頻數具有較明顯的年際和月際變化特征。20 世紀90 年代后期—21 世紀初期為南海熱帶氣旋的高發期。從季節來看，6—9 月為南海熱帶氣旋的盛行期，近70%的熱帶氣旋發生在這4個月。

②南海熱帶氣旋主要生成于南海中北部偏東海面，生成位置季節變化明顯，6—9 月平均生成位置聚集于17°N 附近，11 月—次年4 月生成于14°N以南的南海南部。5 月和10 月為季節轉換期，生成位置大幅北進或南撤并伴有生成頻數的顯著增加或減少。

③南海熱帶氣旋中心最低氣壓為940 ～1 004 hPa，平均值為985.4 hPa，近中心最大風速為35～85 kt，平均值為48.3 kt，在海面上的平均持續天數為6.2 d，強度明顯弱于西北太平洋熱帶氣旋。

④南海熱帶氣旋以西移和西北移路徑居多，其次為東北移路徑，兩類路徑占84%以上。東北移路徑主要發生在5—6月，西移和西北移路徑主要發生在6—12 月，其中6—9 月路徑偏北，10—12 月路徑偏南。

⑤南海熱帶氣旋10 級以上大風以中心呈對稱分布的居多，占88.7%，7 級以上大風以中心呈對稱分布的略多于呈不對稱分布的。在大風呈不對稱分布的熱帶氣旋中，大風最大范圍主要出現在其中心的東南象限。南海熱帶氣旋10 級和7 級大風圈的平均半徑分別為53.2 n mile 和142.3 n mile，大風圈的半徑與熱帶氣旋強度有著十分密切的關系。

本文利用最新資料對南海熱帶氣旋做了較為全面的氣候統計分析，得到了一些有意義的結論，為南海熱帶氣旋的預測和船舶有效避離熱帶氣旋提供參考。但本文還存在一些值得探討的問題，如南海熱帶氣旋為什么主要發生在南海中北部偏東海面，影響南海熱帶氣旋移動路徑的因子主要有哪些，等等，這些有待今后做進一步研究。