福州地區(qū)近20年臺(tái)風(fēng)降水特征分析

張煒月 林 昕 鄭凌琳

(1.閩侯縣氣象局，福建 福州 350100； 2.福州農(nóng)業(yè)氣象試驗(yàn)站，福建 福州 350011)

0 引言

福建是遭受臺(tái)風(fēng)災(zāi)害最嚴(yán)重的省份之一。臺(tái)風(fēng)帶來(lái)的大風(fēng)、暴雨、風(fēng)暴潮和巨浪等災(zāi)害，常常造成重大人員傷亡和巨大的經(jīng)濟(jì)損失[1-2]。福州地區(qū)位于閩江下游，屬于典型的亞熱帶海洋性季風(fēng)氣候，因臺(tái)風(fēng)造成的暴雨、洪澇災(zāi)害尤為嚴(yán)重。2013年“譚美”、2015年“蘇迪羅”、2016年“尼伯特”等臺(tái)風(fēng)帶來(lái)的強(qiáng)降雨都引發(fā)了嚴(yán)重的山洪暴發(fā)、城區(qū)內(nèi)澇等，造成房屋、道路、橋梁、農(nóng)田被沖毀，造成巨大的經(jīng)濟(jì)損失。福州地區(qū)每年都有不同程度的臺(tái)風(fēng)災(zāi)害發(fā)生，僅2013—2016年，登陸和嚴(yán)重影響福州地區(qū)的臺(tái)風(fēng)就有8場(chǎng)，平均每年2場(chǎng)，直接經(jīng)濟(jì)總損失達(dá)146.67億元。而福州地區(qū)屬于河口盆地，四周群山環(huán)抱，鷲峰山、戴云山脈斜貫?zāi)媳保硟?nèi)河流密布，臺(tái)風(fēng)對(duì)不同地區(qū)的風(fēng)雨影響又有明顯差異。

近年來(lái)不少氣象學(xué)者對(duì)影響福建的臺(tái)風(fēng)進(jìn)行研究，包括降雨量和大風(fēng)的時(shí)空分布特征、臺(tái)風(fēng)路徑特征、臺(tái)風(fēng)個(gè)例研究等[3～5]。但是以往的研究多基于基本站的觀測(cè)資料，目前隨著氣象現(xiàn)代化水平提高，福州地區(qū)自動(dòng)氣象觀測(cè)站點(diǎn)遍布各鄉(xiāng)鎮(zhèn)、災(zāi)害易發(fā)點(diǎn)，本文利用近20年臺(tái)風(fēng)歷史資料和近10年區(qū)域自動(dòng)站數(shù)據(jù)，分析影響福州地區(qū)的臺(tái)風(fēng)頻次、時(shí)空分布特征及強(qiáng)降雨落區(qū)等，以期提高臺(tái)風(fēng)降雨預(yù)報(bào)的精細(xì)化和可用性，更好地為地方政府組織防臺(tái)抗臺(tái)提供氣象保障服務(wù)。

1 影響標(biāo)準(zhǔn)和資料

根據(jù)福州市氣象局“關(guān)于下發(fā)《災(zāi)害性天氣及預(yù)報(bào)用語(yǔ)標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定》的通知”規(guī)定，(1)受臺(tái)風(fēng)影響,沿海任一代表站陣風(fēng)≥8級(jí)；(2)受臺(tái)風(fēng)影響，任有一站日雨量≥25mm 或過(guò)程雨量≥50mm；兩條中出現(xiàn)任一情況，則定為對(duì)福州地區(qū)有影響臺(tái)風(fēng)[6]。本文定義的臺(tái)風(fēng)降水是受臺(tái)風(fēng)的影響，在福州地區(qū)的國(guó)家基準(zhǔn)氣候站、國(guó)家基本氣象站和國(guó)家一般氣象站中任一站有降水的過(guò)程。臺(tái)風(fēng)影響過(guò)程雨量是從臺(tái)風(fēng)進(jìn)入福建48小時(shí)警戒區(qū)開(kāi)始到臺(tái)風(fēng)影響結(jié)束時(shí)福州地區(qū)的基準(zhǔn)站、基本站和一般站的最大累積雨量。臺(tái)風(fēng)暴雨則是臺(tái)風(fēng)影響過(guò)程雨量≥50mm的臺(tái)風(fēng)降水[7]。

選取2000—2019年影響福州地區(qū)的臺(tái)風(fēng)進(jìn)行臺(tái)風(fēng)的時(shí)間分布、臺(tái)風(fēng)暴雨的時(shí)間特征分析。近10年來(lái)福州地區(qū)區(qū)域自動(dòng)站迅速增加，由于各區(qū)域站建站時(shí)間長(zhǎng)短不一，考慮資料的完整性，主要選取2010—2019年145個(gè)區(qū)域自動(dòng)站雨量分析臺(tái)風(fēng)降雨的空間分布特征。

2 臺(tái)風(fēng)的時(shí)間和登陸地點(diǎn)分布特征

2.1 年際分布

按照標(biāo)準(zhǔn)統(tǒng)計(jì)，2000—2019年間影響福州地區(qū)的臺(tái)風(fēng)有100個(gè)，平均每年5.0個(gè)。每年受臺(tái)風(fēng)影響的次數(shù)分布不均，最多年為2008年(有8個(gè))，2013年和2017年次之，有7個(gè)，而2000年、2003年、2014年和2015年最少，只有3個(gè)(圖1)。

圖1 2000—2019年影響福州地區(qū)臺(tái)風(fēng)數(shù)量的年際分布

2.2 月際分布

影響福州地區(qū)的臺(tái)風(fēng)個(gè)數(shù)除了每年分布有差異之外，月際分布也明顯不均(圖2)。

圖2 2000—2019年影響福州地區(qū)臺(tái)風(fēng)數(shù)量的年際分布

5～12月均有臺(tái)風(fēng)影響福州地區(qū)，以8月為最多，近20年共有31個(gè)；9月和7月次之，近20年分別有25個(gè)和21個(gè)。影響福州地區(qū)最早的臺(tái)風(fēng)是0601號(hào)強(qiáng)臺(tái)風(fēng)“珍珠”，2006年5月18日02時(shí)在廣東省饒平到澄海之間沿海一帶登陸，此次臺(tái)風(fēng)影響期間，連江縣過(guò)程雨量達(dá)145.9mm。影響福州地區(qū)最遲的臺(tái)風(fēng)是0623號(hào)強(qiáng)臺(tái)風(fēng)“尤特”，受其影響，2006年12月13日夜里到14日白天福州地區(qū)普降暴雨。

2.3 臺(tái)風(fēng)登陸地點(diǎn)分布

臺(tái)風(fēng)的影響程度因其登陸地點(diǎn)不同有明顯差異。近20年影響福州地區(qū)的臺(tái)風(fēng)共100個(gè)，其中登陸臺(tái)風(fēng)89個(gè)，把臺(tái)風(fēng)按登陸地點(diǎn)分為7類：①浙江及其以北區(qū)域，②寧德區(qū)域，③福州地區(qū)，④莆田到泉州區(qū)域，⑤廈門(mén)到漳州區(qū)域，⑥廣東及其以南區(qū)域，⑦登陸臺(tái)灣后轉(zhuǎn)向。表1為2000—2019年影響福州地區(qū)臺(tái)風(fēng)的登陸地點(diǎn)分布，由表1可見(jiàn)，登陸廣東及其以南區(qū)域的臺(tái)風(fēng)個(gè)數(shù)最多，為30個(gè)，占臺(tái)風(fēng)總數(shù)量的33.7%；登陸浙江及其以北區(qū)域、莆田到泉州區(qū)域的臺(tái)風(fēng)個(gè)數(shù)次之，分別為16個(gè)和14個(gè)，占臺(tái)風(fēng)總數(shù)量的18.0%和15.7%；登陸寧德區(qū)域的臺(tái)風(fēng)數(shù)量最少，僅5個(gè)。

表1 2000—2019年影響福州地區(qū)臺(tái)風(fēng)的登陸地點(diǎn)分布

3 臺(tái)風(fēng)暴雨的時(shí)間分布特征

2000—2019年間對(duì)福州地區(qū)產(chǎn)生降水的臺(tái)風(fēng)共99個(gè)，占影響臺(tái)風(fēng)的99%，其中有65個(gè)是臺(tái)風(fēng)暴雨，暴雨概率達(dá)65.7%；影響福州地區(qū)的登陸臺(tái)風(fēng)有89個(gè)，有59個(gè)是臺(tái)風(fēng)暴雨；登陸福建區(qū)域的臺(tái)風(fēng)有36個(gè)，有32個(gè)是臺(tái)風(fēng)暴雨；直接登陸福州地區(qū)的臺(tái)風(fēng)有10個(gè)，均是臺(tái)風(fēng)暴雨(表2)。

表2 2000—2019年影響福州地區(qū)的臺(tái)風(fēng)和臺(tái)風(fēng)暴雨數(shù)量分布

3.1 臺(tái)風(fēng)暴雨的平均發(fā)生頻次和平均降水量的年際變化

2000—2019年福州地區(qū)臺(tái)風(fēng)暴雨年均發(fā)生頻次為2.0次，年均降水量為325.6mm。由圖3可見(jiàn)，福州地區(qū)臺(tái)風(fēng)暴雨的平均發(fā)生頻次和降水量的年際變化較大，暴雨發(fā)生頻次以2006年最多，為3.8次；降水量以2005年最大，為796.2mm；2019年的暴雨發(fā)生頻次和降水量最少，均為0，因?yàn)楫?dāng)年的影響臺(tái)風(fēng)都沒(méi)有在福州地區(qū)產(chǎn)生暴雨。近20年臺(tái)風(fēng)暴雨的平均發(fā)生頻次和降水量均呈減少趨勢(shì)，平均分別減少0.03次/年和4.8mm/年。

圖3 2000—2019年福州地區(qū)臺(tái)風(fēng)暴雨年均發(fā)生頻次和降水量的年際變化

3.2 臺(tái)風(fēng)過(guò)程和日最大降水量的年際變化

福州地區(qū)臺(tái)風(fēng)過(guò)程和日最大降水量也有明顯的年際變化(圖4)。過(guò)程降水量的最大值出現(xiàn)在2002年，受0212號(hào)強(qiáng)熱帶風(fēng)暴“北冕”外圍云系和減弱后的低壓云系影響，福州地區(qū)普降暴雨，福清市的過(guò)程降水量高達(dá)525.5mm，8月7日，福清市的日降水量高達(dá)296.4mm，此次臺(tái)風(fēng)過(guò)程福州地區(qū)因?yàn)?zāi)死亡3人，失蹤5人，房屋倒塌1763間，受淹城市1個(gè)(福清市)，直接經(jīng)濟(jì)損失4.2456億元。日降水量最大值出現(xiàn)在2016年，受1617號(hào)超強(qiáng)臺(tái)風(fēng)“鲇魚(yú)”影響，9月28日晉安區(qū)的日降水量高達(dá)333.4mm，此次臺(tái)風(fēng)過(guò)程福州地區(qū)普降大暴雨，因?yàn)?zāi)死亡2人，倒塌房屋433間，直接經(jīng)濟(jì)損失7.5713億元。過(guò)程最大降水量和日最大降水量最少的年份為2019年，沒(méi)有出現(xiàn)暴雨。近20年臺(tái)風(fēng)過(guò)程最大降水量和日最大降水量也呈減少趨勢(shì)，平均分別減少5.3mm/年和0.7mm/年。

圖4 2000—2019年福州地區(qū)臺(tái)風(fēng)過(guò)程最大降水量和日最大降水量的年際變化

3.3 臺(tái)風(fēng)暴雨降水量占全年總降水量的比例年際變化

近20年福州地區(qū)臺(tái)風(fēng)暴雨降水量占全年總降水量的年平均比例為20.1%，年平均最大比例為28.0%。近20年共有6年的平均比例超過(guò)25%，其中2005年最高，達(dá)44.9%，2008年次之，達(dá)34.0%；共有11年的最大比例超過(guò)30%，其中2005年最高，達(dá)57.4%，2008年次之，達(dá)43.8%。可見(jiàn)福州地區(qū)臺(tái)風(fēng)暴雨在全年降水中占有一定的比重，對(duì)全年降水起到一定貢獻(xiàn)。近20年臺(tái)風(fēng)暴雨降水量占全年總降水量的平均比例和最大比例也呈減少趨勢(shì)，平均分別減少0.4%/年和0.6%/年。

福州地區(qū)臺(tái)風(fēng)暴雨平均發(fā)生頻次與降水量相關(guān)性較好，相關(guān)系數(shù)為0.896且通過(guò)了0.99的信度檢驗(yàn)，說(shuō)明了福州地區(qū)臺(tái)風(fēng)暴雨降水量的多少取決于臺(tái)風(fēng)暴雨的發(fā)生頻次，而福州地區(qū)臺(tái)風(fēng)暴雨頻次的減少是造成臺(tái)風(fēng)暴雨降水減少的主要原因。

圖5 2000—2019年福州地區(qū)臺(tái)風(fēng)暴雨降水量占全年總降水量的平均比例和最大比例的年際變化

3.4 不同登陸地點(diǎn)的臺(tái)風(fēng)對(duì)福州地區(qū)降水的影響

臺(tái)風(fēng)對(duì)福州地區(qū)降水的影響與其登陸地點(diǎn)密切相關(guān)，一般來(lái)說(shuō)臺(tái)風(fēng)產(chǎn)生的降雨分布是不對(duì)稱的，暴雨中心常位于臺(tái)風(fēng)路徑的右側(cè)，部分位于臺(tái)風(fēng)路徑的左側(cè)。按照2.3節(jié)中臺(tái)風(fēng)登陸地點(diǎn)的分布，對(duì)不同登陸地點(diǎn)的臺(tái)風(fēng)產(chǎn)生的降水影響進(jìn)行分析，登陸福州地區(qū)的臺(tái)風(fēng)均能使福州地區(qū)發(fā)生暴雨，登陸莆田到泉州區(qū)域的臺(tái)風(fēng)產(chǎn)生暴雨的概率次之，有92.9%；但使福州地區(qū)產(chǎn)生大暴雨和特大暴雨的臺(tái)風(fēng)卻是登陸莆田到泉州區(qū)域的臺(tái)風(fēng)比例最高，分別為92.9%和50.0%，登陸福州地區(qū)產(chǎn)生大暴雨和特大暴雨的臺(tái)風(fēng)概率僅為80.0%和40.0%(表3)。

表3 2000—2019年不同登陸地點(diǎn)的臺(tái)風(fēng)對(duì)福州地區(qū)降水的影響

4 臺(tái)風(fēng)降水的空間分布特征

近10年區(qū)域自動(dòng)站迅速增多，本節(jié)使用2010—2019年福州地區(qū)145個(gè)區(qū)域自動(dòng)站雨量數(shù)據(jù)對(duì)臺(tái)風(fēng)降雨的空間分布特征進(jìn)行分析。

4.1 臺(tái)風(fēng)降水的空間分布

近10年間影響福州地區(qū)的臺(tái)風(fēng)共48個(gè)，產(chǎn)生降水的臺(tái)風(fēng)47個(gè)，其中登陸臺(tái)風(fēng)共42個(gè)。臺(tái)風(fēng)過(guò)程降水的大值區(qū)在福清市西部和羅源縣北部，平均降水量超過(guò)100mm；次大值區(qū)在閩侯縣和永泰縣交界處、晉安區(qū)中部以及福清市和長(zhǎng)樂(lè)區(qū)交界處(圖6d)。

根據(jù)福建省氣象臺(tái)的標(biāo)準(zhǔn)，1h雨量≥30mm或2h雨量≥50mm或3h雨量≥100mm為短時(shí)強(qiáng)降水。1h雨量≥30mm和2h雨量≥50mm的大值區(qū)與臺(tái)風(fēng)過(guò)程平均降水量接近一致，只是連江縣西北部有一個(gè)較大值區(qū)；3h雨量≥100mm的大值區(qū)略有差異，福清市西部的頻數(shù)略小些(圖6)。

圖6 (a)～(c)為2010—2019年福州地區(qū)

4.2 登陸地點(diǎn)對(duì)臺(tái)風(fēng)降水落區(qū)的影響

臺(tái)風(fēng)降水的空間分布與臺(tái)風(fēng)的登陸地點(diǎn)密切相關(guān)，按照2.3節(jié)中登陸地點(diǎn)范圍對(duì)近10年影響福州地區(qū)的登陸臺(tái)風(fēng)進(jìn)行分類，圖7為不同登陸地點(diǎn)臺(tái)風(fēng)過(guò)程平均降水量。

(a)登陸地點(diǎn):浙江及其以北區(qū)域

不同登陸地點(diǎn)的臺(tái)風(fēng)降水空間分布和量級(jí)不同，但大多數(shù)在福清市西部、閩侯縣和永泰縣交界處、晉安區(qū)中部和羅源縣北部都有較大值區(qū)，這可能是與地形有關(guān)，這些地方海拔較高，地形的強(qiáng)迫抬升作用使得降水增強(qiáng)。對(duì)福州地區(qū)降水影響最大的臺(tái)風(fēng)登陸地點(diǎn)在莆田到泉州區(qū)域，福清市西部、閩侯縣和永泰縣交界處和羅源縣北部的過(guò)程雨量可達(dá)250mm以上；其次為登陸到福州地區(qū)的臺(tái)風(fēng)，福清市西部、長(zhǎng)樂(lè)區(qū)南部和羅源縣北部的過(guò)程雨量達(dá)200～250mm；登陸寧德區(qū)域、廈門(mén)到漳州區(qū)域和登陸臺(tái)灣后轉(zhuǎn)向的臺(tái)風(fēng)降水稍小，平均過(guò)程雨量最大值在100mm左右；登陸廣東及其以南區(qū)域和浙江及其以北區(qū)域的臺(tái)風(fēng)對(duì)福州地區(qū)降水的影響最小，平均過(guò)程雨量最大在50mm以內(nèi)。

5 結(jié)論

(1)福州地區(qū)受臺(tái)風(fēng)影響的次數(shù)年際和月際分布不均，平均每年5.0個(gè)，8月最多，9月和7月次之。

(2)臺(tái)風(fēng)對(duì)福州地區(qū)的影響程度因其登陸地點(diǎn)不同有明顯差異，登陸福州地區(qū)的臺(tái)風(fēng)均能使福州地區(qū)發(fā)生暴雨，登陸莆田到泉州區(qū)域的臺(tái)風(fēng)產(chǎn)生暴雨的概率次之，但使福州地區(qū)產(chǎn)生大暴雨和特大暴雨的臺(tái)風(fēng)卻是登陸莆田到泉州區(qū)域的最多。

(3)近20年來(lái)福州地區(qū)臺(tái)風(fēng)暴雨的年均發(fā)生頻次、降水量、臺(tái)風(fēng)過(guò)程最大降水量、日最大降水量、臺(tái)風(fēng)暴雨降水量占全年總降水量的平均比例和最大比例都呈減少趨勢(shì)。

(4)不同地點(diǎn)登陸的臺(tái)風(fēng)產(chǎn)生的降水空間分布也不同，但大多數(shù)的大值區(qū)均在福清市西部、閩侯縣和永泰縣交界處、晉安區(qū)中部和羅源縣北部；登陸莆田到泉州區(qū)域的臺(tái)風(fēng)對(duì)福州地區(qū)降水產(chǎn)生的影響最大，其次為登陸福州地區(qū)的臺(tái)風(fēng)。