1949—2020年影響青島的熱帶氣旋氣候特征

馬 艷, 郭麗娜, 郝 燕

1949—2020年影響青島的熱帶氣旋氣候特征

馬 艷1, 2, 3, 郭麗娜2, 郝 燕2

(1. 青島市氣象災(zāi)害防御工程技術(shù)研究中心, 山東 青島 266003; 2. 青島市氣象局, 山東 青島 266003; 3. 山東省氣象防災(zāi)減災(zāi)重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室, 山東 濟(jì)南 250031)

利用1949—2020年中國(guó)臺(tái)風(fēng)年鑒和熱帶氣旋資料, 結(jié)合青島地面氣象觀測(cè)記錄, 從熱帶氣旋頻數(shù)、周期、強(qiáng)度以及給青島地區(qū)帶來(lái)的降水等方面分析了影響青島的熱帶氣旋氣候特征。分析表明: 1)1949—2020年影響青島的熱帶氣旋個(gè)數(shù)整體呈現(xiàn)為減少的特點(diǎn), 熱帶氣旋個(gè)數(shù)多呈現(xiàn)出了2a～4a的顯著變化周期。2)登陸轉(zhuǎn)向和登陸北上類路徑占8類影響青島的熱帶氣旋路徑的47.9%, 7月份影響青島的熱帶氣旋以登陸北上類型為主, 9月份的以登陸轉(zhuǎn)向類型為主。3)影響青島的熱帶氣旋強(qiáng)度整體呈現(xiàn)為減弱的特點(diǎn), 年代際變化特征明顯; 氣旋北上開始影響青島期間的熱帶氣旋強(qiáng)度變化不明顯。4)不同路徑熱帶氣旋帶給青島地區(qū)強(qiáng)降水具有空間差異性, 登陸北上類熱帶氣旋帶給青島地區(qū)最強(qiáng)的日降水量和過程降水量, 近海轉(zhuǎn)向類和遠(yuǎn)海影響類帶來(lái)降水較小。

熱帶氣旋; 青島; 氣候特征

在全球氣候正經(jīng)歷著一場(chǎng)以變暖為主要特征的變化過程中[1-2], 熱帶氣旋潛在破壞力、超強(qiáng)臺(tái)風(fēng)比例有明顯增強(qiáng)和增多的趨勢(shì)[3-4], 沿海和近海地區(qū)受到臺(tái)風(fēng)活動(dòng)影響所帶來(lái)的損失呈現(xiàn)為上升的趨勢(shì)[5]。熱帶氣旋活動(dòng)的季節(jié)、頻數(shù)及登陸時(shí)的強(qiáng)度等氣候特征的變化引起了科學(xué)家及社會(huì)各界的普遍關(guān)注。世界氣象組織(WMO)的熱帶氣旋國(guó)際研討會(huì)(IWTC)認(rèn)為溫室氣體的增加將使全球熱帶氣旋的頻數(shù)減少6%～34%, 但強(qiáng)臺(tái)風(fēng)的比例將增大[6]。

我國(guó)毗鄰西北太平洋, 自南向北、從春到夏均有熱帶氣旋登陸影響我國(guó)沿海地區(qū)[7-8]。亞太臺(tái)風(fēng)委員會(huì)(ESCAP/WMO)認(rèn)為西北太平洋熱帶氣旋和臺(tái)風(fēng)的年頻數(shù)有所減少, 登陸中國(guó)大陸的熱帶氣旋頻數(shù)呈減少趨勢(shì), 登陸中國(guó)的熱帶氣旋的平均強(qiáng)度沒有明顯的變化趨勢(shì), 但登陸熱帶氣旋的最大強(qiáng)度呈減弱的趨勢(shì)[9]。雷小途等[10]指出影響和登陸中國(guó)的熱帶氣旋頻數(shù)呈弱的減少趨勢(shì)、但達(dá)到臺(tái)風(fēng)等級(jí)的登陸氣旋頻數(shù)變化不明顯或有所增加。應(yīng)明等[11]指出我國(guó)影響東北地區(qū)的熱帶氣旋頻發(fā)的年份顯著減少, 其他區(qū)域的影響頻數(shù)及其分布均未有顯著的變化; 熱帶氣旋活動(dòng)頻次在南海西北部、廣東省一帶和山東半島一帶顯著減少。臺(tái)風(fēng)降水最大值在臺(tái)灣島的中東部地區(qū)和海南島的個(gè)別地區(qū), 最小值在內(nèi)蒙古、山西、陜西、四川的部分地區(qū)[12]。

登陸中國(guó)的熱帶氣旋向北移動(dòng)可越過50°N地區(qū), 約有2.1%的熱帶氣旋北上登陸山東地區(qū)[13]。對(duì)于北上臺(tái)風(fēng), 中緯轉(zhuǎn)向、高緯轉(zhuǎn)向和直接北上路徑是造成北方強(qiáng)烈降水和大風(fēng)的主要路徑[14], 登陸北上類的臺(tái)風(fēng)在北方產(chǎn)生暴雨的概率可達(dá)100%[15]。金榮花等[16]、王秀萍等[17]以及周小珊等[18]針對(duì)不同時(shí)段的氣象臺(tái)站觀測(cè)資料開展了北上熱帶氣旋月際、年際和年代際氣候變化特征分析, 反映出了北上熱帶氣旋影響的時(shí)間和空間差異性特征。針對(duì)影響山東地區(qū)的熱帶氣旋氣候特征, 叢春華等[19]指出登陸山東地區(qū)的臺(tái)風(fēng)主要分布在魯東南和山東半島南部沿海地區(qū), 其所帶來(lái)的暴雨區(qū)主要集中出現(xiàn)在魯東南、山東半島南部和東部地區(qū)。高曉梅等[20]指出1949— 2015年間影響山東臺(tái)風(fēng)以沿海北上類最多, 登陸填塞類最少; 存在顯著的26a年代際尺度和5a年際尺度的周期變化。以上文獻(xiàn)所開展的熱帶氣旋氣候特征多是面向影響我國(guó)的熱帶氣旋, 由于我國(guó)幅員遼闊, 熱帶氣旋影響的區(qū)域差異性又非常大, 具有全國(guó)范圍的總體特征與分區(qū)特征的差異。青島地處山東半島東南部, 三面瀕海, 也是臺(tái)風(fēng)北上影響的地區(qū)之一。近年來(lái)對(duì)影響青島的熱帶氣旋的研究增多了, 但是多集中在熱帶氣旋影響的天氣過程個(gè)例分析上[21-22], 對(duì)其進(jìn)行全面系統(tǒng)的氣候分析研究工作還很少。再者, 受統(tǒng)計(jì)資料時(shí)段的限制, 以上文獻(xiàn)的研究結(jié)論的適用范圍也是有限的。本文利用1949—2020年的熱帶氣旋資料對(duì)72a來(lái)影響青島的熱帶氣旋的頻數(shù)、路徑、強(qiáng)度以及造成的降水進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析, 研究影響青島的熱帶氣旋活動(dòng)規(guī)律及氣候特征, 以期能對(duì)影響青島的熱帶氣旋預(yù)報(bào)和服務(wù)、海上活動(dòng)和安全生產(chǎn)提供支撐。

1 資料與方法

利用中國(guó)氣象局整編的《臺(tái)風(fēng)年鑒》和《熱帶氣旋年鑒》[23], 結(jié)合青島地面觀測(cè)資料, 從1949— 2020年共72 a的臺(tái)風(fēng)過程中選取對(duì)青島造成影響的熱帶氣旋作為研究對(duì)象。選取標(biāo)準(zhǔn)如下: 該氣旋影響青島出現(xiàn)了5個(gè)觀測(cè)站以上的降水且在5 mm以上, 或者引起青島5個(gè)測(cè)站以上出現(xiàn)平均風(fēng)力6級(jí)及以上或陣風(fēng)8級(jí)。表1為影響青島的76個(gè)熱帶氣旋信息。熱帶氣旋等級(jí)采用《熱帶氣旋等級(jí)》(GB/T19201— 2006)進(jìn)行等級(jí)劃分[24]。其中, 影響青島的熱帶氣旋強(qiáng)度定義為熱帶氣旋從源地生成到取消編號(hào)期間的最強(qiáng)級(jí)別; 影響青島期間熱帶氣旋級(jí)別則是定義為熱帶氣旋北上后, 開始給青島地區(qū)造成降水和大風(fēng)天氣期間的最強(qiáng)級(jí)別。

表1 76個(gè)影響青島的熱帶氣旋信息

續(xù)表

續(xù)表

2 結(jié)果分析

2.1 熱帶氣旋頻數(shù)特征

1949—2020年期間共有76個(gè)熱帶氣旋影響青島, 平均每年有1.06個(gè), 其中1962年4個(gè), 為熱帶氣旋影響最多的年份, 無(wú)熱帶氣旋影響的年份有23年, 占研究年份的30.3%; 1949—1973年是熱帶氣旋影響青島的高頻期, 25年中有40個(gè)熱帶氣旋影響青島, 年平均達(dá)到了1.6個(gè), 尤其是1959—1963年, 有12個(gè)熱帶氣旋影響, 年平均2.4個(gè), 其后開始明顯減少, 即使在20世紀(jì)90年代前期熱帶氣旋的影響存在略有增多的現(xiàn)象(圖1a)。1995年以來(lái)熱帶氣旋影響仍然較少, 1995—2020年共26年只有17個(gè)熱帶氣旋影響, 年平均0.7個(gè), 明顯少于平均值。總的來(lái)看, 20世紀(jì)50、60年代到70年代前期熱帶氣旋影響頻繁, 80年代和本世紀(jì)的熱帶氣旋影響明顯減少; 1949—2020年影響青島的熱帶氣旋個(gè)數(shù)整體呈現(xiàn)為減少的特點(diǎn), 臺(tái)風(fēng)個(gè)數(shù)的3年滑動(dòng)平均序列也反映出了減少的變化特征(圖1)。熱帶氣旋個(gè)數(shù)的線性減小速率為1.643個(gè)/10 a。但是由于影響青島的熱帶氣旋氣旋在72 a間只有76個(gè), 個(gè)數(shù)比較少, 其變化趨勢(shì)并沒有通過顯著性檢驗(yàn)。

圖1 1949—2020年影響青島的熱帶氣旋個(gè)數(shù)序列

采用Morlet小波功率譜分析和交叉小波分析方法, 分析影響青島的熱帶氣旋個(gè)數(shù)的周期變化。由圖2可知, 影響青島地區(qū)的熱帶氣旋個(gè)數(shù)在1949年至20世紀(jì)70年代初、20世紀(jì)80年代至20世紀(jì)末, 以及本世紀(jì)初至今有顯著的2～4 a周期。由于邊界影響問題, 20世紀(jì)50年代前期和本世紀(jì)近5年兩個(gè)時(shí)段的周期需要另外確定。

熱帶氣旋影響青島的時(shí)間最早出現(xiàn)在6月, 最晚出現(xiàn)在10月。8月最多, 占影響青島總熱帶氣旋數(shù)量的45.1%, 10月最少, 僅出現(xiàn)1次。1949年以來(lái)分別有6007號(hào)“雪莉”、8509號(hào)“瑪美”、0108號(hào)“桃芝”和1909號(hào)“利奇馬”4個(gè)熱帶氣旋在青島登陸。登陸青島的四個(gè)熱帶氣旋均出現(xiàn)在8月份, 其中8月上旬占登陸總數(shù)的75%。登陸山東的熱帶氣旋主要集中在7月中旬至8月下旬, 其中7月下旬最多, 占總數(shù)的40%; 最早登陸山東的熱帶氣旋出現(xiàn)在6月下旬, 最晚登陸出現(xiàn)在9月中旬[25]。

圖2 影響青島的熱帶氣旋小波功率譜分析

注: 陰影部分為通過95%紅噪音信度檢驗(yàn); 黃色細(xì)弧線以下區(qū)域?yàn)樾〔^部影響區(qū)

2.2 熱帶氣旋路徑特征

基于山東地區(qū)熱帶氣旋路徑分類的研究成果[19], 本文也將將影響青島的熱帶氣旋路徑依據(jù)其運(yùn)動(dòng)軌跡劃分為登陸轉(zhuǎn)向、登陸北上、高緯西進(jìn)、黃海西折、近海轉(zhuǎn)向、近海北上、登陸填塞和遠(yuǎn)海影響8類,如圖3所示。這8類熱帶氣旋路徑通道定義如下:

圖3 影響青島的熱帶氣旋8類路徑示意圖

(1) 登陸轉(zhuǎn)向類: 源地多集中在菲律賓以東洋面, 向西北方向移動(dòng), 其通道與臺(tái)風(fēng)48 h警戒線的交點(diǎn)為(132°E, 25°N)和(128°E, 10°N), 與24 h警戒線的交點(diǎn)為(127°E, 27°N)和(122°E, 19°N), 在廈門與上海之間登陸, 之后在30°N以南轉(zhuǎn)向東北方向移動(dòng), 經(jīng)江蘇省入海, 在成山頭以南繼續(xù)東北行, 通道最南至朝鮮半島南端。

(2) 登陸北上類: 源地多集中在菲律賓以東洋面, 向西北方向移動(dòng), 其通道與臺(tái)風(fēng)48 h警戒線的交點(diǎn)為(132°E, 24°N)和(130°E, 13°N), 與24 h警戒線的交點(diǎn)為(127°E, 26°N)和(122°E, 19°N), 通道略窄于登陸轉(zhuǎn)向類, 在廈門與上海之間登陸, 之后北上并多在33°N以北轉(zhuǎn)向東北方向移動(dòng), 穿過山東省在成山頭以北繼續(xù)東北行, 通道最南至三八線附近。

(3) 高緯西進(jìn)類: 大多數(shù)此類氣旋源地明顯偏北, 在較高緯度向西北行進(jìn), 其通道與臺(tái)風(fēng)48 h警戒線的交點(diǎn)為(132°E, 31°N)和(132°E, 15°N), 與24 h警戒線的交點(diǎn)為(127°E, 34°N)和(127°E, 22°N), 在大連以西和連云港以北繼續(xù)向西北方向移動(dòng)。

(4) 黃海西折類: 源地多集中在菲律賓以東洋面, 向西北方向移動(dòng), 其通道與臺(tái)風(fēng)48 h警戒線的交點(diǎn)為(132°E, 19°N)和(130°E, 13°N), 與24 h警戒線的交點(diǎn)為(127°E, 22°N)和(124°E, 20°N), 通道較偏南且較窄, 向西可登陸臺(tái)灣, 之后向北在121°E到125°E之間北上至黃海后轉(zhuǎn)向西北移動(dòng), 其路徑通道在青島與大連之間。

(5) 近海轉(zhuǎn)向類: 源地多集中在菲律賓以東洋面, 向西北方向移動(dòng), 其通道與臺(tái)風(fēng)48 h警戒線的交點(diǎn)為(132°E, 22°N)和(132°E, 15°N), 與24 h警戒線的交點(diǎn)為(127°E, 30°N)和(127°E, 22°N), 在124°E以東和127°E以西北上并在30°N以南轉(zhuǎn)向東北方向移動(dòng), 其東北行通道位于三八線與濟(jì)州島之間。

(6) 近海北上類: 與近海轉(zhuǎn)向類相似, 源地多集中在菲律賓以東洋面, 向西北方向移動(dòng), 其通道與臺(tái)風(fēng)48 h警戒線的交點(diǎn)為(132°E, 30°N)和(132°E, 15°N), 與24 h警戒線的交點(diǎn)為(127°E, 33°N)和(127°E, 23°N), 比近海轉(zhuǎn)向類明顯偏北, 在122°E以東和125°E以西北上, 其北上通道位于沈陽(yáng)和平壤之間。

(7) 登陸填塞類: 源地偏東, 向西北方向移動(dòng), 其通道與臺(tái)風(fēng)48 h警戒線的交點(diǎn)為(132°E, 22°N)和(130°E, 13°N), 多在溫州到上海一帶登陸, 之后向西或西北移動(dòng)并逐漸填塞消失, 其西行通道位于鄭州到長(zhǎng)沙之間。

(8) 遠(yuǎn)海影響類: 北上的路徑偏東, 其通道與臺(tái)風(fēng)48 h警戒線的交點(diǎn)為(132°E, 28°N)和(132°E, 18°N), 明顯偏北, 多在125°E以東和130°E以西的通道中北上, 之后向東北移動(dòng), 并通常在首爾以東沿朝鮮半島北上。

對(duì)青島造成影響的熱帶氣旋中, 以登陸轉(zhuǎn)向和登陸北上的熱帶氣旋最多, 共占47.9%。登陸北上類的56%出現(xiàn)在7月, 38%出現(xiàn)在8月; 登陸轉(zhuǎn)向類的61%出現(xiàn)在9月, 其他月份出現(xiàn)較少; 高緯西進(jìn)類的熱帶氣旋全部出現(xiàn)在7—8月; 近海北上類的80%出現(xiàn)在8月; 近海轉(zhuǎn)向類的86%出現(xiàn)在8月。登陸青島的4個(gè)熱帶氣旋中, 6007號(hào)為登陸轉(zhuǎn)向類, 8509、0108和1909號(hào)熱帶氣旋均為登陸北上類。概括來(lái)講, 7月影響青島的熱帶氣旋以登陸北上類型為主, 9月影響青島的熱帶氣旋以登陸轉(zhuǎn)向類型為主, 8月份各類型熱帶氣旋都有可能出現(xiàn), 但以登陸北上、近海轉(zhuǎn)向和高緯西進(jìn)類居多。

2.3 熱帶氣旋強(qiáng)度特征

1949—2020年期間影響青島的熱帶氣旋共有30個(gè)(41.5%)達(dá)到超強(qiáng)臺(tái)風(fēng)級(jí)別, 13個(gè)(13.5%)為強(qiáng)臺(tái)風(fēng)級(jí)別, 19個(gè)(26.6%)是臺(tái)風(fēng)級(jí)別(圖4和表2)。影響青島的熱帶氣旋多集中在臺(tái)風(fēng)以上級(jí)別, 其中登陸北上類、登陸轉(zhuǎn)向類、登陸填塞類、遠(yuǎn)海影響類和黃海西折類5類路徑的熱帶氣旋強(qiáng)度有60%以上集中在強(qiáng)臺(tái)風(fēng)以上級(jí)別。熱帶低壓和熱帶風(fēng)暴無(wú)論什么路徑都較難影響到青島。登陸青島的4個(gè)熱帶氣旋中, 登陸時(shí)為熱帶風(fēng)暴級(jí)的分別是6007號(hào)和1909號(hào)臺(tái)風(fēng), 8509臺(tái)風(fēng)是以強(qiáng)熱帶風(fēng)暴級(jí)別登陸的, 0108號(hào)臺(tái)風(fēng)登陸青島時(shí)已減弱為熱帶低壓。

圖4 8類路徑熱帶氣各強(qiáng)度出現(xiàn)頻數(shù)

表2 8類熱帶氣旋各級(jí)強(qiáng)度百分比(%)

圖5統(tǒng)計(jì)分析了1949—2020年影響青島和影響青島期間的熱帶氣旋級(jí)別的逐年變化特征。其中圖5a反映了76個(gè)熱帶氣旋從臺(tái)風(fēng)源地生成后到北上影響青島期間的最強(qiáng)級(jí)別, 而圖5b則是反映了這76個(gè)熱帶氣旋北上后, 開始給青島地區(qū)造成降水和大風(fēng)天氣期間的最強(qiáng)級(jí)別。由于在一些年份有多個(gè)熱帶氣旋影響到青島, 本文只是統(tǒng)計(jì)了其中的最強(qiáng)級(jí)別。在臺(tái)風(fēng)源地生成后北上影響青島的熱帶氣旋強(qiáng)度整體呈現(xiàn)為減弱的趨勢(shì), 平均每10 a會(huì)降低0.117個(gè)級(jí)別(圖5a); 其年代際變化特征明顯, 表現(xiàn)為在20世紀(jì)50年代、90年代和本世紀(jì)00年代影響青島的熱帶氣旋強(qiáng)度是增強(qiáng)的趨勢(shì), 在20世紀(jì)60年代、70年代、80年代和21世紀(jì)10年代影響青島的熱帶氣旋強(qiáng)度是減弱的特征(圖略)。由圖5b可知, 在影響青島期間, 熱帶氣旋的平均強(qiáng)度在3級(jí)左右, 較圖5a的平均5級(jí)的熱帶氣旋強(qiáng)度有一個(gè)非常明顯的減弱。這應(yīng)和熱帶氣旋北上過程中, 與中緯度相互作用以及下墊面拖曳和降溫作用等, 熱帶氣旋的強(qiáng)度通常會(huì)有所減弱有關(guān)。青島市處于暖溫帶半濕潤(rùn)區(qū)和北亞熱帶濕潤(rùn)區(qū)過渡帶, 在近72 a期間, 熱帶氣旋北上影響青島期間的強(qiáng)度減弱的年際變化趨勢(shì)并不明顯(圖5b), 但其年代際特征表現(xiàn)為熱帶氣旋在20世紀(jì)80年代和本世紀(jì)10年代是減弱的趨勢(shì), 其余年代均為增強(qiáng)的變化特點(diǎn)(圖略)。

圖5 1949—2020年影響青島的熱帶氣旋最強(qiáng)級(jí)別(a)和影響青島期間的熱帶氣旋最強(qiáng)級(jí)別(b)

注: 圖中實(shí)線為線性變化趨勢(shì)線

2.4 熱帶氣旋降水特征

基于降水資料的完整性, 本文統(tǒng)計(jì)了1961—2020年共52次熱帶氣旋影響青島地區(qū)的單站最大過程降水量。最大過程降水量變化很大, 單站最大過程降水量最多達(dá)到481.8 mm, 最少僅有5.6 mm。其中登陸北上類帶來(lái)的單站最大過程降水量較大, 平均值達(dá)到182.5 mm, 近海轉(zhuǎn)向類帶來(lái)的單站最大過程降水量較小, 平均僅有18.5 mm(圖6)。8類路徑熱帶氣旋帶來(lái)的單站最大過程降水量分級(jí)統(tǒng)計(jì)表明, 青島地區(qū)的單站最大過程降水量有60%達(dá)到暴雨以上量級(jí), 其中, 登陸北上類、登陸轉(zhuǎn)向類、近海北上類、高緯西進(jìn)類、黃海西折類這5類熱帶氣旋帶給青島地區(qū)的單站最大過程降水量有一半以上超過暴雨量級(jí)。帶來(lái)降水最強(qiáng)的是登陸北上類, 單站最大過程降水量有92.9%集中在暴雨以上量級(jí), 大暴雨以上量級(jí)占71.4%; 近海轉(zhuǎn)向類和遠(yuǎn)海影響類帶來(lái)降水較小, 單站最大過程降水量都在大雨量級(jí)以下。

就日降水量分析, 如表3所示, 登陸北上類的氣旋對(duì)青島全市及青島市區(qū)都影響最大, 其次是登陸轉(zhuǎn)向類、登陸填塞類, 近海轉(zhuǎn)向類和遠(yuǎn)海影響類的影響較小。登陸北上類個(gè)例中, 平均每個(gè)過程全市有6.7個(gè)日降水量大于50 mm的記錄, 其中大于100 mm的有3.1個(gè); 登陸轉(zhuǎn)向類個(gè)例中, 平均每個(gè)過程全市有1.6個(gè)日降水量大于50 mm的記錄, 其中大于100 mm的有0.5個(gè)。登陸北上類的熱帶氣旋造成的日降水量相比其他路徑類別影響尤為顯著。就過程降水量分析, 同樣是登陸北上類的氣旋對(duì)青島全市及青島市區(qū)影響最大, 其次是登陸填塞類、登陸轉(zhuǎn)向類。

圖6 青島單站最大過程降水量及分級(jí)

表3 8類熱帶氣旋路徑對(duì)應(yīng)的降水量最大值和全市平均值(mm)

青島市轄管7個(gè)市轄區(qū)(市南、市北、李滄、嶗山、黃島、城陽(yáng)、即墨), 代管3個(gè)縣級(jí)市(膠州、平度、萊西)。其中市區(qū)(市南、市北、李滄)、嶗山區(qū)、黃島區(qū)位于南部沿海地區(qū), 城陽(yáng)區(qū)、即墨區(qū)和膠州市位于青島市中部平原丘陵地區(qū), 平度市和萊西市則是處在北部?jī)?nèi)陸地區(qū)。青島市自西北到東南方向, 海洋性氣候特點(diǎn)愈加明顯。分析各站平均過程降水量(圖略), 登陸北上類的熱帶氣旋造成青島地區(qū)過程降水量最大的是在即墨、黃島、膠州, 其次依次是嶗山、萊西、青島、平度, 且各站過程降水量都大于100 mm; 當(dāng)?shù)顷戅D(zhuǎn)向類的熱帶氣旋影響時(shí), 降水量最大的是青島、黃島; 當(dāng)?shù)顷懱钊惖臒釒庑绊憰r(shí), 最大的則是嶗山、即墨; 而近海北上類的熱帶氣旋造成的過程降水量最大的是即墨。另外, 高緯西進(jìn)類對(duì)黃島影響較大, 而黃海西折類對(duì)萊西平度影響較大?？傊? 有熱帶氣旋影響青島地區(qū)時(shí), 即墨、黃島、嶗山、青島等沿海地區(qū)相對(duì)其他內(nèi)陸地區(qū), 過程降水量更大, 日降水量也更大。

圖7分析了4個(gè)登陸青島的熱帶氣旋對(duì)國(guó)家基本氣象站青島、嶗山、膠南、即墨、膠州、平度和萊西站的平均降水量分布, 在膠南站最大, 達(dá)到了181.9 mm, 其次是平度、即墨、膠州、嶗山和青島站, 在萊西站最小。從地理位置來(lái)看, 青島、嶗山和膠南位于南部沿海地區(qū), 易受臺(tái)風(fēng)倒槽和低壓環(huán)流影響; 處于北部?jī)?nèi)陸地區(qū)的平度和萊西以及中部的即墨和膠州則更易受到臺(tái)風(fēng)倒槽和西風(fēng)槽的共同影響。對(duì)于臺(tái)風(fēng)低壓環(huán)流系統(tǒng), 青島站所處的主城區(qū)近地面層主導(dǎo)風(fēng)向通常為東風(fēng)或東北風(fēng), 膠南位于其下風(fēng)向和迎風(fēng)面; 而對(duì)于有冷空氣侵入影響的西風(fēng)槽系統(tǒng), 近地面層主導(dǎo)風(fēng)向通常為南風(fēng)或西南風(fēng), 即墨則位于主城區(qū)的下風(fēng)向和迎風(fēng)面。研究表明[26-28], 隨著城市化進(jìn)程加快, 強(qiáng)降水向山前迎風(fēng)區(qū), 主城區(qū)及城區(qū)下風(fēng)側(cè)集中; 城市下風(fēng)方的降水遠(yuǎn)大于上風(fēng)方的降水; 城市熱島的影響是影響降水分布不均的主要原因。在考慮天氣系統(tǒng)和地形的影響之外, 這可能是登陸臺(tái)風(fēng)帶來(lái)的降水在膠南和即墨站較大, 在青島站相對(duì)較小的原因之一。當(dāng)然, 城市化對(duì)臺(tái)風(fēng)降水的影響機(jī)制還需要進(jìn)一步探究。

圖7 4個(gè)登陸熱帶氣旋影響下青島7個(gè)國(guó)家基本氣象站平均降水量(mm)

3 結(jié)論和討論

1) 1949—2020年共有76個(gè)熱帶氣旋影響青島, 且影響青島的熱帶氣旋頻數(shù)和強(qiáng)度均呈減少特點(diǎn); 頻數(shù)減小速率為1.764個(gè)/10 a, 熱帶氣旋強(qiáng)度級(jí)別平均每10 a會(huì)降低0.117個(gè)級(jí)別。熱帶氣旋個(gè)數(shù)在1949年至20世紀(jì)70年代初、20世紀(jì)80年代至上世紀(jì)末, 以及本世紀(jì)初至今有顯著的2～4 a周期。

2) 影響青島的熱帶氣旋最多出現(xiàn)在8月, 占影響青島熱帶氣旋總數(shù)的45.1%; 登陸轉(zhuǎn)向和登陸北上類路徑占影響青島熱帶氣旋8類路徑的47.9%, 7月影響青島的熱帶氣旋以登陸北上類型為主, 8月份以登陸北上、近海轉(zhuǎn)向和高緯西進(jìn)類居多, 9月影響青島的熱帶氣旋以登陸轉(zhuǎn)向類型為主。

3) 1949—2020年影響青島的熱帶氣旋81.6%集中在臺(tái)風(fēng)以上級(jí)別, 其中登陸北上類、登陸轉(zhuǎn)向類、登陸填塞類、遠(yuǎn)海影響類和黃海西折類5類路徑的熱帶氣旋強(qiáng)度有60%以上集中在強(qiáng)臺(tái)風(fēng)以上級(jí)別。熱帶低壓和熱帶風(fēng)暴無(wú)論什么路徑都較難影響到青島。影響青島的熱帶氣旋強(qiáng)度有減小趨勢(shì), 但氣旋北上直接影響青島時(shí)的強(qiáng)度變化不明顯。

4) 1949—2020年登陸北上類、登陸轉(zhuǎn)向類、近海北上類、高緯西進(jìn)類、黃海西折類熱帶氣旋帶給青島地區(qū)的單站最大過程降水量50%以上為暴雨量級(jí), 且以登陸北上類帶來(lái)降水最強(qiáng)。登陸北上類的熱帶氣旋造成的青島地區(qū)過程降水量最大的是在即墨、黃島、膠州, 其次依次是在嶗山、萊西、青島、平度。

在全球氣候變暖的背景下, 再疊加區(qū)域城市化的影響, 北上熱帶氣旋影響的氣候特征對(duì)空間尺度的變化會(huì)有一定程度的依賴性; 再者, 因不同來(lái)源或不同時(shí)段熱帶氣旋監(jiān)測(cè)手段、定強(qiáng)技術(shù)指標(biāo)的不同會(huì)造成統(tǒng)計(jì)結(jié)論存在一定的差異。雖然本文從熱帶氣旋頻數(shù)、路徑、周期、強(qiáng)度以及降水量等方面分析了1949—2020年影響青島的熱帶氣旋氣候特征, 能夠?yàn)闊釒庑念A(yù)報(bào)服務(wù)提供有益的幫助, 但是所獲得的結(jié)論在時(shí)間和空間上也是具有一定的局限性。

[1] 丁一匯, 戴曉蘇. 中國(guó)近百年來(lái)的溫度變化[J]. 氣象, 1994, 20(12): 19-26.

DING Yihui, DAI Xiaosu. Temperature variation in China during last 100 years[J]. Meteorological Monthly, 1994, 20(12): 19-26.

[2] 陳隆勛, 朱文琴, 王文, 等. 中國(guó)近45年氣候變化的研究[J]. 氣象學(xué)報(bào), 1998, 56(3): 257-271.

CHEN Longxun, ZHU Wenqin, WANG Wen, et al. Stu-dies on climate change in China in recent 45 years[J]. Acta Meteorologica Sinica, 1998, 56(3): 257-271.

[3] EMANUEL K A. Increasing destructiveness of tropical cyclones over the past 30 years[J]. Nature, 2005, 436: 686-688.

[4] WEBSTER P J, HOLLAND G J, CURRY J A, et al. Changes in tropical cyclone number, duration, and intensity in a warming environment[J]. Science, 2005, 309: 1844-1846.

[5] ZHANG Q, WU L, LIU Q. Tropical cyclone damages in China: 1983-2006[J]. Bull. Ameri. Meteor. Soc., 2005, 90(4): 489-495.

[6] KNUTSON T, MCBRIDE J, BRUYERE C, et al. TC activity on climate time scales, IWTC-VII, http://www.wmo.int/ pages/prog/arep/wwrp/tmr/otherfileformats/IWTCVII- documention.html.

[7] 炎利軍, 黃先香, 于玉斌, 等. 近58年西北太平洋熱帶氣旋頻數(shù)的氣候變化特征[J]. 氣象研究與應(yīng)用, 2007, 28(S2): 62-64.

YAN Lijun, HUANG Xianxiang, YU Yubin, et al. Climate change on tropical cyclones frequencies in Nor-th-west Pacific in recent 58 years[J]. Journal of Meteorological Research and Application, 2007, 28(S2): 62-64.

[8] 李力, 江靜, 周洋. 全球變暖背景下西北太平洋熱帶氣旋活動(dòng)的氣候特征[J]. 南京大學(xué)學(xué)報(bào)(自然科學(xué))2012, 48(2): 228-235.

LI Li, JIANG Jing, ZHOU Yang. Climatic characteristics of tropical cyclones activities in the western North Pacific under the global warming[J]. Journal of Nanjing University(Natural Sciences), 2012, 48(2): 228-235.

[9] LEE T C, LEE W J, NAKAZAWA T, et al. Assessment reports on impacts of climate change on tropical cyclo-ne frequency and intensity in the Typhoon Committee region[R]. ESCAP/WMO Typhoon Committee, 2001, TC/TD-No.0001.

[10] 雷小途, 徐明, 任福民. 全球變暖對(duì)臺(tái)風(fēng)活動(dòng)影響的研究進(jìn)展[J]. 氣象學(xué)報(bào), 2009, 67(5): 679-688.

LEI Xiaotu, XU Ming, REN Fumin. A review on the impacts of global warming on tropical cyclones activities[J]. Acta Meteorologica Sinica, 2009, 67(5): 679- 688.

[11] 應(yīng)明, 楊玉華, 陳葆德, 等. 近50年影響中國(guó)熱帶氣旋的氣候變化特征[J]. 中國(guó)科學(xué): 地球科學(xué), 2011, 41(9): 1352-1364.

YING Ming, YANG Yuhua, CHEN BAOde, et al. Climatic variation of tropical cyclones affecting China during the past 50 years[J]. Sci China Earth Sci, 2011, 41(9): 1352-1364.

[12] 王詠梅, 任福民, 李維京, 等. 中國(guó)臺(tái)風(fēng)降水的氣候特征[J]. 熱帶氣象學(xué)報(bào), 2008, 24(3): 233-238.

WANG Yongmei, REN Fumin, LI Weijing, et al. Climatic characteristics of typhoon precipitation over China[J]. Journal of Tropical Meteorology, 2008, 24(3): 233-238.

[13] 李英, 陳聯(lián)壽, 張勝軍. 登陸我國(guó)熱帶氣旋的統(tǒng)計(jì)特征[J]. 熱帶氣象學(xué)報(bào), 2004, 20(1): 14-23.

LI Ying, CHEN Lianshou, ZHANG Shengjun. Statistical characteristics of tropical cyclone making landfalls on China[J]. Journal of Tropical Meteorology, 2004, 20(1): 14-23.

[14] 高松影, 趙婷婷, 宋麗麗, 等. 1949-2015年北上熱帶氣旋特征[J].氣象科技, 2017, 45(2): 313-323.

GAO Songying, ZHAO Tingting, SONG Lili, et al. Study of Northward Moving Tropical Cyclones in 1949- 2015[J]. Meteorological Science and Technology, 2017, 45(2): 313-323.

[15] 顧潤(rùn)源, 李昌義, 張少林, 等. 影響我國(guó)北方不同路徑熱帶氣旋平均環(huán)流特征及暴雨落區(qū)[J].山東氣象, 1999, 19(3): 14-17.

GU Runyuan, LI Changyi, ZHANG Shaolin, et al. Average circulation patterns and rainstorm fields of the various tracks tropical cyclones influenced North China[J]. Journal of ShanDong Metetorology, 1999, 19(3): 14-17.

[16] 金榮花, 高拴柱, 顧華, 等. 近31年登陸北上臺(tái)風(fēng)特征及其成因分析[J]. 氣象, 2006, 32(7): 33-39.

JIN Ronghua, GAO Shuanzhu, GU Hua, et al. An ana-lysis on characteristics of landing and going northward typhoons and its causes during 1975-2005[J]. Meteo-rological Monthly, 2006, 32(7): 33-39.

[17] 王秀萍, 梁軍. 近52年北上熱帶氣旋的若干氣候特征[J]. 氣象, 2006, 32(10): 76-80.

WANG Xiuping, LIANG Jun. Some climatic features of tropical cyclones influencing northern China for recent 52 years[J]. Meteorological Monthly, 2006, 32(10): 76-80.

[18] 周小珊, 楊陽(yáng), 楊森, 等. 北上熱帶氣旋氣候特征分析[J]. 氣象與環(huán)境學(xué)報(bào), 2007, 23(6): 1-5.

ZHOU Xiaoshan, YANG Yang, YANG Sen, et al. Cli-matic chara-c-teristics of north-going tropical cyclone[J]. Journal of Meteorology and Environment, 2007, 23(6): 1-5.

[19] 叢春華, 吳煒, 孫莎莎. 1949—2012年影響山東地區(qū)熱帶氣旋的特征[J]. 氣象與環(huán)境學(xué)報(bào), 2016, 32(5): 67-73.

CONG Chunhua, WU Wei, SUN Shasha. Characteristics of tropical cyclones influencing Shandong province from 1949 to 2012[J]. Journal of Meteorology and Environment, 2016, 32(5): 67-73.

[20] 高曉梅, 江靜, 劉暢, 等. 近67a影響山東臺(tái)風(fēng)頻數(shù)的變化特征及其與若干氣候因子的關(guān)系[J]. 氣象科學(xué), 2018, 38(6): 749-758.

GAO Xiaomei, JIANG Jing, LIU Chang, et al. Frequency variation characteristics of typhoons affecting Shandong in recent 67 years and their relationship with several climate factors[J]. Journal of the Meteorological Sciences, 2018, 38(6): 749-758.

[21] 畢瑋, 萬(wàn)夫敬, 高山. 2011—2012年近海北上熱帶氣旋對(duì)山東半島風(fēng)雨影響的分析[J]. 山東氣象, 2014, 34(1): 1-5.

BI Wei, WAN Fujing, GAO Shan. Influence of wind and rain caused by Offshore northward tropical cyclone on Shandong peninsula during 2011-2012[J]. Journal of Shandong Metetorology, 2014, 34(1): 1-5.

[22] 鄭怡, 楊曉霞, 孫晶. 臺(tái)風(fēng)“溫比亞”(1818)造成山東極端強(qiáng)降水的成因分析[J]. 海洋氣象學(xué)報(bào), 2019, 39(1): 106-115.

ZHEN Yi, YANG Xiaoxia, SUN Jing. Causal analysis of extremely heavy precipitation in Shandong Province caused by Typhoon RUMBIA (2018)[J]. Journal of Marine Meteorology, 2019, 39(1): 106-115.

[23] 中國(guó)氣象局. 臺(tái)風(fēng)年鑒/熱帶氣旋年鑒[M]. 北京: 氣象出版社, 1949-2019.

China Meteorological Administration. Tropical cyclone yearbook[M]. Beijing: China Meteorological Press, 1949-2019.

[24] 錢傳海, 高栓柱, 許映龍, 等. GB/T 19201—2006, 熱帶氣旋等級(jí)[S]. 北京: 中國(guó)標(biāo)準(zhǔn)出版社, 2006.

QIAN Chuanhai, GAO Shuangzhu, XU Yinglong, et al. GB/T 19201—2006 Grade of tropical cyclone[S]. Beijing: China Standard Press, 2006.

[25] 高曉梅, 江靜, 馬守強(qiáng), 等. 影響山東的熱帶氣旋年際和年代際變化[J]. 氣象, 2008, 34(3): 78-85.

GAO Xiaomei, JIANG Jing, MA Shouqiang, et al. The inter annual and inter decadal variation of tropical cyclone affecting shandong province[J]. Meteorological Monthly, 2008, 34(3): 78-85.

[26] SHERPARD J M, PIERSE H, NEGRIRI A J. Rainfall modification by major urban areas: Observation from spaceborne rain radar on the TRMM satellite[J]. Journal of Applied Meteorology, 2002, 41: 689-701.

[27] 吳風(fēng)波, 湯劍平. 城市化對(duì)2008年8月25日上海一次特大暴雨的影響[J]. 南京大學(xué)學(xué)報(bào)(自然科學(xué)), 2011, 47(1): 71-81.

WU Fengbo, TANG Jiangping. The impact of urbanization on a heavy rainfall case in Shanghai on 25 August 2008[J]. Journal of Nabjing University( Naturnal Sciences), 2011, 47(1): 71-81.

[28] 李書嚴(yán), 馬京津. 城市化進(jìn)程對(duì)北京地區(qū)降水的影響分析[J]. 氣象科學(xué), 2011, 31(4): 414-421.

LI Shuyan, MA Jingjin. Impact of urbanization on precipitation in Beijing area[J]. Journal of the Meteorological Sciences, 2011, 31(4): 414-421.

Climate characteristics of tropical cyclones affecting Qingdao during 1949–2020

MA Yan1, 2, 3, GUO Li-na2, HAO Yan2

(1. Qingdao Engineering Technology Research Center for Meteorological Disaster Prevention, Qingdao 266003, China; 2. Qingdao Meteorological Bureau, Qingdao 266003, China; 3. Key Laboratoray for Meteorological Disaster Prevention and Mitigation of Shandong, Jinan 250031, China)

The climate characteristics of tropical cyclones affecting Qingdao during 1949–2020 were analyzed in terms of numbers, period, intensity, and precipitation caused by tropical cyclones. For this analysis, Typhoon Yearbook, tropical cyclone data as well as surface observations in the region of Qingdao were used. The results showed that the tropical cyclone numbers affecting Qingdao tended to decrease and mostly took on the feature of 2a to 4a period. The tracks of the tropical cyclones affecting the area were classified into eight categories, and those changing directions or moving northward after making landfall accounted for 47.9%. The track of making landfall and then moving northward was dominant in July, whereas the track that steered after landfall was mainly dominant in September. The intensity of tropical cyclones affecting Qingdao showed a weakening tendency with a clear decadal feature. During the period in which tropical cyclones affected Qingdao, the variation in tropical cyclone strength was not obvious. There was a clear spatial difference in the heavy precipitation area for various tracks. Tropical cyclones with the track of making landfall and then moving northward caused the strongest daily and process precipitation in the Qingdao region. In contrast, tropical cyclones with offshore steering tracks and tracks at the ocean had less influence on the rainfall.

tropical cyclone; Qingdao; climate characteristics

Jan. 21, 2021

P466

A

1000-3096(2022)1-0044-12

10.11759/hykx20210121001

2021-01-21;

2021-06-15

青島沿海地區(qū)大風(fēng)預(yù)報(bào)預(yù)警技術(shù)研究與應(yīng)用(2019qdqxz01)

[Research and application of forecasting and warning technology for gale in Qingdao coastal area, No. 2019qdqxz01]

馬艷(1970—), 女, 寧夏銀川人, 研究員, 主要從事天氣預(yù)報(bào)技術(shù)研究, E-mail: qdyanma@163.com; 郭麗娜(1980—), 女,通信作者, 工程師, 研究方向: 氣候與氣候變化, E-mail: yinlingr@126.com

(本文編輯: 康亦兼)