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(huán)流，是最具破壞性的天氣系統(tǒng)之一，熱帶氣旋登陸過程中通常會伴隨有大風(fēng)、暴雨并可能誘發(fā)強(qiáng)烈風(fēng)暴潮等氣象災(zāi)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(zāi)害最嚴(yán)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(qiáng)度影響，按頻數(shù)從高到低，超強(qiáng)臺風(fēng)、臺風(fēng)、強(qiáng)臺風(fēng)、強(qiáng)熱帶風(fēng)暴、熱帶風(fēng)暴依次占31%、24%、20%、17%、8%?？梢?，在登陸福建的熱帶氣旋中，危害最大的是臺風(fēng)，防災(zāi)減災(zāi)的難度也較大。

林莉等[6]發(fā)現(xiàn)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(fā)生在7月、8月、9月，占總數(shù)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(fā)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(cè)的洋面及琉球群島附近的區(qū)域。張容焱等[8]研究發(fā)現(xiàn)南海北部是登陸福建熱帶氣旋生成頻數(shù)最多、影響最大的區(qū)域，中心最高個數(shù)達(dá)到了41個；菲律賓群島的中心最多頻數(shù)為35個，而馬里亞納群島的中心最多頻數(shù)為16個。魏應(yīng)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(fēng)來自西太平洋經(jīng)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(shù)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(qū)登陸，對福建地區(qū)產(chǎn)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(qū)登陸，或從臺灣東部區(qū)域，沿海繞經(jīng)臺灣島以北海域，進(jìn)入臺灣海峽并在福建省中南部地區(qū)登陸。熱帶氣旋生成后，其移動的方向會受到自身結(jié)構(gòu)、海溫及地形等因素影響，使得路徑復(fù)雜多變。林莉等[6]根據(jù)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(zhuǎn)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(jié)近40年來登陸和影響福建的熱帶氣旋的時空規(guī)律和路徑特征，分析登陸和影響福建熱帶氣旋的環(huán)境場特征，可為福建的熱帶氣旋預(yù)報和防災(zāi)減災(zāi)工作提供科學(xué)依據(jù)，具有一定的現(xiàn)實意義。

2 數(shù)據(jù)和研究方法

2.1 數(shù)據(jù)

本文最佳路徑數(shù)據(jù)資料來源于中國氣象局上海臺風(fēng)研究所CMA—STI，熱帶氣旋路徑數(shù)據(jù)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(jīng)緯度、中心最低氣壓、2分鐘平均近中心氣壓風(fēng)速和強(qiáng)度等級等。

本文所用大氣環(huán)流資料來自NCEP-DOE Reanalysis再分析數(shù)據(jù)，分辨率為2.5°×2.5°，在垂直方向上一共有17層，包括標(biāo)準(zhǔn)等壓面上的風(fēng)場、高度場、溫度場、相對濕度場等。

2.2 研究方法

根據(jù)國家標(biāo)準(zhǔn)《熱帶氣旋等級》(GBT19201—2016)，按照其中心附近地面的最大風(fēng)速對熱帶氣旋進(jìn)行分類:熱帶低壓(簡稱TD，風(fēng)速低于17.2m/s)、熱帶風(fēng)暴(簡稱TS，風(fēng)速區(qū)間為17.2～24.4m/s)、強(qiáng)熱帶風(fēng)暴(簡稱STS，風(fēng)速區(qū)間為24.5～32.6m/s)、臺風(fēng)(簡稱TY，風(fēng)速區(qū)間為32.7～41.4m/s)、強(qiáng)臺風(fēng)(簡稱STY，風(fēng)速區(qū)間為41.5～50.9m/s)和超強(qiáng)臺風(fēng)(簡稱SuperTY，風(fēng)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(qiáng)度頻數(shù)及其所占比例進(jìn)行統(tǒng)計。其中，熱帶氣旋登陸福建時刻的強(qiáng)度(熱帶氣旋移動中跨過海岸線前最后一次記錄軌跡點強(qiáng)度)均為達(dá)到熱帶風(fēng)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(fēng)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(qiáng)熱帶風(fēng)暴獅子山。

他汀類藥物對經(jīng)皮冠狀動脈介入治療患者術(shù)后短期腎功能及炎性指標(biāo)的影響………………………… 李新峰 張領(lǐng) 蔡華 等（1）78

統(tǒng)計1979—2017年登陸福建熱帶氣旋個數(shù)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(jìn)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(jìn)行登陸的熱帶氣旋，如2001年02號臺風(fēng)“飛燕”；二次登陸熱帶氣旋指先登陸其他區(qū)域再登陸福建的熱帶氣旋。本文所研究時間段內(nèi)二次登陸福建的熱帶氣旋，先登陸的區(qū)域均為臺灣，如2005年05號超強(qiáng)臺風(fēng)“海棠”。路徑統(tǒng)計分析中，均剔除2分鐘平均近中心氣壓最大風(fēng)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(fēng)(月數(shù)據(jù))和經(jīng)向風(fēng)(月數(shù)據(jù))及600 hPa的相對濕度(月數(shù)據(jù))，對風(fēng)場、相對渦度、相對濕度、散度進(jìn)行合成分析。1979—2017年，58個登陸福建熱帶氣旋的平均風(fēng)場，分別使用850 hPa、500 hPa和200 hPa高度層的緯向風(fēng)和經(jīng)向風(fēng)(一日4次)數(shù)據(jù)，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(jié)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(shù)的34.5% ；二次登陸38個，占總數(shù)的65.5%，二次登陸個數(shù)多于一次登陸個數(shù)，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(shù)最多。對逐年數(shù)據(jù)進(jìn)行統(tǒng)計發(fā)現(xiàn)，2010年登陸福建的熱帶氣旋數(shù)量達(dá)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(nèi)登陸福建熱帶氣旋的個數(shù)達(dá)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(shù)呈增長趨勢的結(jié)論(見圖1)。

圖1 1979—2017年登陸福建的熱帶氣旋次數(shù)(紅線表示線性趨勢)

3.1.2 季節(jié)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(shù)量為41，占總數(shù)的71%，秋季登陸福建的熱帶氣旋數(shù)量為17，占總數(shù)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(shù)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(jié)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(qiáng)度大，造成的危害更加直接和劇烈，如2016年16號超強(qiáng)臺風(fēng)“莫蘭蒂”、2013年25號強(qiáng)臺風(fēng)“菲特”及1985年16號強(qiáng)臺風(fēng)“Nelson”，都是一次登陸，給福建帶來了巨大的災(zāi)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(jīng)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(qiáng)度，減小了熱帶氣旋對于福建的危害，如2016年1號超強(qiáng)臺風(fēng)“尼伯特”，在臺灣登陸時強(qiáng)度為超強(qiáng)臺風(fēng)，而在福建登陸時強(qiáng)度已經(jīng)變?nèi)?，成為熱帶風(fēng)暴。熱帶氣旋登陸福建后，一部分是東北走向，其特點是持續(xù)時間長且強(qiáng)度大，另一部分是西北走向，其特點是持續(xù)時間短且強(qiáng)度小，登陸福建后迅速衰弱，在福建區(qū)域內(nèi)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(shù)最多區(qū)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(shù)達(dá)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(jié)果表明，一次登陸生成源地頻數(shù)最多區(qū)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(shù)最多區(qū)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(shù)最多區(qū)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(shù)最多區(qū)域為菲律賓群島以東的洋面上 (15°N～20°N，130°E～145°E)。

(a)總數(shù)

(e)秋季登陸圖4 生成源地頻數(shù)圖

3.2 登陸福建熱帶氣旋的強(qiáng)度

1979—2017年，在登陸福建的58個熱帶氣旋中，強(qiáng)度達(dá)到臺風(fēng)等級的熱帶氣旋個數(shù)最多，共20個，占總數(shù)的34.5%，強(qiáng)熱帶風(fēng)暴強(qiáng)度共19個，占總數(shù)的32.8%。一次登陸為臺風(fēng)強(qiáng)度的熱帶氣旋個數(shù)最多，占總數(shù)的13.8%，二次登陸達(dá)到熱帶風(fēng)暴強(qiáng)度的熱帶氣旋個數(shù)最多，占總數(shù)的27.6%。對一次登陸福建的熱帶氣旋強(qiáng)度與二次登陸福建的熱帶氣旋強(qiáng)度進(jìn)行分析比較發(fā)現(xiàn)，強(qiáng)度等級分別為熱帶風(fēng)暴、強(qiáng)熱帶風(fēng)暴和臺風(fēng)的熱帶氣旋中，二次登陸福建的熱帶氣旋數(shù)量更多；而在強(qiáng)度等級為強(qiáng)臺風(fēng)和超強(qiáng)臺風(fēng)的熱帶氣旋中，一次登陸福建的熱帶氣旋個數(shù)更多(表1)。二次登陸福建熱帶氣旋經(jīng)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(qiáng)度有減弱，就比如2016年的1號超強(qiáng)臺風(fēng)“尼伯特”在臺灣登陸時的強(qiáng)度等級是超強(qiáng)臺風(fēng)，但是當(dāng)它福建登陸時，強(qiáng)度已經(jīng)減弱成熱帶風(fēng)暴。由此可以推斷出一次登陸福建的熱帶氣旋強(qiáng)度更大，所以熱帶氣旋的危害程度、防災(zāi)減災(zāi)的難度也隨之加大。

對于登陸福建的強(qiáng)臺風(fēng)及超強(qiáng)臺風(fēng)進(jìn)一步研究發(fā)現(xiàn)，強(qiáng)臺風(fēng)和超強(qiáng)臺風(fēng)在秋季登陸的次數(shù)占了2/3，2016年16號超強(qiáng)臺風(fēng)“莫蘭蒂”、2013年25號強(qiáng)臺風(fēng)“菲特”及1980年23號超強(qiáng)臺風(fēng)“Percy”均在秋季登陸福建，只有1985年16號強(qiáng)臺風(fēng)“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(qiáng)度比較大的熱帶氣旋，因此，當(dāng)秋季有熱帶氣旋登陸福建時，要加強(qiáng)防御工作。

表1 1979—2017年登陸福建熱帶氣旋的強(qiáng)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(huán)境場分析

3.3.1 對生成發(fā)展的影響

分析1979—2017年夏季平均大尺度環(huán)境場數(shù)據(jù)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(fēng)槽，且正相對渦度強(qiáng)的區(qū)域沿著季風(fēng)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(yùn)藏著較多熱量，這種暖且濕的特征為熱帶氣旋生成創(chuàng)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(yùn)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(shù)最多的區(qū)域。

(a) (b) (c)

分析秋季的平均大尺度環(huán)境場數(shù)據(jù)可得(圖6)，850 hPa季風(fēng)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(fēng)影響，中低緯的西北太平洋海域均盛行東風(fēng)，對流減少，不利于產(chǎn)生擾動，導(dǎo)致秋季生成熱帶氣旋個數(shù)有所減少。200 hPa的風(fēng)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(qū)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(qiáng)，并且從170°E以西的西太平洋海域相對渦度都有所增強(qiáng)，因此秋季登陸福建的熱帶氣旋強(qiáng)度更強(qiáng)，并且生成源地中心區(qū)域比夏季更偏東，與熱帶氣旋生成源地頻數(shù)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(dǎo)氣流數(shù)據(jù)得出，夏季的引導(dǎo)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(dǎo)氣流[圖7(b)]在20°N以北的地區(qū)呈西風(fēng)，不利于熱帶氣旋登陸福建，秋季登陸福建的熱帶氣旋頻數(shù)比夏季少，符合季節(jié)分布統(tǒng)計結(jié)果。菲律賓群島以東洋域位于季風(fēng)槽西南方向，因此生成的熱帶氣旋會受東南風(fēng)影響，朝福建方向移動；此區(qū)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(dāng)北太平洋高壓脊線呈西北—東南走向時，臺風(fēng)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(jié)果與夏季引導(dǎo)氣流得出的結(jié)論一致。秋季季風(fēng)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(fēng)影響，不利于熱帶氣旋北上，減少熱帶氣旋登陸福建次數(shù)，符合秋季引導(dǎo)氣流的結(jié)論。

3.4 影響登陸福建前24小時熱帶氣旋的合成風(fēng)場

分析1979—2017年登陸福建前24小時熱帶氣旋的風(fēng)場可得，850 hPa高度層的風(fēng)場條件下，福建位于季風(fēng)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(cè)，受東南氣流的影響，使得風(fēng)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(jìn)入福建。500 hPa風(fēng)場條件下[圖8(b)]，低緯度受東風(fēng)氣流控制，中緯度受西風(fēng)氣流控制，副熱帶高壓位于30°N左右的區(qū)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(fēng)，南部為西北風(fēng)，因此進(jìn)入福建后的熱帶氣旋一部分將西北轉(zhuǎn)向、另一部分將東北轉(zhuǎn)向，與臺風(fēng)路徑分析結(jié)論相符合。200 hPa風(fēng)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(qū)域受西風(fēng)控制，福建北部受北風(fēng)影響，不利于熱帶氣旋的活動，但福建南部盛行西南風(fēng)會將登陸后的熱帶氣旋路徑轉(zhuǎn)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(fēng)場(矢量和陰影，單位：m/s)

4 結(jié)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(shù)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(shù)夏季最多，為41個(71%)。

②強(qiáng)度達(dá)到強(qiáng)臺風(fēng)以上的熱帶氣旋中，一次登陸較多，在秋季登陸的個數(shù)多于夏季登陸的個數(shù)。

③季風(fēng)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(dǎo)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(dǎo)氣流在20°N以北的地區(qū)呈西風(fēng)，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(jié)果顯示，福建位于季風(fēng)槽的北部和副熱帶高壓的西側(cè)，受東南風(fēng)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(jìn)行細(xì)致討論，關(guān)于環(huán)境場的垂直風(fēng)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(fā)展的影響等有待進(jìn)一步研究。