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(上海師范大學(xué) 旅游學(xué)院，上海 200234)

0 引 言

熱帶氣旋是發(fā)生在熱帶或副熱帶洋面上的低壓、氣旋性渦旋.當(dāng)它的強(qiáng)度發(fā)展到一定程度之后,稱謂也相應(yīng)有了變化,在西北太平洋稱之為臺風(fēng)(大西洋稱為颶風(fēng)).按照其強(qiáng)度,世界氣象組織將熱帶氣旋分為熱帶低壓(TD)、熱帶風(fēng)暴(TS)、強(qiáng)熱帶風(fēng)暴(STS)、臺風(fēng)(TY)、強(qiáng)臺風(fēng)(STY)、超強(qiáng)臺風(fēng)(SuperTY),其中臺風(fēng)(近中心最大風(fēng)速大于32.7 m/s)以上等級的熱帶氣旋具有很強(qiáng)的破壞力.強(qiáng)烈的熱帶氣旋常伴有大風(fēng)、暴雨、風(fēng)暴潮等,是一種重要的災(zāi)害性天氣系統(tǒng)[1].

在全球幾大熱帶氣旋生成區(qū)中,中國位于熱帶氣旋發(fā)生頻率最高(占全球總發(fā)生數(shù)的1/3以上)、強(qiáng)度最強(qiáng)(約有一半以上的熱帶氣旋發(fā)展成臺風(fēng))的西北太平洋西岸[2].受東風(fēng)帶和副熱帶高壓的影響,西北太平洋上生成的熱帶氣旋中大部分移向中國、日本、菲律賓、越南和韓國等地并登陸.因此,我國是世界上少數(shù)幾個受熱帶氣旋影響嚴(yán)重的國家之一,平均每年有7個臺風(fēng)登陸,最多12個左右[3-4].而且,每次登陸我國的臺風(fēng)都造成大面積的農(nóng)作物受害,使糧食減產(chǎn),造成重大經(jīng)濟(jì)損失,同時帶來巨大的人員傷亡.

近百年來,不少學(xué)者對西北太平洋熱帶氣旋的活動進(jìn)行了大量研究.周俊華等[1]研究了1949～1999年西北太平洋熱帶氣旋的時空分異,同時評估了熱帶氣旋造成的災(zāi)害;古月[5]分析了1949～2010年這62年間西北太平洋熱帶氣旋的空間分布規(guī)律;王磊等[3]發(fā)現(xiàn)了近30年登陸我國的西北太平洋熱帶氣旋活動的時空變化特征;陳敏等[6]根據(jù)1949～1996年的資料指出了臺風(fēng)源地隨季節(jié)變化的關(guān)系;袁金南等[7]針對1945～2005年西北太平洋上不同強(qiáng)度熱帶氣旋的時空變化特征進(jìn)行了研究分析,Chan研究了西北太平洋臺風(fēng)的年際與年代際變化[8].

綜上所述,目前關(guān)于熱帶氣旋時空分布規(guī)律的研究比較多,而有關(guān)臺風(fēng)路徑突變、臺風(fēng)打轉(zhuǎn)的空間分布規(guī)律方面的研究不是很多,僅有少量文獻(xiàn),如地形對臺風(fēng)路徑的影響[9],逆時針打轉(zhuǎn)路徑的可能原因[10],打轉(zhuǎn)臺風(fēng)的一些統(tǒng)計特點[11]等.對于運用歷史臺風(fēng)數(shù)據(jù),系統(tǒng)地進(jìn)行打轉(zhuǎn)臺風(fēng)時空規(guī)律的研究,還比較少見.因此,本文作者將充分借鑒前人的研究成果,運用1949～2011年西北太平洋區(qū)域臺風(fēng)歷史數(shù)據(jù)庫,對臺風(fēng)路徑突變中的打轉(zhuǎn)現(xiàn)象及其時空規(guī)律進(jìn)行系統(tǒng)研究,提升對臺風(fēng)路徑突變的認(rèn)識,從而提高臺風(fēng)路徑突變的預(yù)報水平,減少臺風(fēng)災(zāi)害所帶來的損失.

1 研究區(qū)概況及數(shù)據(jù)處理

1.1 研究區(qū)概況

在全球幾大熱帶氣旋生成區(qū)中,西北太平洋是形成熱帶氣旋數(shù)量最多、強(qiáng)度最強(qiáng)的一個海區(qū).絕大多數(shù)的西北太平洋熱帶氣旋發(fā)源于5°N～25°N之間,即南海到我國臺灣省以及菲律賓以東的洋面上,包括馬里亞納、加羅林及馬紹爾群島所在海域.

西北太平洋海域也是全年各月都有臺風(fēng)發(fā)生的唯一地區(qū)[12].在5～12月每月的臺風(fēng)數(shù)平均在1個以上.臺風(fēng)出現(xiàn)的盛期為7～10月,約占全年臺風(fēng)總數(shù)的70%,其中又以8、9月最多,約占全年臺風(fēng)總數(shù)的41%.在1970～2001年這32年間生成的熱帶氣旋年均27個,其中登陸的就有256個[4].且在2000～2008年這8年間發(fā)生超強(qiáng)臺風(fēng)的個數(shù)幾乎占全球發(fā)生總數(shù)的一半(47.7%)[13].

1.2 數(shù)據(jù)源及處理方法

臺風(fēng)數(shù)據(jù)主要采用中國臺風(fēng)網(wǎng)“CMA-STI熱帶氣旋最佳路徑數(shù)據(jù)集”(1949～2011年).考慮到計算與分析的需要,基于MySQL數(shù)據(jù)庫平臺設(shè)計了臺風(fēng)數(shù)據(jù)庫,主要屬性項包括臺風(fēng)編碼、時間、強(qiáng)度、經(jīng)緯度、最大風(fēng)力(級)、最大風(fēng)速(m/s)、中心氣壓(102Pa)、移動速度(km/h)、移動方向、七級風(fēng)圈半徑(km)、十級風(fēng)圈半徑(km)等.

2 打轉(zhuǎn)臺風(fēng)的總體特征

2.1 西北太平洋臺風(fēng)的年際變化特征

圖1 1949～2011年逐年臺風(fēng)與打轉(zhuǎn)臺風(fēng)發(fā)生次數(shù)圖

從圖1中可以看出,從1949～2011年的63年中,共有2172條臺風(fēng)記錄(將在同一個區(qū)域同時發(fā)生的多條臺風(fēng)分開并各記為一條,盡管部分臺風(fēng)存在的時間較短).相鄰的2個年份中,臺風(fēng)發(fā)生次數(shù)的多寡呈現(xiàn)交替分布,逐年連續(xù)增加或減少的現(xiàn)象很少.臺風(fēng)發(fā)生次數(shù)平均每年35次,最多的是1967年(56次),其次是1971年(53次),這和余帆等[14]關(guān)于近60年西北太平洋臺風(fēng)年代際變化特征的研究相符合.另外,按照每10年一統(tǒng)計,臺風(fēng)發(fā)生次數(shù)總和從高到低依次是1960年代(420次)、1970年代(394次)、1980年代(348次)、1950年代(336次)、1990年代(314次)、21世紀(jì)前十年(279次).可見,1960、70年代的臺風(fēng)最多,近些年出現(xiàn)減少趨勢.在這63年中,臺風(fēng)數(shù)量減少的年份多為厄爾尼諾年,增加的多為反厄爾尼諾年,這與何敏等指出的臺風(fēng)活動在反厄爾尼諾年增加,厄爾尼諾年減少的結(jié)論相一致[15].另外,臺風(fēng)生成次數(shù)在1961～1971 年間明顯迅速增多,但在1972年突然降到40次以下,且1975年以后次數(shù)再沒有超過40次.這符合Chan等指出的熱帶氣旋的生成次數(shù)在1960年代初到1970年代中期具有減少的趨勢[16].

2.2 打轉(zhuǎn)臺風(fēng)的統(tǒng)計規(guī)律

(1) 如圖1,在上述63年中,臺風(fēng)路徑中較明顯的打轉(zhuǎn)共有278次,平均每年4.5次.其中,每年最多的打轉(zhuǎn)次數(shù)及其對應(yīng)年份分別是11次(1967年)、9次(1985年、1966年、1978年)、8次(1970年).其中1967年前后各5年內(nèi),臺風(fēng)打轉(zhuǎn)次數(shù)較多,其余年份打轉(zhuǎn)次數(shù)較少,有5個年份為0.特別是21世紀(jì)以來,臺風(fēng)的打轉(zhuǎn)次數(shù)較少,有些年份沒有發(fā)生較明顯的打轉(zhuǎn)現(xiàn)象.可以看出,這和臺風(fēng)的年際變化規(guī)律有一定的相似.

(2) 按照打轉(zhuǎn)方向分類,順時針打轉(zhuǎn)共有105次(占37.77%),逆時針打轉(zhuǎn)173次(占62.23%).順時針打轉(zhuǎn)的臺風(fēng)數(shù)量明顯少于逆時針打轉(zhuǎn)臺風(fēng)的數(shù)量,這可能是由臺風(fēng)周圍的各塊高壓對臺風(fēng)影響的時間次序不同引起的[17].

2.3 臺風(fēng)打轉(zhuǎn)后的發(fā)展方向

如圖2(a),按照臺風(fēng)打轉(zhuǎn)后的發(fā)展方向,向西北82次、向東北79次、向西南43次、向西33次、向東南20次、向東10次、向北7次、向南4次.從總體上看,臺風(fēng)打轉(zhuǎn)后以偏北方向(西北和東北)發(fā)展為主,但也有相當(dāng)一部分臺風(fēng)在打轉(zhuǎn)后西行.

圖2 臺風(fēng)打轉(zhuǎn)后發(fā)展方向

順時針打轉(zhuǎn)后的臺風(fēng)發(fā)展方向,如圖2(b),以向西北(28次)、向西南(27次)為主,這兩個方向各占26.67%和25.71%,向東北(19次)發(fā)展的占18.10%,向西(13次)發(fā)展的占12.38%;逆時針打轉(zhuǎn)后的臺風(fēng)發(fā)展方向,如圖2(c),以向東北(59次)、向西北(54次)為主,這兩個方向各占34.10%和31.21%,向西(20次)發(fā)展的占11.56%,向西南(17次)發(fā)展的占9.83%.根據(jù)研究表明,西行打轉(zhuǎn)臺風(fēng)影響東部沿海地區(qū)的數(shù)量(僅占11.87%)雖然不大,但也不能忽視.

3 打轉(zhuǎn)臺風(fēng)的時空分布

3.1 打轉(zhuǎn)臺風(fēng)的空間分布特征

圖3 西北太平洋累年打轉(zhuǎn)臺風(fēng)幾何中心位置分布圖

通過計算打轉(zhuǎn)臺風(fēng)幾何中心并制圖(如圖3所示,用圓圈和三角形符號表示臺風(fēng)打轉(zhuǎn)之處的幾何中心).打轉(zhuǎn)臺風(fēng)主要發(fā)生在洋面,主要位于110°E～150°E、10°N～30°N區(qū)域范圍內(nèi).以菲律賓群島、臺灣省一直到長江口這一線為界,其中西側(cè)的南海區(qū)域打轉(zhuǎn)臺風(fēng)所占數(shù)量最多、密度最大.東側(cè)的西北太平洋區(qū)域,打轉(zhuǎn)臺風(fēng)主要集中在130°E附近,140°E以東分布相對稀疏.

3.1.1 逆時針打轉(zhuǎn)臺風(fēng)的空間分布特征

如圖3(三角形符號),逆時針打轉(zhuǎn)的臺風(fēng)主要位于110°E～140°E、10°N～30°N區(qū)域范圍內(nèi),多集中于南海區(qū)域和菲律賓以東的洋面上.首先,逆時針打轉(zhuǎn)臺風(fēng)登陸的地點主要在海南島,少量在福建省,極少會登陸我國其他地區(qū).其次,與順時針打轉(zhuǎn)臺風(fēng)登陸福建省的位置比較,逆時針打轉(zhuǎn)臺風(fēng)的登陸位置要更偏北些,幾乎到了我國福建省與江西省邊界處.

3.1.2 順時針打轉(zhuǎn)臺風(fēng)的空間分布特征

圖3中(圓圈代表順時針打轉(zhuǎn)的臺風(fēng)中心),順時針打轉(zhuǎn)的臺風(fēng)主要分布在110°E～150°E、10°N～25°N的區(qū)域范圍內(nèi).絕大多數(shù)順時針打轉(zhuǎn)臺風(fēng)的打轉(zhuǎn)中心位置隨緯度的升高出現(xiàn)向東偏移的現(xiàn)象,從而在經(jīng)度上擴(kuò)大了其活動范圍,但是大多數(shù)在緯度上卻比逆時針打轉(zhuǎn)臺風(fēng)偏低.而且順時針打轉(zhuǎn)臺風(fēng)在南海地區(qū)的分布要比逆時針打轉(zhuǎn)臺風(fēng)的分布稀疏些,其登陸的位置主要在福建省.

3.2 打轉(zhuǎn)臺風(fēng)的時間分布特征

3.2.1 累年月際變化特征

(1) 臺風(fēng)生成次數(shù)的累年月際變化特征

圖4 1949～2011年西北太平洋累年每月臺風(fēng)和打轉(zhuǎn)臺風(fēng)生成次數(shù)圖

利用最新資料統(tǒng)計1949～2011年這63年間西北太平洋各月臺風(fēng)的生成次數(shù)(圖4實線).從圖4中可以看出,各月臺風(fēng)發(fā)生次數(shù)在6～11月,基本以8月份為中心呈正態(tài)分布,7～10月是臺風(fēng)發(fā)生比較頻繁的月份,這4 個月占總數(shù)的68.66%,其中8月份發(fā)生次數(shù)最多,占總次數(shù)的23.07%.而2月份發(fā)生次數(shù)最少,為19次,僅占總次數(shù)的0.87%.

(2) 打轉(zhuǎn)臺風(fēng)生成次數(shù)的累年月際變化特征

圖4中虛線是1949～2011年這63年間西北太平洋各月打轉(zhuǎn)臺風(fēng)生成次數(shù).從圖4中可以看出,打轉(zhuǎn)臺風(fēng)生成次數(shù)與臺風(fēng)生成次數(shù)的趨勢基本一樣,6～11月打轉(zhuǎn)臺風(fēng)生成次數(shù)占全年的86.3%,尤其是7～10月其生成次數(shù)均超過全年平均數(shù)量,占總數(shù)的73.7%.可以說這4個月也是西北太平洋打轉(zhuǎn)臺風(fēng)生成的高發(fā)期,其中8月為生成次數(shù)最多的月份,平均每年1.2個,占到總數(shù)的27.7%.但1～5月,卻很少有打轉(zhuǎn)臺風(fēng)生成,僅占總數(shù)的10%,其中2月份生成的打轉(zhuǎn)臺風(fēng)次數(shù)最少,平均每年0.03個.

3.2.2 累年季節(jié)變化特征

如圖5,冬季(12月至次年2月,圖5a)和春季(3～5月,圖5b)為打轉(zhuǎn)臺風(fēng)生成次數(shù)的低谷期,從打轉(zhuǎn)臺風(fēng)的數(shù)量上來看,冬季(20次)和春季(19次)幾乎持平.從打轉(zhuǎn)臺風(fēng)的幾何中心位置分布來看,冬季打轉(zhuǎn)臺風(fēng)分布比較集中,主要在菲律賓以東洋面(10°N～15°N之間),少量在我國南海區(qū)域,影響范圍比較小;春季打轉(zhuǎn)臺風(fēng)的整體分布較為稀疏,出現(xiàn)向東分散的現(xiàn)象,且菲律賓以東洋面的密集區(qū)基本上已經(jīng)消失,而分布在我國南海區(qū)域的打轉(zhuǎn)臺風(fēng)已經(jīng)由10°N向北移動至15°N.

夏季(6～8月,圖5c)和秋季(9～11月,圖5d)兩個季節(jié)是打轉(zhuǎn)臺風(fēng)活動的高發(fā)期,不僅生成打轉(zhuǎn)臺風(fēng)的次數(shù)迅速增多(最高可達(dá)到70次左右),而且分布范圍也更廣,基本覆蓋了整個西北太平洋地區(qū).夏季的兩個打轉(zhuǎn)臺風(fēng)的高值區(qū)(菲律賓以東洋面和我國南海區(qū)域)相對于冬季和春季的位置又向北移動,大概移動到了20°N,其中南海的高頻區(qū)已經(jīng)明顯靠近我國大陸,菲律賓以東的高頻區(qū)幾乎北移到我國臺灣省的東面.相對于夏季,秋季的打轉(zhuǎn)臺風(fēng)生成次數(shù)稍高,而且其分布范圍在緯度上有所降低,但是在經(jīng)度上卻向東移動.整體分布上沒有夏季集中,而且打轉(zhuǎn)臺風(fēng)的幾何中心位置出現(xiàn)南移現(xiàn)象.又因為其分布整體向東移動,所以對我國大陸的影響逐漸減小.

在四個季節(jié)中,只有夏、秋兩季有打轉(zhuǎn)臺風(fēng)登陸,但是從深入內(nèi)陸的范圍來看,夏季打轉(zhuǎn)臺風(fēng)深入的范圍比秋季要廣一些,可到達(dá)福建省內(nèi)陸,說明了夏季打轉(zhuǎn)臺風(fēng)的強(qiáng)度較大.從春季到夏季,打轉(zhuǎn)臺風(fēng)的幾何中心位置逐漸向北移動,在夏季達(dá)到最北,秋季又逐漸南移,這與陳敏等[3]指出的臺風(fēng)源地的季節(jié)變化規(guī)律相一致.所以西北太平洋上打轉(zhuǎn)臺風(fēng)有著明顯的季節(jié)變化規(guī)律.

圖5 西北太平洋累年打轉(zhuǎn)臺風(fēng)幾何中心位置季節(jié)分布圖

4 結(jié) 論

根據(jù)中國臺風(fēng)網(wǎng)1949～2011年這63年間的臺風(fēng)數(shù)據(jù),對西北太平洋打轉(zhuǎn)臺風(fēng)的時空特征進(jìn)行了研究,得到以下結(jié)論:

(1) 較明顯的打轉(zhuǎn)臺風(fēng)共有278次,1967年前后各5年內(nèi)臺風(fēng)打轉(zhuǎn)次數(shù)較多.從整體上來看,臺風(fēng)打轉(zhuǎn)后的發(fā)展方向以偏北(西北和東北)為主,也有一部分打轉(zhuǎn)后西行.

(2) 打轉(zhuǎn)臺風(fēng)主要發(fā)生在洋面,主要分布在110°E～150°E、10°N～30°N區(qū)域范圍內(nèi).以菲律賓群島、臺灣省一直到長江口這一線為界,其中西側(cè)的南海區(qū)域打轉(zhuǎn)臺風(fēng)所占數(shù)量最多、密度最大.東側(cè)的西北太平洋區(qū)域,打轉(zhuǎn)臺風(fēng)主要集中在130°E附近,140°E以東分布相對稀疏.

(3) 順時針打轉(zhuǎn)的臺風(fēng)要少于逆時針打轉(zhuǎn)的臺風(fēng),且大多數(shù)順時針打轉(zhuǎn)臺風(fēng)中心位置的緯度要低于逆時針打轉(zhuǎn)的臺風(fēng).

(4) 隨著緯度的升高,絕大多數(shù)順時針打轉(zhuǎn)臺風(fēng)的打轉(zhuǎn)中心位置出現(xiàn)偏東現(xiàn)象.

(5) 打轉(zhuǎn)臺風(fēng)生成的高發(fā)期為7～10月,占總數(shù)的73.7%,其中8月是生成次數(shù)最多的月份,占到總數(shù)的27.7%.2月份生成的打轉(zhuǎn)臺風(fēng)次數(shù)最少,平均每年0.03個.

(6) 夏季打轉(zhuǎn)臺風(fēng)主要有兩個生成次數(shù)高頻區(qū),分別為我國的南海區(qū)域和菲律賓以東的洋面.從季節(jié)上看,夏季和秋季是打轉(zhuǎn)臺風(fēng)活動的高發(fā)期,夏季的打轉(zhuǎn)臺風(fēng)生成次數(shù)稍低于秋季,但是其深入內(nèi)陸的范圍廣于秋季.從春季到夏季其打轉(zhuǎn)中心位置逐漸向北移動,夏季達(dá)到最北,秋季又逐漸南移.

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