徐海秋，謝維斯，張羽，梁敏妍，4

（1.廣東省氣象防災(zāi)技術(shù)服務(wù)中心，廣東廣州 510080；2.廣東省氣象公共服務(wù)中心，廣東廣州 510080；3.廣東省氣候中心，廣東廣州 510080；4.江門市氣象局，廣東江門 529030）

海冰消融和異常，對海氣交換和大氣環(huán)流有重要影響，往往通過復(fù)雜的反饋過程，對天氣氣候起到至關(guān)重要的作用和有重要的指示反應(yīng)［1-5］。任艷群等［1］研究了北半球積雪 ／海冰面積與溫度相關(guān)性差異；黃仕松等［2］、王春紅等［3］研究了北極海冰對大氣環(huán)流、氣候影響的關(guān)系和作用；高清清等［4］探討了冬春季北極海冰的變化特征及其與西北太平洋熱帶氣旋活動的關(guān)系。關(guān)于廣東和華南地區(qū)的臺風(fēng)研究也很多［6-9］，如胡婭敏等［6］研究了廣東熱帶氣旋氣候變化的新特征，發(fā)現(xiàn)登陸或嚴(yán)重影響廣東的TC總體呈現(xiàn)減少、強(qiáng)度增強(qiáng)的特點(diǎn)，建議完善防御機(jī)制，加強(qiáng)基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)和提高防御意識等建議；劉春霞等［7］采用小波分析方法研究了登陸廣東的 TC年際變化特征；蘇玉婷等［8］開展了廣西沿海地形對超強(qiáng)臺風(fēng)“威馬遜”影響的數(shù)值試驗(yàn)研究。而北半球海冰與廣東登陸臺風(fēng)的關(guān)系和可能存在的影響，尚未見有相關(guān)的研究發(fā)表。本研究擬在分析登陸廣東臺風(fēng)的氣候特征和北半球海冰范圍特征的基礎(chǔ)上，研究北半球海冰與登陸廣東臺風(fēng)的關(guān)系，為臺風(fēng)的中長期預(yù)測提供參考，為及早做好臺風(fēng)災(zāi)害的防御提供決策依據(jù)。

1 資料和研究方法

海冰資料使用NOAA（美國國家海洋和大氣局）國家冰雪數(shù)據(jù)中心（NSIDC）提供的1979—2017年的北半球海冰范圍的距平百分率數(shù)據(jù)（2019年8月下載），其中1987年12月、1988年1月數(shù)據(jù)缺測，其它各月的數(shù)據(jù)完整、連續(xù)，在統(tǒng)計(jì)分析時(shí)分別對樣本數(shù)作了相應(yīng)的調(diào)整。臺風(fēng)資料使用中國氣象局熱帶氣旋資料中心提供的1979—2018年的登陸資料；登陸數(shù)據(jù)包含登陸香港、澳門（期間沒有出現(xiàn)）進(jìn)入內(nèi)陸影響廣東的臺風(fēng)，若有兩次或以上登陸的、按強(qiáng)度最強(qiáng)的統(tǒng)計(jì)；本研究所指的臺風(fēng)包含熱帶低壓（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)（SupterTY）。常年值為1981—2010年共30年的平均；歷年是指應(yīng)用數(shù)值的起止時(shí)間內(nèi)的所有年。

研究方法應(yīng)用數(shù)理統(tǒng)計(jì)和Excel中的correl函數(shù)計(jì)算相關(guān)系數(shù)，并對其進(jìn)行顯著性水平檢驗(yàn)；為消除不同單位和數(shù)值差異大的影響，在計(jì)算和分析登陸臺風(fēng)與海冰的相關(guān)性時(shí)，登陸臺風(fēng)頻數(shù)也轉(zhuǎn)換為與常年對比的距平百分率值。

2 研究結(jié)果與分析

2.1 登陸廣東臺風(fēng)的頻次特征

統(tǒng)計(jì)1979—2018年登陸廣東的臺風(fēng)，累計(jì)共有147個。期間，每年均會有臺風(fēng)登陸，最多的是7個（1993年）；最少只有 1個（2005、2007、2010年）；常年平均為3.5個。登陸的臺風(fēng)中，強(qiáng)度包含了從超強(qiáng)臺風(fēng)到熱帶低壓的各個級別，其中又以強(qiáng)熱帶風(fēng)暴級別最多，共有47個，常年平均1.3個；其后依次為臺風(fēng)、熱帶低壓、熱帶風(fēng)暴、強(qiáng)臺風(fēng)、超強(qiáng)臺風(fēng)。超強(qiáng)臺風(fēng)級別登陸的最少，只有2個，分別是1409號臺風(fēng)“威馬遜”和1513號臺風(fēng)“彩虹”。登陸廣東臺風(fēng)的歷年次數(shù)和常年頻次見表1。

表1 登陸廣東臺風(fēng)的歷年次數(shù)和常年頻次

2.2 海冰的變化特征

1）月際變化。

統(tǒng)計(jì)1979—2017年各月歷年平均的北半球海冰范圍的距平百分率（表2），可以看出，1—5月為正距平，7—11月均為負(fù)距平。其中6月正距平多、負(fù)距平少，逐年分布來看有21年為正距平，占54%，有18年為負(fù)距平，占46%，值得注意的是，1994年以前均為正距平，2001年轉(zhuǎn)為負(fù)距平后就一直維持該分布趨勢。12月分布只有2016年出現(xiàn)了負(fù)距平，其它各年均為正距平。由此可見，北半球海冰范圍減小趨勢顯著，還出現(xiàn)了質(zhì)的變化。

從海冰范圍距平百分率值可以看出，北半球海冰有明顯的月際變化特征，年內(nèi)成單峰型分布。3月達(dá)到一年最大范圍的峰值，常年距平百分率為32.54%；然后逐月下降；9月達(dá)到一年最小范圍的谷值，常年距平百分率為-44.90%；此后到次年2月轉(zhuǎn)呈上升趨勢。

表2 北半球海冰范圍逐月的歷年和常年平均的距平百分率 %

2）年代際變化。

北半球海冰范圍距平百分率的年代際變化如圖1所示。從圖1可以明顯看出，北半球海冰范圍全年各月的年代際均呈逐年代減小的趨勢，越往后的年代，范圍面積越小?？梢?，在全球氣候變暖的大背景下，北半球的海冰范圍正在變得越來越小。

圖1 北半球海冰范圍距平百分率的年代際變化

2.3 北半球海冰與登陸廣東臺風(fēng)的關(guān)系

影響廣東的臺風(fēng)多為每年后汛期的7—9月，為取得一定的預(yù)報(bào)提前量，本研究用上一年各月和當(dāng)年上半年各月的北半球海冰范圍距平百分率與當(dāng)年登陸廣東的臺風(fēng)頻次距平百分率進(jìn)行相關(guān)分析，結(jié)果見表3。

從表3可以看出，北半球逐月海冰范圍距平百分率與登陸廣東的TC（含所有臺風(fēng)級別）為正相關(guān)。其中相關(guān)性與上一年4月最好、其次為上一年5月，依次通過顯著性水平為0.2的檢驗(yàn)；之后相關(guān)系數(shù)從高到低依次是上一年11、3、12月，當(dāng)年5、4月，上一年10月，當(dāng)年1、2月，均通過顯著性水平0.5的檢驗(yàn)；其它各月沒有通過顯著性檢驗(yàn)。

與登陸廣東的STY均為負(fù)相關(guān)，其中相關(guān)性與當(dāng)年6月最好，其次為當(dāng)年2月，之后從高到低依次為當(dāng)年5月、上一年1月、當(dāng)年1和4月，均通過顯著性水平0.05的檢驗(yàn)；當(dāng)年3月，上一年2、4、3、7月也依次通過顯著性水平0.1的檢驗(yàn)；上一年12、11、8、9月依次通過顯著性水平0.2的檢驗(yàn)，其它月份均通過0.5的檢驗(yàn)。

與登陸廣東的TY負(fù)相關(guān)多、正相關(guān)少。其中與上一年4、3月為正相關(guān)，但沒有通過顯著性檢驗(yàn)；其它月份均為負(fù)相關(guān)，與上一年6、7、10、9月共4個月依次通過顯著性水平0.5的檢驗(yàn)，其余各月沒有通過顯著性檢驗(yàn)。

與登陸廣東的STS均為正相關(guān)。其中與上一年5月的相關(guān)性最好；其次是當(dāng)年2、1月份；往后依次為當(dāng)年3月，上一年6、4月，當(dāng)年4、6月，上一年11月，均通過顯著性水平0.05的檢驗(yàn)；其它各月也通過了0.1的檢驗(yàn)。

與登陸廣東的TS負(fù)相關(guān)多、正相關(guān)少。其中，與上一年12、11月為正相關(guān)、但沒有通過顯著性檢驗(yàn)；其它均為負(fù)相關(guān)，有當(dāng)年2、1、6、3、5、4月，上一年5月，均通過顯著性水平0.5的檢驗(yàn)。

與登陸廣東的TD均為正相關(guān)，其中與當(dāng)年5月相關(guān)性最好，通過顯著性水平0.05的相關(guān)性檢驗(yàn)；之后依次是當(dāng)年4月，上一年4、5月，通過了0.1的顯著性水平檢驗(yàn)；上一年10月，當(dāng)年6、2月，上一年8、7月通過顯著性水平0.2的檢驗(yàn)；其它各月則通過了0.5的顯著性水平檢驗(yàn)。

表3 北半球海冰范圍距平與登陸廣東臺風(fēng)頻數(shù)距平的相關(guān)系數(shù)

以上分析表明，前期北半球海冰范圍距平百分率與登陸廣東的STY、STS和TD相關(guān)性高；在預(yù)報(bào)預(yù)測業(yè)務(wù)中，可取相關(guān)性高的月份構(gòu)建預(yù)測模型，為登陸臺風(fēng)頻數(shù)服務(wù)提供依據(jù)和獲得預(yù)測提前量。

北半球海冰范圍距平百分率與登陸TC的相關(guān)系數(shù)通過顯著性水平0.2的檢驗(yàn)；與登陸TY及TS通過0.5的檢驗(yàn)，顯著性不明顯，可以作為一定的參考。

3 結(jié)論

1）1979—2018年共有147個臺風(fēng)登陸廣東，每年均有臺風(fēng)登陸，最多達(dá)7個，最少是1個，常年平均登陸3.5個。登陸臺風(fēng)中，STS級別最多，有47個，常年平均1.3個；其后依次為31個TY、30個 TD、29個 TS、8個 STY、2個 SuperTY，常年平均分別為0.8、0.8、0.5和0.1個，超強(qiáng)臺風(fēng)常年頻次＜0.1個。

2）1979—2017年北半球的海冰范圍距平，1—5月均為正距平；7—11月均為負(fù)距平；其中，6月正距平占46%，負(fù)距平占54%，并從2001年轉(zhuǎn)為負(fù)距平后就一直維持；12月只在2016年出現(xiàn)一次負(fù)距平，其他它年份均為正距平，出現(xiàn)了質(zhì)的變化。

3）海冰距平年內(nèi)月分布呈單峰型，3月達(dá)到峰值，常年距平值為32.54%，9月是谷值，常年距平值為-44.90%。海冰面積距平年代際變化呈減小趨勢。

4）前期北半球海冰范圍距平與登陸廣東的STY、STS和TD相關(guān)性高，可作為預(yù)測依據(jù)。相關(guān)系數(shù)通過顯著性水平0.05的檢驗(yàn)且相關(guān)度排在前3位的分別是當(dāng)年6、2月的北半球海冰范圍距平與登陸廣東的STY；上一年5月，當(dāng)年2月與登陸廣東的STS；當(dāng)年5月與登陸廣東的TD。

每年臺風(fēng)登陸情況是預(yù)報(bào)中的難點(diǎn)和重點(diǎn)；本研究在海冰和登陸廣東臺風(fēng)的相關(guān)性分析中，發(fā)現(xiàn)了較為有意義的結(jié)果，海氣作用反饋到極端天氣氣候事件確實(shí)有指示反應(yīng)［4］，后期工作中可取相關(guān)度高且通過檢驗(yàn)的月份構(gòu)建預(yù)測模型，為臺風(fēng)預(yù)測和防災(zāi)提供科學(xué)依據(jù)。