，，，,2

(1.福建師范大學(xué)地理科學(xué)學(xué)院,福建福州350007；2.福建省陸地災(zāi)害監(jiān)測(cè)評(píng)估工程技術(shù)研究中心,福建福州350007)

近年來(lái)隨著氣候變化愈加劇烈，極端天氣事件頻發(fā)，給人民生活和社會(huì)經(jīng)濟(jì)建設(shè)造成了極大的負(fù)面影響。極端氣候事件成為國(guó)際社會(huì)的關(guān)注焦點(diǎn)[1]。IPCC第五次評(píng)估報(bào)告指出，過(guò)去50多年來(lái)，包括強(qiáng)降水在內(nèi)的極端氣候事件頻率和強(qiáng)度呈現(xiàn)增多趨勢(shì)，未來(lái)極端降水事件的影響地區(qū)可能更加廣泛，影響程度趨于嚴(yán)重[2-3]?？卒h等[4]采用1961—2015年中國(guó)659個(gè)站點(diǎn)數(shù)據(jù)，發(fā)現(xiàn)中國(guó)暴雨雨量和雨日隨著年代推移在迅速增長(zhǎng)，東南沿海增長(zhǎng)快，而西北內(nèi)陸增長(zhǎng)慢。

臺(tái)風(fēng)暴雨作為強(qiáng)降水的重要組成部分以及臺(tái)風(fēng)災(zāi)害的主要表現(xiàn)形式，長(zhǎng)期以來(lái)受到國(guó)內(nèi)外學(xué)者的廣泛關(guān)注。Emanuel[5-6]和Holland[7]關(guān)注臺(tái)風(fēng)帶來(lái)的暴雨災(zāi)害，發(fā)現(xiàn)暴雨強(qiáng)度與臺(tái)風(fēng)強(qiáng)度的緊密聯(lián)系。Robert等[8]對(duì)Bonnie颶風(fēng)的數(shù)值研究表明，垂直風(fēng)切變的顯著變化對(duì)降水分布有重要影響。Charmaine等[9]指出，臺(tái)風(fēng)螺旋雨帶和中尺度系統(tǒng)之間存在的相互正反饋?zhàn)饔檬沟帽┯陱?qiáng)度增強(qiáng)。很多研究圍繞著影響深遠(yuǎn)的暴雨臺(tái)風(fēng)個(gè)例進(jìn)行,例如在臺(tái)灣造成持久強(qiáng)降水的臺(tái)風(fēng)莫拉克(0908)，Wang等[10]認(rèn)為，西南季風(fēng)與臺(tái)風(fēng)環(huán)流的相互作用、中尺度對(duì)流和特殊地形的存在是造成大暴雨的關(guān)鍵因素。

東南沿海的極端降水事件大都受熱帶氣旋活動(dòng)直接或間接的影響[11]，該區(qū)域人口稠密、經(jīng)濟(jì)發(fā)達(dá)、社會(huì)財(cái)富高度密集，每年受臺(tái)風(fēng)災(zāi)害的損失十分嚴(yán)重[12]。陳香[13]根據(jù)福建省氣候資料，發(fā)現(xiàn)1980—2005年期間臺(tái)風(fēng)年均造成福建近百人死亡和25億元的直接經(jīng)濟(jì)損失，而且呈明顯上升趨勢(shì)。林毅等[14]分析1601號(hào)臺(tái)風(fēng)“尼伯特”發(fā)現(xiàn)，有利于強(qiáng)對(duì)流發(fā)展的諸多因素的同步疊加和臺(tái)灣島地形共同導(dǎo)致了特大臺(tái)風(fēng)暴雨。陳秋萍等[15]分析發(fā)現(xiàn)登陸福建中部的臺(tái)風(fēng)帶來(lái)強(qiáng)降水站點(diǎn)雖多但是單站強(qiáng)降水站點(diǎn)最少，而登陸福建北部的臺(tái)風(fēng)帶來(lái)強(qiáng)降水站點(diǎn)雖少但是單站強(qiáng)降水站點(diǎn)最多。朱志存等[16]發(fā)現(xiàn)7—9月登陸中國(guó)臺(tái)風(fēng)的暴雨頻數(shù)較大值分布在福建沿海，其中柘榮站最高，達(dá)到45次。上述研究對(duì)于臺(tái)風(fēng)暴雨的氣象因素、演進(jìn)規(guī)律、空間分布等方面已有較多認(rèn)識(shí)，但是大多以單個(gè)站點(diǎn)或者單個(gè)區(qū)域進(jìn)行分析，而對(duì)臺(tái)風(fēng)暴雨在空間上的連續(xù)分布和強(qiáng)度變化的研究尚且不足。韓暉[17]對(duì)近50 a中國(guó)臺(tái)風(fēng)暴雨進(jìn)行分析，發(fā)現(xiàn)在空間上臺(tái)風(fēng)暴雨年均發(fā)生頻次、總體分布呈現(xiàn)從東南沿海向西、向北減少，在時(shí)間上臺(tái)風(fēng)暴雨頻數(shù)和平均臺(tái)風(fēng)暴雨年降水量分別存在17.8%/10a和17.5%/10a的上升趨勢(shì)。

綜上所述，目前還缺乏對(duì)福建省臺(tái)風(fēng)暴雨的系統(tǒng)研究，尤其是長(zhǎng)時(shí)間序列多臺(tái)風(fēng)樣本的深入研究尚很缺乏。本研究基于1960—2013年福建省27個(gè)氣象站點(diǎn)的逐日降水?dāng)?shù)據(jù)和中國(guó)氣象局(CMA)熱帶氣旋最佳路徑數(shù)據(jù)集數(shù)據(jù)，采用客觀天氣圖分析法分離得到臺(tái)風(fēng)降水，進(jìn)而設(shè)置閾值得到臺(tái)風(fēng)暴雨，對(duì)臺(tái)風(fēng)暴雨事件的空間分布與時(shí)間特征進(jìn)行分析。采用強(qiáng)度-面積-持續(xù)時(shí)間(IAD)方法，研究臺(tái)風(fēng)暴雨事件的強(qiáng)度、面積與最強(qiáng)中心，以期為東南沿海臺(tái)風(fēng)災(zāi)害的防災(zāi)減災(zāi)工作提供科學(xué)依據(jù)。

1 數(shù)據(jù)來(lái)源與研究方法

1.1 數(shù)據(jù)來(lái)源

日降水?dāng)?shù)據(jù)來(lái)源于中國(guó)氣象局中國(guó)氣象科學(xué)數(shù)據(jù)共享服務(wù)網(wǎng)(http://data.cma.cn/)，選取了1960—2013年福建省境內(nèi)具有代表性的27個(gè)氣象站點(diǎn)的數(shù)據(jù)(圖1)。所有站點(diǎn)的數(shù)據(jù)都經(jīng)過(guò)了嚴(yán)格篩選，保證了資料的連續(xù)性和完整性。收集整理的一次降水?dāng)?shù)據(jù)是站點(diǎn)24 h內(nèi)(北京時(shí)間前日晚8時(shí)到當(dāng)日晚8時(shí))的累積降水量。

圖1 研究區(qū)及氣象站點(diǎn)分布

臺(tái)風(fēng)數(shù)據(jù)來(lái)自于中國(guó)臺(tái)風(fēng)網(wǎng)(http://tcda-ta.typhoon.org.cn/)提供的熱帶氣旋最佳路徑數(shù)據(jù)集[18]。提取和整理熱帶氣旋的編號(hào)、名稱(chēng)、熱帶氣旋中心每6 h的經(jīng)緯坐標(biāo)和中心最大風(fēng)速的信息。本文所論述的臺(tái)風(fēng)是指在福建境內(nèi)產(chǎn)生臺(tái)風(fēng)降水的熱帶低壓及其以上強(qiáng)度的熱帶氣旋。

1.2 研究方法

1.2.1識(shí)別臺(tái)風(fēng)降水

采用客觀天氣圖分析法(Objective Synoptic Analysis Technique, OSAT)[19]分離得到臺(tái)風(fēng)降水。運(yùn)用該方法首先要進(jìn)行自然雨帶的分離，從降水場(chǎng)的結(jié)構(gòu)入手，將降水場(chǎng)劃分為不同的雨帶；接著進(jìn)行臺(tái)風(fēng)雨帶的識(shí)別，以臺(tái)風(fēng)中心與雨帶、各降水臺(tái)站之間的距離關(guān)系來(lái)確定臺(tái)風(fēng)降水，進(jìn)而得到受臺(tái)風(fēng)影響下的雨帶內(nèi)的氣象站點(diǎn)。在進(jìn)行臺(tái)風(fēng)雨帶的識(shí)別時(shí)，根據(jù)現(xiàn)有氣象站點(diǎn)距離的應(yīng)用表現(xiàn)情況，經(jīng)過(guò)實(shí)驗(yàn)對(duì)比將鄰站的距離標(biāo)準(zhǔn)由原來(lái)的200 km調(diào)整為160 km。

1.2.2臺(tái)風(fēng)暴雨閾值設(shè)定

在識(shí)別臺(tái)風(fēng)降水的基礎(chǔ)上得到臺(tái)風(fēng)暴雨，關(guān)鍵是確定臺(tái)風(fēng)暴雨的閾值。閾值的選擇主要是集中在相對(duì)閾值和絕對(duì)閾值2種方法。絕對(duì)閾值的方法認(rèn)為超過(guò)某一固定數(shù)值的降水為暴雨，一般是定義日降水量在50 mm及以上的降水為暴雨[20-21]，這也與中國(guó)氣象局頒布的降水等級(jí)劃分標(biāo)準(zhǔn)匹配。相對(duì)閾值的方法一般是將降水序列進(jìn)行排布，將第n個(gè)百分位對(duì)應(yīng)的日降水量作為臨界值，大于該值視為暴雨，臨界的百分位常見(jiàn)的是取第90、95和99百分位等[22-24]。

考慮到研究區(qū)地形復(fù)雜，降水在地域上的差異明顯。出于增強(qiáng)對(duì)比性和量化研究的需求，使用相對(duì)閾值的方法。王曉等[25]使用百分比法并取概率95%作為降水閾值定義“單站熱帶氣旋極端降水閾值”和“中國(guó)熱帶氣旋極端降水閾值”；江漫等[26]采用95%的閾值來(lái)定義極端臺(tái)風(fēng)降水；趙琳娜等[27]定義臺(tái)風(fēng)小時(shí)雨量超過(guò)95%累積概率的雨量值為極端臺(tái)風(fēng)小時(shí)降水。綜合前人研究，本研究中對(duì)于各個(gè)氣象站點(diǎn)，將其1960—2013年期間日臺(tái)風(fēng)降水量大于0.1 mm的數(shù)據(jù)提取并進(jìn)行升序排列，以第95百分位對(duì)應(yīng)的降水量作為該站點(diǎn)的臺(tái)風(fēng)暴雨閾值。

以27個(gè)氣象站點(diǎn)臺(tái)風(fēng)暴雨閾值數(shù)值為依托，采用薄盤(pán)樣條法(Thin Plate Spline,TPS)進(jìn)行插值。薄盤(pán)樣條可以被認(rèn)作是標(biāo)準(zhǔn)多變量線(xiàn)性回歸的歸納或一般化，它只將空間分布作為觀測(cè)數(shù)據(jù)的函數(shù)，而不需要其先驗(yàn)知識(shí)和物理過(guò)程，可以有效提高插值的實(shí)用性和準(zhǔn)確度[28]。使用基于薄盤(pán)樣條理論編寫(xiě)的針對(duì)氣候數(shù)據(jù)曲面擬合的專(zhuān)用軟件ANUSPLIN[29]，參考前人的研究[30-31]，以廣義交叉驗(yàn)證(Generalized Cross Validation, GCV)最小化為標(biāo)準(zhǔn)，經(jīng)過(guò)多次實(shí)驗(yàn)，選定以經(jīng)度和緯度作為自變量，得到以福建省為研究區(qū)的0.03°×0.03°臺(tái)風(fēng)暴雨閾值柵格場(chǎng)。福建省各區(qū)域臺(tái)風(fēng)暴雨閾值差異顯著，臺(tái)風(fēng)暴雨閾值范圍介于39.0～47.5 mm，見(jiàn)圖2。高閾值區(qū)域集中在閩東南地區(qū)，低閾值區(qū)域集中在閩東北地區(qū)。

圖2 1960—2013年福建臺(tái)風(fēng)暴雨閾值的空間分布

1.2.3強(qiáng)度-面積-持續(xù)時(shí)間方法

強(qiáng)度-面積-持續(xù)時(shí)間方法(Intensity-Area-Duration, IAD)是將強(qiáng)度、面積、持續(xù)時(shí)間這3個(gè)反映臺(tái)風(fēng)暴雨事件的特征聯(lián)系起來(lái)進(jìn)行分析的手段。在此基礎(chǔ)上可進(jìn)一步使用包絡(luò)線(xiàn)的形式，對(duì)最強(qiáng)的區(qū)域性臺(tái)風(fēng)暴雨事件進(jìn)行判別分析。該方法已在區(qū)域性暴雨[32]和干旱[33]事件的研究中得到廣泛應(yīng)用。

強(qiáng)度表示的是柵格降水量與該柵格臺(tái)風(fēng)暴雨閾值的差值，相對(duì)于其閾值的倍數(shù)。柵格降水量必須是大于其臺(tái)風(fēng)暴雨閾值。面積表示的是各個(gè)柵格對(duì)應(yīng)的實(shí)地面積大小。研究區(qū)內(nèi)的強(qiáng)度為涉及柵格強(qiáng)度的平均值，面積為涉及柵格的面積之和。由于本文研究未涉及臺(tái)風(fēng)暴雨事件的持續(xù)性，因此以1 d中的1次區(qū)域性臺(tái)風(fēng)暴雨事件構(gòu)成1條IAD曲線(xiàn)。

圖3表示的是IAD曲線(xiàn)與包絡(luò)線(xiàn)的繪制過(guò)程。尋找圖3a中強(qiáng)度最大的柵格，作為“最強(qiáng)中心”記錄,繪制其強(qiáng)度與面積于圖上(圖3b)；其次在“最強(qiáng)中心”周?chē)B續(xù)格點(diǎn)中搜索強(qiáng)度次強(qiáng)的柵格作為“次強(qiáng)中心”加入，并記錄與繪制此時(shí)的強(qiáng)度與面積(圖3c)；重復(fù)此過(guò)程直到連續(xù)格點(diǎn)上的暴雨?yáng)鸥窬凰阉骱陀涗?，形成一次區(qū)域性臺(tái)風(fēng)暴雨事件(圖3d)。重復(fù)上述步驟尋找和記錄區(qū)域內(nèi)所有臺(tái)風(fēng)暴雨事件。將提取和記錄到的反映一次區(qū)域性臺(tái)風(fēng)暴雨事件強(qiáng)度與面積關(guān)系的點(diǎn)連接，繪制成1條曲線(xiàn)，作為該臺(tái)風(fēng)暴雨事件的IAD曲線(xiàn)。將所有IAD曲線(xiàn)上面積相同時(shí)強(qiáng)度最大的點(diǎn)連接，形成1條所有IAD曲線(xiàn)最上方的包絡(luò)曲線(xiàn)(圖3e)，即IAD包絡(luò)線(xiàn)，用以反映在不同影響面積下，臺(tái)風(fēng)暴雨事件能夠達(dá)到的最大暴雨強(qiáng)度。

圖3 IAD曲線(xiàn)與包絡(luò)線(xiàn)繪制示意

2 結(jié)果與分析

2.1 臺(tái)風(fēng)暴雨空間分布

多年平均臺(tái)風(fēng)暴雨天數(shù)反映臺(tái)風(fēng)暴雨出現(xiàn)的頻率，日均臺(tái)風(fēng)暴雨降水量則對(duì)應(yīng)臺(tái)風(fēng)暴雨影響的強(qiáng)度，它們的空間分布(圖4)是反映區(qū)域性臺(tái)風(fēng)暴雨影響的重要特征。圖4a顯示，多年平均臺(tái)風(fēng)暴雨天數(shù)的高值區(qū)主要出現(xiàn)在東部沿海地區(qū)，一般大于1.5 d，最高值出現(xiàn)在閩北沿海地區(qū)，多年平均約有2.4 d出現(xiàn)臺(tái)風(fēng)暴雨，低值區(qū)主要位于閩西北地區(qū)，一般接近于0.2 d。圖4b反映的是日均臺(tái)風(fēng)暴雨降水量的空間分布，高值區(qū)同樣出現(xiàn)在閩北沿海地區(qū)，可以達(dá)到100 mm以上，而臺(tái)風(fēng)暴雨影響弱的中部及西北內(nèi)陸地區(qū)日均降水量在50 mm以下，僅僅是接近于閾值降水量。

a)多年平均臺(tái)風(fēng)暴雨天數(shù)圖4 1960—2013年多年平均臺(tái)風(fēng)暴雨天數(shù)和日均臺(tái)風(fēng)暴雨降水量的空間分布

多年平均臺(tái)風(fēng)暴雨天數(shù)和日均臺(tái)風(fēng)暴雨降水量的高值區(qū)集中在東部沿海地區(qū)，低值區(qū)主要分布在西北內(nèi)陸地區(qū)。數(shù)據(jù)在中部地區(qū)變化顯著，這可能與山脈的分隔和阻礙作用有關(guān)。由鷲峰山脈、戴云山脈和博平嶺山脈組成的東北—西南走向的閩中大山帶斜貫福建省中部，臺(tái)風(fēng)由東南—西北方向迎著山脈進(jìn)入，受地形增幅作用在山脈迎風(fēng)坡氣流的抬升作用下加上臺(tái)風(fēng)帶來(lái)充沛水汽使得強(qiáng)對(duì)流云團(tuán)在迎風(fēng)坡發(fā)展和滯留，則山脈以東的迎風(fēng)坡臺(tái)風(fēng)降水較背風(fēng)坡明顯偏多[34]。此外對(duì)比圖4a、4b，不難發(fā)現(xiàn)福建省沿海地區(qū)多年平均臺(tái)風(fēng)暴雨天數(shù)相近，但是中部和南部沿海地區(qū)的日均臺(tái)風(fēng)暴雨降水量均遠(yuǎn)不及北部沿海地區(qū)。邱文玉[35]在解釋位于閩北的柘榮站易出現(xiàn)臺(tái)風(fēng)極值降水時(shí)，認(rèn)為是由于柘榮縣城位于太姥山脈，處于一個(gè)三面環(huán)山的“口袋式”特殊地形環(huán)境中，十分有利于抬升運(yùn)動(dòng)和降水增強(qiáng)。

b)日均臺(tái)風(fēng)暴雨降水量續(xù)圖4 1960—2013年多年平均臺(tái)風(fēng)暴雨天數(shù)和日均臺(tái)風(fēng)暴雨降水量的空間分布

2.2 臺(tái)風(fēng)暴雨時(shí)間特征

2.2.1年代際特征

1960—2013年期間，共有384個(gè)臺(tái)風(fēng)對(duì)福建省造成降水影響，其中引發(fā)臺(tái)風(fēng)暴雨的臺(tái)風(fēng)有201個(gè)，占比為52.3%。臺(tái)風(fēng)產(chǎn)生的降水天數(shù)有1 008 d，其中暴雨天數(shù)有341 d，占比為33.8%。為了更好地將降水與影響面積聯(lián)系起來(lái)進(jìn)行考慮，引入和使用體積降水量[36]的統(tǒng)計(jì)。從表1中可以看到，影響福建省的多年平均暴雨臺(tái)風(fēng)為3.7個(gè)，臺(tái)風(fēng)暴雨為6.3 d，臺(tái)風(fēng)暴雨體積降水量為15.2 km3。按年代進(jìn)行區(qū)分統(tǒng)計(jì)，1980—1989年的臺(tái)風(fēng)暴雨3項(xiàng)統(tǒng)計(jì)值均為各年代最低，臺(tái)風(fēng)暴雨的影響較弱。年均臺(tái)風(fēng)暴雨頻數(shù)最高值出現(xiàn)在1970—1979年，為4.1個(gè)。1990—1999年和2000—2013年的年均臺(tái)風(fēng)暴雨天數(shù)出現(xiàn)了各年代最多的7.1 d。1990—2000年出現(xiàn)16.5 km3的最大年均臺(tái)風(fēng)暴雨體積降水量。

對(duì)每年的臺(tái)風(fēng)暴雨數(shù)據(jù)進(jìn)行Pearson相關(guān)分析，結(jié)果顯示在0.01顯著性水平上，臺(tái)風(fēng)暴雨體積降水量與暴雨臺(tái)風(fēng)頻數(shù)的相關(guān)性為0.586，而體積降水量與臺(tái)風(fēng)暴雨天數(shù)的相關(guān)性達(dá)到了0.791，表明使用臺(tái)風(fēng)暴雨天數(shù)比使用暴雨臺(tái)風(fēng)頻數(shù)研究臺(tái)風(fēng)暴雨體積降水更具合理性。

表1 福建臺(tái)風(fēng)暴雨年代際統(tǒng)計(jì)

2.2.2年際特征

每年臺(tái)風(fēng)暴雨在福建省的體積降水量和發(fā)生天數(shù)見(jiàn)圖5。二者均呈現(xiàn)增加的趨勢(shì)，分別為0.262km3/10a和0.139 d/10a。1990年臺(tái)風(fēng)暴雨發(fā)生天數(shù)最多，達(dá)到16 d，體積降水量也是最多，達(dá)到35.16 km3。由于沒(méi)有達(dá)到臺(tái)風(fēng)暴雨閾值的標(biāo)準(zhǔn)，1993年臺(tái)風(fēng)暴雨體積降水量和發(fā)生天數(shù)均為0。

圖5 1960—2013年臺(tái)風(fēng)暴雨體積降水量和臺(tái)風(fēng)暴雨天數(shù)

2.2.3年內(nèi)變化

1960—2013年月均臺(tái)風(fēng)暴雨體積降水量與臺(tái)風(fēng)暴雨天數(shù)見(jiàn)圖6。臺(tái)風(fēng)暴雨對(duì)福建省的影響自5月開(kāi)始，持續(xù)到12月。其中7—9月為臺(tái)風(fēng)暴雨影響嚴(yán)重的時(shí)期，體積降水量占全年臺(tái)風(fēng)暴雨體積降水量的81.0%，臺(tái)風(fēng)暴雨天數(shù)占全年臺(tái)風(fēng)暴雨天數(shù)的79.6%。8月是受臺(tái)風(fēng)暴雨影響最嚴(yán)重的月份，體積降水量占全年臺(tái)風(fēng)暴雨體積降水量的41.9%，臺(tái)風(fēng)暴雨天數(shù)占全年臺(tái)風(fēng)暴雨天數(shù)的35.3%。臺(tái)風(fēng)暴雨體積降水量與臺(tái)風(fēng)暴雨天數(shù)二者的Pearson相關(guān)性達(dá)到了0.978且通過(guò)了0.01水平的顯著性檢驗(yàn)，顯示出極強(qiáng)的相關(guān)性。發(fā)生在5月的臺(tái)風(fēng)暴雨天數(shù)相比6月更少，但是其體積降水量相比卻來(lái)得多。這主要是由于1961年第3號(hào)臺(tái)風(fēng)Alice帶來(lái)的強(qiáng)降水在5月臺(tái)風(fēng)暴雨體積降水量中占據(jù)較大比重所致。發(fā)生在9月的臺(tái)風(fēng)暴雨天數(shù)相較于7月更多，但是其體積降水量卻少于7月，表明9月臺(tái)風(fēng)暴雨的強(qiáng)度大體上弱于7月。

圖6 1960—2013年月均臺(tái)風(fēng)暴雨體積降水量與臺(tái)風(fēng)暴雨天數(shù)

2.2.4過(guò)程極端臺(tái)風(fēng)暴雨和日極端臺(tái)風(fēng)暴雨

每年臺(tái)風(fēng)暴雨在福建省造成的過(guò)程最大體積降水量和日最大體積降水量見(jiàn)圖7。二者均呈現(xiàn)增加的趨勢(shì)，但是過(guò)程最大體積降水量的增加趨勢(shì)不明顯，僅為0.029 km3/10a，可以說(shuō)是幾無(wú)變化。日最大體積降水量則呈現(xiàn)比較明顯的增加趨勢(shì)，達(dá)到了0.375 km3/10a。過(guò)程最大體積降水量的極大值出現(xiàn)在1990年8月。1990年第12號(hào)臺(tái)風(fēng)Yancy在穿過(guò)臺(tái)灣島后，進(jìn)入臺(tái)灣海峽，在福建沿海打轉(zhuǎn)，多次登陸，最后轉(zhuǎn)入閩西南消散在粵東北。受此影響，福建境內(nèi)出現(xiàn)持續(xù)4 d的臺(tái)風(fēng)暴雨，影響面積廣大，累計(jì)體積降水量達(dá)到17.56 km3。日最大體積降水量的極大值則出現(xiàn)在1961年5月20日。該日1961年第3號(hào)臺(tái)風(fēng)Alice自閩西南進(jìn)入，沿東北方向橫穿福建省，臺(tái)風(fēng)路徑極為特殊，各地普遍暴雨。27個(gè)氣象站點(diǎn)中有多達(dá)20個(gè)站點(diǎn)記錄到大于50 mm的降水量，有5個(gè)站點(diǎn)的降水量甚至在100 mm以上，該日體積降水量達(dá)到8.25 km3。

圖7 1960—2013年每年臺(tái)風(fēng)暴雨過(guò)程最大體積降水量和日最大體積降水量

2.3 臺(tái)風(fēng)暴雨強(qiáng)度與影響面積分析

將福建境內(nèi)1 d中的1個(gè)臺(tái)風(fēng)暴雨事件的平均強(qiáng)度和最大影響面積繪制成1個(gè)點(diǎn)，形成1960—2013年福建省臺(tái)風(fēng)暴雨事件的散點(diǎn)(圖8)。有12.4%臺(tái)風(fēng)暴雨事件的最大影響面積在5萬(wàn)km2以上，影響面積最大的事件發(fā)生在1961年5月20日，影響面積達(dá)到118 400 km2，占研究區(qū)總面積的97.4%。有9.8%臺(tái)風(fēng)暴雨事件的平均強(qiáng)度在1.0以上，平均強(qiáng)度最大的事件發(fā)生在2005年7月19日，達(dá)到2.06。

將1960—2013年劃分成5個(gè)年代時(shí)段，繪制各個(gè)時(shí)段的臺(tái)風(fēng)暴雨事件的包絡(luò)線(xiàn)(圖9)。1960—1969年臺(tái)風(fēng)暴雨事件最大影響面積為118 400 km2，最大強(qiáng)度為6.14；1970—1979年臺(tái)風(fēng)暴雨事件最大影響面積為95 800 km2,最大強(qiáng)度為6.18；1980—1989年臺(tái)風(fēng)暴雨事件最大影響面積為72 100 km2，最大強(qiáng)度為5.72；1990—1999年臺(tái)風(fēng)暴雨事件最大影響面積為101 100 km2，最大強(qiáng)度為6.37；2000—2013年臺(tái)風(fēng)暴雨最大影響面積為81 300 km2，最大強(qiáng)度為8.47。可以看出，1980—1989年臺(tái)風(fēng)暴雨的影響程度較弱，這也與表1的內(nèi)容有所呼應(yīng)。

圖8 1960—2013年福建省臺(tái)風(fēng)暴雨事件散點(diǎn)

圖9 1960—2013年各時(shí)段臺(tái)風(fēng)暴雨事件IAD包絡(luò)線(xiàn)

1960—2014年的臺(tái)風(fēng)暴雨的包絡(luò)線(xiàn)(圖10)主要是由7個(gè)時(shí)段的事件組成。影響面積為0～7 600 km2的最強(qiáng)事件發(fā)生在2005年，影響面積為7 600～14 500 km2的最強(qiáng)事件發(fā)生在1971年，事件的最強(qiáng)中心均出現(xiàn)在福鼎市；影響面積為14 500～45 700 km2的最強(qiáng)事件發(fā)生在1963年，事件的最強(qiáng)中心出現(xiàn)在仙游縣，影響面積為45 700～76 900 km2的最強(qiáng)事件發(fā)生在1992年，事件的最強(qiáng)中心出現(xiàn)在晉安區(qū)，影響面積為76 900～79 600 km2的最強(qiáng)事件發(fā)生在1990年，影響面積為79 600～83 900 km2的最強(qiáng)事件發(fā)生在1996年，影響面積為83 900～118 400 km2的最強(qiáng)事件發(fā)生在1961年，事件的最強(qiáng)中心均出現(xiàn)在福鼎市。不同影響面積下的臺(tái)風(fēng)暴雨最強(qiáng)事件的最強(qiáng)中心均分布在沿?？h市，尤其是在閩浙交界的福鼎市出現(xiàn)頻次較多。

圖10 1960—2013年臺(tái)風(fēng)暴雨事件IAD包絡(luò)線(xiàn)

3 結(jié)論

a) 多年平均臺(tái)風(fēng)暴雨天數(shù)和日均臺(tái)風(fēng)暴雨降水量大值區(qū)主要出現(xiàn)在福建省東部沿海地區(qū)，小值區(qū)主要出現(xiàn)在福建省西北內(nèi)陸地區(qū)，數(shù)值由沿海向內(nèi)陸逐漸減小，在閩中大山帶兩側(cè)變化顯著。

b) 1960—2013年期間臺(tái)風(fēng)暴雨體積降水量和臺(tái)風(fēng)暴雨天數(shù)均呈現(xiàn)增加的趨勢(shì)，分別為0.262 km3/10a和0.139 d/10a。日最大體積降水量同樣呈現(xiàn)增加趨勢(shì)，達(dá)到了0.375 km3/10a，而過(guò)程最大體積降水量的增加趨勢(shì)不明顯，僅為0.029 km3/10a。

c) 1980—1989年是臺(tái)風(fēng)暴雨影響較弱的時(shí)期。臺(tái)風(fēng)暴雨對(duì)福建省的影響從5月持續(xù)到12月，其中7—9月是影響嚴(yán)重的時(shí)期，并在8月達(dá)到頂峰。

d) 臺(tái)風(fēng)暴雨事件最大強(qiáng)度為8.47，最大影響面積為118 400 km2。臺(tái)風(fēng)暴雨事件最強(qiáng)中心均分布在沿?？h市，尤其是在閩浙交界的福鼎市出現(xiàn)頻繁。

本研究尚存在一些不足之處，例如采用IAD方法分析區(qū)域性臺(tái)風(fēng)暴雨事件時(shí)，缺少對(duì)于持續(xù)時(shí)間這一特征進(jìn)行劃分的研究。此外，對(duì)于臺(tái)風(fēng)的移動(dòng)路徑、登陸地點(diǎn)等臺(tái)風(fēng)特點(diǎn)與降水的聯(lián)系方面考慮較為欠缺，對(duì)于臺(tái)風(fēng)暴雨諸多統(tǒng)計(jì)值的周期變化特征、突變特點(diǎn)的描述不足。這部分內(nèi)容將在后續(xù)研究中逐步完善。需要指出的是，臺(tái)風(fēng)暴雨的時(shí)空特征與變化的原因非常復(fù)雜，需要從海溫環(huán)境、大氣環(huán)流等多方面進(jìn)行分析。未來(lái)將進(jìn)一步探究臺(tái)風(fēng)暴雨災(zāi)害風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估與區(qū)劃等相關(guān)議題，并評(píng)估未來(lái)氣候變化情景下臺(tái)風(fēng)暴雨事件的風(fēng)險(xiǎn)演變。