宿海良， 費曉臣， 王福俠

（1.唐山市氣象局，河北 唐山 063000； 2.河北省氣象與生態(tài)環(huán)境重點實驗室，石家莊 050021；3.河北省氣象臺，石家莊 050021）

進入21世紀以來，隨著“麥莎”（0509）“梅花”（1109）“達維”（1210）“安比”（1810）等熱帶氣旋北上給所經(jīng)地區(qū)帶來嚴重災害，北上熱帶氣旋（Northward Moving Tropical Cyclone，簡稱NMTC，下同）越來越引起廣泛關注.NMTC通常是指進入我國華北、東北地區(qū)或在北方近海北上的熱帶氣旋［1］. 它是影響我國北部沿海地區(qū)的重要天氣系統(tǒng)，在北上過程中給中高緯度地區(qū)帶來了大面積降水、緩解旱情的同時，也造成大風、洪澇、風暴潮等災害. 近年來，一些氣象工作者對NMTC進行了相關研究［2-6］.陳艷等［7］利用NCEP再分析資料以及中尺度模式MM5模擬結果，分析了臺風“麥莎”造成冀東大暴雨的成因；梁軍等［8］分析了1971—2000年影響遼東半島及黃渤海海域NMTC 的氣候特征；吳亞楠等［9］研究模擬了近50年北上經(jīng)過山東沿海的33場臺風暴潮過程，計算了100年一遇臺風暴潮增水極值. 前人研究或主要是單獨天氣個例分析［10-12］，或統(tǒng)計分析多采用2005年以前的資料［13-17］，而對近15年NMTC研究不多，并且對進入河北地區(qū)的NMTC研究更少. 本文擬對1949—2018年這70年來所有進入定義區(qū)及對河北影響較大的關鍵區(qū)和進入河北的NMTC的時空分布特征進行分析研究，并分析了進入不同區(qū)域的NMTC典型個例對河北的影響，以期為防災減災抗御臺風災害提供一些參考.

1 資料和定義

本文對1949—2018 年的熱帶氣旋資料進行統(tǒng)計分析，數(shù)據(jù)來自中國臺風網(wǎng)（www.typhoon.org.cn）的CMA-STI熱帶氣旋最佳路徑數(shù)據(jù)集.

根據(jù)王達文［1］定義，將進入30°N 緯線為南界，30°N，125°E、35°N，130°E 兩點連線為東界，105°E 以東、130°E 以西區(qū)域的TC定義為NMTC；由于本文重點研究NMTC對河北地區(qū)的影響，將35°N 緯線為南界，125°E為東界，105°E以東、125°E以西的區(qū)域定義為關鍵區(qū)（圖1）.

圖1 NMTC定義區(qū)域和關鍵區(qū)域Fig.1 The definition area and key area of NMTC

熱帶氣旋（Tropical Cyclone，TC）［18］劃分為6個等級，即超強臺風（Super TY，風力16級以上）、強臺風（STY，風力14～15級）、臺風（TY，風力12～13級）、強熱帶風暴（STS，風力10～11級）、熱帶風暴（TS，風力8～9級）、熱帶低壓（TD，風力6～7級）.

2 NMTC的主要特征分析

2.1 NMTC年際變化

統(tǒng)計分析表明，1949—2018年在西北太平洋地區(qū)共生成熱帶氣旋（TC）2299個. 其中，北上進入定義區(qū)的有180個，占生成總數(shù)的7.8%. 平均每年生成TC 32.8個，北上的有2.6個. NMTC 的年際差異明顯，最多年份8個，出現(xiàn)在1994年；其次是7個，出現(xiàn)在1999年；在2012年和2018年各出現(xiàn)6個. 1993、2013、2017年這3年TC沒有進入定義區(qū). 線性傾向估計分析表明，近70年NMTC的頻數(shù)呈略增加的趨勢（圖2）. 從長期變化趨勢來看，20世紀90年代以前，NMTC的出現(xiàn)頻數(shù)較均勻，為1～5個/a；90年代以后，震蕩加劇，有3年沒有出現(xiàn)NMTC，4年出現(xiàn)6個以上NMTC的年份也均出現(xiàn)在90年代以后.

圖2 歷年NMTCs年頻數(shù)變化Fig.2 Annual frequency changes of NMTCs over the years

1949—2018年進入關鍵區(qū)的NMTC共有71個，年均1個，占NMTC的38.5%. 年最多是3個，分別出現(xiàn)在1962、1985、1994年；而有25年沒有NMTC進入關鍵區(qū)（圖略）.

2.2 NMTC的年代際變化

按年代統(tǒng)計NMTC 的頻數(shù)，分析結果表明：進入定義區(qū)的NMTC 數(shù)量隨年代總體呈波動狀：20世紀50～90年代逐漸增多，90年代達到30個；21世紀00年代NMTC 減少，10年代開始又增加. 進入關鍵區(qū)的NMTC頻數(shù)年代際變化不同，總體呈略減少趨勢. 20世紀50～60年代最多，都是12個；其次是80年代11個，70年代和90年代最少，都是8個；進入21世紀，呈略增加趨勢（圖3）.

圖3 NMTC進入定義區(qū)和關鍵區(qū)的頻數(shù)年代際變化Fig.3 The frequency changes of NMTCs in the definition area or key area per age

2.3 NMTC的月際變化

從NMTC的頻數(shù)月際分布來看，除了1月—4月、12月外，其他各月都有NMTC（圖4）. 最早進入定義區(qū)的NMTC 是2006 年5 月18 日的1 號臺風“珍珠”（Chanchu）；最晚的是1972 年11 月9 日的20 號臺風“柏美娜”（Pamela）. NMTC 的北上時段趨于集中，高頻期出現(xiàn)在7 月—9 月，共有164 個，約占全年總數(shù)的91.1% ；其中8月最多，有76個，約占全年總數(shù)的42.2%；8月NMTC中，年頻數(shù)最大是4個，分別出現(xiàn)在1999、2012、2018年，7 月—9 月前后均明顯減少. 進入關鍵區(qū)的NMTC 出現(xiàn)在6 月—9 月，最早進入關鍵區(qū)的是1990 年6 月25 日的9005 號臺風“歐菲莉”（Ofelia）；最晚的是1971年9月25日的7123 號臺風“貝絲”（Bess）.NMTC進入關鍵區(qū)以8月最多，有33個，約占全年總數(shù)的46.5%；其次是7月份24個，約占全年總數(shù)的33.8%；6月份只有2個. 8月份進入關鍵區(qū)的NMTC中，年頻數(shù)最大是3個，出現(xiàn)在1985年.

2.4 NMTC的強度分析

NMTC 從暖濕的低緯度到中緯度地區(qū)，強度一般會明顯減弱，但能夠到達中緯度的TC 一般強度較強.對每個NMTC按照其整個生命史階段的強度、進入定義區(qū)和關鍵區(qū)的強度分別進行統(tǒng)計（表1）.

圖4 NMTC進入定義區(qū)和關鍵區(qū)的頻數(shù)月際變化Fig.4 The frequency changes of NMTCs in the definition area or key area monthly

表1 1949—2018年NMTC的強度分類統(tǒng)計Tab.1 Statistics of intensity of NMTCs from 1949 to 2018

NMTC 在整個生命史中，最多的是超強臺風，占NMTC 總數(shù)的31%；其次是臺風，占25.5%；強臺風占16.7%. 臺風以上強度占了NMTC 總數(shù)的73.3%，熱帶風暴及以下強度僅占5%. 可見，能夠進入定義區(qū)的NMTC大部分強度在強熱帶風暴以上.

NMTC 在進入定義區(qū)即到達進入30°N 后，強度明顯減弱. 超強臺風減少30%僅占1.1%；強臺風減少12.3%占4.4%；臺風減少3.8%占21.7%；臺風以上強度占了進入定義區(qū)NMTC總數(shù)的27.2%. 熱帶低壓增加18.3%占19.4%，熱帶風暴增加17.8%占21.7%，強熱帶風暴增加2.2%占23.9%. 超強臺風減少幅度最大，熱帶低壓增加幅度最大. 可見，NMTC在進入定義區(qū)后一般以臺風以下強度為主，強熱帶風暴占比最大.

NMTC由定義區(qū)進入關鍵區(qū)即到達進入35°N后，強度進一步減弱，已沒有超強臺風和強臺風；臺風減少11.9%僅占9.8%，強熱帶風暴增加2.9%占26.8%，熱帶風暴增加10.7%占32.4%，熱帶低壓略有減少占16.9%. 臺風減小幅度最大，熱帶風暴增加幅度最大. 可見，NMTC在進入關鍵區(qū)后，強度一般減弱到強熱帶風暴以下，以熱帶風暴為主.

進入定義區(qū)后強度在臺風以上的NMTC，首次登陸地點基本在浙江及以北地區(qū). 首次登陸地點越偏北，進入定義區(qū)后的NMTC強度越強，主要是由于未登陸前海洋上源源不斷的水汽輸送和良好的環(huán)境有利于臺風強度的維持. 如進入定義區(qū)后仍維持超強臺風強度的兩個NMTC，一個是5107 號超強臺風“瑪琪”（Marge）首次登陸地點在韓國，另一個是5907號超強臺風“格魯吉亞”（Georgia）首次登陸地點在日本. 這兩個超強臺風在西北太平洋生成后，一路北上. 而能夠北上進入關鍵區(qū)后強度維持臺風級別的NMTC，首次登陸地點基本在山東及以北地區(qū). 如1215號超強臺風“布拉萬”（Bolaven）進入定義區(qū)后減弱為強臺風，進入關鍵區(qū)后強度維持在臺風級別，最后在朝鮮西北部地區(qū)首次登陸，登陸時強度減弱為強熱帶風暴，給我國東北地區(qū)帶來大范圍暴雨天氣.

3 北上進入河北省的TC

由于地形原因，受山東半島和遼東半島的阻隔，1949年以來，在西北太平洋地區(qū)生成的2299個TC中，沒有一個首次登陸地點為河北. NMTC由關鍵區(qū)能夠進入河北地區(qū)的共有8個，均是間接登陸（表2）. 其中有2個在本地減弱消失，其余6個繼續(xù)向西北或東北方向移動，影響內(nèi)蒙古或遼寧. 在河北停留時間最長的是7416號和1810號臺風“安比”（Ampil），均為14 h.“安比”也是進入河北強度最強的一個TC，始終保持熱帶風暴（TS）級別，直至移出河北. 有4個以熱帶低壓（TD）強度進入河北，3個進入河北時已經(jīng)減弱為低氣壓，風力僅有5級. 從表中可見，NMTC進入河北時的強度與其初次登陸時的強度沒有明顯的正相關關系.

表2 1949—2018年進入河北的NMTC統(tǒng)計Tab.2 Statistics of NMTCs in Hebei Province from 1949 to 2018

4 北上不同區(qū)域的TC對河北的影響分析

以北上進入定義區(qū)、關鍵區(qū)、河北地區(qū)3個不同區(qū)域的NMTC為例，分析不同距離TC對河北造成的影響.

4.1 進入定義區(qū)的9608號超強臺風“賀伯”（Herb）

1996 年7 月31 日夜間9608號臺風“賀伯”登陸臺灣基隆，登陸時風力為14 級（強臺風級別）；8 月1 日上午登陸福建福清，此次登陸時風力仍有12 級（臺風級別）. 登陸后風力迅速減弱，穿越江西、湖南進入湖北，在湖北西北部的老河口市減弱消失（圖5）.受減弱臺風低壓影響，8月3日—5日河北省出現(xiàn)了一次大范圍的暴雨過程，其中中南部降了特大暴雨. 暴雨中心在石家莊市的西部山區(qū)，48 h 雨量超過100 mm 的 市（縣）有34 個，超過200 mm 的市（縣）有20 個.其中，石家莊市、井陘、平山、元氏4 市（縣）降雨量均在400 mm 以上，邢臺縣野溝門水庫和井陘縣的吳家窯水文站分別觀測到616 mm和670 mm.

9608號臺風引發(fā)的是河北省自1963年以來最大的一次暴雨過程. 由于前期降雨偏多，加上此次特大暴雨，導致河北省西南部山洪暴發(fā)，河水猛漲，全省17座大型水庫有10座庫滿溢洪，100多座中小水庫泄洪；海河流域的子牙河、漳衛(wèi)河、大清河發(fā)生自1963年以來的最大洪水，滹沱河上游發(fā)生超過1963年的特大洪水. 全省91個縣市、1517萬人受災；沖毀耕地8.6×104hm2，農(nóng)作物受災面積1.2×106hm2，成災9.2×105hm2，絕收4.3×105hm2；倒塌房屋200多萬間，沖毀中小學校337所；石太、邯長鐵路一度中斷，大批水利設施遭毀壞，通訊、供電中斷，使河北省的工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)和人民的生命財產(chǎn)遭受了巨大損失，據(jù)不完全統(tǒng)計，造成直接經(jīng)濟損失達456.3億元［19］.

圖5 “賀伯”、“麥莎”、“安比”的移動路徑Fig.5 Paths of Typhoon Herb，Matsa and Ampil

此次遠距離臺風暴雨發(fā)生在副熱帶高壓連續(xù)北跳和副熱帶環(huán)流強經(jīng)向型的背景下，副熱帶高壓、臺風、中低空急流和中緯度西風槽的協(xié)同作用，形成多個穩(wěn)定的暴雨云團，地面伴隨多個中尺度系統(tǒng)發(fā)展造成了暴雨連續(xù)發(fā)生.

4.2 進入關鍵區(qū)的0509號強臺風“麥莎”（Matsa）

2005 年8 月6 日凌晨3 時40 分，0509 號臺風“麥莎”在浙江省玉環(huán)縣沿海登陸，登陸時中心最大風力14級. 該臺風先西北行后轉向東北，先后經(jīng)浙江、安徽、江蘇、山東并于8日14時進入渤海，而后風暴中心以20 km/h左右的速度向東北方向移動，于9日07時10分在遼寧省大連市龍王塘鎮(zhèn)再次登陸，進入遼東半島.受其影響，8日08時—10日08時，河北自東向西出現(xiàn)降水，滄州、廊坊、唐山、秦皇島、承德共有105個雨量站出現(xiàn)了50～100 mm 的暴雨，其中，滄州、廊坊、唐山有13 個雨量站出現(xiàn)了大于100 mm 的大暴雨，唐山樂亭降水量為達115 mm. 沿海地區(qū)8日出現(xiàn)7～9 級偏東大風，唐山曹妃甸陣風達到10級. 受臺風和天文大潮的共同影響，渤海北部出現(xiàn)了近20年來最高潮位，曹妃甸最高潮位超過4 m，滄州沿海出現(xiàn)了5.02 m的最高潮位，超過5 m的警戒水位，秦皇島新開港碼頭潮位距堤壩僅15 cm，接近承載水位. 沿海的部分鹽田和蝦池在狂風暴雨中受到損失，部分交通、電力輸送受到影響，僅唐山地區(qū)經(jīng)濟損失就達840 萬元［4］.

“麥莎”對河北的影響既有遠距離的影響，又有臺風北上變性過程中的直接影響. 副熱帶高壓是此次臺風路徑的直接影響系統(tǒng)，高低空急流的耦合配置是此次強降水的一個重要原因. 暴雨區(qū)上空有準飽和且深厚穩(wěn)定的濕層，低層強烈輻合與高層輻散互相配合；臺風東部暖、西部冷，中低層偏東風急流將海洋上的高能量暖濕空氣向暴雨區(qū)輸送，為此次臺風暴雨的產(chǎn)生和維持提供了充沛的水汽、熱力和動力條件.

4.3 進入河北的1810號臺風“安比”（Ampil）

2018年第10號臺風“安比”于7月22日12時30分在上海崇明東部登陸，登陸時中心附近最大風力10級（強熱帶風暴級）. 臺風登陸后繼續(xù)北上，經(jīng)過江蘇、山東后，于7月24日3時10分移入河北省滄州市南皮與鹽山交界處. 入境時“安比”維持熱帶風暴級別，中心最大風力達8級（熱帶風暴級），是1949年以來第一個保持熱帶風暴強度直接影響河北的臺風. 7月24日17時，“安比”中心由承德移出進入遼寧，最后在內(nèi)蒙古開魯境內(nèi)變性為溫帶氣旋. 受其影響，7月23日20時—24日20時，河北東北部地區(qū)出現(xiàn)暴雨，其中承德、唐山、秦皇島、廊坊等地區(qū)有252個雨量站降水超過100 mm，三河、青龍、大城等8個站達大暴雨，三河日最大降水量突破該站有氣象記錄以來歷史最大值. 最大降水量出現(xiàn)在青龍祖山，為322.6 mm. 河北省沿岸海域和沿海地區(qū)先后出現(xiàn)7～8級大風，陣風9～10級，秦皇島昌黎的十里鋪鄉(xiāng)葡萄溝最大風力達25.2 m/s（10級）.

綜上分析，無論遠距離NMTC還是受NMTC直接影響都有可能為河北帶來狂風暴雨，災害程度因距離不同而各異. 遠距離NMTC與中緯度西風槽相互作用主要產(chǎn)生暴雨洪澇災害，而近距離或受NMTC直接影響，風災可能更多；NMTC登陸前后若適逢天文大潮期，風暴潮與天文大潮相耦合，則潮災更加嚴重.

5 結論與討論

1）1949—2018年共計70年間在西北太平洋地區(qū)平均每年生成TC 32.8個，北上進入定義區(qū)的有2.6個，占TC 生成總數(shù)的7.8%. 1949—2018 年NMTC 的頻數(shù)呈略增加的趨勢，進入關鍵區(qū)的NMTC 年均1 個，占NMTC總數(shù)的38.5%.

2）NMTC頻數(shù)按年代統(tǒng)計分析總體呈波動狀：20世紀50～90年代逐漸增多，90年代達到波峰；進入21世紀00年代減少，10年代開始又增加. 進入關鍵區(qū)的NMTC頻數(shù)隨年代總體呈略減少趨勢.

3）NMTC最早進入定義區(qū)是5月18日，最晚是11月9日. 北上時段集中在7月—9 月，約占全年總數(shù)的91.1%，8月最多；進入關鍵區(qū)的NMTC出現(xiàn)在6月—9月，其中8月最多，約占全年總數(shù)的46.5%.

4）能夠進入定義區(qū)的NMTC 大部分強度在強熱帶風暴以上. NMTC 在整個生命史中，最多的是超強臺風，臺風以上強度占NMTC總數(shù)的73.3%；進入定義區(qū)后，強度明顯減弱，一般強度在臺風以下，強熱帶風暴占比最大，超強臺風減少幅度最大；進入關鍵區(qū)后強度一般減弱到強熱帶風暴以下，已沒有超強臺風和強臺風，而以熱帶風暴為主. 另外，進入定義區(qū)后強度在臺風以上的NMTC，首次登陸地點一般在浙江及其以北地區(qū)；能夠進入關鍵區(qū)后強度維持臺風級別的NMTC，首次登陸地點一般在山東及其以北地區(qū).

5）在西北太平洋上生成的TC北上時沒有首次登陸地點為河北. 70年間能夠進入河北地區(qū)的NMTC共有8個，均是間接登陸；NMTC進入河北時的強度與其初次登陸時的強度沒有明顯的正相關關系.

6）無論遠距離NMTC 還是受其直接影響都有可能為河北帶來狂風暴雨，災害程度因距離不同而各異.遠距離NMTC與中緯度西風槽相互作用主要產(chǎn)生暴雨洪澇災害，而近距離或受NMTC直接影響，風災可能更多；NMTC登陸前后若適逢天文大潮期，風暴潮與天文大潮相耦合，則潮災更加嚴重.