陳雨菲,林孝松,羅軍華,猶伊然
(重慶交通大學(xué) 建筑與城市規(guī)劃學(xué)院,重慶 400074)
熱帶氣旋(Tropical Cyclone, TC)是發(fā)生在熱帶或副熱帶海洋洋面上的低壓渦旋,是一種常見(jiàn)的熱帶天氣系統(tǒng)。其常在每年夏秋季登陸我國(guó),登陸時(shí)帶來(lái)狂風(fēng)、暴雨甚至風(fēng)暴潮,給我國(guó)東南沿海地區(qū)帶來(lái)安全隱患及重大經(jīng)濟(jì)損失。如2014年7月18日登陸我國(guó)的超強(qiáng)臺(tái)風(fēng)“威馬遜”,對(duì)海南、廣東、廣西和云南四省區(qū)的144個(gè)市縣區(qū)造成影響。據(jù)不完全統(tǒng)計(jì),共造成46人死亡,996.6萬(wàn)人受災(zāi),1989.7×103hm2農(nóng)作物受損,3.7萬(wàn)間房屋倒塌,直接經(jīng)濟(jì)損失達(dá)336.5億元。
孫佳等[1]對(duì)浙江沿海的241個(gè)臺(tái)風(fēng)特征進(jìn)行了分析,得出浙江沿海臺(tái)風(fēng)基本路徑有3種,且頻數(shù)空間分布為南多北少;張麗杰等[2]使用熱帶氣旋潛在影響力指數(shù)方法,分析了1971~2010年間影響海南島臺(tái)風(fēng)的時(shí)空特征;梁海燕等[3]分析了1964~2013年登陸海南島熱帶氣旋的時(shí)間和空間特征,分析表明熱帶氣旋登陸月份主要集中在7~11月份,主要路徑是西行及西北行;萬(wàn)金紅等[4]分析得出海南島臺(tái)風(fēng)災(zāi)害具有數(shù)量多、活動(dòng)時(shí)間相對(duì)集中和路徑多樣等特征。
海南島位于我國(guó)南部,屬熱帶季風(fēng)氣候,全年高溫濕潤(rùn),夏秋兩季為熱帶氣旋登陸高峰季。通過(guò)搜集海南島1988~2018年歷年登陸熱帶氣旋資料,基于ArcGIS空間分析功能及數(shù)理統(tǒng)計(jì)方法,研究登陸海南島熱帶氣旋的時(shí)空分布特征及強(qiáng)度規(guī)律,為防災(zāi)減災(zāi)提供科學(xué)依據(jù)。資料來(lái)源于溫州臺(tái)風(fēng)網(wǎng)和中國(guó)氣象災(zāi)害大典(海南卷)[5];熱帶氣旋路徑數(shù)據(jù)來(lái)自中國(guó)氣象局熱帶氣旋資料中心[6](http://tcdata.typhoon.org.cn/)。
根據(jù)資料統(tǒng)計(jì)得出1988~2018年間登陸海南島熱帶氣旋個(gè)數(shù)年際變化折線圖、登陸日期年際變化圖和登陸月際柱狀圖(圖1~3)。
由圖1可知,在1988~2018年間,登陸海南島的熱帶氣旋共有51個(gè),占登陸我國(guó)總數(shù)的18.4%,占影響海南島熱帶氣旋總數(shù)的75%,平均年登陸數(shù)為1.5個(gè)。
熱帶氣旋登陸的頻數(shù)年際差別不大,登陸頻數(shù)在0~3個(gè)之間。1988~1996年間,登陸頻次每年基本為2次;1997~2002年間,熱帶氣旋登陸頻數(shù)較為特殊,前三年頻數(shù)均為0,后三年均為1;2003年后熱帶氣旋登陸頻次處于波動(dòng)狀態(tài),登陸頻數(shù)基本為每年2~3次,總體趨勢(shì)較平穩(wěn)。從1988~2018年的登陸頻次來(lái)看,2008年以后的登陸頻數(shù)呈現(xiàn)微波動(dòng)趨勢(shì),最后穩(wěn)定在每年登陸頻數(shù)為2次。
從圖2可看出,1988~2018年登陸最早的熱帶氣旋為2008年4月18日登陸海南文昌的1號(hào)臺(tái)風(fēng)“浣熊”,據(jù)資料記載其也是我國(guó)歷史上最早登陸的臺(tái)風(fēng)[7]。登陸最晚的為2003年登陸我國(guó)的20號(hào)臺(tái)風(fēng)“尼伯特”,于當(dāng)年11月18日登陸海南樂(lè)東。從趨勢(shì)線看,熱帶氣旋登陸日期由集中漸漸趨于分散,隨著年份的增加,首次登陸的日期有提前趨勢(shì),末次登陸日期有延后趨勢(shì),登陸日期逐漸分散,登陸的時(shí)間跨度不斷增大。同時(shí),受太陽(yáng)活動(dòng)影響,影響海南的熱帶氣旋有可能增加,分布月份也會(huì)變廣[3,8]。
由圖3可知,除了1月、2月、3月、5月和12月無(wú)熱帶氣旋登陸外,高頻期主要為夏秋季,7月是登陸的高峰期,占總數(shù)的25.5%。夏季(6~8月)登陸頻數(shù)為26個(gè),秋季(9~11月)登陸頻數(shù)為24個(gè)。夏季數(shù)量略多于秋季,這是受到西太平洋副熱帶高壓控制和氣流影響,導(dǎo)致登陸我國(guó)的熱帶氣旋一般在6~10月,有比較大的季節(jié)變化。這與不少學(xué)者的研究結(jié)果一致[9,10]。
圖1 1988~2018年登陸海南島TC個(gè)數(shù)變化
圖2 1988~2018年TC登陸日期年際變化
圖3 1988~2018年登陸海南島TC月際變化
利用ArcGIS空間分析得到1988~2018年51個(gè)熱帶氣旋的登陸地點(diǎn)和移動(dòng)路徑,見(jiàn)圖4。
圖4 1988~2018年TC登陸地點(diǎn)及移動(dòng)路徑
登陸海南島的熱帶氣旋其生成源地大多數(shù)是在西北太平洋,故登陸地點(diǎn)主要集中在海南島東南沿海6市縣,占總數(shù)的98%;??诘顷戭l數(shù)為1次、文昌14次、瓊海4次、萬(wàn)寧16次、陵水7次、三亞7次;又因海南島地形為四周低平,中間高聳,山地丘陵分布于島中部偏西南與西北地區(qū);山地丘陵周圍分布著臺(tái)地階地;環(huán)島則以濱海平原為主,故熱帶氣旋易對(duì)本島東部沿海地區(qū)造成養(yǎng)殖業(yè)漁業(yè)農(nóng)業(yè)受損、城市內(nèi)澇、房屋倒塌損壞等災(zāi)害。
而登陸西部市縣的熱帶氣旋則只占總數(shù)的2%:樂(lè)東1次,臨高縣1次。魏娜等[11]研究表明,熱帶氣旋移動(dòng)路徑受副熱帶高壓強(qiáng)度、脊線位置、西風(fēng)槽等因素影響。結(jié)合熱帶氣旋登陸海南島的歷史數(shù)據(jù),可將登陸海南島熱帶氣旋的路徑分為西行、北上、西行轉(zhuǎn)南下以及多轉(zhuǎn)向移動(dòng)等四類。
(1)西行(A類):中心登陸海南島東南沿海區(qū)域,向西穿過(guò)本島進(jìn)入北部灣。此路徑占登陸總數(shù)的80.4%。在這41個(gè)熱帶氣旋中,登陸地點(diǎn)萬(wàn)寧16次,文昌9次,二者共占總數(shù)的61%。
(2)北上(B類):中心登陸海南島東南沿海區(qū)域,沿本島東部海面北上進(jìn)入瓊州海峽。此路徑在登陸總數(shù)中共有5個(gè),占總數(shù)的9.8%。其中有4個(gè)登陸地點(diǎn)均為海南文昌,分別是9403號(hào)強(qiáng)熱帶風(fēng)暴、9511號(hào)熱帶風(fēng)暴、0801號(hào)臺(tái)風(fēng)“浣熊”和0817號(hào)熱帶風(fēng)暴“海高斯”;另外1個(gè)是1816號(hào)強(qiáng)熱帶風(fēng)暴“貝碧嘉”,登陸海南瓊海。
(3)西行轉(zhuǎn)南下(C類):中心登陸海南島東南沿海區(qū)域,向西穿過(guò)本島中部后,南下進(jìn)入南海海域。此路徑共有2個(gè),一個(gè)是1988年10月28日登陸海南萬(wàn)寧的8824號(hào)臺(tái)風(fēng);另一個(gè)是2009年10月20日登陸陵水的23號(hào)熱帶低壓。
(4)多轉(zhuǎn)向移動(dòng)(D類):該類熱帶氣旋移動(dòng)路徑無(wú)顯著規(guī)律。該類型熱帶氣旋共有3個(gè)。第一個(gè)是于1991年8月16日登陸海南島西部臨高縣的9111號(hào)臺(tái)風(fēng),其中心登陸西部沿海區(qū)域,沿本島西部南下進(jìn)入南海海域;第二個(gè)是2001年8月29日的0114號(hào)熱帶風(fēng)暴“菲特”,其中心登陸東南沿海文昌,穿過(guò)本島進(jìn)入北部灣后,東向折回穿過(guò)瓊州海峽并于9月3日二次登陸海南澄邁,然后北上進(jìn)入北部灣,又東向折回穿過(guò)廣東省后南下并于9月10日第三次登陸海南三亞,共計(jì)影響海南島長(zhǎng)達(dá)16 d。本次路徑曲折的熱帶風(fēng)暴在學(xué)術(shù)界引起廣泛關(guān)注,對(duì)其移動(dòng)路徑的解析及其登陸后造成暴雨洪水成因剖析等都是研究的熱點(diǎn)問(wèn)題[13,14];最后一個(gè)是于2018年6月6日登陸海南海口的1804號(hào)熱帶風(fēng)暴“艾云尼”,其沿著海南島東部海面北上進(jìn)入瓊州海峽,登陸廣東湛江,后又南下折回二次登陸海南島,從文昌出海后又北上進(jìn)入瓊州海峽,三次登陸廣東陽(yáng)江。這3個(gè)路徑曲折的熱帶氣旋都有3個(gè)共同點(diǎn):暴雨集中且雨量大;風(fēng)力強(qiáng)且迅猛;影響范圍與時(shí)間長(zhǎng)。雖然多轉(zhuǎn)向移動(dòng)的D類路徑占比低,但其造成的損失較大,僅“菲特”造成的直接損失就高達(dá)13.67億元,故需重點(diǎn)關(guān)注。
在上述四類熱帶氣旋的移動(dòng)路徑中,A類、B類和C類路徑占總數(shù)的94.1%。由此可看出臺(tái)風(fēng)大多均為直接襲擊瓊島東部沿海地區(qū),登陸強(qiáng)度強(qiáng)且破壞力大。
根據(jù)中國(guó)氣象局規(guī)定:熱帶氣旋按中心附近地面最大風(fēng)速分別劃分為熱帶低壓、熱帶風(fēng)暴、強(qiáng)熱帶風(fēng)暴、臺(tái)風(fēng)、強(qiáng)臺(tái)風(fēng)和超強(qiáng)臺(tái)風(fēng)6個(gè)等級(jí)。按此標(biāo)準(zhǔn)可得1988~2018年登陸海南島熱帶氣旋強(qiáng)度等級(jí)月分布表(見(jiàn)表1)。
在1988~2018年熱帶氣旋登陸的6個(gè)等級(jí)中,臺(tái)風(fēng)頻數(shù)最多,占比為37.3%;其次為熱帶風(fēng)暴和強(qiáng)熱帶風(fēng)暴,占比均為27.5%;熱帶低壓占3.9%;強(qiáng)臺(tái)風(fēng)和超強(qiáng)臺(tái)風(fēng)占比最少,為2.0%。
由月分布來(lái)看,在有熱帶氣旋登陸的月份中,每個(gè)月份均有臺(tái)風(fēng)登陸;在登陸高峰期的6~10月中,每月都有熱帶風(fēng)暴和強(qiáng)熱帶風(fēng)暴登陸,這3個(gè)強(qiáng)度等級(jí)占總數(shù)的92.2%,在登陸熱帶氣旋最多的7月,強(qiáng)熱帶風(fēng)暴登陸頻次占當(dāng)月的46.2%,也是其登陸頻次總數(shù)的42.9%。表明在登陸海南島的熱帶氣旋中,其登陸時(shí)的風(fēng)速一般在8~13級(jí)之間。
不少專家學(xué)者指出在全球氣溫升高的同時(shí),熱帶氣旋的強(qiáng)度也隨之增強(qiáng)??煽闯鲈诘顷懞D蠉u的熱帶氣旋中,強(qiáng)度為強(qiáng)臺(tái)風(fēng)和超強(qiáng)臺(tái)風(fēng)均出現(xiàn)于2010年之后。2011年9月29日的強(qiáng)臺(tái)風(fēng)“納沙”和2014年7月18日的超強(qiáng)臺(tái)風(fēng)“威馬遜”,登陸地點(diǎn)均為文昌。
結(jié)合圖3可知,夏季熱帶氣旋登陸數(shù)雖較多于秋季,但秋季的強(qiáng)度更大。當(dāng)夏季向秋季過(guò)渡時(shí),太陽(yáng)直射點(diǎn)從北半球向南半球移動(dòng),造成海溫偏暖。登陸我國(guó)的熱帶氣旋生成源地大多數(shù)為西北太平洋,海域溫度升高,有利于海洋積攢更多熱量,故強(qiáng)度比夏季要強(qiáng)。
表1 1988~2018年登陸海南省TC強(qiáng)度等級(jí)月分布頻次(次)
對(duì)登陸海南島的熱帶氣旋時(shí)空分布特征規(guī)律及強(qiáng)度進(jìn)行研究,得到以下結(jié)論:
(1)1988~2018年登陸海南島的熱帶氣旋數(shù)為年均1.5個(gè),6~10月是登陸的主要月份,7月是高峰期。隨著年份的增加,登陸頻數(shù)呈增加趨勢(shì)且登陸首末日期分散趨勢(shì)擴(kuò)大。
(2)1988~2018年在海南島登陸的熱帶氣旋中,登陸地點(diǎn)頻次最高的為萬(wàn)寧,占比31.4%,其次是文昌占比27.5%,三亞和陵水均占總數(shù)的13.7%,登陸頻次最低的為???、樂(lè)東和臨高。
(3)1988~2018年登陸海南島的熱帶氣旋其移動(dòng)路徑主要為西行,即登陸海南島東南沿海城市,向西橫穿本島進(jìn)入北部灣,占總數(shù)的80.4%。
(4)1988~2018年登陸海南島的熱帶氣旋其強(qiáng)度以臺(tái)風(fēng)的概率最大,秋季的強(qiáng)度大于夏季。