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摘 要： 摘要:使用1971-2010年的熱帶氣旋路徑數(shù)據(jù)資料和熱帶氣旋潛在影響力指數(shù)方法，在西北太平洋生成的所有熱帶氣旋中，篩選出對(duì)海南島有影響的熱帶氣旋，并對(duì)其進(jìn)行時(shí)空特征分析。分析發(fā)現(xiàn):影響海南島的熱帶氣旋生成位置呈現(xiàn)斜向帶狀分布。高影響熱帶氣旋的分布更
摘要:使用1971-2010年的熱帶氣旋路徑數(shù)據(jù)資料和熱帶氣旋潛在影響力指數(shù)方法，在西北太平洋生成的所有熱帶氣旋中，篩選出對(duì)海南島有影響的熱帶氣旋，并對(duì)其進(jìn)行時(shí)空特征分析。分析發(fā)現(xiàn):影響海南島的熱帶氣旋生成位置呈現(xiàn)斜向帶狀分布。高影響熱帶氣旋的分布更加集中。1971-2010年間，影響海南島熱帶氣旋的數(shù)量在減少，同時(shí)發(fā)生月份更加集中。如果氣候變冷，需要警惕影響海南熱帶氣旋增多，月份更加分散現(xiàn)象。
關(guān)鍵詞:海南島;熱帶氣旋;時(shí)空分布;特征
海南島地處熱帶北緣，屬熱帶季風(fēng)氣候，這里長(zhǎng)夏無(wú)冬，溫度適宜，降雨充沛，植被繁盛，有豐富的動(dòng)植物、水產(chǎn)、藥材資源。吸引了全國(guó)各地居民前往海南旅游，甚至定居。但是，海南也是熱帶氣旋(TropicalCyclone，TC)影響的主要省份。海南的災(zāi)情主要取決于熱帶氣旋影響的程度[1]。在很多時(shí)候，氣象災(zāi)害的損失在所難免，但是，通過(guò)掌握其發(fā)生、發(fā)展規(guī)律，將減少災(zāi)害損失。同時(shí)，有利于繁榮、發(fā)展當(dāng)?shù)亟?jīng)濟(jì)。
海南島由于其特殊的地理位置和TC造成的災(zāi)害影響程度，幾百年前，人們就開(kāi)始嘗試總結(jié)臺(tái)風(fēng)(熱帶氣旋)的相關(guān)特征[2]。隨著氣候變化、預(yù)報(bào)技術(shù)、防災(zāi)救災(zāi)理念的變化，從不同角度研究熱帶氣旋影響，救災(zāi)方法等文獻(xiàn)日益增多[3-4]。TC統(tǒng)計(jì)特征的研究也更加豐富，但研究人員不得不面對(duì)“災(zāi)害損失定量化描述”困難這一問(wèn)題。2000年左右出版的各省《中國(guó)氣象災(zāi)害大典》和2004年開(kāi)始出版的《中國(guó)氣象災(zāi)害年鑒》雖然清楚的描述了TC災(zāi)害過(guò)程，但是，不同TC影響要素的選取差異較大[5]。這使得研究人員分析歷年TC災(zāi)害風(fēng)險(xiǎn)時(shí)，增加了主觀要素選擇帶來(lái)的誤差[6-7]。防汛指揮部或者救災(zāi)人員對(duì)此類(lèi)研究結(jié)論并不完全認(rèn)同，他們認(rèn)為定性描述或許更能夠直觀反映災(zāi)害的真實(shí)情況[8]。
定性描述不可規(guī)避的缺陷是只適合小樣本分析。有詳細(xì)觀測(cè)資料的TC數(shù)據(jù)已經(jīng)積累了幾十年，選擇定量分析方法更能夠了解臺(tái)風(fēng)對(duì)海南的影響情況，以及影響海南TC的時(shí)空特征。但是如果將有影響TC界定為登陸TC[9]，與真實(shí)災(zāi)害情況不符合。所以，本文使用TC潛在影響力指數(shù)方法(TropicalCyclonePotentialImpact，TCPI)[10]，確定對(duì)海南島有影響的TC。然后研究這些TC的時(shí)空分布特征。研究結(jié)論有利于分析氣候變化對(duì)熱帶氣旋的影響[11]，同時(shí)也便于構(gòu)建更具針對(duì)性的起源潛能指數(shù)(Thegenesispotentialindex，GPI)[12]，同時(shí)，也可用于TC風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估。
1數(shù)據(jù)來(lái)源和TC潛在影響力指數(shù)
本文使用的數(shù)據(jù)來(lái)自于中國(guó)氣象局上海臺(tái)風(fēng)研究所提供的“西北太平洋熱帶氣旋最佳路徑”數(shù)據(jù)集[13]，選取1971-2010年間，40年的TC數(shù)據(jù)。這期間的數(shù)據(jù)由于有衛(wèi)星資料的支持，TC位置、強(qiáng)度數(shù)據(jù)更加準(zhǔn)確。研究的參考價(jià)值更大。且40年的統(tǒng)計(jì)規(guī)律具有一般的統(tǒng)計(jì)意義。1971-2010年間西北太平洋共生成1242個(gè)熱帶氣旋，其中對(duì)海南有影響的TC共280個(gè)。這280個(gè)熱帶氣旋的確定方法使用的是TCPI方法。
TCPI方法的優(yōu)點(diǎn)在于:①部分解決了承災(zāi)體變化迅速的問(wèn)題。在1960年代，我國(guó)是農(nóng)業(yè)社會(huì)，損失主要為林木、農(nóng)作物、民房、人員傷亡等。例如，1963年，6311號(hào)臺(tái)風(fēng)登陸文昌，海南省房屋倒塌7萬(wàn)多間，損壞8萬(wàn)多間，14萬(wàn)人受到災(zāi)害影響，39人死亡。當(dāng)時(shí)，海南約335萬(wàn)人，然而，2016年，海南常住人口約902萬(wàn)人，年接待過(guò)夜人數(shù)達(dá)3475萬(wàn)人，承災(zāi)體變化非常迅速。②部分解決了致災(zāi)因子的確定問(wèn)題。海南島是承災(zāi)體，TC是致災(zāi)因子。如果借鑒前人的做法，將距離海南島海岸線5個(gè)經(jīng)緯度以內(nèi)的TC確定為有影響TC，可能增加誤差。因?yàn)榇蠖鄶?shù)中國(guó)南海生成的TC，在靠近海南島海岸時(shí)，可能達(dá)不到臺(tái)風(fēng)或超強(qiáng)臺(tái)風(fēng)的級(jí)別，災(zāi)害影響范圍可能達(dá)不到5個(gè)經(jīng)緯度。將有災(zāi)情的TC作為有影響TC[14]，會(huì)忽略社會(huì)經(jīng)濟(jì)變化。直接將登陸熱帶氣旋作為有影響TC[9]，會(huì)忽略沒(méi)有登陸熱帶氣旋的影響。為了統(tǒng)計(jì)1971-2010年間對(duì)海南有影響TC的特征，這里選擇TCPI方法進(jìn)行研究。
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歷年臺(tái)風(fēng)壓境，都會(huì)給人們生命財(cái)產(chǎn)帶來(lái)不可估量的損失。今年的超強(qiáng)臺(tái)風(fēng)“利奇馬”強(qiáng)勢(shì)登陸我國(guó)浙江、山東等地，給我國(guó)很多地區(qū)造成了非常大的破壞。為了減輕臺(tái)風(fēng)給我國(guó)人民帶來(lái)的損失，我國(guó)臺(tái)風(fēng)研究所人員一直都致力于臺(tái)風(fēng)的研究。每年都會(huì)有研究人員將新的研究成果發(fā)表在氣象類(lèi)期刊上。至于臺(tái)風(fēng)研究所人員如何發(fā)表論文?許多從事臺(tái)風(fēng)研究的技術(shù)人員了解得不是很清楚，在發(fā)表過(guò)程中會(huì)遇到各種各樣的問(wèn)題。
TCPI方法的基本原理是測(cè)算某一具體位置(點(diǎn))可能受到熱帶氣旋的影響程度，然后累積眾多點(diǎn)的影響值測(cè)算TC影響力，或者某一地區(qū)的影響程度，某一年的影響程度。首先，將某一區(qū)域按照經(jīng)緯度劃分成若干個(gè)點(diǎn)，點(diǎn)間的距離可以根據(jù)實(shí)際需要自行設(shè)定。某一點(diǎn)受到熱帶氣旋的影響程度主要與兩個(gè)因素有關(guān):該點(diǎn)距離TC中心的距離和TC的強(qiáng)度。該指數(shù)已被證明與災(zāi)害損失有關(guān)[15]，可以作為熱帶氣旋災(zāi)害客觀影響標(biāo)尺，用于比較不同年份熱帶氣旋的影響力差異。
2影響海南島TC的生成源地分析
1971-2010年間，影響海南島的熱帶氣旋均生成于24.5°N已南區(qū)域(圖2)。大部分生成于洋面，少部分生成于路面。165°E以東生成的TC對(duì)海南島基本沒(méi)有影響。中國(guó)南海10°N以北生成的熱帶氣旋對(duì)海南島影響較大，以南生成的熱帶氣旋對(duì)海南島基本沒(méi)有影響，大部分有影響TC生成于15°N附近或偏北。西北太平洋生成的有影響TC位置更加偏南，大部分位于15°N以南，最南達(dá)到3.5°(表1)。
中國(guó)南海雖然生成了很多有影響TC，但高影響TC(TCPI排名前20%)占比不高。120°E以西區(qū)域共生成有影響TC116個(gè)，其中高影響TC17個(gè)，占比低于平均值。西北太平洋生成的高影響TC占比更大，呈現(xiàn)帶狀分布(圖2)。
并不是所有熱帶氣旋均會(huì)給海南島造成災(zāi)害影響。殷潔等[6]在進(jìn)行中國(guó)臺(tái)風(fēng)災(zāi)害綜合風(fēng)險(xiǎn)區(qū)劃時(shí)，搜集了1954-2008年間的災(zāi)情數(shù)據(jù)，共174次臺(tái)風(fēng)災(zāi)害，平均每年3次多。在這些災(zāi)害中，有些災(zāi)情較小，損失相當(dāng)于一場(chǎng)暴雨災(zāi)害，有些較大，會(huì)影響到數(shù)百萬(wàn)人的生命、財(cái)產(chǎn)安全。
海南島地處我國(guó)南部，影響浙江、山東的一些熱帶氣旋大多數(shù)時(shí)候不會(huì)影響海南島。統(tǒng)計(jì)《中國(guó)氣象災(zāi)害大典-海南卷》發(fā)現(xiàn)，1949-1993年，海南臺(tái)風(fēng)災(zāi)情記錄共72條，其中49條記錄中有因?yàn)?zāi)死亡人數(shù)記錄(包括漁民)。所以，這里選擇的高影響TC共56個(gè)，大體涵蓋可能對(duì)海南造成較大災(zāi)害影響的TC，且高影響TC的累計(jì)TCPI占比達(dá)42%。高影響TC的經(jīng)緯度全距小于有影響TC，說(shuō)明高影響TC分布更加集中(見(jiàn)表1)。
3影響海南島熱帶氣旋的年代際特征
氣候變化對(duì)全球的影響極為復(fù)雜，冰期和間冰期的周期達(dá)到10萬(wàn)年左右，在間冰期中的冷期有時(shí)也達(dá)到幾百年，例如，明末清初的小冰河時(shí)期[16]。所以，以人類(lèi)幾十年的詳細(xì)氣象資料信息，很難準(zhǔn)確預(yù)測(cè)出未來(lái)氣候變化對(duì)災(zāi)害的影響。氣候的長(zhǎng)周期變化與太陽(yáng)活動(dòng)水平相關(guān)[17]。氣候變化的最主要原因是太陽(yáng)活動(dòng)[18]。2017年9月，太陽(yáng)爆發(fā)有史以來(lái)最耀眼的耀斑，根據(jù)太陽(yáng)活動(dòng)周期相關(guān)理論，未來(lái)10年太陽(yáng)活動(dòng)水平將有可能降低。1971-2010年間是氣候逐漸變暖的40年。未來(lái)10年氣候有可能變冷，影響海南TC數(shù)量和影響程度將發(fā)生何種變化，下面將進(jìn)行分析。
隨著氣候逐漸變暖，TC生成位置會(huì)北抬[19]，2001-2010年間較1971-1980年間有影響TC減少了37個(gè)(表2)，但平均TCPI并沒(méi)有明顯減少，高影響TC占比也沒(méi)有發(fā)生顯著變化。
影響海南的TC大部分生成于6-10月份(見(jiàn)圖1)，2、3月沒(méi)有影響記錄，其它月份均有不同數(shù)量的TC影響海南。平均而言，9月份TC的影響力更大，4月和8月次之。
不同年代有影響TC生成月份存在較大差異。1971-1980年間，有影響的TC生成于1、4-12月份。其中1月份生成的有影響TC在所研究的40年間是唯一的。其它年代的有影響TC數(shù)量均少于1970年代，且有向7-9月集中的趨勢(shì)(圖4)。這種集中的趨勢(shì)對(duì)當(dāng)前防災(zāi)、減災(zāi)是好事，但不利于長(zhǎng)期的災(zāi)害風(fēng)險(xiǎn)防范。海南外來(lái)人口較多，且有較多人的居住年限較短。在這種情況下，臺(tái)風(fēng)災(zāi)害風(fēng)險(xiǎn)感知和應(yīng)對(duì)能力可能不如當(dāng)?shù)鼐用瘛Ｈ绻磥?lái)氣候變冷，影響海南島的TC數(shù)量增加，影響力增大，可能會(huì)造成更大的災(zāi)害損失。
4結(jié)論
臺(tái)風(fēng)是影響海南的重要災(zāi)害，在《中國(guó)氣象災(zāi)害大典-海南卷》中，幾乎每次臺(tái)風(fēng)災(zāi)害均伴有暴雨，1949-1993年間，由熱帶氣旋引發(fā)的洪澇災(zāi)害共有11次。1988年以后，水產(chǎn)養(yǎng)殖損失記錄開(kāi)始增加，與此同時(shí)，輸電線路、水利設(shè)施的損失也同步增加，房屋倒塌數(shù)量減少。熱帶氣旋造成的損失與熱帶氣旋的強(qiáng)度具有重要關(guān)系，也與社會(huì)防災(zāi)水平有重要關(guān)系。如果未來(lái)十年，太陽(yáng)活動(dòng)水平降低，氣候變冷，影響海南島的熱帶氣旋將可能增加，分布的月份可能更廣。海南應(yīng)采取更多的創(chuàng)新措施，保障居民和游客的安全。本文通過(guò)分析影響海南島的熱帶氣旋發(fā)現(xiàn):
(1)有影響熱帶氣旋生成位置呈現(xiàn)帶狀分布，有影響TC生成于24.5°N以南的區(qū)域。高影響TC的分布更加集中。
(2)1971-2010年間，全球溫度由低到高的過(guò)程，也是影響海南島TC由多變少的過(guò)程。需要警惕2017年以后，全球可能變冷，影響海南的TC可能增加。
(3)1970年代，影響海南的TC生成月份更加分散，有1月份熱帶洗選影響海南的記錄，未來(lái)需要采取措施，防范春節(jié)前后熱帶氣旋的影響，減少臺(tái)風(fēng)災(zāi)害對(duì)海南可能造成的損失。