臺風(fēng)活動特征及災(zāi)害評估概述

王美雙 王曉云 王穎 鄒晨曦

1.南京信息工程大學(xué)遙感學(xué)院 210044；2.中國氣象局綜合觀測司100081

臺風(fēng)活動特征及災(zāi)害評估概述

王美雙1王曉云2王穎1鄒晨曦1

1.南京信息工程大學(xué)遙感學(xué)院 210044；2.中國氣象局綜合觀測司100081

文章總結(jié)了國內(nèi)外幾十年臺風(fēng)形成的動力學(xué)和熱力學(xué)因子、臺風(fēng)降水的影響因素和時空分布、臺風(fēng)災(zāi)情分析及臺風(fēng)災(zāi)害風(fēng)險評估方面的研究成果。

形成機制；降水特點；災(zāi)害評估；臺風(fēng)

近年來許多國內(nèi)外的科學(xué)家的理論和模型研究均表明，全球變暖的氣候背景下，熱帶氣旋發(fā)生頻率和強度都將增加。使用高分辨率的全球模式和嵌套在其中的甚高分辨率臺風(fēng)預(yù)報模式的預(yù)測表明，未來的臺風(fēng)將變得更強，風(fēng)速和降水均有增強趨勢。

根據(jù)已有的數(shù)據(jù)得知，臺風(fēng)是影響中國最為嚴(yán)重的自然災(zāi)害，其引起的損失遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于其他災(zāi)害所引起的損失。[1]

我國位于西北太平洋沿岸，是少數(shù)幾個遭受臺風(fēng)影響最為嚴(yán)重的國家之一，不僅北起遼寧，南至廣東的漫長沿海地帶時常受到臺風(fēng)襲擊，而且大多數(shù)內(nèi)陸省份也直接或間接受到影響。從臺風(fēng)影響程度來看，東南沿海省份最為嚴(yán)重，然而改革開放后我國東南沿海地區(qū)社會經(jīng)濟飛速發(fā)展，人口和社會財富高度集中，成為承災(zāi)能力十分脆弱的地區(qū)，臺風(fēng)的頻頻來襲更使沿海地區(qū)的損失不斷增加。國內(nèi)外也有許多學(xué)者在臺風(fēng)研究方面做出了巨大貢獻(xiàn)，取得了許多成果，就目前國內(nèi)外關(guān)于臺風(fēng)災(zāi)害研究情況來看，主要集中于臺風(fēng)形成機制、臺風(fēng)引起的降水以及災(zāi)情分析三個方面。

1.臺風(fēng)形成機制研究

世界氣象組織（WMO）以及與熱帶氣旋和臺風(fēng)有關(guān)的各國氣象部門給出的對熱帶氣旋和臺風(fēng)的嚴(yán)格定義，一般是根據(jù)氣旋中心的氣壓值、整個渦旋的風(fēng)速和降水狀況做出定義和表征。通常按照弱和強的程度依次分成：熱帶低壓（TD），熱帶氣旋（TC），熱帶風(fēng)暴（TS），強熱帶風(fēng)暴和超強熱帶風(fēng)暴，后兩者又常稱作臺風(fēng)（西北太平洋）或颶風(fēng)（北大西洋）。

臺風(fēng)的形成機制，這是一個迄今為止科學(xué)界仍未完全弄清楚的問題。臺風(fēng)是發(fā)生在熱帶海洋上空的一種具有暖中心結(jié)構(gòu)的強烈氣旋性渦旋，因此普遍認(rèn)為臺風(fēng)的形成依賴于熱力學(xué)因子和動力學(xué)因子。通常情況下，在熱帶海洋上有利于生成的熱力學(xué)條件是具備的，若存在正的低層渦度和弱的垂直風(fēng)切變，則十分有利于臺風(fēng)的生成。因此，熱帶海洋上的動力學(xué)和熱力學(xué)因子是影響臺風(fēng)形成的重要因素。

吳國雄[2]利用氣候模式進(jìn)行數(shù)值實驗來研究海溫異常對臺風(fēng)形成的影響。結(jié)果表明，臺風(fēng)生成頻率在暖SSAT區(qū)明顯增加。林惠娟[3]等人利用臺風(fēng)年鑒資料研究了影響我國熱帶氣旋活動與太平洋海溫的關(guān)系。董波[4]等人通過對熱帶氣旋偏多年和偏少年的熱帶氣旋與同期和前期的副熱帶高壓、西風(fēng)帶緯向環(huán)流、北半球極渦以及赤道東太平洋海溫、北極海冰的關(guān)系，指出在熱帶氣旋年際變化這一時間尺度上，海洋因子的影響是最重要的。

許金鏡[5]分析了北太平洋海表溫度和中國東南沿海臺風(fēng)頻率的關(guān)系，結(jié)果表明，西太平洋赤道附近海流區(qū)的海表溫度不僅在同期具有高（低）與臺風(fēng)多（少）呈正相關(guān)關(guān)系，而且在前期存在著預(yù)測的先兆，特別是秋冬兩季（冬半年）更明顯，具有較好的隔季相關(guān)關(guān)系。楊桂山[6]等人對西北太平洋熱帶氣旋頻數(shù)的時空變化及與海表溫度中間可能存在的相關(guān)關(guān)系進(jìn)行了系統(tǒng)的研究。結(jié)果表明：在西北太平洋海域，海表溫度偏高對應(yīng)熱帶氣旋頻數(shù)也偏多，在20°N以北、140°E以西海域偏多趨勢更為明顯。

何敏[7]等人分析了厄爾尼諾和反厄爾尼諾事件與西北太平洋臺風(fēng)的關(guān)系，指出厄爾尼諾年臺風(fēng)活動減少，反厄爾尼諾年臺風(fēng)活動增加，而且臺風(fēng)活動與厄爾尼諾、反厄爾尼諾事件起始和終止時間、強度、臺風(fēng)生成區(qū)域有關(guān)。

宋文玲[8]等人分析了臺風(fēng)活動季節(jié)西太平洋熱帶向外長波輻射強度與生成及登錄臺風(fēng)個數(shù)的關(guān)系，指出兩者之間呈明顯的負(fù)相關(guān)關(guān)系。而且這種相關(guān)關(guān)系在前期冬、春季向外長波輻射強度與生成及登錄的臺風(fēng)的相關(guān)場上就有所反映。用向外長波輻射特征指數(shù)所表征的對流活動的強度和位置與臺風(fēng)活動頻數(shù)有較好的正相關(guān)關(guān)系。

周霞瓊[9]等人研究了影響華東地區(qū)熱帶氣旋年頻數(shù)與熱帶對流場的關(guān)系，結(jié)果表明向外長波輻射距平累積量場能較好的表征熱帶氣旋年頻數(shù)異常年份所對應(yīng)的低緯度及中高緯度地區(qū)大氣環(huán)流的配置，其可以作為預(yù)測影響華東地區(qū)熱帶氣旋頻數(shù)的強信號。

2.臺風(fēng)引起降水研究

周軍[10]等人分析了1987～1992年在汕頭以北登錄的全部臺風(fēng)個例，結(jié)果表明：登錄臺風(fēng)陸上活動類型和遠(yuǎn)距離暴雨特點與臺風(fēng)在近海的活動方式有關(guān)，登錄臺風(fēng)遠(yuǎn)距離暴雨的發(fā)生與臺風(fēng)登陸前后大氣低層?xùn)|南氣流里是否存在中尺度暖區(qū)有關(guān)，落區(qū)與中尺度暖區(qū)在臺風(fēng)孤高系統(tǒng)中的相對位置有關(guān)。朱定真[11]等人對1980～1989年間華東地區(qū)出現(xiàn)的熱帶氣旋暴雨和形勢場特征做了分析，并對產(chǎn)生大暴雨的動力熱力條件進(jìn)行診斷，給出了產(chǎn)生華東地區(qū)熱帶氣旋大暴雨的概念模式。

余錦華[12]等人對華北地區(qū)熱帶氣旋降水進(jìn)行了氣候診斷，結(jié)果表明，華北地區(qū)熱帶氣旋降水量的空間分布很不均勻，平均山東半島東部最大，向西具有減少的趨勢，這種趨勢與熱帶氣旋降水頻數(shù)相一致，地形的影響使降水量的空間分布復(fù)雜化。對于熱帶氣旋過程降水量的大小，地形的影響更為重要。林應(yīng)河[13]定量分析了登錄廣東臺風(fēng)的時間變化、空間分布，以及與縣域、區(qū)域、省域月（季）雨量變化的關(guān)系。指出登錄臺風(fēng)及其時間變化對廣東夏、秋月（季）雨量具有多重影響。毛夏[14]等人利用1960～1989年《臺風(fēng)年鑒》資料，從時特大暴雨、日特大暴雨、過程特大暴雨三方面統(tǒng)計分析了華南熱帶氣旋特大暴雨的基本特征。并采用相對落去分布圖的方法分析了不同時段、不同地區(qū)、不同路徑華南熱帶氣旋時特大暴雨的分布規(guī)律。林愛蘭[15]等人從臺風(fēng)過程降水和臺風(fēng)路徑的關(guān)系分析得出登錄華南的臺風(fēng)過程降水有5種分布類型。

鈕學(xué)新等[16][17]系統(tǒng)的研究了臺風(fēng)降水和影響機制，結(jié)果表明臺風(fēng)強度主要影響臺風(fēng)雨量強度，地形影響臺風(fēng)雨量強度及分布；弱冷空氣可減弱熱帶氣旋強度，從而中心附近雨量減少1/2左右，但北側(cè)外圍雨量增加，過程雨量最大增幅約3倍或以上；大陸及東海水汽大量減少，使熱帶氣旋登陸之后強度減弱加快，造成大部分地區(qū)的降水量明顯減少約1/5～1/3。

3.災(zāi)情分析

自然災(zāi)害的損失通常包括人員傷亡和財產(chǎn)損失兩部分。由于臺風(fēng)災(zāi)害損失涉及很多方面，對于其災(zāi)情的評定工作一直處于探索階段。首先遇到的難點是災(zāi)情資料的統(tǒng)計問題，由于迄今尚未有統(tǒng)一的災(zāi)情統(tǒng)計標(biāo)準(zhǔn)，使得歷史上不同時間、不同系統(tǒng)、災(zāi)情統(tǒng)計資料可比性較差，災(zāi)情實際調(diào)查資料由于部門、人員的不同而有相當(dāng)大的差異[18]。

梁必騏[19]通過對歷史災(zāi)情資料及氣象資料的統(tǒng)計研究，分析了影響和登陸中國的熱帶氣旋活動的特征、臺風(fēng)災(zāi)害特點及其形成規(guī)律作，并討論了臺風(fēng)災(zāi)害對中國社會和經(jīng)濟發(fā)展的影響。分析結(jié)果指出，影響中國的臺風(fēng)災(zāi)害具有發(fā)生頻率高、突發(fā)性強、群發(fā)性顯著、影響范圍廣、成災(zāi)強度大等特點，這類災(zāi)害主要由臺風(fēng)帶來的狂風(fēng)、暴雨、風(fēng)暴潮及其引發(fā)的災(zāi)害鏈所造成。

史培軍[20]依據(jù)國家減災(zāi)委減災(zāi)辦所收集到的有關(guān)我國自然災(zāi)害的資料，以及國家基金委“中國自然災(zāi)害區(qū)域規(guī)律”研究所收集到的資料，分析了中國自然災(zāi)害的基本狀況、危險性程度以及中國可持續(xù)發(fā)展與減災(zāi)建設(shè)。陳佩燕[21]分析了登陸臺風(fēng)的特征，并闡述其臺風(fēng)災(zāi)害鏈，以及臺風(fēng)對中國各個部門的嚴(yán)重影響，指出臺風(fēng)造成的經(jīng)濟損失有逐年增大的趨勢。樂肯堂[22]指出臺風(fēng)寶莉、弗雷德、溫妮都預(yù)測準(zhǔn)確并及時預(yù)警，但是仍造成巨大的損失，因此在對我國臺風(fēng)風(fēng)暴潮災(zāi)害的損失界定中強調(diào)防災(zāi)決策工程措施。

許啟望[23]等利用經(jīng)驗關(guān)系式采用直接經(jīng)濟損失和災(zāi)損度兩個綜合性因子進(jìn)行臺風(fēng)風(fēng)暴潮災(zāi)害的損失評估。

陳香[24]用災(zāi)損度指數(shù)法對福建臺風(fēng)災(zāi)害經(jīng)濟損失趨勢進(jìn)行了分析。盧文芳[25]利用數(shù)理統(tǒng)計方法，計算了1949～1990年影響上海地區(qū)臺風(fēng)造成的人員傷亡、農(nóng)田受淹、房屋倒塌三方面的災(zāi)情指數(shù)，并在此基礎(chǔ)上劃分災(zāi)害等級。

張星[26]基于熵權(quán)理論提出了一種新的災(zāi)情綜合評價模型并選擇受災(zāi)面積，成災(zāi)面積、受災(zāi)人口、死亡人數(shù)、倒塌房屋和直接經(jīng)濟損失6個指標(biāo)對福建臺風(fēng)災(zāi)害進(jìn)行了綜合評價，評價結(jié)果與實際情況吻合得較好。

馬清云等[27]利用模糊數(shù)學(xué)建立了一個熱帶氣旋災(zāi)情評估模型，并用該模型對2000-2006年登陸我國的臺風(fēng)災(zāi)情損失進(jìn)行了評估，結(jié)果表明此模型能夠較好的評估登陸熱帶氣旋造成的災(zāi)情。

任魯川[28]應(yīng)用模糊模式識別理論于災(zāi)害損失等級劃分的研究，提出了模糊災(zāi)度概念，并建立了模糊災(zāi)度等級的隸屬函數(shù)，從而給出了一種可用于災(zāi)害損失等級劃分的模糊災(zāi)度判別法。

4.臺風(fēng)災(zāi)害風(fēng)險評估的研究

4.1 致災(zāi)因子危險性的研究

災(zāi)害產(chǎn)生和存在與否的第一個必要條件是要有風(fēng)險源，即致災(zāi)因子。它主要反映災(zāi)害本身的危險性程度，主要包括：災(zāi)害種類、災(zāi)害活動規(guī)模、強度、頻率、致災(zāi)范圍等。這種過程或變化的頻率越大，那么它給人類社會系統(tǒng)造成破壞的可能性就越大；過程和變化的超常程度越大，它的破壞就可能越強烈；相應(yīng)地，人類社會經(jīng)濟系統(tǒng)承受的來自該風(fēng)險源的災(zāi)害風(fēng)險就可能越高。

對于臺風(fēng)災(zāi)害，因它常常引發(fā)大風(fēng)、暴雨(洪水)、風(fēng)暴潮，因此臺風(fēng)致災(zāi)因子的風(fēng)險分析要從臺風(fēng)大風(fēng)和臺風(fēng)暴雨、風(fēng)暴潮三個角度來分析。

丁燕、史培軍[29]認(rèn)為致災(zāi)因子的分析主要就是臺風(fēng)災(zāi)害的時、空、強(T，S，M)分析，也就是計算概率P的過程，并得出計算臺風(fēng)暴雨的概率公式。

孟菲等[30]使暴雨用上海市歷史災(zāi)情資料和氣象資料采用數(shù)理統(tǒng)計的方法，分析了上海市臺風(fēng)成災(zāi)原因，得出呂泗站的最大風(fēng)速和災(zāi)情指數(shù)相關(guān)系數(shù)為0.48，在0.01水平上顯著相關(guān)；災(zāi)情指數(shù)和過程雨量基本是正相關(guān)，大體趨勢相同；高潮水位和直接的經(jīng)濟損失有較好的對應(yīng)關(guān)系。

4.2 承災(zāi)體易損性的研究

承災(zāi)體即災(zāi)害作用的對象。有危險性并不意味著災(zāi)害就一定存在，因為災(zāi)害是相對于行為主體—人類及其社會經(jīng)濟活動而言的，只有風(fēng)險源有可能危害某社會經(jīng)濟目標(biāo)（即承災(zāi)體）后，對于一定的風(fēng)險承擔(dān)者來說，才承擔(dān)了相應(yīng)的災(zāi)害風(fēng)險。通常用易損度來表征承災(zāi)體的脆弱性、承載能力和可恢復(fù)性等性質(zhì)。易損度主要包括承災(zāi)體的種類、范圍、數(shù)量、密度、價值等。

樊運曉[31]認(rèn)為易損性指標(biāo)選擇可根據(jù)以下4種方法綜合而得：①根據(jù)災(zāi)后損失評估體系采用反推法確定指標(biāo)；②基于社會易損性理解所構(gòu)想的指標(biāo)；③由災(zāi)害案例采用信息量法確定指標(biāo)；④從區(qū)域宏觀經(jīng)濟發(fā)展描述選取指標(biāo)。其中各因子權(quán)重可根據(jù)層次分析法確定。

陳香[32]在評價福建臺省風(fēng)災(zāi)害脆弱性時空趨勢時，從社會經(jīng)濟系統(tǒng)數(shù)據(jù)庫的40個底層指標(biāo)中提取包含人口、經(jīng)濟、工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)、防災(zāi)水平等10個作為評價臺風(fēng)災(zāi)害承災(zāi)體脆弱性評價指標(biāo)，采用層次分析法（AHP）確定指標(biāo)權(quán)重。根據(jù)建立的臺風(fēng)災(zāi)害承災(zāi)體脆弱性評價指標(biāo)體系及權(quán)重值，得到福建省臺風(fēng)災(zāi)害承災(zāi)體脆弱性變化趨勢。結(jié)果表明：福建省臺風(fēng)災(zāi)害承災(zāi)體脆弱性呈現(xiàn)明顯的上升趨勢，脆弱度從1978年的0.18上升到2003年的0.81。

陳香[32]在進(jìn)行2005年福建省臺風(fēng)災(zāi)害時空格局分析與危險性評價時，用臺風(fēng)災(zāi)害承災(zāi)體指數(shù)Czt表示臺風(fēng)災(zāi)害發(fā)生縣域的承災(zāi)體強度，選擇各縣域人口密度(人/km2)、城市人口比重(% )、耕地百分比(% )和地均GDP(萬元/km2)4個指標(biāo)評定承災(zāi)體指數(shù)Czt。

孫偉[33]對海南島臺風(fēng)災(zāi)害危險性進(jìn)行評價研究時，選取各地區(qū)平均受災(zāi)面積/全省平均總受災(zāi)面積、各縣平均倒塌房屋數(shù)/全省平均總倒塌房屋數(shù)、各縣平均死亡人數(shù)/全省平均總死亡人口、各縣平均受災(zāi)人口/全省平均總受災(zāi)人口、各縣平均直接經(jīng)濟損失/全省平均總直接經(jīng)濟損失五個指標(biāo)綜合評價承災(zāi)體的脆弱性。

丁燕、史培軍[29]在對廣東14個市轄區(qū)的潛在易損性分析時，設(shè)人口密度最大的城市人員受災(zāi)傷亡的潛在易損性為1，人口密度最小的城市人員受災(zāi)傷亡的潛在易損性為0.5，介于這兩者之間的城市人員受災(zāi)傷亡的潛在易損性以下面的公式計算：

潛在易損性=0.5+0.5*(地區(qū)實際人口密度-人口密度的最小值)/(人口密度的最大值-人口密度的最小值)

5.展望

近幾十年來，國內(nèi)外學(xué)者在臺風(fēng)的形成機制、發(fā)展特點等方面做出了重要的貢獻(xiàn)，但是還存在一些問題和不足。

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10.3969/j.issn.1001-8972.2011.08.011

國家自然科學(xué)基金項目（40901297）

王美雙（1986-），女，吉林磐石市人，碩士研究生，主要研究方向為城市規(guī)劃和氣象環(huán)境。