南海臺風活動特征及其對漁業(yè)活動的影響

吳祖立，崔雪森，張勝茂，周為峰

（1．中國水產(chǎn)科學研究院東海水產(chǎn)研究所，農(nóng)業(yè)部東海與遠洋漁業(yè)資源開發(fā)利用重點實驗室，上海 200090；2．上海海洋大學海洋生態(tài)與環(huán)境學院，上海 201306）

受特殊水文、水化的影響，南海具有較多優(yōu)質(zhì)漁場，漁業(yè)資源豐富、漁獲組成多樣。據(jù)調(diào)查統(tǒng)計，南海魚類約有2 000種，其中有經(jīng)濟價值的約有800種，南海潛在漁獲量為每年650～700×104t［1］?！吨袊鴿O業(yè)統(tǒng)計年鑒》（2010－2016）顯示，2009－2015年南海海域平均年捕撈量約為350×104t，占全國海洋年捕撈產(chǎn)量的約28%，且正以3%～5%的幅度增長。

世界氣象組織定義中心持續(xù)風速達到10級（24．5 m·s－1或以上）的熱帶氣旋均稱為颶風（hurricane）、臺風（typhoon）或風暴（storm），在中國則稱為臺風［2］。由于作為本研究研究對象的熱帶氣旋等級均為熱帶風暴及以上，因此本研究將進入南海時風力≥10級的熱帶氣旋通稱為臺風。南海是臺風活動最頻繁的海域之一，臺風對南海及其沿岸地區(qū)造成了巨大的災害損失［3］。據(jù)統(tǒng)計，2001年以來受災最嚴重的海南、廣東和廣西因臺風造成的直接經(jīng)濟損失高達2 800億元，2011－2015年間因臺風災害死亡人數(shù)達75人［4］。海上突發(fā)性災害天氣對于漁業(yè)生產(chǎn)安全易產(chǎn)生嚴重的影響［5－6］，這對于南海海洋空間和生物資源的開發(fā)和安全生產(chǎn)管理，如海洋牧場的建設(shè)、漁業(yè)生產(chǎn)船舶和設(shè)施的抗風浪性、臺風災害的應急處置和南海伏季休漁制度管理等提出了更高的要求。

為此，本文根據(jù)影響南海臺風移動路徑資料，對影響南海漁場的臺風進行時空分布特征分析，并統(tǒng)計分析了南海漁場臺風對漁業(yè)活動的影響，探討了我國2017年起南海伏季休漁制度的合理性，以期為研究南海臺風災害的應急處置和防災減災及南海漁業(yè)資源的可持續(xù)開發(fā)、漁業(yè)設(shè)施的布局、漁業(yè)活動管理和我國藍色糧倉的建設(shè)提供參考。

1 材料與方法

1．1 數(shù)據(jù)來源及選取標準

本文采用的臺風數(shù)據(jù)為中國氣象局提供的1959－2014年臺風移動路徑資料［7］，包括臺風的記錄時間、國際編號、臺風名稱、經(jīng)緯度、近中心最大風速（m·s－1）、中心最低氣壓（hPa）等，資料中記錄的時間間隔為6 h。若某臺風在漁場內(nèi)存在6 h及以上，則認為該臺風顯著影響相關(guān)作業(yè)漁場，將其選為研究對象，否則不予考慮［8］。

1．2 漁業(yè)統(tǒng)計數(shù)據(jù)來源及研究方法

為分析臺風對漁業(yè)生產(chǎn)的影響，本文選取《中國漁業(yè)年鑒》（2008－2015）中的粵桂瓊3省區(qū)因臺風災害而損毀的網(wǎng)箱／魚排和沉船等漁業(yè)設(shè)施數(shù)量統(tǒng)計數(shù)據(jù)，結(jié)合2007－2014年的臺風數(shù)據(jù)統(tǒng)計各個年份的臺風強度等級、數(shù)量，通過線性回歸分析研究臺風災害與漁業(yè)生產(chǎn)活動的關(guān)系［9］。

1．3 累積氣旋能量指數(shù)

累積氣旋能量指數(shù) （accumulated cyclone energy，ACE），是指達到熱帶風暴或以上等級的熱帶氣旋，當其為熱帶風暴狀態(tài)時，每6 h觀測1次的最大風速的平方累積之和，其計算公式如下［3］：

式中，j＝1，…，m，表示熱帶氣旋的個數(shù)；i＝1，…，n，表示一個臺風中心最大風速≥17．2 m·s－1部分的觀測個數(shù)；vi2表示最大風速的平方。

1．4 數(shù)據(jù)處理方法

根據(jù)1959－2014年的臺風移動路徑資料，導入Access 2010軟件構(gòu)建數(shù)據(jù)庫，選取記錄56年間進入南海的臺風資料信息，包括臺風的頻數(shù)、生成源地、移動路徑、中心最大風速等。根據(jù)上述數(shù)據(jù)判別臺風的生成源地分布和移動路徑類型，統(tǒng)計海域及各臺風生成源地的臺風頻數(shù)的年際變化和季節(jié)變化，并計算研究海域及各臺風生成源地的臺風ACE變化。將研究海域劃分為0．5°×0．5°的網(wǎng)格，逐月統(tǒng)計網(wǎng)格內(nèi)臺風發(fā)生累積頻數(shù)，按漁場范圍進行各個漁場臺風活動的時空分布分析，并計算各個漁場內(nèi)臺風ACE時空變化。

文中研究海域及各臺風生成源地的臺風頻數(shù)的年際變化、季節(jié)變化，以及臺風與漁業(yè)生產(chǎn)關(guān)系的統(tǒng)計檢驗采用線性回歸分析［9］。研究海域及各臺風生成源地的臺風ACE變化采用方差分析［10］，統(tǒng)計檢驗均通過 SPSS 19．0軟件完成，顯著性水平為P＜0．05。

2 結(jié)果與分析

2．1 影響南海臺風的主要路徑類型

對1959－2014年的臺風移動路徑資料分析表明，56年間共有580個臺風進入南海（圖1），其中390個為過境臺風，主要生成于菲律賓以東和關(guān)島附近海域（126°～145°E、8°～15°N）；其余190個為南海原生臺風，生成源地在南海中北部海域內(nèi)，主要集中在 113°～121°E、12°～18°N海域，分別占總臺風數(shù)的67．2%和32．8%。

按臺風登陸路徑劃分，可將影響南海的臺風分為2個類型：類型1的臺風特征是生成源地有兩個，一個是南海中北部海域，臺風生成后向西移動；另一個是西北太平洋海域，臺風主要是由東向西過境菲律賓進入南海（圖2－a）。類型1臺風主要登陸于我國海南島、粵西、廣西和越南等地，此類臺風對南海漁場的影響范圍較大，除南沙中西部漁場、南沙中南部漁場、南沙西南部漁場和南沙南部漁場外，其余漁場均受到不同程度的影響。類型1的臺風有371個，占總臺風數(shù)的64．0%。類型2的臺風特征是生成源地為西北太平洋，臺風生成后向西北方向移動，過境菲律賓北部進入南海北部后，一部分登陸廣東東部沿海地區(qū)，另一部分朝東北方向移動登陸福建、臺灣、浙江等地，此類臺風僅對南海北部漁區(qū)的9個漁場和中部漁區(qū)的西、中沙漁場和中沙東部漁場有較大影響（圖2－b）。類型2的臺風有209個，占總臺風數(shù)的36．0%。

圖1 1959－2014年影響南海漁場的臺風生成源地分布Fig．1 Tracks of typhoons affecting the South China Sea during 1959－2014

圖2 1959－2014年影響南海漁場的臺風主要路徑Fig．2 M ain paths of typhoons affecting the South China Sea during 1959－2014

2．2 南海臺風數(shù)的時間變化

2．2．1 年際變化

1959－2014年間，年均進入研究海域的臺風約有10個，期間臺風頻數(shù)呈現(xiàn)小幅振蕩，1964－2009年間呈下降趨勢，2009年以后呈上升趨勢，但整體上沒有統(tǒng)計學上的顯著線性趨勢（r＝－0．237，P＝0．079）。生成源地為南海的臺風年均頻數(shù)約有3個，占總年均臺風數(shù)的32．75%，該源地臺風年頻數(shù)呈周期性變化，整體呈現(xiàn)在年均值附近振蕩。生成源地為西北太平洋的臺風年均頻數(shù)約為7個，占總年均臺風數(shù)的67．25%，該源地臺風年頻數(shù)變化分為3個階段，其中1959－1974年間呈上升趨勢，1975－2005年間呈下降趨勢，2006－2014年間呈上升趨勢。南海生成源地和西北太平洋生成源地的臺風年頻數(shù)變化均沒有顯著線性增加或減少趨勢，統(tǒng)計結(jié)果分別為（r＝－0．165，P＝0．224）和（r＝－0．135，P＝0．321）。兩個源地間的臺風頻數(shù)亦不存在顯著線性相關(guān)（r＝－0．226，P＝0．094）。

臺風ACE變化反映了臺風活動總能量的變化趨勢。56年間，影響南海臺風的總ACE值為1 137．8×104m2·s－2，年均 ACE值為 20．3×104m2·s－2。其中南海生成源地的臺風總ACE值僅為147．7×104m2·s－2，年均 ACE值為 2．6×104m2·s－2，西北太平洋生成源地的臺風總ACE值為972．8×104m2·s－2，年均 ACE值為 17．7×104m2·s－2，南海和西北太平洋生成源地的年均ACE值分別占總年均 ACE值的 13．0% 和87．0%。南海生成臺風帶來的能量遠小于西北太平洋生成的臺風能量。

由圖4分析可知，20世紀60年代至21世紀初影響南海臺風的年ACE值呈下降趨勢，但在1964－1974年達到一個高值區(qū)a，1986－1995年再次達到一個高值區(qū)b，兩高值區(qū)的年均ACE值分別為31．4×104m2·s－2和24．2×104m2·s－2，兩高值區(qū)ACE不存在顯著性差異（F＝2．760，P＝0．113）。1996－2005年為研究時間內(nèi)的低值區(qū)，年均 ACE值僅為 9．8×104m2·s－2，低值區(qū)ACE與高值區(qū)a和高值區(qū)b的ACE存在極顯著性差異，檢驗值分別為（F＝26．624，P＝0．000）和（F＝37．074，P＝0．000）。雖然南海臺風年 ACE值的線性趨勢不明顯，但存在10年左右的周期性變化，1996－2005年間年均ACE達到極小值，由此可推測在未來的10年期間，影響南海的臺風數(shù)量或強度可能會相對增大。

圖3 1959－2014年影響南海漁場的臺風年頻數(shù)Fig．3 Yearly frequency of typhoons influencing the South China Sea during 1959－2014

圖4 1959－2014年影響南海漁場的臺風ACE曲線Fig．4 Accumulated cyclone energy of typhoons influencing the South China Sea in 1959－2014

2．2．2 季節(jié)變化

如圖5所示，南海臺風發(fā)生具有明顯的季節(jié)變化，1－4月臺風發(fā)生數(shù)較少，極大值出現(xiàn)在7－9月，盛行期為6－11月，整體是夏、秋季較為活躍。其中，1－4月南海內(nèi)幾乎無臺風生成，5月起南海生成臺風數(shù)逐漸增加，9月達到極大值，5－9月為南海生成臺風的活躍期；西北太平洋生成臺風的活躍期較晚，整體較南海生成臺風活躍期后延一個月，1－5月臺風發(fā)生數(shù)較少，進入6月后臺風發(fā)生數(shù)迅速增多，7－10月為盛行期。

圖5 1959～2014年影響南海漁場的臺風月平均頻數(shù)Fig．5 M onthly frequency of typhoon influencing the South China Sea during 1959－2014

由圖6的臺風月平均ACE曲線可知，西北太平洋生成臺風的相對活躍程度遠高于南海生成的臺風。雖然影響南海的臺風數(shù)量月極大值出現(xiàn)在7－9月，10－11月臺風數(shù)量有所下降，但臺風的月平均ACE極大值出現(xiàn)在10月前后，表明南海臺風活動最為活躍、能量較大的月份在10月前后。

圖6 1959～2014年影響南海漁場的臺風月平均ACE曲線Fig．6 Monthly accumulated cyclone energy of typhoon influencing the South China Sea during 1959－2014

2．3 漁場臺風活動時空變化

由于南海1－4月臺風累積頻數(shù)樣本少、不具代表性，因此本文只用5－12月各漁場臺風頻數(shù)分析漁場臺風活動時空分布。南海漁場臺風活動分布具有顯著的時空變化，臺風活躍區(qū)位置呈現(xiàn)季節(jié)性的由東向西和由北向南的變化，臺風活躍區(qū)大小范圍則隨著時間的變化先逐漸擴大和增強，至9月后逐漸縮小和減弱。

由圖7可知，經(jīng)度方向變化上，臺風活躍區(qū)于5月起由臺灣南部漁場（Ⅶ）和中沙東部漁場（Ⅻ）海域自西向東逐漸偏移至北部灣漁場（Ⅳ）和北部灣南部及海南島南部漁場（Ⅷ）海域，活動區(qū)于9月西移至最小經(jīng)度，而后逐漸向東偏移至南沙東北部漁場（ⅪⅤ）海域。

緯度方向變化上，6－8月臺風活躍區(qū)主要集中在北部漁區(qū)的Ⅲ、Ⅴ、Ⅵ、Ⅶ、Ⅸ漁場和中部漁區(qū)XII漁場北部的15°～22°N海域。9月起臺風活躍區(qū)開始南移，10－11月臺風活躍區(qū)主要集中在北部漁區(qū)的Ⅷ、Ⅸ漁場和中部漁區(qū)Ⅺ、Ⅻ、ⅩⅢ漁場的12°～19°N海域，而后活躍區(qū)逐漸退出研究海域。

2．4 漁場臺風ACE時空分布

圖8反映了漁場ACE的時空分布亦呈現(xiàn)季節(jié)性的由東向西和由北向南的變化。北部漁場的ACE由5月的小范圍峰值逐漸變化至9月的大斑塊化峰值，9月后北部漁區(qū)的ACE強度逐漸減弱。中部漁區(qū)的ACE在10月達到最大峰值，并且分布范圍廣，11－12月仍有小范圍的峰值變化。南部漁區(qū)僅在10－12月有ACE的統(tǒng)計分布。

ACE值較大的漁場主要分布在北部漁區(qū)和中部漁區(qū)交界處的漁場。各漁場總ACE出現(xiàn)三個峰值，分別是中沙東部漁場XI、東沙漁場Ⅵ和海南島東南部漁場 IX，其總 ACE值為138．0×104m2·s－2、53．4×104m2·s－2和 41．8×104m2·s－2，分別占總漁場 ACE的 27．6%、10．7%和8．6%。

3 討論

3．1 臺風對漁業(yè)生產(chǎn)的影響

臺風帶來的暴雨、狂風、巨浪等災害及其導致的次生災害會嚴重影響漁業(yè)生產(chǎn)活動，包括對漁業(yè)設(shè)施和設(shè)備的損毀等［11］。針對2007－2014年間臺風與漁業(yè)生產(chǎn)相關(guān)的數(shù)據(jù)統(tǒng)計見表1。

由于強厄爾尼諾的影響，2010年影響中國南海漁場的臺風數(shù)量比同期偏少［12］，但 2007－2014年強臺風和超強臺風的數(shù)量呈線性增長趨勢，特別是2010年后強臺風和超強臺風數(shù)量有顯著增加（r＝0．787，P＝0．021）。2013年影響中國南海漁場的臺風數(shù)量達到最大值，強臺風和超強臺風數(shù)量均較同期多。

受2013年11號超強臺風“尤特”、17號超強臺風“天兔”和28號超強臺風“海燕”等的影響，廣東和海南兩省網(wǎng)箱（魚排）養(yǎng)殖設(shè)施累計損毀約6．16×104箱，漁船沉船數(shù)量達近 200艘［13］。統(tǒng)計資料顯示，僅2014年9號超強臺風“威馬遜”就導致海南省沉船523艘，該臺風對海南全省漁業(yè)造成的直接經(jīng)濟損失超27億元［14］。

ACE的大小與時空變化能有效地、綜合地反映臺風的活躍程度、絕對能量和破壞潛力［15］。由圖8可知，5－9月臺風在108～118°E、5～12°N范圍海域內(nèi)幾乎無影響，但10－12月期間其影響程度相對增大。在5°N以南的南沙中南部漁場、南沙西南部漁場和南沙南部漁場全年受臺風活動影響較小。

因此，在充分考慮臺風帶來的破壞潛力前提下，海洋牧場的建設(shè)、漁業(yè)船舶設(shè)施中設(shè)計建造等一系列開發(fā)利用南海海洋空間和生物資源活動需選擇臺風活動影響較小的海域進行，而南海南部漁區(qū)的大部分漁場是最佳的選擇。

圖7 1959－2014年影響南海漁場的臺風時空分布Fig．7 Spatial and tem poral distribution of typhoons in fluencing the South China Sea during 1959－2014

圖8 1959－2014年影響南海漁場的臺風月ACE時空分布Fig．8 Spatial and temporal distribution of accumulated cyclone energy of typhoons influencing the South China Sea during 1959－2014

表1 2007－2014年影響中國南海漁場的臺風強度等級、漁業(yè)設(shè)施損毀數(shù)量Tab．1 Number of damaged fishery facilities and intensity of typhoons influencing the fishing ground in the South China Sea during 2007－2014

3．2 臺風與南海伏季休漁

1999年，農(nóng)業(yè)部《關(guān)于在南海海域?qū)嵭蟹拘轁O制度的通知》規(guī)定：12°N以北的南海海域（含北部灣），每年6月1日至7月31日，禁止所有拖網(wǎng)（含拖蝦、拖貝）、圍網(wǎng)和摻繒作業(yè)，標志著我國南海海區(qū)開始實行伏季休漁制度。自1999年起，南海伏季休漁制度在休漁時間和休漁作業(yè)類型方面經(jīng)歷數(shù)次調(diào)整，2009年起休漁時間由6月1日調(diào)整為5月16日，整體休漁時間向前延長15 d；2017年起休漁時間再次調(diào)整為5月1日12時至8月16日12時，此次調(diào)整后休漁時間從往年的兩個半月延長至三個半月。

本文對應農(nóng)業(yè)部伏季休漁制度實施范圍選取2007－2014年12°N以北我國管轄南海海域（含北部灣）的臺風數(shù)據(jù)統(tǒng)計各個年份的臺風數(shù)量、強度（表2）以及南海臺風時空分布情況（圖7，圖8），分析臺風活動與南海休漁時效、休漁范圍的關(guān)系。

由表2可知，2007－2014年12°N以北我國管轄南海海域（含北部灣）的臺風統(tǒng)計數(shù)量隨著月份的推移而增加，并且在臺風強度等級及以上的統(tǒng)計數(shù)量也是遞增的。5－7月的休漁期內(nèi)，臺風統(tǒng)計數(shù)量為24個，占總臺風數(shù)的40%，達到臺風強度等級及以上的統(tǒng)計數(shù)量為7個，占總強度等級及以上數(shù)量的28%。因此，5－7月休漁期間臺風的數(shù)量和強度均遠低于休漁期后3個月的臺風數(shù)量和強度，特別是8－9月臺風的統(tǒng)計數(shù)量和臺風強度等級及以上的統(tǒng)計數(shù)量分別占總數(shù)的 46．7%和 52．0%。

由圖7可知，南海漁場臺風活躍區(qū)位置呈現(xiàn)季節(jié)性的由東向西和由北向南的變化，臺風活躍區(qū)范圍則隨著時間的變化而逐漸擴大和增強，至10月后逐漸縮小和減弱。結(jié)合圖8分析，14．5°N以南的南海海域于5－7月期間受臺風影響較小。

綜上所述，僅基于南海臺風活動規(guī)律和影響范圍角度考慮，2017年起新的南海伏季休漁制度將休漁時間的幅度前后延長是合理的。

表2 2007－2014年南海伏季休漁制度和休漁海域臺風數(shù)量Tab．2 Summer Closed Fishing in the South China Sea and its typhoon quantity from 2007 to 2014

4 小結(jié)

本文選取分析了56年間影響我國南海22個漁場的臺風活動特征。結(jié)果表明，影響南海漁場的臺風主要移動路徑有2個類型，年均臺風頻數(shù)約有10個，研究期內(nèi)臺風頻數(shù)呈現(xiàn)小幅振蕩，年ACE呈下降趨勢并存在周期性變化，近10年影響南海的臺風數(shù)量或強度將會相對增大。6－11月是南海臺風盛行期，月平均ACE逐月上升，極大值出現(xiàn)在10月，表明此時南海臺風活動最為活躍、能量較大。影響南海漁場的臺風活躍區(qū)存在季節(jié)性時空變化，北部漁區(qū)和中部漁區(qū)北部是受臺風影響較嚴重的區(qū)域，其中XII中沙東部漁場和VI東沙漁場附近海域是臺風活動的高頻中心，而南部漁場受臺風活動影響較小。

臺風對漁業(yè)生產(chǎn)安全易產(chǎn)生嚴重的影響，因此對南海海洋空間和生物資源的開發(fā)利用活動，需充分考慮臺風災害的影響，盡量選取風浪影響小、避風條件優(yōu)良的海域生產(chǎn)作業(yè)，如南海南部漁區(qū)的大部分漁場是最佳的選擇。在漁業(yè)生產(chǎn)管理方面，僅基于南海臺風活動規(guī)律和影響范圍角度考慮，2017年起新的南海伏季休漁制度將休漁時間的幅度前后延長是合理的。