南寧市臺風(fēng)暴雨特征分析

黎彥佐，陸麗秋

（1.南寧市氣象臺，南寧 530029；2.德?？h氣象局，廣西 德保 533700）

引言

臺風(fēng)暴雨是影響廣西的主要災(zāi)害性天氣之一，對人民生命財產(chǎn)安全造成威脅，使經(jīng)濟(jì)遭受嚴(yán)重?fù)p失［1］。臺風(fēng)暴雨的統(tǒng)計特征受到越來越多學(xué)者的關(guān)注，王詠梅等［2］研究發(fā)現(xiàn)1957—2004 年臺風(fēng)降水在中國大部分地區(qū)為減少趨勢。何小娟等［3］對1970—2004年影響廣西北部灣地區(qū)臺風(fēng)暴雨的氣候特征進(jìn)行統(tǒng)計分析，發(fā)現(xiàn)影響北部灣地區(qū)的臺風(fēng)主要出現(xiàn)在7月、9 月，從臺風(fēng)登陸路徑分析，Ⅱ類和Ⅰ類在湛江到欽州登陸路徑的臺風(fēng)造成北部灣地區(qū)區(qū)域性暴雨天氣的機(jī)率最大。李菁等［4］對進(jìn)入廣西的三類路徑（沿海型、桂東南型和桂東北型）臺風(fēng)進(jìn)行統(tǒng)計分析，發(fā)現(xiàn)從桂東南進(jìn)入廣西內(nèi)陸的臺風(fēng)最多，造成的強(qiáng)降雨影響最嚴(yán)重。蒙炤臻等［5］分析了1970—2014 年影響廣西的臺風(fēng)殘渦暴雨過程，得到其發(fā)生頻次的年際及月際變化特征。蘇玉婷［6］分析了1987—2016年廣西臺風(fēng)暴雨時空分布特征和發(fā)生發(fā)展規(guī)律，發(fā)現(xiàn)近30a 來進(jìn)入廣西影響區(qū)的70%臺風(fēng)能給廣西帶來暴雨及以上的強(qiáng)降水過程。

目前，已有的臺風(fēng)暴雨特征的研究，其范圍多涉及全國或省域一級，針對影響地市級的臺風(fēng)暴雨特征研究仍較少。因此，選取2006—2018 年影響南寧的臺風(fēng)暴雨過程進(jìn)行分析，對南寧市轄區(qū)內(nèi)8 個國家氣象觀測站的日雨量及小時雨量進(jìn)行統(tǒng)計分析，了解臺風(fēng)暴雨的統(tǒng)計特征，即臺風(fēng)暴雨發(fā)生頻次及持續(xù)時間變化，臺風(fēng)暴雨中心出現(xiàn)概率的空間分布特征，不同路徑和強(qiáng)度的臺風(fēng)對南寧市臺風(fēng)暴雨的影響，提高臺風(fēng)暴雨災(zāi)害天氣的預(yù)報能力，更有效地為防臺減災(zāi)工作提供科學(xué)支撐。

1 資料來源及研究方法

1.1 資料來源

采用的數(shù)據(jù)來源于廣西壯族自治區(qū)氣象信息中心2006—2018 年南寧市城區(qū)、隆安、馬山、上林、武鳴、賓陽、邕寧、橫縣8 個國家氣象觀測站逐日及逐小時降水資料及廣西氣象臺的臺風(fēng)路徑統(tǒng)計數(shù)據(jù)。

1.2 影響南寧的臺風(fēng)、熱帶低壓統(tǒng)計標(biāo)準(zhǔn)

影響南寧市的臺風(fēng)或熱帶低壓，及臺風(fēng)減弱成低壓進(jìn)入影響區(qū)［7］仍作為臺風(fēng)影響廣西統(tǒng)計。熱帶氣旋暴雨，為簡單起見以下統(tǒng)稱臺風(fēng)暴雨。將2006—2018 年南寧市8 個國家氣象觀測站中日降水量（20—20 時）達(dá)50mm 以上的過程識別出來，根據(jù)影響廣西的臺風(fēng)進(jìn)入影響區(qū)的起止時間，將在此期間發(fā)生的南寧暴雨過程定義為影響南寧市的臺風(fēng)暴雨過程。

（1）暴雨時間變差系數(shù)Cvt［8］：反映暴雨過程時間均勻程度，Cvt越接近0，表示暴雨時間分布越均勻，反之則越不均勻，計算公式如下：

式中：Rp為該場次暴雨平均雨強(qiáng)；Rpi為暴雨過程第i 時刻雨強(qiáng)。

（2）暴雨空間變差系數(shù)Cvs［8］：反映暴雨過程空間離散程度，Cvs越大表示暴雨空間離散程度越高，反之則越小，計算公式如下：

式中：ai為第i 個雨量站泰森多邊形面積權(quán)重因子；P 為流域面雨量。

（3）暴雨概率：單個站點(diǎn)出現(xiàn)臺風(fēng)暴雨天數(shù)占?xì)v年影響南寧市的臺風(fēng)暴雨總天數(shù)的比例。

（4）臺風(fēng)暴雨中心：選取各場次南寧市臺風(fēng)暴雨累積降雨量最大的雨量站點(diǎn)作為各場次暴雨中心點(diǎn)位置。

2 結(jié)果與分析

2.1 臺風(fēng)暴雨時間分布特征

2.1.1 臺風(fēng)暴雨的年、月分布特征

圖1 2006—2018 年南寧市臺風(fēng)暴雨過程發(fā)生頻次

2006—2018 年，南寧市由熱帶氣旋直接造成的暴雨過程有31 次，平均每年2.4 次，最多的年份有5次（2013 年），最少的年份有1 次（2011 年、2015 年、2018 年）。影響南寧市的31 次臺風(fēng)暴雨過程中，達(dá)到暴雨、大暴雨及特大暴雨等級的分別為11 次、19次和1 次。近13 年來，影響南寧的臺風(fēng)暴雨次數(shù)呈減少趨勢，減少速率為0.15 次／a，未通過顯著性檢驗。

2006—2018 年，各月南寧市臺風(fēng)暴雨過程的發(fā)生頻次呈單峰型分布（圖2）。臺風(fēng)暴雨過程主要出現(xiàn)在7—10 月，共有29 次，占總數(shù)的93.5%；8 月發(fā)生頻次最多，達(dá)11 次，占總數(shù)的35.5%，其次是7月，有9 次，占29%。南寧市臺風(fēng)暴雨過程發(fā)生頻次峰值在7 月和8 月，恰好與臺風(fēng)影響廣西的集中期［9，10］相對應(yīng)。

2.1.2 臺風(fēng)暴雨持續(xù)時間

如圖2 所示，臺風(fēng)暴雨過程平均持續(xù)時間在6月最長（3d），11 月的平均持續(xù)時間最短（1d），其余各月的平均持續(xù)時間在1.3～1.8d 之間，極值出現(xiàn)在6 月和11 月，可能與這兩個月臺風(fēng)暴雨發(fā)生的頻次較少有關(guān)。

圖2 南寧市臺風(fēng)暴雨過程各月發(fā)生頻次及持續(xù)時間

南寧市臺風(fēng)暴雨持續(xù)天數(shù)最長的是2008 年的“黑格比”臺風(fēng)，受其影響南寧市暴雨持續(xù)了4d。2008 年9 月24 日08 時前后，“黑格比”在廣東茂名市南部登陸，強(qiáng)度為強(qiáng)臺風(fēng)，之后向西偏北方向移動，14 時位于北海市，強(qiáng)度為強(qiáng)熱帶風(fēng)暴［11］，受其環(huán)流影響，南寧市城區(qū)19 時出現(xiàn)暴雨；“黑格比”持續(xù)向西偏北方向移動，25 日08 時移出廣西，強(qiáng)度減弱為熱帶低壓，26 日02 時之后停編，受其殘余環(huán)流云系影響，27 日凌晨，南寧市馬山、賓陽等縣仍出現(xiàn)了暴雨。

暴雨時間變差系數(shù)反映降水時程分布特征，由圖3 看，臺風(fēng)暴雨時間變差系數(shù)逐月遞減，6 月時間變差系數(shù)最大，為1.7，其次是7 月的1.2，其余各月的時間變差系數(shù)為0.7～1.1，由此可見，6 月臺風(fēng)暴雨不均勻分布最明顯，之后各月臺風(fēng)暴雨分布不均勻性逐漸下降。

圖3 南寧市臺風(fēng)暴雨過程各月時間變差系數(shù)

2.1.3 臺風(fēng)暴雨逐小時分布特征

2006—2018 年，各月南寧市臺風(fēng)暴雨過程的最大小時雨量呈“W”型分布（圖4），峰值出現(xiàn)在6 月、9 月和11 月，6 月最大，為51.8mm；11 月次之，有37.1mm；9 月最大小時雨量平均為34.4mm；其余月份分別為20.2～28.7mm。由于6 月、11 月均只發(fā)生過一次臺風(fēng)暴雨過程且強(qiáng)度偏強(qiáng)，因此最大小時雨量峰值出現(xiàn)在6 月、11 月。9 月、11 月的臺風(fēng)暴雨過程同時受低渦切變線［12］以及冷空氣［13－16］的共同影響，其最大小時雨量比純臺風(fēng)過程的大些也是合理的。

圖4 南寧市臺風(fēng)暴雨過程各月平均最大小時雨量

2009 年，受臺風(fēng)“莫拉菲”影響，南寧市賓陽縣出現(xiàn)臺風(fēng)暴雨最大小時雨量極大值（56mm）。2009 年7 月19 日02 時“莫拉菲”以臺風(fēng)級別登陸深圳市［17］，14 時以熱帶風(fēng)暴級別進(jìn)入廣西境內(nèi)，20 時位于來賓市，強(qiáng)度減弱為熱帶低壓，之后停編，受其減弱后殘余環(huán)流云系影響南寧市賓陽縣20 日20 時出現(xiàn)最大小時降雨。

2.2 臺風(fēng)暴雨空間分布特征

2.2.1 日雨量的地域分布特征

南寧市臺風(fēng)暴雨過程的暴雨中心覆蓋了整個南寧市（圖5），呈現(xiàn)東南部概率高、西部概率低的空間分布特征。南寧市臺風(fēng)暴雨過程存在兩個臺風(fēng)暴雨中心高頻區(qū)，一個在橫縣，臺風(fēng)暴雨中心出現(xiàn)概率最高，為32.3%；另一個在南寧市城區(qū)，臺風(fēng)暴雨中心出現(xiàn)概率22.6%；武鳴暴雨中心出現(xiàn)的概率最低，僅有3.2%。暴雨中心的形成可能與臺風(fēng)移動方向、路徑及地形影響有關(guān)［6，18］。

圖5 南寧市臺風(fēng)暴雨過程暴雨中心出現(xiàn)概率分布

南寧市臺風(fēng)暴雨過程中，出現(xiàn)暴雨等級概率的空間分布如圖6a 所示，呈現(xiàn)東南部概率高、西北部概率低的特征。南寧市臺風(fēng)暴雨過程存在三個暴雨高頻區(qū)，南寧城區(qū)臺風(fēng)暴雨出現(xiàn)概率最高，為52.1%；其次為橫縣和上林，臺風(fēng)暴雨出現(xiàn)概率均為45.8%；馬山縣臺風(fēng)暴雨出現(xiàn)概率最低，僅有25%。

南寧市臺風(fēng)暴雨過程中，出現(xiàn)大暴雨等級概率的空間分布如圖6b 所示，呈現(xiàn)東部概率高、西部概率低的特征。南寧市臺風(fēng)暴雨過程存在三個大暴雨高頻區(qū)，出現(xiàn)概率均在15%以上，南寧城區(qū)、橫縣、賓陽臺風(fēng)大暴雨出現(xiàn)概率最高，為16.7%；武鳴出現(xiàn)臺風(fēng)大暴雨的概率最低，僅為4.2%。

圖6 南寧市臺風(fēng)暴雨過程暴雨（a）、大暴雨（b）出現(xiàn)概率分布

綜上所述，南寧市城區(qū)、橫縣既是臺風(fēng)暴雨中心，又是暴雨及大暴雨的高頻區(qū)，武鳴暴雨中心出現(xiàn)概率、暴雨及大暴雨出現(xiàn)概率均較低。

2.2.2 小時雨量最大值的地域分布特征

南寧、隆安、馬山、上林、武鳴、賓陽、邕寧、橫縣8 個站點(diǎn)歷次最大小時雨量平均值接近，為18～20mm。最大小時雨量超過50mm 的站點(diǎn)有賓陽（56mm）、馬山（51.8mm），其次是南寧城區(qū)，最小為武鳴37.8mm。分布特征呈東北部強(qiáng)于西南部、四周強(qiáng)于中間的特征。

計算各站點(diǎn)最大小時雨量的空間變差系數(shù)，各站點(diǎn)的空間變差系數(shù)在0.5～0.6 的范圍內(nèi)，馬山、南寧城區(qū)的空間變差系數(shù)較大，最大小時雨量分布不均，上林相對較小，最大小時雨強(qiáng)分布比較均勻。

2.3 臺風(fēng)暴雨與臺風(fēng)路徑、強(qiáng)度的關(guān)系

2.3.1 臺風(fēng)路徑對南寧臺風(fēng)暴雨的影響

廣西氣象預(yù)報業(yè)務(wù)將登陸華南影響廣西的臺風(fēng)路徑劃分為東路型、中路型和西路型三類［19-20］。Ⅰ類西路型：從廣東湛江以西海岸線及從海南島第一次登陸進(jìn)入北部灣第二次在北部灣北頂海岸登陸的臺風(fēng)或臺風(fēng)減弱成的低氣壓；Ⅱ類中路型：從廣東湛江—珠江口以西的海岸線登陸的臺風(fēng)或臺風(fēng)減弱成的低氣壓（簡稱臺風(fēng)）；Ⅲ類東路型：從廣東珠江口以東的大陸沿海登陸的臺風(fēng)。

2006—2018 年，從Ⅱ類路徑進(jìn)入廣西的臺風(fēng)造成南寧市臺風(fēng)暴雨次數(shù)最多，共有13 次，占總數(shù)的41.9%，其次是Ⅰ類路徑臺風(fēng)，形成影響南寧市的臺風(fēng)暴雨過程共有11 次，占總數(shù)的35.5%，III 類路徑影響南寧市的臺風(fēng)次數(shù)最少，為7 次，占總數(shù)的22.6%，該結(jié)果與李菁等［5］的研究結(jié)論相符。從影響范圍及臺風(fēng)暴雨強(qiáng)度看，第I 類路徑影響大于第II 類路徑影響，第II 類路徑影響大于第III 類路徑影響。

根據(jù)臺風(fēng)暴雨的落區(qū)進(jìn)行分類，將僅出現(xiàn)在南寧城區(qū)、邕寧、橫州等縣（市、區(qū)）的暴雨定義為南部暴雨，將僅出現(xiàn)在隆安、武鳴、賓陽、馬山、上林等縣（區(qū)）的暴雨定義為北部暴雨，將既出現(xiàn)在北部縣區(qū)、同時也出現(xiàn)在南部縣區(qū)的暴雨定義為為全市性暴雨。

據(jù)統(tǒng)計，2006—2018 年影響南寧市的臺風(fēng)暴雨以全市性臺風(fēng)暴雨為主，共有20 次，出現(xiàn)概率為64.5%；其次是南部臺風(fēng)暴雨，共7 次，出現(xiàn)概率為22.6%；影響南寧市的北部臺風(fēng)暴雨共4 次，出現(xiàn)概率為12.9%。

2.3.2 臺風(fēng)強(qiáng)度對南寧臺風(fēng)暴雨的影響

根據(jù)影響南寧市臺風(fēng)暴雨統(tǒng)計特征分析，臺風(fēng)強(qiáng)度與臺風(fēng)暴雨強(qiáng)度不存在明顯的單一關(guān)聯(lián)性，臺風(fēng)暴雨的強(qiáng)度與影響南寧市的臺風(fēng)距離與移動速度有關(guān)［21-22］。大部分臺風(fēng)在迅速減弱的過程中，臺風(fēng)暴雨的強(qiáng)度反而呈加強(qiáng)的趨勢［5］。

3 結(jié)論

（1）2006—2018 年，南寧市由熱帶氣旋直接造成的暴雨過程有31 次，影響南寧的臺風(fēng)暴雨次數(shù)年際變化呈減少趨勢；影響南寧市的31 次臺風(fēng)暴雨過程中，達(dá)到暴雨等級、大暴雨等級及特大暴雨等級的分別為11 次、19 次和1 次。南寧市臺風(fēng)暴雨過程發(fā)生頻次的月際變化呈單峰型分布，集中在7—10 月，8 月發(fā)生頻次最多。

（2）2006—2018 年，各月南寧市臺風(fēng)暴雨過程平均持續(xù)時間在1～3d 之間，極值出現(xiàn)在6 月和11月。臺風(fēng)暴雨時間變差系數(shù)逐月遞減，6 月時間變差系數(shù)最大，說明臺風(fēng)暴雨時間波動最明顯。

（3）2006—2018 年，各月南寧市臺風(fēng)暴雨過程的最大小時雨量呈“W”型分布，峰值出現(xiàn)在6 月、9月和11 月。

（4）南寧市臺風(fēng)暴雨過程的暴雨中心呈現(xiàn)東南部概率高、西部概率低的空間分布特征，橫縣臺風(fēng)暴雨中心概率最高，武鳴最低。南寧市臺風(fēng)暴雨過程中出現(xiàn)暴雨等級概率的空間分布呈現(xiàn)東南部高、西北部低的特征，南寧城區(qū)臺風(fēng)暴雨出現(xiàn)概率最高，馬山出現(xiàn)概率最低。南寧市臺風(fēng)暴雨過程中，出現(xiàn)大暴雨等級概率的空間分布呈現(xiàn)東高西低的特征，南寧城區(qū)、橫縣、賓陽臺風(fēng)大暴雨出現(xiàn)概率最高，武鳴最低。

（5）南寧市臺風(fēng)暴雨小時最大雨量空間分布特征呈東北部強(qiáng)于西南部，四周強(qiáng)于中間的特征。馬山、南寧城區(qū)最大小時雨量分布不均，上林最大小時雨強(qiáng)分布比較均勻。

（6）臺風(fēng)路徑對南寧市臺風(fēng)暴雨的發(fā)生頻次有影響。2006—2018 年，從Ⅱ類路徑進(jìn)入廣西的臺風(fēng)造成南寧市臺風(fēng)暴雨次數(shù)最多，其次是Ⅰ類路徑臺風(fēng)。2006—2018 年影響南寧市的臺風(fēng)暴雨以全市性臺風(fēng)暴雨為主，其次是南部臺風(fēng)暴雨。

（7）臺風(fēng)強(qiáng)度與南寧市臺風(fēng)暴雨強(qiáng)度不存在明顯的單一關(guān)聯(lián)性，臺風(fēng)暴雨的強(qiáng)度與影響南寧市的臺風(fēng)距離與移動速度有關(guān)。