中國臺風(fēng)研究與發(fā)展概況

成都理工大學(xué) 梁黎明

一、引言

發(fā)生在太平洋西北部（包括中國南海）的熱帶氣旋通常被稱為臺風(fēng)。關(guān)于“臺風(fēng)”一詞的起源，一般有兩種說法。第一種是“音譯”，源自廣東話“泰豐”、閩南話“觀音臺”和希臘神話中的一個字符“Typhaon”；第二種是以“出生地”為基礎(chǔ)，從中國大陸的角度來看，該臺風(fēng)起源于臺灣和浙江臺州，因此被稱為臺風(fēng)。目前，最為廣泛接受的理論是，中國古代水手每年夏秋兩季在東海和南海航行，經(jīng)常遇到嚴(yán)重的風(fēng)暴，特別是在臺灣島和浙江臺州，這些風(fēng)暴的特點是強(qiáng)風(fēng)。由于它們通常發(fā)生在臺灣和臺州等沿海地區(qū)附近，中國東南沿海地區(qū)的漁民用方言稱之為“臺風(fēng)”。中國是世界上最容易遭受熱帶氣旋襲擊的國家之一，長期以來一直是臺風(fēng)的受害者。元朝17年（公元1280年），忽必烈派10萬大軍渡海東征，但他遇到了臺風(fēng)、袁軍被徹底摧毀（只有三名士兵逃到了中國）。這一事件標(biāo)志著海地在東亞所記錄的臺風(fēng)災(zāi)難的開始。臺風(fēng)研究的歷史就是臺風(fēng)災(zāi)害管理的歷史。臺風(fēng)研究和業(yè)務(wù)系統(tǒng)的建立主要是由過去的臺風(fēng)和災(zāi)害推動的。近代以來，隨著氣象儀器技術(shù)的發(fā)展，我國在臺風(fēng)監(jiān)測、資料整理、關(guān)鍵預(yù)報技術(shù)、協(xié)調(diào)預(yù)報等方面取得了長足進(jìn)步。本文簡要回顧了近半個世紀(jì)以來我國臺風(fēng)研究和業(yè)務(wù)系統(tǒng)建設(shè)的重大事件，并分析了臺風(fēng)研究領(lǐng)域的發(fā)展及其對臺風(fēng)防災(zāi)減災(zāi)系統(tǒng)建設(shè)的影響。它為我們國家在新時代成為一個強(qiáng)大的國家提供了歷史參考。

二、臺風(fēng)研究發(fā)展史

（一）建立臺風(fēng)預(yù)警信息發(fā)布機(jī)制

1949年，不充分的臺風(fēng)警報使公眾無法采取預(yù)防措施，給上海造成了嚴(yán)重的經(jīng)濟(jì)損失。因此在這之后，政府機(jī)構(gòu)制定了相關(guān)文件——《臺風(fēng)警報發(fā)布》，為有效廣泛地傳播相關(guān)危險緊急信息，全國各地氣象局紛紛響應(yīng)號召，讓人們提高保護(hù)意識。除此之外，來自東海各漁港的多名干部齊聚一堂，進(jìn)行了綜合氣象演練。后來，他們成為政府在東海沿岸漁港設(shè)立的風(fēng)暴預(yù)警站的管理人員，負(fù)責(zé)收聽天氣預(yù)報并向漁民傳播信息。為了進(jìn)一步促進(jìn)海上漁業(yè)的安全運(yùn)行，1952年，人民廣播電臺啟動了在中國東部和上海發(fā)布每日天氣預(yù)報的項目，并很快開始在生產(chǎn)和建設(shè)中發(fā)揮出重要作用。

（二）建設(shè)測量臺風(fēng)的沿海雷達(dá)系統(tǒng)

在1972年7月，山東省榮成市和天津市遭遇了超級臺風(fēng)麗塔的襲擊，臺風(fēng)在陸地持續(xù)了幾個小時，對社會經(jīng)濟(jì)、人民生命安全等造成了嚴(yán)重威脅，并且在27日進(jìn)入渤海時，還引發(fā)了強(qiáng)烈的風(fēng)暴潮，摧毀了上千只停在海灣的貨運(yùn)船只。在臺風(fēng)登陸陸地北岸期間，當(dāng)?shù)夭]有給出相關(guān)預(yù)警，因此群眾幾乎沒有對麗塔的突然登陸采取預(yù)防措施，導(dǎo)致了這場災(zāi)難。1974年，周恩來總理特別下令在山東半島頂部安裝703(10厘米)天氣雷達(dá)，以探測臺風(fēng)。這是中國的第一部同類雷達(dá)，中國的北部沿海地區(qū)，實現(xiàn)了海、陸、空對臺風(fēng)運(yùn)動的跡象檢測。

（三）中國氣象局上海臺風(fēng)研究所重組

作為國家福利院改革的試點，上海臺風(fēng)氣象研究所在2011年正式改名為上海臺風(fēng)研究會。這一決定得到了國防部、中央儲備糧管理局和中國氣象局的批準(zhǔn)，以更好地滿足國防部防災(zāi)減災(zāi)戰(zhàn)略的新要求。重組后的上海臺風(fēng)研究所負(fù)責(zé)加強(qiáng)和應(yīng)用臺風(fēng)基礎(chǔ)研究，開發(fā)關(guān)鍵預(yù)報技術(shù)，逐步建成專業(yè)特色突出、國內(nèi)影響最大、國際認(rèn)可的臺風(fēng)研究機(jī)構(gòu)，并提供高水位風(fēng)的培訓(xùn)基地。此外，相關(guān)研究機(jī)構(gòu)繼承了《臺風(fēng)年鑒》及《臺風(fēng)定位、強(qiáng)度評價和預(yù)報性能》。

（四）登陸臺風(fēng)的現(xiàn)場觀測實驗

1982年，國際臺風(fēng)操作實驗(TOPEX)開始了在中國的實地觀測實驗。后來，在中國參與頻譜-90期間，中國異常臺風(fēng)實驗(CATEX)在1993-1994年汛期實施，作為“第八屆五年計劃”科學(xué)研究項目的一部分。本實驗對8個登陸臺風(fēng)獲得了臺風(fēng)路徑擺動、方向突變、二元相互作用等異常特征的大量檢測數(shù)據(jù)，用于對臺風(fēng)路徑、預(yù)測方法等進(jìn)行研究，并取得了重大研究成果。2008年，中國氣象局氣象觀測中心召集國內(nèi)一些無人機(jī)廠家進(jìn)行了基于低空無人機(jī)的臺風(fēng)探測實驗。研究發(fā)現(xiàn)，某些無人機(jī)可以安全返回并重新獲得正常的探測數(shù)據(jù)。2014年，上海臺風(fēng)研究所改進(jìn)了該類型無人機(jī)的起飛技術(shù)，并在2014年和2015年進(jìn)行了臺風(fēng)探測實驗。2009年，中國大陸在飛越臺風(fēng)天鵝上空的載人飛機(jī)上發(fā)射了第一個進(jìn)行探測實驗。

（五）臺風(fēng)、氣候變化評估報告

由于評估報告的深遠(yuǎn)影響，科學(xué)界對全球氣候變化引起的臺風(fēng)的產(chǎn)生和強(qiáng)度是否已成為國際關(guān)注的熱門話題一直存在爭論。作為一個擁有區(qū)域主管部門的官方國際機(jī)構(gòu)，亞太臺風(fēng)委員會需要就這一問題發(fā)表自己的看法。2009年，氣象工作研究小組開啟“評估全球氣候變化對亞太地區(qū)臺風(fēng)氣候的影響”項目，制定了詳細(xì)的年度工作計劃。為發(fā)表高質(zhì)量的報告，該小組由中國、日本、美國等地方著名科學(xué)家組成，該小組的組長也是臺風(fēng)研究所的著名專家以及通訊組組長。同大部分基于已發(fā)表文獻(xiàn)的報告不同，亞太臺風(fēng)委員會的評估報告還包括對亞太地區(qū)各國行動的分析。特別是包括臺風(fēng)對風(fēng)、雨、風(fēng)暴潮的影響以及災(zāi)害損失、人員傷亡的評估，并分析了各組織(包括中、日、美等權(quán)威氣象局或者研究所)編制的最佳可用數(shù)據(jù)集。由聯(lián)合臺風(fēng)預(yù)警中心和香港天文臺編制的西北太平洋臺風(fēng)數(shù)據(jù)集，顯示了不同組織對臺風(fēng)位置和強(qiáng)度的評估，以及這些差異對評估結(jié)果的影響。自項目啟動以來，第一和第二份評估報告(TC-AR1和TC-AR2)分別于2010年和2013年以亞太臺風(fēng)委員會的名義聯(lián)合發(fā)布。這些報告客觀地評估了亞太地區(qū)的臺風(fēng)頻率、強(qiáng)度和遷移趨勢。他們的主要結(jié)論發(fā)表在《熱帶氣旋研究與評論》上，被政府間氣候變化專門委員會的第五次評估報告所引用，并得到了國際臺風(fēng)界的廣泛關(guān)注和贊揚(yáng)。

（六）新型火箭式臺風(fēng)探測技術(shù)

在美國的指導(dǎo)下，通過飛行器在風(fēng)暴本身中觀測臺風(fēng)，尤其是飛行器釋放的無人機(jī)，是獲得臺風(fēng)詳細(xì)結(jié)構(gòu)特征的最有效的直接探測方法，它對臺風(fēng)強(qiáng)度評估、科學(xué)研究和業(yè)務(wù)預(yù)報具有重要價值。在敏感地區(qū)進(jìn)行降水可以使2-3天內(nèi)的模型預(yù)報誤差減少約30%。然而，在實際行動中，敏感區(qū)域不僅因臺風(fēng)而異，而且會隨著時間的推移迅速變化。飛機(jī)經(jīng)常會花一兩個小時飛到一個敏感地區(qū)，然后發(fā)現(xiàn)它不再是一個敏感地區(qū)。這就導(dǎo)致了使用水滴的觀察結(jié)果幾乎是無效的。為此，上海臺風(fēng)研究所和中國航空技術(shù)集團(tuán)在國家公益性行業(yè)(氣象)項目中，創(chuàng)新性地設(shè)計和開發(fā)了臺風(fēng)探測系統(tǒng)。這項新技術(shù)解決了高速飛行、平穩(wěn)下降以及釋放機(jī)器人每隔幾秒鐘收集和傳輸數(shù)據(jù)的“分散性”等關(guān)鍵問題。火箭的高速飛行能力“臺風(fēng)探測”允許使用高功率火箭在不到6分鐘的時間內(nèi)到達(dá)300公里內(nèi)的敏感地區(qū)，將探測范圍提高到1500公里，定位精度達(dá)到數(shù)米。此外，通過應(yīng)用“集束炸彈”技術(shù)，可以同時直接觀察到臺風(fēng)結(jié)構(gòu)和區(qū)域變化。中國科技部上海臺風(fēng)研究所、海南省氣象局和香港歐洲館作為國際合作項目“臺風(fēng)強(qiáng)度變化實驗”，于2015年成功實施了世界上第一個火箭探測器觀測實驗，作為國際合作項目“沿海地區(qū)臺風(fēng)強(qiáng)度變化實驗”的一部分。

三、前景

中國社會經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展對臺風(fēng)防災(zāi)減災(zāi)提出了新的要求，促進(jìn)了中國臺風(fēng)研究的不斷發(fā)展和監(jiān)測預(yù)警能力的不斷提高，客觀上加強(qiáng)了中國對國際社會的服務(wù)水平以及參與國際臺風(fēng)控制的能力。臺風(fēng)結(jié)構(gòu)直接觀測數(shù)據(jù)的缺乏，成為我國進(jìn)一步提高臺風(fēng)研究和臺風(fēng)業(yè)務(wù)水平的瓶頸。近年來，中國科學(xué)家利用飛機(jī)（包括載人飛機(jī)）在“跑風(fēng)”中安裝觀測車。近海順風(fēng)觀測塔已經(jīng)建成，創(chuàng)新的導(dǎo)彈發(fā)射系統(tǒng)、改進(jìn)的中高空無人機(jī)、創(chuàng)造性的平流層飛艇以及其他新的臺風(fēng)探測技術(shù)已被開發(fā)出來，這些技術(shù)已被用于對中國沿海進(jìn)行實地臺風(fēng)觀測。近年來，我國在廣東和福建兩省建立了國家級的野外觀測站，包括海洋氣象站和東部臺風(fēng)登陸觀測站。此外，還在海南省的萬寧、舟山寧波和福州等沿海地區(qū)建立了實地觀測和作業(yè)基地，研究南海和東海的臺風(fēng)活動特點。目前，科技部和中國氣象局正在組織大型國家科研項目和軍民融合項目。為了彌補(bǔ)中國缺少的對臺風(fēng)的直接觀測數(shù)據(jù)，正在進(jìn)行基于各種技術(shù)的協(xié)調(diào)觀測實驗，包括高空無人機(jī)、火箭、平流層飛艇和海洋半潛器。中國氣象局上海臺風(fēng)研究所通過實施WMOTLFDP項目以及與WMO評估專家組的合作，建立并不斷完善臺風(fēng)預(yù)報性能評估技術(shù)體系。自2013年以來，評估亞太地區(qū)臺風(fēng)預(yù)報的表現(xiàn)并在亞太臺風(fēng)委員會年會上提交了年度評估報告，并將其作為委員會戰(zhàn)略目標(biāo)和年度優(yōu)先事項的重要依據(jù)進(jìn)行規(guī)劃和設(shè)計。在此基礎(chǔ)上，中國氣象局向世界氣象組織申請領(lǐng)導(dǎo)中心熱帶氣旋預(yù)測驗證（LC-TCFV）。在可預(yù)見的將來，中國已經(jīng)具備在臺風(fēng)研究領(lǐng)域開展大型科學(xué)實驗和國際合作項目的資格，進(jìn)一步促進(jìn)臺風(fēng)相關(guān)學(xué)科的發(fā)展，提高監(jiān)測和預(yù)警服務(wù)水平，進(jìn)一步增強(qiáng)為國際社會服務(wù)和參與國際臺風(fēng)“治理”的能力。值得注意的是，由于美國擁有先進(jìn)的設(shè)備、積累的技術(shù)以及臺風(fēng)研究和預(yù)測領(lǐng)域的一流專家團(tuán)隊，美國在一定時間內(nèi)仍將擁有相當(dāng)大的比較優(yōu)勢。此外，由于歷史和其他原因，日本東京仍然是亞太地區(qū)世界氣象組織區(qū)域臺風(fēng)中心的所在地。因此，雖然中國作為臺風(fēng)技術(shù)領(lǐng)導(dǎo)者的發(fā)展前景光明，但在國際舞臺上仍有改進(jìn)的空間。目前急需加強(qiáng)國家頂層設(shè)計，開展軍民一體化與國際合作實現(xiàn)資源整合，組建臺風(fēng)野外觀測專業(yè)操作小組，開展亞太地區(qū)大型臺風(fēng)科學(xué)實驗，加強(qiáng)臺風(fēng)監(jiān)測和預(yù)警系統(tǒng)關(guān)鍵技術(shù)研究，促進(jìn)創(chuàng)新技術(shù)成果轉(zhuǎn)化為運(yùn)行應(yīng)用，以有效提高中國對臺風(fēng)監(jiān)測和預(yù)警作業(yè)的科技支持能力。