登陸廣東北上路徑熱帶氣旋強(qiáng)降水的分布特征

龔月婷，程正泉，楊詩(shī)琪

（廣東省氣象臺(tái)，廣東廣州 510640）

登陸熱帶氣旋（TC）暴雨是廣東最嚴(yán)重的氣象災(zāi)害之一。TC導(dǎo)致的連續(xù)性暴雨會(huì)引發(fā)內(nèi)澇、山洪、泥石流、滑坡等次生災(zāi)害，嚴(yán)重威脅人們的生命財(cái)產(chǎn)安全。針對(duì)登陸我國(guó)的TC降水特征已有不少研究，程正泉等［1］統(tǒng)計(jì)發(fā)現(xiàn)TC降水量以及暴雨日數(shù)自南向北、從沿海到內(nèi)陸迅速減小，華南地區(qū)是出現(xiàn)TC降水量最大區(qū)域之一；翁向宇等［2］對(duì)登陸粵西的TC降水特征統(tǒng)計(jì)分析表明暴雨量級(jí)的降水常分布于TC路徑右側(cè)，而大暴雨、特大暴雨落在路徑左側(cè)的可能性更大；王捷純等［3］對(duì)登陸華南的TC降水進(jìn)行分型統(tǒng)計(jì)，并探討了強(qiáng)降水產(chǎn)生機(jī)制。目前，TC暴雨尤其是連續(xù)性暴雨的預(yù)報(bào)仍有相當(dāng)難度，近幾年登陸廣 東 北 上TC，如 尤 特（1311）［4］、艾 云 尼（1804）［5］均帶來(lái)大范圍連續(xù)性暴雨并引發(fā)嚴(yán)重自然災(zāi)害，值得繼續(xù)關(guān)注。本研究主要針對(duì)此類(lèi)登陸北上的TC進(jìn)行統(tǒng)計(jì)，揭示其活動(dòng)情況及強(qiáng)降水的時(shí)空分布特征。

1 資料和方法

本研究使用1981—2018年中國(guó)氣象局上海臺(tái)風(fēng)研究所熱帶氣旋最佳路徑資料；1981—2018年廣東、廣西、海南、貴州、湖南、江西、福建、浙江、湖北省共620個(gè)國(guó)家基本氣象站逐日降水資料，主要包括08：00—次日08：00（北京時(shí)，下同）、20：00—次日20：00 24 h累計(jì)降水量。

統(tǒng)計(jì)強(qiáng)度為熱帶風(fēng)暴（TS）、強(qiáng)熱帶風(fēng)暴（STS）、臺(tái)風(fēng)（TY）、強(qiáng)臺(tái)風(fēng)（STY）和超強(qiáng)臺(tái)風(fēng)（SuperTY）。登陸北上路徑TC用以下標(biāo)準(zhǔn)選取：從登陸時(shí)刻開(kāi)始到登陸后48 h（不足48 h則計(jì)算到最后定位時(shí)刻），每6 h計(jì)算一次TC路徑的偏折角度，得到算術(shù)平均值同正北方向經(jīng)線夾角在45°以?xún)?nèi)的TC作為統(tǒng)計(jì)對(duì)象。本研究中強(qiáng)降水均為24 h TC累計(jì)降水量達(dá)到暴雨及以上（≥50 mm）量級(jí)的降水。通過(guò)常規(guī)探測(cè)資料分析天氣形勢(shì)，結(jié)合雷達(dá)、衛(wèi)星等資料主觀判斷是否屬于TC降水，保留TC外圍降水、殘留云團(tuán)及與周?chē)鞖庀到y(tǒng)有明顯相互作用的降水。

降水統(tǒng)計(jì)時(shí)段為登陸前后共72 h，如登陸時(shí)刻在當(dāng)天08：00—20：00之間，則取當(dāng)天08：00—次日08：00為登陸時(shí)24 h降水；如登陸時(shí)間在當(dāng)天20：00—次日08：00，則取當(dāng)天20：00—次日20：00為登陸時(shí)24 h降水，以此進(jìn)一步得到登陸前和登陸后24 h降水。

統(tǒng)計(jì)此時(shí)段內(nèi)陸地出現(xiàn)的TC強(qiáng)降水站點(diǎn)數(shù)并計(jì)算該站點(diǎn)到對(duì)應(yīng)24 h時(shí)段內(nèi)TC移動(dòng)路徑的垂直距離，若兩者相距50 km內(nèi)定義該站點(diǎn)為中間型，若在TC路徑右側(cè)（左側(cè)）50 km以外則定義該站點(diǎn)為右側(cè)（左側(cè)）型。當(dāng)某類(lèi)站點(diǎn)數(shù)占總強(qiáng)降水站點(diǎn)數(shù)50%以上，定義該TC的24 h是右側(cè)型、左側(cè)型或中間型降水路徑，如果每一類(lèi)站點(diǎn)均未達(dá)到50%則定義為均勻型。

2 結(jié)果與分析

2.1 TC概況

統(tǒng)計(jì)可知，1981—2018年共有36個(gè)的登陸TC為北上路徑（圖1），登陸時(shí)間主要集中在6到9月，8月最多，與登陸我國(guó)TC的多年平均狀況相似［6］。

圖1 1981—2018年登陸廣東北上TC路徑分布

TC活動(dòng)概況如表1所示，在南海生成的最多共16個(gè)（44%），登陸時(shí)強(qiáng)度為STS的最多共15個(gè)（42%）。在太平洋上生成的TC登陸廣東時(shí)強(qiáng)度大都為STS及以上（95%），而在南海生成的TC有部分為T(mén)S級(jí)別（43%），可以看出TC生成位置越偏東，越有利于TC西移過(guò)程中強(qiáng)度加強(qiáng)。北上TC登陸粵東（汕尾-潮州沿海地區(qū)）最多，共17個(gè)（47%），登陸粵西（陽(yáng)江-湛江沿海地區(qū)）有11個(gè)（31%），粵中（江門(mén)-惠州沿海地區(qū)）有8個(gè)（22%），這同多年登陸廣東TC略有差別：粵西最多，其次是粵中和粵東［7］。其中TC登陸粵東后存活時(shí)間相對(duì)較長(zhǎng)，有約76%在登陸后繼續(xù)存活了24 h以上，而其他地區(qū)登陸的北上TC約50%在登陸后24 h內(nèi)減弱消失。

表1 登陸廣東北上TC概況

2.2 TC強(qiáng)降水概況

36個(gè)TC登陸前后72 h共累計(jì)出現(xiàn)2 916次24 h強(qiáng)降水記錄，平均每個(gè)TC出現(xiàn)81次，最少有8次，最多有161次。在強(qiáng)降水最多的前25%（9個(gè)）TC中，分別在粵東登陸5個(gè)、粵西登陸4個(gè)；在強(qiáng)降水最少的前25%的TC中，粵東登陸有4個(gè)、粵西登陸有3個(gè)、珠三角登陸有2個(gè)。圖2為北上TC產(chǎn)生的強(qiáng)降水站點(diǎn)頻次分布，由圖2可以看出，強(qiáng)降水頻次從沿海向內(nèi)陸地區(qū)逐漸減??；在沿海地區(qū)從西到東逐漸減少，珠三角及其以東至粵閩交界的區(qū)域是強(qiáng)降水產(chǎn)生相對(duì)高頻的地區(qū)（大于16次），而珠三角以西的區(qū)域相對(duì)較少；結(jié)合TC登陸位置和數(shù)量來(lái)看，在粵東登陸的TC較多對(duì)應(yīng)的強(qiáng)降水頻次也較多，相對(duì)而言在粵西登陸的TC比在粵中登陸的略多，但是強(qiáng)降水出現(xiàn)的頻次卻相對(duì)較少。

圖2 1981—2018年登陸TC北上產(chǎn)生的強(qiáng)降水站點(diǎn)頻次分布

圖3顯示TC登陸前后72 h強(qiáng)降水站點(diǎn)數(shù)隨時(shí)間演變特征，隨著TC登陸，強(qiáng)降水站數(shù)激增，登陸時(shí)和登陸后24 h陸地強(qiáng)降水均較多；從大暴雨站數(shù)的分布來(lái)看，登陸時(shí)24 h陸地出現(xiàn)大暴雨站點(diǎn)最多。將TC登陸后維持時(shí)間分為登陸6 h內(nèi)消失、登陸后持續(xù)6到24 h和大于24 h 3個(gè)等級(jí)，登陸后維持24 h以上的TC平均出現(xiàn)強(qiáng)降水站數(shù)最多平均有100個(gè)；維持6～24 h的TC平均出現(xiàn)85個(gè)；登陸后在6 h之內(nèi)消失的TC平均出現(xiàn)強(qiáng)降水站數(shù)最少為62個(gè)。可見(jiàn)，平均而言登陸后維持時(shí)間越長(zhǎng)越有利于強(qiáng)降水的產(chǎn)生。值得注意的是，也有TC（如9318）在6 h之內(nèi)減弱消失但仍出現(xiàn)多地強(qiáng)降水，說(shuō)明TC停編后的殘留云團(tuán)、隨TC北抬的熱帶系統(tǒng)、或與周?chē)鞖庀到y(tǒng)相互作用也有利于TC強(qiáng)降水產(chǎn)生。

圖3 TC登陸前、登陸時(shí)和登陸后24 h強(qiáng)降水站點(diǎn)數(shù)

2.3 TC強(qiáng)降水空間分布

不同TC降水空間分布特征不盡相同，有的降水分布均勻，有的非對(duì)稱(chēng)型很強(qiáng)，有的分布范圍廣泛，有的相對(duì)較小，這為業(yè)務(wù)預(yù)報(bào)TC降水帶來(lái)很大挑戰(zhàn)。通過(guò)計(jì)算強(qiáng)降水站點(diǎn)相對(duì)TC路徑的垂直距離和位置，分析登陸時(shí)和登陸后24 h強(qiáng)降水分特征，將TC降水分為右側(cè)型、左側(cè)型、中間型或均勻型，得到不同類(lèi)型強(qiáng)降水距TC路徑分布圖（圖4），同時(shí)針對(duì)每一種降水類(lèi)型進(jìn)一步計(jì)算其中左側(cè)、中間和右側(cè)型站點(diǎn)的平均距離和所占比例（表2）?？梢钥闯鲇覀?cè)型降水最多占51%，前人的統(tǒng)計(jì)結(jié)果也有一致結(jié)論［8-10］；其次為均勻型，左側(cè)型和中間型降水相對(duì)較少。在強(qiáng)降水最多的9個(gè)TC中有7個(gè)都是右側(cè)型降水，2個(gè)為均勻型降水。在強(qiáng)降水偏少的9個(gè)TC中，各類(lèi)型分布均勻。雖然選取的統(tǒng)計(jì)半徑對(duì)定量結(jié)果有一定影響，不過(guò)整體上來(lái)看右側(cè)型降水路徑偏多，中間型和左側(cè)型降水路徑偏少。對(duì)于強(qiáng)降水明顯偏右的TC（右側(cè)型占比達(dá)到70%以上）共有10個(gè)，其中有6個(gè)在粵東登陸，對(duì)于強(qiáng)降水明顯偏左的TC（左側(cè)型站點(diǎn)占比達(dá)70%以上）共有5個(gè)TC，其中有3個(gè)在粵中登陸。

圖4 各類(lèi)型強(qiáng)降水站點(diǎn)與TC路徑垂直距離的分布箱線圖及其樣本數(shù)

表2 TC不同強(qiáng)降水類(lèi)型中左側(cè)、右側(cè)和中間型強(qiáng)降水站點(diǎn)與TC中心平均距離和站點(diǎn)占比1）

對(duì)比可見(jiàn)，右側(cè)型強(qiáng)降水分布范圍最廣，樣本分布也最分散，25%至75%的站點(diǎn)位于TC中心至右側(cè)約260 km內(nèi)（圖4右側(cè)型箱體所示范圍，下同），最遠(yuǎn)可達(dá)660 km，其中位于路徑右側(cè)的站點(diǎn)占64%，平均位置可達(dá)右側(cè)249 km，位于路徑左側(cè)的站點(diǎn)僅占18%，平均位置位于左側(cè)198 km處（表2，下同），相比其他強(qiáng)降水類(lèi)型均最遠(yuǎn)；降水分布范圍次廣的是均勻型降水，25%至75%的站點(diǎn)覆蓋了TC路徑左側(cè)約100 km至右側(cè)130 km，最遠(yuǎn)可達(dá)460 km，其中位于路徑右側(cè)和左側(cè)的站點(diǎn)比中間的站點(diǎn)均多約10%，左右樣本分布較對(duì)稱(chēng)；左側(cè)型降水樣本量較少，樣本分布比右側(cè)型和均勻型都更集中，25%至75%的站點(diǎn)位于TC左側(cè)約50 km至180 km，最遠(yuǎn)可達(dá)390 km，其中位于路徑左側(cè)的降水站點(diǎn)達(dá)70%，位于路徑右側(cè)的站點(diǎn)僅有7%，分布范圍相對(duì)較小；中間型降水樣本數(shù)量最少分布也最集中，主要在TC路徑周?chē)s50 km以?xún)?nèi)，最遠(yuǎn)達(dá)到100 km，路徑左右兩側(cè)的站點(diǎn)平均分布距離最小，不足100 km。

3 結(jié)論

1）北上TC陸地強(qiáng)降水主要集中在登陸時(shí)到登陸后48 h內(nèi)，其中登陸時(shí)24 h是大暴雨最集中的時(shí)段。

2）一般持續(xù)時(shí)間越長(zhǎng)，移動(dòng)速度越慢越有利于北上TC降水的累積，強(qiáng)降水從沿海向內(nèi)陸逐漸減少。

3）北上TC容易產(chǎn)生右側(cè)型降水，可達(dá)51%，且右側(cè)型強(qiáng)降水影響范圍最廣，其次是均勻型降水，左側(cè)型和中間型降水出現(xiàn)相對(duì)較少，影響范圍也較小。