云南臺風(fēng)降雨精細化特征及其對農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的影響

馮德花，張 文，張 蕾

（文山壯族苗族自治州氣象局，云南 文山 663000）

中國是世界上少數(shù)幾個臺風(fēng)登陸次數(shù)多、災(zāi)害重的國家［1］，幾乎每年都受到了臺風(fēng)的影響，臺風(fēng)導(dǎo)致的暴雨大風(fēng)事件突出，同時引發(fā)洪澇、滑坡和泥石流等次生災(zāi)害［2-4］。云南省地處內(nèi)陸低緯高原，西行臺風(fēng)移至云貴高原受地面摩擦，能量耗散，強度減弱。相比東南沿海地區(qū)，臺風(fēng)影響云南省頻次略少，但仍幾乎每年都受到西行臺風(fēng)的影響，其減弱后的熱帶低壓西行經(jīng)中國廣西壯族自治區(qū)或越南東北部深入到低緯高原，形成云南省南部重要的強降水系統(tǒng)［5-7］。關(guān)于西行臺風(fēng)對云南省降水的影響，很多學(xué)者從不同方面進行了研究，如梁紅麗等［8］從云南省大暴雨與熱帶氣旋相對位置、環(huán)境場氣流、鋒生作用等方面進行了研究；鐘愛華等［9］、潘婭婷等［10］從副熱帶高壓和青藏高壓位置、中低層水汽和物理量等方面對2012 年、2013 年影響云南省的臺風(fēng)降雨過程進行了分析研究；馮德花等［11，12］就MJO背景下云南省的臺風(fēng)降雨進行了初探。

臺風(fēng)降雨研究側(cè)重于“降雨中心強度大，歷時短，雨量集中”等沿海登陸時的降雨特征統(tǒng)計分析的定性認識［13，14］。針對影響云南省臺風(fēng)降水的研究更多側(cè)重于臺風(fēng)個例分析，郭榮芬等［15］對1959—2007 年西行熱帶氣旋影響下云南省降水特征的分析表明，云南省幾乎每年都受到熱帶氣旋的影響，主要集中在7—9 月，且影響云南省東部居多。對云南省臺風(fēng)降雨的統(tǒng)計分析并不多，但總結(jié)云南省臺風(fēng)降雨特征有助于當(dāng)?shù)蒯槍π缘靥崆白龊孟嚓P(guān)預(yù)報預(yù)警服務(wù)。臺風(fēng)降雨對農(nóng)業(yè)的影響覆蓋面廣，范圍較大，尚志海等［16］對國內(nèi)臺風(fēng)降雨及大風(fēng)帶來的災(zāi)害影響進行了風(fēng)險評估；李瑞英等［17］探析了福建省臺風(fēng)對水稻影響的風(fēng)險區(qū)劃；王勝等［18］基于臺風(fēng)降水對安徽省農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的影響進行分析，發(fā)現(xiàn)臺風(fēng)對安徽省淮北地區(qū)農(nóng)業(yè)基本無影響，但對江淮至沿江東部以及江淮西北部危害較為嚴(yán)重；蘇高利等［19］基于信息擴散原理對浙江省臺風(fēng)災(zāi)害及其對農(nóng)業(yè)的影響進行了風(fēng)險評估。本研究對云南省雨量區(qū)域自動監(jiān)測站2012—2021 年的臺風(fēng)降雨數(shù)據(jù)進行了分析，總結(jié)臺風(fēng)降雨精細化特征，探討臺風(fēng)降雨對云南省農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的影響，旨在提升氣象為農(nóng)業(yè)服務(wù)的能力。

1 研究資料與方法

臺風(fēng)資料來源于溫州臺風(fēng)網(wǎng)（http：//www.wztf121.com/），研究時間段為2012—2021 年。在廣東省、廣西壯族自治區(qū)（以下簡稱廣西）登陸后繼續(xù)西行或者穿過海南島進入北部灣在越南北部登陸的臺風(fēng)對云南省影響較大，因此將18°N 以北、110°E以西區(qū)域定義為云南省受臺風(fēng)影響的關(guān)鍵區(qū)，參考許美玲等［20］定義的臺風(fēng)影響云南省的3 個關(guān)鍵區(qū)：Ⅰ區(qū)（95°～110°E，18°～20°N）、Ⅱ區(qū)（105°～110°E，20°～25°N）、Ⅲ（95°～105°E，20°～25°N）區(qū)。西行臺風(fēng)主要影響云南省中部以南區(qū)域，本研究選取云南省文山、紅河、普洱和西雙版納4 個受臺風(fēng)影響較大的州（市）區(qū)域，以臺風(fēng)登陸后72 h 的區(qū)域自動監(jiān)測站降雨小時監(jiān)測數(shù)據(jù)為試驗數(shù)據(jù)。小時時間尺度上的降雨等級分為六類：小雨0.1～1.5 mm，中雨1.6～6.9 mm，大雨7.0～14.9 mm，暴雨15.0～39.9 mm，大暴雨40.0～49.9 mm，特大暴雨≥50.0 mm。氣象災(zāi)害數(shù)據(jù)來源于氣象災(zāi)害管理系統(tǒng)（http：//10.1.64.146/disaster/index）。

2 臺風(fēng)降雨特征分析

2.1 臺風(fēng)分布特征

2012—2021 年進入關(guān)鍵區(qū)影響云南省的臺風(fēng)共28 個，進入Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ區(qū)的分別有8、14、6 個。其中，從越南登陸的有17 個，廣東省登陸的有8 個，廣西防城港登陸的有3 個。從登陸到停止編號持續(xù)時間最長的超過3 d（201809 山神），最短的僅為2 h（202016 浪卡），多數(shù)集中在10～30 h。2012—2021年臺風(fēng)年分布情況（圖1）表明，每年均有2～4 個臺風(fēng)影響云南省，其中2013 年、2016 年最多，達4 個。同期臺風(fēng)月分布情況（圖2）表明，6—11 月均有臺風(fēng)影響云南省，其中7—8 月最多，11 月最少，6 月次之，影響云南省的臺風(fēng)80%以上出現(xiàn)在7—10 月。

圖1 2012—2021 年云南省臺風(fēng)年分布情況

圖2 2012—2021 年云南省臺風(fēng)月分布情況

2.2 臺風(fēng)降雨雨強特征分析

分別提取云南省文山、紅河、普洱和西雙版納4州（市）臺風(fēng)影響過程累積降雨總量前10 位的氣象站小時降雨監(jiān)測數(shù)據(jù)，對小時雨強進行分析（圖3a）。由圖3a 可知，在臺風(fēng)影響下降雨等級占比最高的是小雨（55.58%），其次是中雨（27.92%），小到大雨等級占比高達93.08%，暴雨及其以上的占比僅為6.92%，其中大暴雨和特大暴雨占比都僅為0.35%。由圖3b 可知，3 個關(guān)鍵區(qū)中Ⅰ區(qū)小雨占比最高（61.40%），其次是Ⅱ區(qū)（56.00%），Ⅲ區(qū)最少（42.40%），中雨以上量級的占比則相反，從多到少依次為Ⅲ區(qū)、Ⅱ區(qū)、Ⅰ區(qū)，中雨占比在25.00%～34.50%，大雨占比在8.50%～13.80%，暴雨占比在4.40%～8.30%，暴雨以上量級占比均在1.00%以下。

圖3 云南省臺風(fēng)降雨雨強特征

云南省臺風(fēng)降雨小時雨強90%集中在15 mm以下，暴雨以上占比較小，特別是大暴雨和特大暴雨的發(fā)生為極小概率事件。進入3 個關(guān)鍵區(qū)西行影響云南省的臺風(fēng)降雨等級占比呈現(xiàn)出一定差異，Ⅰ區(qū)小雨占比最高，Ⅲ區(qū)中雨、大雨及暴雨占比均為最高，Ⅱ區(qū)暴雨及以下占比均位居中間。研究表明，西行臺風(fēng)對云南省降雨的影響與在沿海登陸時的顯著暴雨特征不同，云南省臺風(fēng)降雨小時雨強不強，無明顯小時暴雨特征（圖3）。

2.3 臺風(fēng)降雨累積降雨量特征分析

臺風(fēng)登陸后72 h 累積降雨量統(tǒng)計結(jié)果見表1。由表1 可知，累積降雨量50.0～99.9 mm 時，占比最大的臺風(fēng)是天鴿201713，為55%；100.0～149.9 mm 時，占比最大的臺風(fēng)是201409 威馬遜，30%；大于150.0 mm 時占比最大的臺風(fēng)是201409 威馬遜，為21%。28 個臺風(fēng)中，累積降雨量50.0 mm 以上臺風(fēng)主要集中在受影響站次比為0.1%～9.9%，其中出現(xiàn)50.0～99.9 mm、100.0～149.9 mm、≥150.0 mm 累計降雨量的臺風(fēng)個數(shù)分別為12、20、14 個；其次是未出現(xiàn)累積降雨量大于50.0 mm 的臺風(fēng)，其中未出現(xiàn)50.0～99.9 mm、100.0～149.9 mm、≥150.0 mm 的臺風(fēng)個數(shù)分別為2、4、13 個；50.0 mm 以上累積降雨站次占比20.0% 以上出現(xiàn)50.0～99.9 mm、100.0～149.9 mm、≥150.0 mm 臺風(fēng)的個數(shù)分別為8、2、1 個。選取4 個對云南省累積降雨影響顯著的臺風(fēng)（72 h 累積降雨量150.0 mm 以上的站次占比在4%以上）進行分析，分別是201415 海鷗、201713 天鴿、201208 韋森特、201409 威馬遜，分析表明臺風(fēng)登陸后72 h 累積降雨量主要集中在100.0 mm 以下，其中50.0～99.9 mm 的在30%（海鷗）～55%（天鴿），100.0～149.9 mm 在17%（韋森特）～30%（威馬遜），大于150.0 mm 的威馬遜占比最高，為21%，其他均在10%以下。

表1 臺風(fēng)累積降雨量分級統(tǒng)計

2012—2021 年西行進入關(guān)鍵區(qū)的臺風(fēng)中，僅有臺風(fēng)201522 彩虹、201621 莎莉嘉未出現(xiàn)72 h 累積降雨量50.0 mm 以上的監(jiān)測站點。多數(shù)站點受臺風(fēng)影響出現(xiàn)累積降雨量50.0 mm 以上，但站點占比更多集中在20%以下，僅8 個臺風(fēng)出現(xiàn)超過20%的站次累計降雨量在50.0～99.9 mm，2個在100.0～149.9 mm，1 個超過150.0 mm，結(jié)果表明臺風(fēng)西行過程中超過20%的站點出現(xiàn)72 h 累積降雨量大于50.0 mm 的不多，特別是超過100.0 mm 和150.0 mm 的僅為1～2個，云南省臺風(fēng)累積降雨量主要以50.0 mm 左右居多。

2.4 臺風(fēng)降雨時間尺度特征分析

為了解臺風(fēng)降雨的極端情況，提取了2012—2021 年10 年間各次影響臺風(fēng)登陸后72 h 累積降雨量排名前十的臺風(fēng)總持續(xù)降雨時間數(shù)據(jù)（每小時降雨量≥0.1 mm）進行分析。發(fā)現(xiàn)云南省臺風(fēng)降雨持續(xù)時間最長67 h，最短3 h，平均持續(xù)時間17 h，平均持續(xù)時間超過30 h 的臺風(fēng)分別為202016 浪卡、201415 海鷗、201208 韋森特、201713 天鴿、201409威馬遜。對平均持續(xù)時間超過30 h 的4 個典型臺風(fēng)降雨的時間特征（圖4）進行分析，結(jié)果表明，臺風(fēng)登陸后10 h 左右從云南省最東部的文山壯族苗族自治州（以下簡稱文山州）開始累積降雨量出現(xiàn)拐點，呈現(xiàn)持續(xù)、快速的增長曲線，登陸后約35 h 降雨持續(xù)，但較前期增速減小，在5 mm/h 以下，登陸后45 h降雨趨于減弱和結(jié)束。云南省紅河哈尼族彝族自治州（以下簡稱紅河州）的累積降雨量增長拐點是在臺風(fēng)登陸后31 h，登陸50 h 后維持弱降水慢增長趨勢，增速在5 mm/h 以下。云南省西雙版納傣族自治州（以下簡稱西雙版納州）累積降雨量增長拐點出現(xiàn)在臺風(fēng)登陸后45 h 左右，之后降雨量保持10～30 mm/h 的增長速度，50 h 后保持5～10 mm/h 的增長速度（圖4）。

圖4 典型臺風(fēng)降雨的時間特征

綜上所述，在西行臺風(fēng)影響下，云南省平均降雨持續(xù)時間均超過10 h，其中5 個臺風(fēng)平均持續(xù)時間超過30 h。臺風(fēng)降雨響應(yīng)時間自東向西，累積降雨量快速增長依次從文山州-紅河州-西雙版納州，時間依次延后10～25 h，在臺風(fēng)登陸后45～50 h 后維持弱降水或停止降水。

3 臺風(fēng)降雨對農(nóng)業(yè)的影響

6 月云南省大部分的中稻都處于移栽-拔節(jié)期，玉米處于出苗-拔節(jié)期，烤煙處于團棵-旺長期。西行臺風(fēng)不僅能夠降溫，其帶來的降水還能有效增加土壤的濕度，滿足作物生長的需求，促進中稻分蘗、烤煙伸根。該月份10 年中僅201306 貝碧佳、201508 鯨魚和202104 小熊3 個臺風(fēng)影響云南省，其從登陸到停止編號維持13～15 h，降水影響較為顯著的是201306 貝碧佳，降雨最長持續(xù)11 h，較強降水集中在云南省西南部西雙版納區(qū)域，南部地區(qū)暴雨以上站點占比在15%以下，最大小時雨強69.6 mm（西雙版納州勐臘縣）。6 月臺風(fēng)降雨暴雨區(qū)域不大，持續(xù)時間不長，進入汛期還能夠有效緩解局部地區(qū)氣象干旱，有利于農(nóng)作物的生長發(fā)育；局部地區(qū)的小時雨強較大，會形成一定的洪澇災(zāi)害，對農(nóng)業(yè)影響總體利大于弊。

7—8 月是秋收作物生長的關(guān)鍵期，此時云南省已進入主汛期，是臺風(fēng)影響最為頻繁的2 個月，占比在50%以上。這一時期的臺風(fēng)強度強、降雨持續(xù)時間長、小時雨強大、累積降雨量大，201409 威馬遜于2014 年7 月19 日在廣西防城港市登陸，其登陸后一路西行進入關(guān)鍵區(qū)Ⅲ，平均降水時間約33 h，紅河、文山和普洱多地持續(xù)降雨時間超過40 h，最高達49 h（紅河州瑤山），最強小時雨強53.5 mm，72 h 最大累積降雨量325.2 mm（紅河州太陽寨），小時雨強達暴雨以上的占比高達12.5%，此時南部大部分水稻處于拔節(jié)孕穗-抽穗開花期，玉米處于拔節(jié)抽雄-灌漿乳熟期，烤煙處于旺長-成熟采烤期，云南省的紅河、普洱和西雙版納市（州）出現(xiàn)氣象干旱（圖5），局部地區(qū)達重到特旱，此次臺風(fēng)登陸西行給云南省南部帶來的降雨及時緩解了上述地區(qū)的氣象干旱，臺風(fēng)降雨后，云南省大部分地區(qū)已無明顯氣象干旱，西南部局部地區(qū)特旱也緩解至輕到中旱。201713 天鴿于2017 年8 月23 日在廣東省中山市登陸，進入關(guān)鍵區(qū)Ⅱ西行影響云南省，最大小時雨強44.4 mm，降雨持續(xù)時間高達52 h（文山州富寧里達鎮(zhèn)），南部地區(qū)多地持續(xù)降雨時間超過20 h，8 月該省大部分地區(qū)一季稻正處于抽穗-乳熟期，玉米處于開花吐絲-乳熟期，局部地區(qū)長時間的陰雨天氣導(dǎo)致光熱條件不足，同時高濕的環(huán)境增加了病蟲害的發(fā)生率，暴雨天氣農(nóng)田積水嚴(yán)重易引發(fā)漬澇害，短時的強降雨還容易造成花粉掉落等不利于產(chǎn)量的積累，臺風(fēng)外圍云系帶來的風(fēng)雹災(zāi)害也給煙葉生產(chǎn)帶來不利影響。綜上所述，7—8 月臺風(fēng)對云南省的影響利弊兼存，前期帶來的降雨能夠有效緩解干旱、滋潤農(nóng)作物，但是持續(xù)降雨也可能疊加汛期前期的降水造成漬澇災(zāi)害，不利于農(nóng)作物的生長發(fā)育。

圖5 云南省氣象干旱監(jiān)測情況

9 月云南省大部分的秋糧處于成熟收獲期，北部和較高海拔地區(qū)處于乳熟-成熟期。10 年間僅受201415 海鷗、201823 百里佳、201822 山竹3 個臺風(fēng)的影響，其中2018 年9 月的臺風(fēng)百里佳和山竹均從關(guān)鍵區(qū)Ⅱ西行影響云南省，但其降雨持續(xù)時間不長、累積雨量不大，2014 年海鷗進入關(guān)鍵區(qū)Ⅲ西行，較2018 年2 個臺風(fēng)對云南省累計降雨量的影響稍大?？傮w來說，9 月影響云南省的臺風(fēng)不多，且影響較小，對農(nóng)業(yè)生產(chǎn)帶來的降雨影響利大于弊。

10—11 月云南省秋糧作物處于成熟-收曬期，夏糧作物陸續(xù)進入播種-出苗期，該時期臺風(fēng)影響明顯減少，10 月出現(xiàn)過4 次，11 月僅1 次（201330 海燕），大部分臺風(fēng)進入關(guān)鍵區(qū)Ⅱ西行影響云南省，但該時期的臺風(fēng)無論登陸強度還是降雨量的影響都較7—9 月弱，10 月是水稻、玉米等作物乳熟、成熟期，對水分需求減弱，對光熱條件需求較大，臺風(fēng)帶來的持續(xù)降雨遇上前期的持續(xù)降水，容易出現(xiàn)連陰雨天氣，不利于農(nóng)作物的成熟及收曬。2021 年10 月臺風(fēng)外圍云系降水給云南省文山州農(nóng)業(yè)生產(chǎn)帶來了不利影響，造成的損失占該地區(qū)全年災(zāi)害損失的3.9%，主要影響了農(nóng)作物的產(chǎn)量積累與收獲。10—11 月臺風(fēng)影響通常都稍偏晚，若臺風(fēng)偏強且降雨量大，則對云南省農(nóng)業(yè)生產(chǎn)弊大于利。

4 小結(jié)與討論

1）2012—2021 年西行進入云南省關(guān)鍵區(qū)Ⅱ的臺風(fēng)最多，以越南登陸的居多，從登陸后到停止編號持續(xù)時間主要集中在10～30 h。西行臺風(fēng)對云南省降雨量的影響與在沿海登陸時的顯著暴雨特征不同，云南省臺風(fēng)降雨小時雨強90%集中在15.0 mm以下，暴雨以上占比較小，特別是大暴雨和特大暴雨的發(fā)生為極小概率事件。小雨占比是關(guān)鍵區(qū)Ⅰ最高，中雨、大雨及暴雨占比均為關(guān)鍵區(qū)Ⅲ最高。

2）多數(shù)臺風(fēng)影響均出現(xiàn)在72 h 累積降雨量50.0 mm 以上的站點，但出現(xiàn)站點占比更多集中在20%以下，10 年統(tǒng)計中僅2 個臺風(fēng)有20%以上站點降雨量超過100.0 mm，1 個臺風(fēng)20%以上站點累積降雨量超過150.0 mm。臺風(fēng)降雨平均持續(xù)時間均在10 h 以上，響應(yīng)時間依次從文山州-紅河州-西雙版納州自東向西推進，時間依次延后10～25 h，在臺風(fēng)登陸后45～50 h 后維持弱降水或停止降水。

3）6—11 月均有臺風(fēng)西行影響云南省，主要是帶來持續(xù)性的降雨天氣。7—8 月受臺風(fēng)影響較多、強度更大、范圍更廣、降雨持續(xù)時間更強，其雖能滿足作物生長蓄水，但局部地區(qū)強降水和較長時間持續(xù)降水會淹沒農(nóng)田，造成作物倒伏以及病蟲害大面積發(fā)生。9 月臺風(fēng)減少，強度不強，對農(nóng)作物生產(chǎn)影響不大。10—11 月臺風(fēng)降雨如遇到前期的持續(xù)降雨導(dǎo)致連陰雨天氣將對農(nóng)業(yè)收曬不利。通過臺風(fēng)雨量和小時降雨時間響應(yīng)特征，文山、紅河、普洱、西雙版納市（州）等地可提前1～2 d 做好溝渠排澇等應(yīng)對措施，以減少臺風(fēng)帶來的持續(xù)性降雨造成的農(nóng)田漬澇災(zāi)害。

4）僅統(tǒng)計10 年的臺風(fēng)降雨影響過程，小時降雨數(shù)據(jù)采用云南省南部4 個有代表性的州（市）區(qū)域站監(jiān)測數(shù)據(jù)，雖然具有一定的代表性，但也具有一定的局限性，累積降雨量的時間響應(yīng)特征分析精細度有限。農(nóng)業(yè)生產(chǎn)影響缺少定量的相關(guān)性研究，臺風(fēng)對農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的具體風(fēng)險區(qū)劃有待進一步深入研究。