南海“土臺風(fēng)”發(fā)生過程對ENSO事件的響應(yīng)分析

張小龍 韓嬌嬌 陳泊舟 楊麗 張碩

收稿日期：2024-01-30

作者簡介：張小龍（1994—），男，陜西延安人，工程師，主要從事天氣預(yù)報(bào)與臺風(fēng)研究工作。

摘 要：利用1950—2017年近70年中國氣象局熱帶氣旋（Tropical cyclone， TC）數(shù)據(jù)資料，系統(tǒng)分析了南?！巴僚_風(fēng)”（南海本海域生成的熱帶氣旋俗稱）的集中發(fā)生地、發(fā)生頻數(shù)、發(fā)生時間、最大風(fēng)速、移動速度等關(guān)鍵要素特征及其與ENSO事件的關(guān)系。結(jié)果表明，南?！巴僚_風(fēng)”發(fā)生頻次為5～6次/年，平均移速主要集中在2.6～4.0 m/s，夏季和秋季在00：00 生成的概率達(dá)39%。在ENSO年，南?！巴僚_風(fēng)”平均每年發(fā)生頻次為4.7次，且9月頻數(shù)最高，最大風(fēng)速集中位于西沙群島東北部。在正常年，南海“土臺風(fēng)”發(fā)生地主要位于12°N以北的呂宋島西南部。南海夏季的“土臺風(fēng)”，在ENSO年的發(fā)生地相較正常年向南偏移3個緯度，相較La Ni?a年向南僅偏移2個緯度。

關(guān)鍵詞：“土臺風(fēng)”；ENSO；南海；最大風(fēng)速；移動速度

中圖分類號：P444 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：B文章編號：2095–3305（2024）03–0-04

南海既是熱帶氣旋（Tropical cyclone，TC）發(fā)生地（“土臺風(fēng)”），同時也是西北太平洋TC重要過境地，南海平均每年生成與過境的TC達(dá)10個以上[1]。TC引發(fā)的大風(fēng)、暴雨以及風(fēng)暴潮等海洋災(zāi)害，對漁業(yè)捕撈、海上交通、海岸帶防護(hù)等造成了重大經(jīng)濟(jì)損失與安全問題，嚴(yán)重影響我國沿海經(jīng)濟(jì)與社會穩(wěn)定。ENSO是厄爾尼諾（El Ni?o）與南方濤動（Southern Oscillation）的合稱，也是熱帶海洋與大氣中的異常現(xiàn)象，存在明顯的年際循環(huán)特征[2]。ENSO既可影響TC的生成與發(fā)展，還會誘導(dǎo)全球氣候異常變化，使得世界大部分地區(qū)會發(fā)生重大冷凍或旱澇天氣。因此，分析研究南海TC的發(fā)生過程對ENSO事件的響應(yīng)，可以為我國TC預(yù)報(bào)與防災(zāi)減災(zāi)工作提供一定的科學(xué)基礎(chǔ)，同時為海洋漁業(yè)養(yǎng)殖、捕撈、航運(yùn)等提供安全支撐。

關(guān)于南海TC的發(fā)生時間、地點(diǎn)及其與ENSO的關(guān)系問題，已有不少的相關(guān)研究。吳迪生等[3]分析表明南海TC一般維持在4～7 d之間。郝賽等[4]指出南海TC在6—9月生于南海的北部，11月至次年4月反之。李崇銀[5]指出拉尼娜（La Ni?a）年臺風(fēng)頻數(shù)均偏多，而厄爾尼諾年臺風(fēng)頻數(shù)均偏少，南海臺風(fēng)年平均的頻數(shù)異常（8—11月）主要取決于厄爾尼諾。白莉娜等[6]研究表明南海是TC低強(qiáng)度發(fā)生的重要來源地，且南海TC頻次有2～7年的波動周期，這與ENSO現(xiàn)象存在一定的關(guān)系。上述研究表明，南海臺風(fēng)在發(fā)生地、發(fā)生時間、發(fā)生頻數(shù)等要素與ENSO事件有著明顯的關(guān)系。據(jù)此，利用近70年的臺風(fēng)資料，就南?！巴僚_風(fēng)”集中發(fā)生地、發(fā)生頻數(shù)等關(guān)鍵要素進(jìn)行分析，探討了其在不同年份與關(guān)鍵要素間的關(guān)系。

1 數(shù)據(jù)與方法

采用中國氣象局熱帶氣旋資料中心提供的熱帶氣旋數(shù)據(jù)。ENSO事件取自中國國家氣候中心。根據(jù)國家熱帶氣旋等級標(biāo)準(zhǔn)，將熱帶氣旋劃分為六個等級：熱帶低壓（10.8～17.1 m/s，TD）、熱帶風(fēng)暴（17.2～

24.4 m/s，TS）、強(qiáng)熱帶風(fēng)暴（24.5～32.6 m/s，STS）、臺風(fēng)（32.7～41.4 m/s，TY）、強(qiáng)臺風(fēng)（41.5～50.9 m/s，STY）及超強(qiáng)臺風(fēng)（≥51.0 m/s， Super TY）。文中所指的“土臺風(fēng)”為熱帶低壓及以上，南海研究區(qū)域?yàn)?°～23°N，105°～123°E（圖1）。

TC距離d（km）：指TC在研究范圍內(nèi)通過的距離。而個別特殊TC通過的路徑，則分段計(jì)算，然后再把各段之和視為臺風(fēng)實(shí)際通過的距離[7]，計(jì)算公式為：

d=R×arccos（cosβ1cosβ2cos（α1-α2）+sinβ1sinβ2）（1）

式（1）中，R為地球半徑，R值是6 378.14 km，（α1，β1）為其中一點(diǎn)的經(jīng)度和緯度，（α2，β2）為另一點(diǎn)的經(jīng)度和緯度，這兩點(diǎn)均是弧度。

TC時間t（h）：指TC在研究范圍內(nèi)通過的時間，也叫滯留時間，其值為TC離開研究范圍的時間和TC進(jìn)入研究范圍的差值，單位是h。TC速度Ut（m/s）：指TC在研究范圍內(nèi)通過的速度，即通過的距離與通過的時間之比，其表示TC在研究范圍內(nèi)平均移速的快慢。計(jì)算公式為[7]：

Ut=（2）

2 南?！巴僚_風(fēng)”在不同年份的關(guān)鍵要素變化特征

2.1 不同年份南?！巴僚_風(fēng)”發(fā)生地和頻數(shù)的變化特征

通過統(tǒng)計(jì)南海TC發(fā)生地的月份空間特征。結(jié)果表明，近70年來，在正常年TC從5月開始生成，6—7月持續(xù)增多；8月TC的發(fā)生地有向西北方向擴(kuò)散的趨勢；9月TC主要位于呂宋島的西南部。8月TC數(shù)目最多，達(dá)50個，發(fā)生地主要集中于呂宋島西南部，且平均每年發(fā)生的頻次為5.9次。在El Ni?o年，5月逐漸有TC生成，數(shù)目較少；6月TC數(shù)目開始增多，主要生成于呂宋島西南部；7—8月TC主要集中在南海的中北部；9月TC主要位于呂宋島的西部和中沙群島的南部而且分布較密。全年9月TC生成數(shù)目最多，達(dá)到21個，發(fā)生地主要位于中沙群島南部。南海TC每年平均發(fā)生的頻次為4.7次，較正常年的5.9個明顯減少。在La Ni?a年5月TC主要位于呂宋島西部；6—9月TC整體向北延伸，并主要位于中沙群島海域；10—12月TC有向南擴(kuò)展的趨勢，且隨著月份的逐漸向南擴(kuò)展的趨勢更加顯著。9月TC生成數(shù)目最多，達(dá)到19個，TC每年平均發(fā)生的頻次為5.4次，介于正常年與El Ni?o年之間（圖略）。

圖2分別給出不同年份南海TC發(fā)生地全年及各季度的空間分布。在正常年（圖2A）夏季是TC的暴發(fā)期，發(fā)生地主要在南海15°N以北并向呂宋島靠近；秋季發(fā)生TC的頻數(shù)相比夏季頻數(shù)少44個，發(fā)生地相比夏季有向南擴(kuò)散的趨勢，而且主要在南海15°N以南。從全年TC發(fā)生地分布來看，主要位于南海12°N以北的呂宋島西南部海域。在El Ni?o年（圖2B）可以看出夏秋季是TC的暴發(fā)階段，達(dá)66個，秋季發(fā)生地相對夏季呈現(xiàn)向南擴(kuò)散的趨勢。從全年分布來看，TC發(fā)生地主要在南海12°N以北，主要位于呂宋島西南部的南海中部海域。在La Ni?a年（圖2C）可知TC在夏季是暴發(fā)階段，但不是TC出現(xiàn)最多的季節(jié)，有32個，TC發(fā)生地主要位于中沙群島東部且分布較密；秋季是TC出現(xiàn)最多的季節(jié)，達(dá)50個，且發(fā)生地相對夏季呈現(xiàn)向南擴(kuò)散的趨勢。

3.2 不同年份南?！巴僚_風(fēng)”最大風(fēng)速與等級強(qiáng)度的變化特征

統(tǒng)計(jì)分析了南海各月TC的最大風(fēng)速空間分布?？芍谡Ｄ?—9月TC最大風(fēng)速最大值集中于海南北部及東北部；其中7—9月最大風(fēng)速主要集中于廣東沿岸及臺灣省南部，最大風(fēng)速達(dá)50 m/s。在El Ni?o年5月TC最大風(fēng)速最大值主要位于臺灣省西南部；6—7月TC最大風(fēng)速最大值主要集中于海南島東部；8月TC最大風(fēng)速最大值主要位于越南的東北；TC在9月的最大風(fēng)速最大值主要位于南沙群島東北部，達(dá)45 m/s；TC在10月的最大風(fēng)速最大值集中位于南海的15°N附近。在La Ni?a年5月TC最大風(fēng)速最大值主要集中于臺灣省西南部；TC在6—7月的最大風(fēng)速最大值主要集中于海南島的東南；8月TC最大風(fēng)速最大值主要位于海南的西南；TC在9月的最大風(fēng)速最大值主要位于呂宋島的西北，達(dá)到45 m/s（圖略）。

圖3為不同年份南海全年和各季度TC的最大風(fēng)速空間分布。在正常年（圖3A）夏季TC的最大風(fēng)速最大值主要集中于海南的東北部和臺灣省的東南部，整體呈現(xiàn)出TC在廣東近岸登陸前最大風(fēng)速達(dá)到最大；秋季TC最大風(fēng)速達(dá)到最強(qiáng)的50 m/s，且主要位于臺灣省的西南部，全年最大風(fēng)速值整體集中于南海16°N以北。在El Ni?o年（圖3B）可知夏季TC最大風(fēng)速最大值主要位于海南及其周邊地區(qū)；秋季TC最大風(fēng)速最大值主要位于南沙群島東北部與西部。全年最大風(fēng)速更集中于南海15°N以北的西沙群島東北部。在La Ni?a年（圖3C）TC在夏季的最大風(fēng)速最大值主要位于海南東南部；TC在秋季的最大風(fēng)速最大值主要位于臺灣省西南部，達(dá)43 m/s，整體呈現(xiàn)出最大風(fēng)速最大值與最小值都主要集中于東北部；冬季整體集中于南海東南部。從全年最大風(fēng)速值分布可知，最大值位于臺灣省南部。

3.3 不同年份南海“土臺風(fēng)”移動速度、歷時長短、初旋和終旋時間的變化特征

圖4顯示的是不同年份南海TC各月份移動速度。正常年（圖4A）10月移速最快。春夏秋冬各季平均移速為3.7、4.2、4.8和 3.9 m/s。秋季移動速度最快，TC高發(fā)在夏秋季，平均移速集中在4.1～5.5 m/s間，TC最大移速均在7.1～8.5 m/s的速度段。El Ni?o年（圖4B）5—8、10月TC移速主要在2.6～4.0 m/s，5、8、10月TC最大移速段是4.1～5.5 m/s，6—7月TC最大移速段是5.6～7.0 m/s；

9月TC最大移速段可達(dá)7.1～8.5 m/s。TC在夏季的平均移速最快，為4.1 m/s。La Ni?a年（圖4C），TC在4—7、9—10月移速主要在2.6～4.0 m/s；TC在8、11、12月移速主要在4.1～5.5 m/s。從平均速度可知，8月移速最快，4月移速最慢。各月TC移速主要集中在2.6～4.0 m/s。TC在冬季的平均移速最快，達(dá)4.4 m/s。

圖4分析了不同年份南海TC各月份歷時長短?？芍谡Ｄ?，6—11月TC歷時集中在49～96 h，8月TC最長歷時達(dá)到337～384 h。5月平均歷時最長，10月歷時最短。在El Ni?o年，6—10月TC歷時集中在49～

96 h；9月最長歷時達(dá)到433～480 h。5月均歷時最長，7月歷時最短。在La Ni?a年，5—10月TC歷時集中在49～96 h，10月TC的最長歷時達(dá)到241～288 h。10月平均歷時最長，11月份歷時最短（圖略）。

同時，統(tǒng)計(jì)了不同年份TC各季度初旋和終旋時間。在正常年，全年TC在00：00生成的最多；春季TC生成最多的時間段是在06：00。夏季和秋季TC消散最多的時間段是在06：00。在El Ni?o年，全年TC在00：00生成的最多。夏季TC消散最多的時間段是在00：00；秋季TC消散最多的時間段是在06：00。在La Ni?a年，全年TC生成最多的時間段是在00：00。夏季與秋季TC消散最多的時間段是在06：00（表略）。

3 南海“土臺風(fēng)”在不同年份關(guān)鍵要素的對比分析

從表1可知正常年，南海土臺每年的發(fā)生頻次是5.9次，8月頻數(shù)最多，最大風(fēng)速值通常位于臺灣省的西南部，夏季和秋季“土臺風(fēng)”生成時間段在00：00，10月歷時最短，秋季移速最快。ENSO年，南海“土臺風(fēng)”每年的發(fā)生頻次是4.7次，9月頻數(shù)最多，最大風(fēng)速值通常位于西沙群島的東北部，夏季和秋季生成時間段在00：00，7月歷時最短，夏季移速最快。La Ni?a年，南海“土臺風(fēng)”每年的發(fā)生頻次是5.4次，9月TC最多，最大風(fēng)速值通常位于中國臺灣省的南部，夏季和秋季TC生成時間段在00：00，10月歷時最長，秋季移速較快。在ENSO年和正常年，“土臺風(fēng)”的發(fā)生地在南海12°N以北較集中，在南海12°N以南較分散。南海夏季的“土臺風(fēng)”，在ENSO年的發(fā)生地相較正常年向南偏移3個緯度，相較La Ni?a年向南僅偏移2個

緯度。

4 結(jié)論

利用1950—2017年中國氣象局熱帶氣旋數(shù)據(jù)、系統(tǒng)性地分析了正常年、ENSO年、La Ni?a年南?！巴僚_風(fēng)”各類關(guān)鍵要素，其特征如下：

（1）南?！巴僚_風(fēng)”發(fā)生頻次為5～6次/年，平均移速主要集中在2.6～4.0 m/s，夏季和秋季在夜間00：00生成的概率達(dá)39%。

（2）正常年，“土臺風(fēng)”發(fā)生頻次為5.9次/年，8月頻數(shù)最多，最大風(fēng)速值通常位于臺灣省西南部，10月歷時最短，秋季移速最快。ENSO年，“土臺風(fēng)”發(fā)生頻次為4.7次/年，9月頻數(shù)最多，最大風(fēng)速值通常位于西沙群島東北部，7月歷時最短，夏季移速最快。La Ni?a年，土臺發(fā)生頻次為5.4次/年，9月頻數(shù)最多，最大風(fēng)速值通常位于臺灣省南部，10月歷時最長，秋季移速較快。

（3）在ENSO年和正常年，“土臺風(fēng)”的發(fā)生地在南海12°N以北較集中，集中在呂宋島的西南，在南海12°N以南較分散。南海夏季的“土臺風(fēng)”，在ENSO年的發(fā)生地相較正常年向南偏移3個緯度，相較La Ni?a年向南僅偏移2個緯度。

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