廣東省熱帶氣旋潛在風險指數時空分布特征

張之琳，邱 靜，洪昌紅，劉 達

(1.廣東省水利水電科學研究院，廣州 510635；2.河口水利技術國家地方聯合工程實驗室，廣州 510635)

廣東省位于太平洋西岸，瀕臨南海，是我國熱帶氣旋(Tropical Cyclone，TC)災害最嚴重的省份。熱帶氣旋在廣東省內造成的影響具有顯著的時空不均勻性，針對登陸廣東省的熱帶氣旋開展時空分布特征分析具有重要現實意義。

多年來，學者們對登陸或影響廣東省熱帶氣旋進行了規律分析。謝寶永[1]根據1949—1993年的資料對熱帶氣旋登陸頻次、強度、移動路徑、高峰期、區域性等活動規律進行了統計分析；劉春霞[2]給出了1949—1996年熱帶氣旋出現次數的分布及初臺和終臺出現的時間；王捷純[3]統計分析了1949—2009年熱帶氣旋的活動季節、生成源地及移動路徑特征；劉天紹[4]對1951—2015年影響廣東沿海的臺風從路徑變化、源地分布、強度級別等方面做了統計分析；胡婭敏[5]提出，自2006年開始，登陸或嚴重影響廣東的熱帶氣旋出現個數略增、登陸強度明顯增強的新特點。近年來，熱帶氣旋帶來的危險和損失特征分析越來越受到關注。例如，丑潔明[6]利用災害指標核算出災害損失的經濟價值；尹宜舟[7]利用風雨因子危險性模型[8]計算我國沿海熱帶氣旋風、雨因子危險性及總危險性；趙珊珊[9]研究了熱帶氣旋直接經濟損失與降水和大風的關系，建立的評估模型能較好地評估廣東縣域單元熱帶氣旋經濟損失；張文[10]基于演化建模方法建立了廣東各區域熱帶氣旋經濟災損率評估模型。此外，學者們對熱帶氣旋帶來的降水影響開展了分析[11-12]。Chen等[13-15]基于各地觀測臺站風速和降水資料提出的3種潛在風險指數(大風影響指數、降水影響指數和風雨綜合影響指數)可以很好地反映與熱帶氣旋關系密切的降水、大風等區域性災害的影響。翁錦文[16]基于這3種潛在風險指數對比了1970—2018年登陸廣東與登陸我國的熱帶氣旋災害指數的特征，然而，其尚未討論廣東各地區及年內的分布特征。

熱帶氣旋引起的狂風[17]、暴雨、風暴潮[18-19]等災害已嚴重制約社會和經濟的可持續發展[5]。本文對1949—2022年間登陸廣東的熱帶氣旋情況進行統計分析，并對1949—2018年熱帶氣旋3種潛在風險指數的時空分布特征進行分析，揭示登陸廣東熱帶氣旋的一些事實和特征，以期對廣東沿海防災減災工作提供參考。

1 數據來源及方法

本文使用中國氣象局熱帶氣旋資料中心建立的中國登陸熱帶氣旋潛在風險指數數據集(PRITC V1.0)[13-15]，其包括1949—2018年登陸中國大陸所有熱帶氣旋的3種潛在風險指數——大風影響指數(index of TC-induced wind，IWT)、降水影響指數(index of TC-induced precipitation，IPT)、風雨綜合影響指數(combined index of TC-induced precipitation and wind，IPWT)——及影響等級(the category of IPWT，CAT_IPWT)。大風影響指數、降水影響指數分別基于風速不低于13.9 m/s、當天雨量不低于50 mm的熱帶氣旋監測數據，風雨綜合影響指數結合大風和降水影響；潛在風險指數及影響等級的計算方法詳見Chen等[15]。其中，熱帶氣旋的影響等級分為0～4級，當IPTW<0.023 4時，CAT_IPWT為0級，代表熱帶氣旋基本無影響；當IPTW≥0.420 0時，CAT_IPWT為4級，代表熱帶氣旋產生特重影響。數據集還包含熱帶氣旋登陸年份、國際編號、名稱、登陸地點、登陸強度等信息。

根據資料復核并補充2019—2022年登陸廣東省的熱帶氣旋數據。利用曼-肯德爾(Mann-Kendall)方法檢驗分析時間序列數據的趨勢，對應p值(p<0.05)表示顯著性檢驗水平，其值越小表示存在趨勢越顯著。

2 結果分析與討論

2.1 熱帶氣旋登陸廣東省情況

據統計，1949—2022年間有262個熱帶氣旋278次登陸廣東省，其中超強臺風(SuperTY)、強臺風(STY)、臺風(TY)、強熱帶風暴(STS)、熱帶風暴(TS)、熱帶低壓(TD)、強度未知或弱于熱帶低壓(NTC)等不同登陸等級熱帶氣旋登陸次數分別為2、9、57、75、63、58、14次。

逐年不同等級熱帶氣旋累計登陸廣東省次數見圖1所示。結果顯示，SuperTY、TY、STS、TS、TD、NTC登陸次數，登陸總次數及其5 a滑動平均皆未通過曼-肯德爾檢驗，即對應變化趨勢不明顯。然而，登陸總次數的10 a、15 a、20 a滑動平均通過檢驗(p值分別為0.00 494、0.00 016、0.00 016)，顯示長期來看熱帶氣旋總登陸次數有逐漸減少的趨勢。

圖1 不同等級熱帶氣旋登陸廣東省次數示意

圖2顯示了1949—2022年間逐月熱帶氣旋登陸情況。結果顯示，熱帶氣旋主要在6—10月登陸廣東省，數量分別占全年12.6%、24.1%、26.6%、23.0%、7.9%，合計占比94.2%。歷史數據顯示，2008年“浣熊”(TS等級)最早于4月19日登陸陽江陽東；1974年“Irma”(TS等級)最晚于12月2日登陸江門臺山。

圖2 逐月不同等級熱帶氣旋登陸廣東省次數示意

不同等級熱帶氣旋登陸各地市次數及登陸地市總次數(圖中數字)見圖3，其中登陸地點橫跨兩市的40次在兩市都計入，即熱帶氣旋登陸地市總次數為318次。

圖3 不同等級熱帶氣旋登陸地市次數示意

結果顯示，區分各地市統計時，以湛江、陽江、江門、汕尾登陸的數量最多，分別占廣東省27.0%、13.8%、10.1%、9.7%。區分地區統計時，粵西(湛江、茂名、陽江)、珠三角(江門、珠海、中山、廣州、深圳、惠州)、粵東(汕尾、揭陽、汕頭、潮州)的登陸總次數逐漸減少，分別占47.8%、31.4%、20.8%。區分珠江口東西岸統計時，熱帶氣旋主要在珠江口以西登陸，而且該區域登陸的熱帶氣旋也較珠江口以東更強，包括2次SuperTY和大多數STY。

2.2 熱帶氣旋潛在風險指數時間分布特征

PRITC V1.0數據集提供了1949—2018年間有登陸廣東省的249場熱帶氣旋數據，但其未根據多次登陸地點進行區分。其中47場由于也登陸海南、廣西、臺灣、香港等地，需根據多次登陸的等級、地點折算潛在風險指數?；驹瓌t如下：① 由于數據集提供的數據僅包括大陸地區，潛在風險指數不折算至香港；② 當同一場熱帶氣旋以相同等級多次登陸各省時，將指數均分；③ 當同一場熱帶氣旋以相鄰等級多次登陸，STY：TY、TY：STS、STS：TS時各省指數折算比例分別為3∶1、3∶1、2∶1；④ 當同一場熱帶氣旋多次登陸的等級相差兩級或其中一次為TD、NTC時，指數不折算至更低等級登陸省份。

廣東省逐年累計、逐年平均潛在風險指數(IPWT、IPT、IWT)、影響等級(CAT_IPWT)及對應10 a滑動平均值分別見圖4、圖5所示。結果顯示，1949年以來潛在風險指數值皆通過曼-肯德爾檢驗，呈現逐年增加的趨勢。例如，逐年累計、逐年平均IPWT曼-肯德爾檢驗的p值分別為0.00 063、1.1×10-6。然而，水利設施愈加完善的1970年以來，逐年累計、逐年平均潛在風險指數皆未通過檢驗、未呈現明顯趨勢；僅逐年平均指數10 a滑動平均呈現上升趨勢(IPWT、IPT、IWT檢驗的p值分別為2.2×10-7、6.5×10-7、5.8×10-7)，說明變化趨勢需要從數十年的尺度來看才明顯。值得注意的是，年際間變化較大，在了解趨勢的同時要做好針對每年度實際情況的準備。4個指標的變化趨勢相似，對于廣東省，IPT值最大，IPWT值次之，IWT值最小，說明熱帶氣旋帶來的降水影響超過大風影響。

圖4 逐年累計熱帶氣旋潛在風險指數示意

圖5 逐年平均熱帶氣旋潛在風險指數示意

逐月累計、逐月平均潛在風險指數見圖6、圖7。結果顯示，熱帶氣旋對廣東省的累計影響主要集中在7—9月。從月平均來看，5月的潛在風險指數增大，說明單個熱帶氣旋帶來的影響較強，可能是“龍舟水”與熱帶氣旋影響疊加的結果。

圖6 逐月累計熱帶氣旋潛在風險指數示意

圖7 逐月平均熱帶氣旋潛在風險指數示意

2.3 熱帶氣旋潛在風險指數空間分布特征

廣東省沿海各地市累計潛在風險指數見圖8。其中，當熱帶氣旋在廣東省的登陸地點橫跨兩市時，將各指數均分至兩市。結果顯示，湛江的累計潛在風險指數最高，汕尾、陽江、江門依次減??；指數最小的為廣州，潮州、中山、惠州依次增大?；洊|的揭陽與粵西的茂名情況接近，汕頭、珠海、深圳情況接近。

2.4 熱帶氣旋潛在風險指數時空分布特征

各地市逐年累計、逐年平均風雨綜合指數(IPWT)及對應10 a滑動平均結果見圖9、圖10，1949—2018年及1970—2018年各指數值曼-肯德爾檢驗的結果見表1。結果顯示，粵西、粵東的風雨綜合指數顯著高于珠三角地區。對于IPWT逐年累計和逐年平均數據，僅1949—2018年間湛江呈現增加(IN)，其他地市皆無明顯趨勢(NT)。

表1 各地市風雨綜合影響指數(IPWT)變化趨勢

圖9 各地市逐年累計風雨綜合影響指數示意

針對10 a滑動平均結果進一步開展長期趨勢分析，中山、廣州、深圳、惠州的IPWT滑動平均隨時間無明顯趨勢；珠海、揭陽呈現減小(DE)趨勢；陽江、江門、汕尾、潮州1949—2018年間呈現增加，但1970—2018年間江門、潮州無明顯趨勢而陽江、汕尾呈現增加趨勢；湛江、茂名、汕頭的IPWT滑動平均基本呈現增加趨勢。各指數變化可呈現波動性，例如，對于逐年平均IPWT滑動平均值，湛江的波動增加周期約為18 a。

各地市不同月份累計風雨綜合影響指數見圖11。結果顯示，對于粵西，8月的影響最大，其次是7月、9月、6月、10月、11月；珠三角和粵東隨月份沒有明顯的影響趨勢，總的來說，7月、9月的影響較大。

圖11 各地市累計熱帶氣旋風雨綜合影響指數示意

3 結語

本文采用統計方法對1949—2022年74 a間熱帶氣旋登陸廣東省情況進行分析，并根據PRITC V1.0數據集提供的數據對潛在風險指數的時空分布特征開展分析。結果表明：① 登陸廣東的熱帶氣旋以臺風、強熱帶風暴、熱帶風暴、熱帶低壓為主，累計登陸次數分別為57、75、63、58次；主要在6—10月登陸，數量占登陸總數的94.2%；主要在珠江口以西登陸且在該區域登陸的強度也較珠江口以東更大。② 1970年以來，逐年平均潛在風險指數10 a滑動平均呈上升趨勢；對于廣東省熱帶氣旋帶來的降水影響超過大風影響；5月單個熱帶氣旋帶來的影響更強。③ 累計潛在風險指數最高的4座沿海城市為湛江、汕尾、陽江、江門，最低的為廣州。④ 湛江、茂名、汕頭的風雨綜合指數10 a滑動平均基本呈增加趨勢，珠海、揭陽的對應值減小。