1951—2015年进入东海的台风频数及登陆点的变化

陆晓婕 董昌明 李刚

摘要利用日本气象厅提供的西北太平洋台风最佳路径观测资料，选取东海海区为研究范围，统计处理1951—2015年台风各要素资料，研究进入东海海区的台风频数、台风登陆点位置、台风频数及登陆点位置与太平洋年代际振荡（Pacific Decadal Oscillation，PDO）及ENSO的关系、影响台风生成和移动的因素等。结果表明：1）每年的7—9月为东海海区的台风高发季，其中8月最高，登陆台风也有相似趋势。2）进入东海海域的台风频数存在较明显的年际和年代际变化趋势。当PDO处于暖位相时，台风频数较小且有上升趋势，反之亦然。El Nio年进入东海海区的台风频数较常年减少，反之亦然。Nio34指数与台风频数整体上为负相关关系，相关系数为-032且通过90%置信度检验。3）进入东海海域的台风登陆点纬度变化较大，处于24～36°N之间，且有年代际变化特征。当PDO处于暖（冷）位相时，台风登陆点偏北（偏南）且有向北（南）移动的趋势。而登陆点纬度与ENSO的关系较为复杂。4）西北太平洋副热带高压的位置和强度是引起台风频数及登陆点位置变化的主要原因之一。当PDO处于冷位相时，西北太平洋副热带高压强度偏弱，且副高中心向东向北方向移动，导致进入东海的台风频数偏多，且台风登陆点偏北，反之亦然。

关键词东海；台风频数；登陆点；PDO；ENSO

热带气旋每年在各大洋的热带或副热带海区均会生成，其中受影响最大的3个海区分别为西北太平洋、西北大西洋和孟加拉湾地区（陈联寿和孟智勇，2001）。全球每年大约有30个热带气旋在西太平洋形成。受该地区副热带高压、赤道辐合带、东风波等的影响，生成于此的热带气旋中很大一部分会影响东亚和东南亚等国（陈瑞闪，2002；周伟灿等，2015），其中部分热带气旋将会登陆，给这些受影响的国家带来巨大的财产损失和人员伤亡。中国是沿岸国家乃至世界上少数几个受台风灾害影响最严重的国家之一。据统计，平均每年有7～8个台风登陆中国，影响而不一定登陆的台风可达10个以上（黄荣辉和陈光华，2007）。台风的登陆往往伴随着强风和强降水，以及其引发的狂风、暴雨、风暴潮等现象的破坏力极强，严重地影响了沿岸居民的生命财产安全。仅以2012年台风“海葵”为例，其中心在浙江象山附近登陆，狂风和强降水波及浙江、上海、江苏等十余个省市（吴海英等，2015）。据灾后统计，苏、浙、沪、皖四省紧急转移200余万人，仅给浙江一省带来的直接经济损失便超过50亿元人民币。

对于台风一些要素的变化一直是研究的热点。王一新等（2013）指出，登陆我国的台风频数有一定的年际、季度及年代际变化，并且认为全球气候变暖与我国台风登陆频数变化并没有明显关系，还指出台风频数处于相对平稳的波动状态，在一定程度上有下降趋势。陈玉林等（2005）、张翰和管玉平（2012）指出不同地段登陆的台风其变化周期也不尽相同，并且热带气旋的路径和速度主要受环境引导气流和β漂移作用影响，提出如果初旋登陆的日期较早，那么当年登陆我国大陆的台风频数则会较多，台风活动周期较往年偏久，但台风最大风速的年平均值较小，反之亦然。Gary（1968，1979）总结了6个与台风有关的因素，其中3个为动力学因素，3个为热力学因素，分别是：科氏参数、850 hPa低涡、水平风的垂直切变、中层湿度、低层至中层的潮湿不稳定性以及海表温度。台风在某些因素的影响下会发生路径突变（许娈等，2015）。此外，季风涡旋也会影响西北太平洋台风生成（李肖雅等，2014）。西北太平洋台风频数变化既存在明显的短周期的年际变化，也存在明显的长周期的年代际变化，并且20世纪60年代初到70年代中期热带气旋的生成频数具有减少的趋势，而后呈上升趋势，直到1998年以后生成频数又呈减少趋势（Chan and Shi，1996；Chan and Liu，2004；黄勇等，2008）。

大尺度背景场的变化对西太平洋台风变化也有一定的影响。相关研究表明ENSO对台风的频数的年际变化有一定的影响，西太平洋热带气旋有明显的年际变化周期，并提出这可能与ENSO的循环和平流层准两年变化的位相有关（黄勇等，2008；Chan and Liu，2004；钱伊恬和徐邦琪，2015）。太平洋年代际振荡对ENSO影响西北太平洋台风活动有调制作用，而热带气旋频数与Nio区海表温度指数的相关程度较高，并且以Nio3区海表温度指数的相关性最为明显。当Nio3指数较高时，生成台风频数较少，反之则频数较多。当PDO（Pacific Decadal Oscillation，太平洋年代际振荡）处于暖位相时，无论是冬季还是夏季，850 hPa高度场都出现了明显的反气旋风场，从而对我国东部风场产生影响。我国大部分地区在PDO处于不同位相时的气温和降水表现不尽相同。由此说明，PDO与东亚地区大气环流异常之间有着密切联系（杨修群等，2004；王咏梅等，2007；何鹏程，2010；卢楚瀚等，2013）。在强夏季风年西北太平洋地區热带气旋频数偏多，而在弱夏季风年时热带气旋频数偏少并且在后期趋于正常。大型流场对台风路径产生影响的比重较大，而副热带高压是对其产生影响的最为强大而持续的天气系统之一（周嘉陵，2002；孙秀荣和端义宏，2003）。

由于热带气旋活动在年际、年代际时间尺度以及空间分布上的表现有很大不同，同时，一些研究表明它的活动规律在不同年份、不同大气环流等因素的条件下会发生变化，因此对台风活动的一些要素的变化特征以及趋势进行分析，能够提高对台风活动规律的认识，对于预报台风活动、进行防灾减灾工作并减少其造成的损失具有重要意义。鉴于登陆台风对沿岸居民、工业、生态的影响较大，因此本文着重关注登陆台风的变化情况。

1资料和方法

11研究区域

东海是中国四大边缘海之一，其面积仅次于南海，且水深跨度较大，总体而言呈西北高、东南低的态势。在大陆架部分的平均水深仅为72 m，而接近冲绳岛西侧的水深约达2 700 m。东海地区季风特征明显，冬季为偏北风，夏季为偏南风，且冬季风向为顺时针方向，夏季反之。与东海相邻的是我国东南沿海地区，海岸线绵长，港口众多，经济活跃，也是受台风影响最为频繁的地区之一。因此本文选取东海作为主要研究对象，具体经纬度范围为119～131°E、23～41°N。本文希望能提高对进入东海区域的台风活动的认识，从而有助于开展更加准确的防灾减灾工作，切实减少受台风影响区域的人员伤亡和财产损失。

12数据来源

采用的台风资料是日本东京预报中心（JMA）1951—2015年西北太平洋热带气旋最佳路径数据集整编资料，该数据资料记录了每隔6 h观测的台风中心位置经纬度以及近中心位置最低气压，在1977年后由于卫星观测的加入使该资料更加完善，增加了每个时次的热带气旋级别，资料相对较完备和准确；地形资料ETOPO1是由美国国家海洋大气局在综合收集各方面资料并进行处理而得的网格化地形数据资料；1900年至今的逐月太平洋年代际振荡指数来自于华盛顿大学海洋与大气研究所网站；Nio34指数由美国国家气象局气候预测中心所监测提供，该数据集包括1870年至今的逐月数据资料；此外，还使用了国家气候中心所提供的74项环流特征量中的西太平洋副高脊线（110～150°E）数据资料。

13研究方法

131登陆点的读取

由于日本气象厅东京台风中心并未具体给出各个台风登陆点的经纬度，因此在本文选择的研究区域东海，根据所整理的1951—2015年间进入东海区域的台风的各要素信息通过程序编写，使之可以自动读出各登陆台风的登陆点的经纬度信息。具体方法为：首先使用ETOPO1资料通过对对各点经纬度及海拔高度的读取，区分出陆地区域和海洋区域；其次根据JMA所提供的每6 h一次的观测资料确定台风的行进路线；最后根据已确定的陆地区域和海洋区域读取台风登陆时的经纬度。图2为登陆台风路径个例（2014年7号台风HAGIBIS）示意。

本文所统计的登陆点经纬度均为台风第一次登陆时的经纬度，若有台风二次或以上登陆，其二次登陆时登陆点经纬度均不被记录。一般来说，二次登陆的台风中心气压及最大风速较初次登陆时对沿岸居民的影响较小。因此为保证登陆台风位置记录的准确性，仅选取初次登陆台风的经纬度进行记录，从而可以更好地进行对于登陆点变化的年际和年代际研究。由于本文在研究时主要关注台风对沿岸大陆地区的影响，因此在底图中去除了东海区域及周边地区的小型岛屿，从而保证程序不会将台风登陆小岛的经纬度记录而忽略了登陆大陆的经纬度，以提高对所读出的台风登陆点具体经纬度的准确性。在后文的分析中所使用的登陆点的相关数据均为使用此方法所处理过的，从而保证数据的一致性。

132台风频数及登陆点纬度变化的研究方法

利用JMA所提供的西北太平洋台风最佳台风路径观测数据整编资料，选取1951—2015年共65 a的台风各要素资料。首先对数据资料进行筛选与整理，得到1951—2015年间进入东海区域的台风各要素资料。然后进行数据处理分析，得到各要素的多项式拟合曲线趋势。采用七阶多项式进行拟合，其所反映的各要素变化趋势与实际变化情况最为符合。最后结合太平洋年代际振荡指数和Nio34指数趋势研究其与PDO和现象的关系，得到东海台风频数及登陆点的年际和年代际变化趋势。

2大尺度背景场分析

211951—2015年PDO指数变化情况及10 a滑动平均

根据Mantua et al.（1997）、Mantua and Hare（2002）给出的PDO指数定义，利用月平均海表面温度距平值来计算1900年至今的逐月PDO指数。计算方法如下：首先用20°N以北的北太平洋的海表面温度场中的每个网格点上的月平均表面温度距平值减去相应月份全球平均的月平均表面温度距平值；然后所处理而得的海表面温度场进行EOF分解，所得到的EOF第一主分量的时间序列即为PDO指数（杨修群等，2004；冯琳，2008），如图3所示。由于本文着重关注1951年至今的PDO指数变化情况，因而未将之前的数据展现出来。图3可以看出，1976/1977年和2000/2001年太平洋年代际振荡发生了位相转化，1951—1976年、2001—2010年为冷位相，1977—2000年为暖位相（2010年后时间序列较短，本文未予讨论）。

221951—2015年Nio34指数变化情况

目前国际上多以Nio34区海表温度距平的3个月滑动平均值连续5次大于等于05 ℃定义为一次El Nio事件。Nio34区的具体经纬度范围为170～120°W、5°S～5°N。图4为1951—2015年逐月的Nio34指数，可以看出，在1951—2015年间，El Nio现象出现了15次，La Nia现象出现了12次。

3东海海区台风频数及登陆点的变化趋势

31进入东海以及登陆台风频数按月分布特征

图5为进入东海以及登陆台风年平均频数按月分布统计，可以看出，7—9月台风发生頻率较高，8月最高，平均每年有212个台风进入东海区域，而7和9月则各有166和137个，其余每月均不足一个，1和2月均没有台风进入东海。进入东海并且登陆的台风年平均频数的大体趋势与进入东海的台风频数相一致，两者的相关性可达098。同样表现为7—9月台风发生频率较高，8月最高的特征。但年平均频数超过1个的只有7和8月，分别为132和182个。而没有台风进入东海且登陆的月份从1—2月扩大为12月—次年3月。

32台风频数与PDO及ENSO的关系

图6中黑色实线代表了台风年平均频数。据统计，每年进入东海的台风约为758个。图6可以看出，进入东海的台风频数差异较大，最少的为1982年，仅有2个，最多的为2004年，高达15个。进入东海的台风频数有一定的年代际特征：1959—1976年、1999—2010年台风频数呈下降趋势，1977—1999年台风频数有上升趋势。而其发生转折的1976/1977年、2000/2001年恰为PDO位相转化之时。由此可以看出，当PDO处于暖位相时，台风频数较小且有上升趋势；当PDO处于冷位相时，台风频数较大且有下降趋势。从1951—1976年、1977—1998年、1999—2010年的平均台风频数也从侧面印证了上述观点。Nio34指数的变化情况可以看出，除了个别年份以外，Nio34指数与台风频数整体上表现为负相关的关系，相关系数为-032，并通过90%置信度检验。即当Nio34指数较大时，进入东海的台风频数较小，当Nio34指数较小时，进入东海的台风频数较大。王咏梅等（2007）在对台风频数与环境场因子的研究中同样得到了负相关关系。相关研究认为产生这种现象的原因在于当El Nio现象发生时，赤道中东太平洋海表温度异常增高，因而海气耦合作用使得副热带大气环流发生变化，影响台风生成的赤道辐合带相对不活跃，从而形成不利于台风活动的环境条件，因此El Nio年台风频数偏少，La Nia年反之，该现象反之不能成立（周学鸣等，2006；靳甜甜，2014）。但由于ENSO现象本就十分复杂，目前对于其机理、预测方面还有很多工作有待进行，因此上述观点也有其不确定性。

33东中国海区域的登陆台风的位置变化趋势

331进入东海的登陆台风的纬度变化特征

图7为台风登陆纬度的变化情况，之所以选择纬度而未选择的经度的原因是纬度更能较好地观察变化规律，而经度的变化则需结合海岸线等因素考虑登陆点的位置变化，且同一经度可能对应不同纬度，若是观察经度则所得结论出现误差可能性较高。因此本文仅选取纬度作为研究对象。图7可以看出，台风登陆纬度的年均变化波动很大，范围在24～36°N之间。而从10 a滑动平均和多项式拟合的结果可以看出，登陆点纬度存在一定的年代际变化，在1955—1986年、2003—2012年时登陆纬度偏南，在1951—1954年、1987—2003年登陆纬度较为偏北，且南偏幅度较北偏幅度大一些。

332登陆台风位置与太平洋年代际振荡及ENSO的关系

图8为进入东海区域的登陆台风纬度年际年代际变化趋势，可以看出，在1980年前后，登陆点纬度发生了最大变化。1979年台风登陆的平均纬度为34°N，1980年台风登陆的平均纬度则为24°N，相差达10°N之多。在2000年的前后几年中，登陆点纬度也同样发生了较大变化，2001年台风登陆的平均纬度为248°N，2003年台风登陆的平均纬度为357°N，虽然不是在相邻的两年之间发生此种现象，但二者之间的纬度差异仍接近10°之多。通过对其65 a登陆纬度平均值的计算可以发现，在1985年以前以及2002—2012年间，台风登陆纬度偏低，在1986—2001年间，台风登陆纬度偏高。1951—1976年，台风的登陆纬度逐渐向南偏移，虽然在1965年前后台风登陆纬度略微北移，但这并没有影响登陆纬度整体南移的趋势。而1977—2000年，台风登陆点有明显的向北移动的趋势，而在此之后到2010年间台风登陆点又开始向南偏移。这两个时间点也与太平洋年代际振荡的位相转换时间相近。因此有理由推测，太平洋年代际振荡的不同位相会对台风登陆点的纬度偏移造成影响，具体表现为当太平洋年代际振荡处于暖位相时，台风登陆点偏北且有由南向北移动的趋势，而当太平洋年代际振荡处于冷位相时，台风登陆点偏南且有由北向南移动的趋势。图中红色实线为Nio34指数，其表征的ENSO现象与台风登陆点纬度关系较为复杂，目前并没有发现两者之间明确的关系，有待于进一步探讨。

34影响台风频数及登陆点纬度变化的因素

台风是一种形成于热带或副热带洋面上的一种巨大的空气涡旋系统。一般情况下，台风的水平尺度在300～700 km。因而台风路径的变化必然受更大尺度的天气系统的影响。能够影响台风的天气系统很多，如副热带高压的强度、结构和特征；西风带长波槽脊的不同配置情况，赤道辐合带的南北移动等等（陈瑞闪，2002）。在此主要对西北太平洋副热带高压进行讨论。

根据何敏等（1999）的研究，副热带高压的年际变化与ENSO现象有一定的相关，厄尔尼诺事件一般对应西北太平洋副热带高压偏强，拉尼娜事件则一般对应西北太平洋副热带高压偏弱。与此同时，周嘉陵（2002）研究发现，副高的强弱在年代际时间尺度上与太平洋年代际振荡也有一定的对应关系，太平洋年代际冷位相时一般对应西北太平洋副热带高压偏弱，并且副高中心位置向北向东偏移，反之，太平洋年代际暖位相时一般对应西北太平洋副热带高压偏强，并且副高中心位置向南向西偏移。

根据上述文章所提供的思路，讨论65 a副高脊线纬度位置（图9）。由图9可以看出，副高脊线在太平洋年代际振荡暖位相时偏北，冷位相时偏南。这与本文指出的登陆台风位置有相同的趋势，与台风频数有相反的趋势。这也证实了何鹏程（2010）对副热带高压与台风频数关系的观点。由此推论，当太平洋年代际振荡处于冷位相时，副高脊线偏南，从而导致西北太平洋上空热带辐合带偏强，而这种大气环流有利于台风的形成，因此台风频数偏多，登陆台风位置偏南；暖位相反之。

4结论与展望

本文利用日本气象厅东京台风中心（JMA）所提供的西北太平洋台风最佳台风路径观测数据整编资料，选取东中国海海区为研究对象，将1951—2015年共65 a的臺风各要素数据资料进行统计处理，整理得到进入东海海区的各台风路径，确定台风登陆点的位置，并结合太平洋年代际振荡指数和Nio34指数，对进入东海海区台风频数、登陆点纬度的年际年代际变化趋势进行分析，并讨论副高位置对其影响。通过分析得出：

1）每年7—9月为台风在东海海区的高发季节，其中8月最高，登陆台风也有相似的趋势。

2）进入东海海域的台风的频数存在年际和年代际变化趋势。当太平洋年代际振荡处于暖位相时，台风频数较小且有上升趋势；而当太平洋年代际振荡处于冷位相时，台风频数较大且有下降趋势。厄尔尼诺年间进入东海的台风频数较一般年份少；拉尼娜年间，进入东海海域的台风频数较一般年份多。

3）进入东海海域的台风登陆点纬度变化波动较大，并存在一定的年代际变化。当太平洋年代际振荡处于暖位相时，台风登陆点偏南且有向北移动的趋势，而当太平洋年代际振荡处于冷位相时，台风登陆点偏北且有向南移动的趋势。台风登陆点纬度与ENSO现象关系较为复杂，目前并没有发现两者之间明确的关系，有待于进一步探讨。

4）西北太平洋副热带高压的位置和强度是引起台风频数及登陆点位置变化的主要原因之一。当PDO处于冷位相时，西北太平洋副热带高压强度偏弱，且副高中心向东向北移动，从而导致进入东海的台风频数偏多，且台风登陆点偏北，反之亦然。

本文对台风特征的研究主要关注东海海域台风的年频数变化、台风登陆纬度、台风频数与台风登陆位置的变化和太平洋年代际振荡与ENSO的关系和影响台风各要素的主要因素。对于进入东海的台风的频数和登陆纬度的影响机制方面的研究还不够深入，且本文主要从多年的统计资料入手，而台风活动与太平洋年代际振荡和ENSO现象并不是一一对应的关系，因此结论只能给出参考意见。在接下来的研究中可以进一步探索其物理机制，从而更好地把握台风活动规律。

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