登陆广东的热带气旋灾害指数特征分析

翁锦文，彭旭钢，陈柏洋，王磊

（广东海洋大学海洋与气象学院，近海海洋环境变化与灾害预警实验室，广东 湛江 524088）

我国是热带气旋登陆频繁的国家，受热带气旋登陆引起的自然灾害影响显著［1-5］。在所有省份当中，广东省热带气旋登陆的频率最高［6-7］，因此，广东地区热带气旋受灾频次最高、农作物受灾面积最大，并且受灾人口和紧急转移安置人口较多［2-5］。平均而言，一个热带气旋可能给广东带来20.06亿元的经济损失并造成30人遇难［8］。另外，热带气旋在广东省内造成的灾害具有显著的空间不均匀性，其中阳江、深圳、汕尾、珠海、湛江等地区由于人口密集受台风灾害影响程度更高［3-4］。另外，基于区域气候模式的结果表明，在全球变暖的背景下登陆广东的热带气旋数量可能会增多［9］，这意味着在未来热带气旋可能会对我国造成更大的灾难。因此，针对登陆我国热带气旋的研究具有极其重要现实意义。

前人提出一系列灾害指数以表征热带气旋所造成的灾害。Emanuel［10］基于10 m最大风速定义了一个简化的能量耗散指数，发现在1970年以后全球热带气旋所造成的灾害显著增加；Kantha［11］根据近地面最大风速提出飓风强度系数以代替萨菲尔-辛普森飓风等级。但是，这些指数主要考虑的是热带气旋伴随的风的影响，而忽略了热带气旋的降雨所造成的灾害。在此基础上，Chen等［12-14］基于热带气旋活动期间我国各个气象台站观测到的风速及降水资料，提出了3种灾害指数（风灾害指数、雨灾害指数和风雨联合灾害指数）。分析可知，近年来我国东南沿海地区（包括广东）与热带气旋有关的降水量呈增加趋势［15-16］，因此在研究热带气旋所造成的灾害时，考虑热带气旋降水的灾害影响是十分必要的。另外，热带气旋所造成的灾害与登陆地区灾害承受体的脆弱性密切相关［14］，因此，研究登陆我国的热带气旋所造成的灾害时，还应当着重关注热带气旋灾害高发区（比如广东）的灾害特征。

Chen等［12-14］定义的3个灾害指数均参考了各地观测台站降水和风速资料，可以很好地反映与热带气旋关系密切的降水、大风等区域性灾害的影响。本研究基于这3种灾害指数，对比了1970—2018年以来登陆广东与登陆我国的热带气旋的灾害指数的特征，以期揭示登陆广东与登陆我国的热带气旋灾害的共性及差异性，从而为有关热带气旋的防灾减灾策略的制定提供参考。

1 数据及方法

本研究使用的热带气旋灾害指数的数据来自中国气象局热带气旋资料中心建立的PRITC dataset V1.0数据集［12-14］，包括雨灾害指数（index of TC-induced precipitation，IPT）、风灾害指数（index of TC-induced wind，IWT）和风雨联合灾害指数（combined index of TC-induced precipitation and wind，IPWT）。根据IPWT数值的大小，Chen等［12-14］完成了对热带气旋的IPWT分级（the category of IPWT，CAT_IPWT），共分0～4级。当CAT_IPWT为0级（IPWT＜0.023 4）时，代表热带气旋的影响极弱；当CAT_IPWT为4级（IPWT≥0.420 0）时，代表热带气旋的灾害性极强。PRITC dataset V1.0数据集包含的数据信息还包括热带气旋登陆的年份、国际编号、名称、登陆地点和登陆强度。

利用Mann-Kendall方法检验时间序列变化趋势的显著性。

2 结果与分析

在1970—2018年期间，登陆广东省的热带气旋数量（150个）占登陆全国热带气旋总数量（385个）的39%。图1展示了在1970—2018年期间登陆热带气旋的3种灾害指数的概率分布情况。由图1可以看出，登陆广东的热带气旋雨灾害指数、风灾害指数、风雨联合灾害指数的中位数分别为0.24、0.11、0.20；而登陆我国的热带气旋的雨灾害指数、风灾害指数、风雨联合灾害指数的中位数则分别为0.20、0.11、0.17。风灾害指数的数值比雨灾害、风雨联合灾害指数数值要小，这与Chen等［14］的研究结果相一致。登陆广东地区热带气旋的雨灾害指数、风灾害指数、风雨联合灾害指数的平均值分别为0.25、0.13、0.22；而登陆我国热带气旋雨灾害指数、风灾害指数、风雨联合灾害指数的平均值分别为0.24、0.15、0.22，这表明登陆广东热带气旋所造成的雨灾害指数要略强于我国平均水平，而风灾害指数则较我国平均水平要弱，风雨联合灾害指数与我国平均水平相当。

图1 1970—2018年间登陆广东和我国的热带气旋的潜在灾害指数箱型图

在明确灾害指数的总体特征以后，进一步分析每年平均灾害指数随时间的变化趋势（图2）。

图2 1970—2018年登陆广东和我国的热带气旋的灾害指数的时间序列

由图2可以看出，登陆我国和广东各年累计灾害指数均呈现弱的上升趋势（图2a-c），但上升趋势大多没有通过显著性检验。除登陆我国热带气旋的年累计雨灾害指数呈显著增强外，登陆广东和我国的其它年累计灾害指数变化趋势均不显著。

登陆广东和我国的热带气旋总数量在最近时期呈现弱的下降趋势（图3），这与前人的研究结果是一致的［17-18］。登陆热带气旋数量的减少可能跟太平洋气候的年代际变异引起的环境背景场的改变有关［19］。尽管登陆广东及登陆我国的热带气旋的总数量在最近时期存在减少的趋势，但是登陆热带气旋造成的年累计总灾害指数并没有出现减少的趋势，而是呈现出了弱的增加的趋势（图2a-c）。

图3 登陆广东和登陆我国的热带气旋的个数的时间序列图

本研究进一步分析了每年平均单个热带气旋引起的风灾害指数及风雨联合灾害指数随时间的变化（图2d-f）。平均单个热带气旋所造成的雨灾害及风雨联合灾害均呈现显著增加的趋势，并且，登陆广东的平均单个热带气旋的雨灾害指数及风雨联合灾害指数的上升趋势均较登陆我国的平均单个热带气旋的平均值要更强。雨灾害指数的增加可能跟最近时期登陆热带气旋移动速度减慢引起的在登陆地区的总降雨量的增加有关［20］，也可能与2006年以来太平洋年代际振荡（PDO）进入负位相所引起的登陆广东的热带气旋的强度明显增强有关［21］。对于风灾害指数来说，登陆广东和登陆我国的平均单个热带气旋引起的风灾害指数均没有通过显著性检验，这表明单个热带气旋所造成的风灾害并不具有显著的变化趋势。根据分析结果，由于平均单个热带气旋引起的雨灾害及风雨联合灾害指数呈现增加的趋势，尽管登陆广东与登陆我国的热带气旋的总数量在最近时期存在减少的趋势，但是其造成的总灾害指数并没有出现减少的趋势。

依据CAT_IPWT的分级，本研究统计了不同灾害等级的热带气旋占登陆广东和我国总热带气旋数量的百分比。结果表明，登陆广东的各个灾害等级（等级0、1、2、3、4）的热带气旋所占的比例分别为6.00%、32.00%、30.66%、20.00%、11.33%；而登陆我国的各个灾害等级（等级0、1、2、3、4）的 热 带 气 旋 所 占 的 比 例 分 别 为5.45%、37.66%、27.27%、16.62%、12.99%，这表明登陆广东和我国的热带气旋所造成的灾害均受到等级1-3的热带气旋的影响。在不同等级的热带气旋数量的变化趋势方面（图4），登陆广东的4级热带气旋的数量呈现显著的增加趋势，而等级1-3的热带气旋呈现弱的减少趋势（未通过显著性检验）。这表明在广东地区平均的单个热带气旋的雨灾害指数及风雨联合灾害指数呈现增加趋势，可能是灾害等级达到4级的热带气旋数量呈现增加的趋势所引起的。而对于登陆我国的热带气旋来说，虽然各个等级的热带气旋的变化趋势都无法通过显著性检验，但是灾害性强的热带气旋（IPWT达到等级3、4）的热带气旋数量也呈现弱的增加趋势，这在一定程度上有利于登陆我国平均单个热带气旋引起的灾害指数的增加。

图4 登陆广东和我国不同等级的热带气旋数量的时间序列

3 结论

本研究利用中国气象局热带气旋中心PRITC数据集，分析了1970—2018年期间登陆广东的热带气旋的灾害指数变化特征，并与登陆我国的热带气旋的平均灾害指数进行了对比。

1）在1970—2018年期间，登陆广东省的热带气旋数量占登陆我国热带气旋总数量的39%。登陆广东热带气旋的雨灾害指数平均值高于我国平均值，而平均风灾害指数低于我国平均值，风雨联合灾害指数则与我国平均值相当。这意味着登陆广东地区热带气旋的雨灾害较我国平均水平强，而风灾害较我国平均水平弱。

2）通过分析和对比登陆广东和登陆我国的热带气旋灾害指数的长期变化趋势，发现登陆广东与登陆我国的热带气旋的总数量在最近时期均存在减少的趋势，但是由于平均单个热带气旋引起的雨灾害及风雨联合灾害指数均呈现增加的趋势，从而导致相应的年累计总灾害指数并没有出现减少的趋势。与我国平均值的变化趋势比较，登陆广东热带气旋的平均雨灾害指数和风雨联合灾害指数均呈现更强的增加趋势。对于登陆广东的热带气旋而言，灾害等级达到4级的热带气旋数量呈增加趋势是造成平均单个热带气旋的雨灾害指数及风雨联合灾害指数增加的重要原因。而对于全国来说，平均单个热带气旋的雨灾害指数及风雨联合灾害指数呈现增加趋势则可能是灾害等级达到3、4级的热带气旋数量呈现微弱增加共同作用导致的。