近50 年我国台风登陆的时空分布特征分析

马运佳 颜小龙 张婧 高子钰 杨雨蒙 李伊娜

引言

台风灾害是最具破坏力的自然灾害之一，全球每年死于台风的人数约2 万～3 万人，据2021年5 月12 日正式上线的“全球灾害数据平台（中文版）”平台统计，2020 年和2021 年全球范围内风暴（台风、飓风）造成的直接经济损失远超其他各类自然灾害，占比超过自然灾害总损失的一半。中国东临西北太平洋，这里不仅是世界上热带气旋生成数量最多的海域，也是唯一一个一年四季都能观测到热带气旋活动的海域，近十年，每年约10 个台风登陆我国，造成的年均直接经济损失高达634 亿元。20 世纪90 年代前，台风登陆研究是台风路径研究的分支，但台风往往是在登陆阶段由台风大风、暴雨和风暴潮致灾成害。因此，独立开展台风登陆问题研究极具现实意义。

台风登陆问题研究受到了国内外学者关注，取得了许多研究成果。例如，有关台风登陆影响因素的研究表明，厄尔尼诺、北极涛动、ENSO循环、西北太平洋暖池的海温变化、热带大气的季节内震荡、南极涛动、亚洲—太平洋涛动、全球变暖等均会直接或间接地影响台风登陆。有关台风登陆频次、强度、登陆地点等的研究表明，中国台风登陆数量下降但维持时间上升，强度呈现弱减少、强增多，登陆地点呈现向东以及向北偏移的现象。

已有研究表明台风在我国的登陆具有明显的时空分布特征，但是，近几年有关台风登陆时空分布特征研究较少，更鲜有研究分析夏、秋台风登陆的时空分布特征，大部分学者较多关注台风结构和强度变化、登陆后强降水和强风等天气学方面的研究。然而，掌握台风登陆的时空规律对于完善我国的防灾减灾系统具有十分重要的意义。因此，本文基于美国国家海洋和大气管理局（NOAA）的国际气候管理最佳跟踪档案（IBTrACS）的台风数据对近50 年登陆我国台风的时空分布特征开展系统研究，可完善台风登陆相关研究内容，为我国制订综合防灾减灾规划提供科学依据。

研究数据

台风数据来源于NOAA 的国际气候管理最佳跟踪档案（IBTrACS），它合并了来自多个机构的历史热带气旋数据，每一条热带气旋的路径属性参数包括：编号、英文命名、位置、强度、生成时间等。本文的强度数据采用其属性表中的美国萨菲尔-辛普森飓风等级的分类方法，根据热带气旋的一分钟（编校注：表中风速单位为秒，请作者确定是否为一分钟）持续风速对气旋进行分级，表1 中呈现了各强度等级和级别对应的风速。此外，本文中的台风泛指所有的热带气旋。

表1 IBTrACS数据集中台风强度等级分类

近50 年我国台风登陆的时空分布特征

（一）登陆频次的时间变化特征

近50 年我国台风登陆频次在年际、年代际、月际时间尺度均有显著的变化特征。

1.台风登陆频次年际变化特征

如图1 所示，2013 年和2017 年台风登陆频次最高，各有19 次；其次是1985 年，有18 次；2015 年和2022 年台风登陆频次最低，均仅有6 次；其次是1997 年、2000 年和2003 年，各有7 次。其余年份的台风登陆频次在9～15次的范围内震荡变化。

图1 1973—2022年登陆我国台风频次的年际变化

基于线性回归结果，整体上登陆我国台风频次呈下降趋势，但进行M-K 分析发现趋势不显著。计算近50 年登陆我国台风频次的5 年周期移动平均值，结果表明：1973 —1999 年，台风登陆频次大部分在多年平均值以上，表明1973—1999 年台风登陆频次偏多；2000—2012 年，台风登陆频次大部分在多年平均值以下，表明2000—2012 年台风登陆频次偏低；2013 年至今，台风登陆频次在多年平均值的上下波动，表明有的年份台风登陆频次偏高，有的年份台风登陆频次偏低。利用R/S 分析法计算台风登陆频次年际变化，算得H=0.3127 ＜0.5，这说明台风登陆频次在未来的变化趋势和历史变化趋势不一致，即在未来，台风登陆频次会呈现上升趋势，但是增幅相对比较平缓。

2.台风登陆频次年代际变化特征

以10 年为一个年代，如表2 所示，近50 年登陆我国的617 个台风（包括多次登陆）中，1983—1992 年登陆的频次最高，为139 次；其次是1973—1982 年，为130次；1993 年之后，台风年代登陆频次逐年下降，下降速度为1 次/年，与1973—2022 年台风登陆频次下降速度（3.2次/年）对比可知：1973—2022 年登陆我国台风频次在整体上呈下降趋势但下降趋势在变缓。

表2 1973—2022年登陆我国台风频次的年代际变化

3.台风登陆频次的月际变化特征

如图2 所示，台风在1—4 月登陆我国的频次极低，最高是1 月份，但也仅有7 次登陆；5、6 月份台风登陆我国的频次逐渐升高，6 月份之后迅速增高，8 月份达到峰值；8月份之后，台风登陆我国的频次迅速下降。整体上看，7—9月份是我国台风集中登陆的时间，占登陆总数的76.8%。其次是6 月份和10 月份，台风登陆频次较高，占登陆总数的15.1%。台风集中在夏季和秋季登陆我国且据相关分析表明，在未来，台风登陆的时段会更集中，高频期登陆的台风频次占比会更高。

（二）夏、秋台风登陆的时间变化特征

登陆我国的台风具有在夏、秋季节集中登陆的特点。一般将6—8 月登陆的台风称为夏台风，9—11 月登陆的台风称为秋台风。针对这两类台风分析了1973—2022 年台风登陆频次和强度方面的年际和年代际变化特征。

1.夏、秋台风登陆频次的年际变化特征

如图3 所示，1994 年夏台风登陆频次最高，为13 次；2010 年，夏台风登陆频次最低，为2 次。其余年份夏台风登陆频次在4～10 次的范围内震荡变化。1973 年、1986 年、1996 年和2018 年秋台风登陆频次最高，为8 次。1976 年秋台风登陆频次最低，为1 次。其余年份秋台风登陆频次在2～7 次的范围内震荡变化。秋台风登陆频次变化幅度较夏台风小，秋台风登陆频次最高和最低差值为7 次，而夏台风有11 次。整体上看，夏、秋台风的登陆频次均呈现下降趋势，其中夏台风下降的速度更快，为0.05 次/年，秋台风下降速度较慢，为0.02 次/年。

图3 1973—2022年登陆我国夏、秋台风频次的年际变化

利用R/S 分析法计算夏、秋台风登陆频次年际变化，算得夏台风登陆频次的H=0.2712，秋台风登陆频次年际变化的H=0.4016，均小于0.5，这说明台风登陆频次在未来的变化趋势和历史变化趋势相反，即在未来，夏、秋台风登陆频次会呈现上升趋势，但是增幅不同，夏台风的增幅更大。

2.夏、秋台风登陆频次的年代际变化特征

1973—2022 年登陆我国的夏、秋台风具有明显的年代际变化特征。如表3 所示，夏台风在1973—2012 年，年代登陆频次均在下降，2013—2022 年，年代登陆频次略有上升；秋台风在1983—2012 年，年代登陆频次也在下降，和夏台风一致在2013—2022 年略有上升。2013—2022 年夏、秋台风登陆频次上升而全部台风的登陆频次下降，这表明近年来夏、秋台风登陆频次占比更多，台风登陆时间更集中于6—11 月份。

表3 1973—2022年登陆我国夏、秋台风频次的年代际变化

3.夏、秋台风登陆强度的年代际变化特征

通过对记录台风强度的3570 个数据点进行统计分析，发现有3452 个数据点为夏、秋季节登陆，其中达到台风级（＞1 级）的数据点有592 个，占比为17.1%，其余118 个数据点显示为其他时间登陆，其中达到台风级（＞1 级）的数据点有15 个，占比为12.7%，这表明夏、秋季节登陆的台风不仅数量多，而且强度普遍偏大。对登陆我国的台风级和超强台风级夏、秋台风进行年代际统计分析，发现其年代际变化特征显著。

如表4 所示，2003—2012 年登陆我国的夏、秋台风强度普遍偏大，达到台风级别的129 个台风中有23 个为超强台风，占比为17.8%，此外，2003—2012 年秋台风也尤为强盛，23 个超强台风中有14 个是秋台风；1983—1992 年登陆我国的夏、秋台风强度普遍偏小，达到台风级别的夏、秋台风有128 个，但达到超强台风级别的台风只有4个，占比为3.1%；1993—2002 年有147 个台风达到台风级，这是达到台风级别最多的年代际，其中有18个台风达到了超强台风级别，仅次于2003—2012年，夏台风尤为强盛，18个超强台风中有13 个是夏台风；1973—1982 年是夏、秋台风达到台风级别最少的年代际，仅有67 个，其中有6 个台风达到了超强台风级别；2013—2022 年夏、秋台风登陆频次较2003—2012 年高，但夏、秋台风登陆强度普遍低于2003—2012 年（2013—2022 年有102 个台风级别的夏、秋台风，少于2003—2012 年的129 个；2013—2022 年达到超强台风级别的台风为14 个，少于2003—2012 年的23 个），由此可见2013—2022 年登陆的台风强度普遍偏低。

表4 登陆我国台风级和超强台风级夏、秋台风年代际变化

（三）台风登陆的空间分布特征

台风在我国不同地区登陆频次和强度差异巨大。

1.台风在我国登陆频次的空间分布特征

如图4 所示，受台风影响最频繁的地区为华南地区和华东地区，其中华南地区台风登陆最频繁，占总数的45%，其次是华东地区，占总数的38%。华南地区台风登陆频次最多的省份为海南省，台风登陆频次占整个华南地区台风登陆频次的42%，其次是广东省，占总数的35%，再次是广西壮族自治区，占总数的20%。华东地区登陆频次最多的省份是福建省和台湾省，占华东地区总数的比例均为21%，其次为江西省和浙江省，占比分别为16%和14%。

图4 1973—2022年台风在我国不同地区的登陆频率

2.台风在我国登陆强度的空间分布特征

台风在发展过程中，其强度会不停地发生变化，NOAA的国际气候管理最佳跟踪档案（IBTrACS）为了体现台风强度变化，用数据点的形式记录了台风路径，并利用萨菲尔—辛普森飓风等级的分类方法记录了每个数据点处台风的强度，对数据进行处理后可以发现，不同强度数据点的分布也具有显著的空间分异特征。

如图5 所示，图中颜色深浅代表数据点数量多少，热带风暴级别的数据点分布最广泛、数量最多，随着台风强度的增大，数据点分布的范围变小、数量变少。5 级台风仅有2个，分别为在海南省登陆的“威马逊”和在浙江省登陆的“桑美”。

图5 台风在我国不同地区的登陆强度分布

在我国的西北地区、西南地区、东北地区、华北地区和华中地区，基本上很少有台风级别的热带气旋到达，强度比较大的热带气旋主要影响我国的华东地区和华南地区。就各强度数据点数量的分布而言，也是大部分集中在我国的华东和华南地区，越往西北内陆数量越少。华南和华东地区的江苏省、浙江省、广西壮族自治区、广东省、台湾省、海南省是受台风影响最严重的地区，这些地区不仅台风的数据点分布密集，各点处台风强度也大，尤其是广东、台湾、海南、浙江四省，每年都会因台风灾害损失惨重。其他地区省份受台风影响的程度较小。

3.夏、秋台风登陆频次的空间分布特征

夏、秋台风在我国不同地区登陆频次具有显著的空间分异特征。首先，夏台风影响范围较秋台风更广，这应该是与夏台风维持时间比较久有关。其次，夏、秋台风在华南和华东地区登陆频次最高，随着距海距离的增加，各地区夏、秋台风登陆的频次均下降。就夏台风而言，广东、广西、台湾、福建、海南、江西和浙江是夏台风登陆频次最高的地区，其次是江苏、安徽、湖南、山东、云南和湖北（图6a）。就秋台风而言，海南和广东是秋台风登陆频次最高的地区，其次是广西、福建和台湾（图6b）。

4.典型台风登陆强度及路径变化特征分析

台风在发展过程中，其强度及路径变化也有一定的特点。本文对比分析了曾登陆我国的“桑美”“威马逊”“利奇马”“烟花”“梅花”五个典型强台风或超强台风的登陆强度及路径变化特征（图7），研究发现：

图7 典型台风登陆强度及路径变化

①台风登陆前强度逐渐增加，登陆后逐渐变弱直至消亡。台风刚生成时，强度均较弱，随台风开始移动，伴随着台风强度的增强；在临登陆时，由于摩擦增加，台风开始减弱，只有少数台风会近岸增强（图7b 中的台风“威马逊”）；台风登陆后，由于切断了海洋输送的水汽潜热能源并受陆面摩擦耗损，台风强度进一步减弱直至消亡。

②近年来，典型台风“利奇马”“烟花”“梅花”等登陆地点呈现向东以及向北偏移的特点，登陆路径变化特征较为相似，向西北影响至山东乃至辽宁（图7c、图7d 和图7e）。

（四）结论

本文对1973—2022 年我国台风登陆的时空分布特征进行了分析，得出了以下结论。

（1）近50 年我国全部台风与夏、秋台风登陆频次具有明显的年际和年代际变化特征，均呈现下降趋势。在未来，我国全部台风以及夏、秋台风登陆频次年际变化特征均会呈上升趋势。此外，夏、秋台风登陆强度具有明显年代际变化特征，1993—2002 年台风级登陆个数最多，夏台风尤为强盛，2003—2012 年超强台风登陆个数最多，秋台风尤为强盛。

（2）近50 年台风在我国不同地区登陆频次差异巨大，集中在华南和华东地区登陆；台风登陆频次最高的省份是海南省，其次为广东省，其中，夏台风在广东省登陆频次最高，秋台风则集中在海南省登陆。

（3）台风登陆强度的空间分布特征表现为台风强度越大分布范围越小，数量越少，5 级台风仅有2 个，分别为超强台风“威马逊”和“桑美”；典型台风“利奇马”“烟花”“梅花”等登陆地点向东以及向北偏移，登陆强度及路径变化特征较为相似，向西北影响至山东乃至辽宁，登陆后强度逐渐衰减。