广东省热带气旋潜在风险指数时空分布特征

张之琳，邱 静，洪昌红，刘 达

(1.广东省水利水电科学研究院，广州 510635；2.河口水利技术国家地方联合工程实验室，广州 510635)

广东省位于太平洋西岸，濒临南海，是我国热带气旋(Tropical Cyclone，TC)灾害最严重的省份。热带气旋在广东省内造成的影响具有显著的时空不均匀性，针对登陆广东省的热带气旋开展时空分布特征分析具有重要现实意义。

多年来，学者们对登陆或影响广东省热带气旋进行了规律分析。谢宝永[1]根据1949—1993年的资料对热带气旋登陆频次、强度、移动路径、高峰期、区域性等活动规律进行了统计分析；刘春霞[2]给出了1949—1996年热带气旋出现次数的分布及初台和终台出现的时间；王捷纯[3]统计分析了1949—2009年热带气旋的活动季节、生成源地及移动路径特征；刘天绍[4]对1951—2015年影响广东沿海的台风从路径变化、源地分布、强度级别等方面做了统计分析；胡娅敏[5]提出，自2006年开始，登陆或严重影响广东的热带气旋出现个数略增、登陆强度明显增强的新特点。近年来，热带气旋带来的危险和损失特征分析越来越受到关注。例如，丑洁明[6]利用灾害指标核算出灾害损失的经济价值；尹宜舟[7]利用风雨因子危险性模型[8]计算我国沿海热带气旋风、雨因子危险性及总危险性；赵珊珊[9]研究了热带气旋直接经济损失与降水和大风的关系，建立的评估模型能较好地评估广东县域单元热带气旋经济损失；张文[10]基于演化建模方法建立了广东各区域热带气旋经济灾损率评估模型。此外，学者们对热带气旋带来的降水影响开展了分析[11-12]。Chen等[13-15]基于各地观测台站风速和降水资料提出的3种潜在风险指数(大风影响指数、降水影响指数和风雨综合影响指数)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。翁锦文[16]基于这3种潜在风险指数对比了1970—2018年登陆广东与登陆我国的热带气旋灾害指数的特征，然而，其尚未讨论广东各地区及年内的分布特征。

热带气旋引起的狂风[17]、暴雨、风暴潮[18-19]等灾害已严重制约社会和经济的可持续发展[5]。本文对1949—2022年间登陆广东的热带气旋情况进行统计分析，并对1949—2018年热带气旋3种潜在风险指数的时空分布特征进行分析，揭示登陆广东热带气旋的一些事实和特征，以期对广东沿海防灾减灾工作提供参考。

1 数据来源及方法

本文使用中国气象局热带气旋资料中心建立的中国登陆热带气旋潜在风险指数数据集(PRITC V1.0)[13-15]，其包括1949—2018年登陆中国大陆所有热带气旋的3种潜在风险指数——大风影响指数(index of TC-induced wind，IWT)、降水影响指数(index of TC-induced precipitation，IPT)、风雨综合影响指数(combined index of TC-induced precipitation and wind，IPWT)——及影响等级(the category of IPWT，CAT_IPWT)。大风影响指数、降水影响指数分别基于风速不低于13.9 m/s、当天雨量不低于50 mm的热带气旋监测数据，风雨综合影响指数结合大风和降水影响；潜在风险指数及影响等级的计算方法详见Chen等[15]。其中，热带气旋的影响等级分为0～4级，当IPTW<0.023 4时，CAT_IPWT为0级，代表热带气旋基本无影响；当IPTW≥0.420 0时，CAT_IPWT为4级，代表热带气旋产生特重影响。数据集还包含热带气旋登陆年份、国际编号、名称、登陆地点、登陆强度等信息。

根据资料复核并补充2019—2022年登陆广东省的热带气旋数据。利用曼-肯德尔(Mann-Kendall)方法检验分析时间序列数据的趋势，对应p值(p<0.05)表示显著性检验水平，其值越小表示存在趋势越显著。

2 结果分析与讨论

2.1 热带气旋登陆广东省情况

据统计，1949—2022年间有262个热带气旋278次登陆广东省，其中超强台风(SuperTY)、强台风(STY)、台风(TY)、强热带风暴(STS)、热带风暴(TS)、热带低压(TD)、强度未知或弱于热带低压(NTC)等不同登陆等级热带气旋登陆次数分别为2、9、57、75、63、58、14次。

逐年不同等级热带气旋累计登陆广东省次数见图1所示。结果显示，SuperTY、TY、STS、TS、TD、NTC登陆次数，登陆总次数及其5 a滑动平均皆未通过曼-肯德尔检验，即对应变化趋势不明显。然而，登陆总次数的10 a、15 a、20 a滑动平均通过检验(p值分别为0.00 494、0.00 016、0.00 016)，显示长期来看热带气旋总登陆次数有逐渐减少的趋势。

图1 不同等级热带气旋登陆广东省次数示意

图2显示了1949—2022年间逐月热带气旋登陆情况。结果显示，热带气旋主要在6—10月登陆广东省，数量分别占全年12.6%、24.1%、26.6%、23.0%、7.9%，合计占比94.2%。历史数据显示，2008年“浣熊”(TS等级)最早于4月19日登陆阳江阳东；1974年“Irma”(TS等级)最晚于12月2日登陆江门台山。

图2 逐月不同等级热带气旋登陆广东省次数示意

不同等级热带气旋登陆各地市次数及登陆地市总次数(图中数字)见图3，其中登陆地点横跨两市的40次在两市都计入，即热带气旋登陆地市总次数为318次。

图3 不同等级热带气旋登陆地市次数示意

结果显示，区分各地市统计时，以湛江、阳江、江门、汕尾登陆的数量最多，分别占广东省27.0%、13.8%、10.1%、9.7%。区分地区统计时，粤西(湛江、茂名、阳江)、珠三角(江门、珠海、中山、广州、深圳、惠州)、粤东(汕尾、揭阳、汕头、潮州)的登陆总次数逐渐减少，分别占47.8%、31.4%、20.8%。区分珠江口东西岸统计时，热带气旋主要在珠江口以西登陆，而且该区域登陆的热带气旋也较珠江口以东更强，包括2次SuperTY和大多数STY。

2.2 热带气旋潜在风险指数时间分布特征

PRITC V1.0数据集提供了1949—2018年间有登陆广东省的249场热带气旋数据，但其未根据多次登陆地点进行区分。其中47场由于也登陆海南、广西、台湾、香港等地，需根据多次登陆的等级、地点折算潜在风险指数。基本原则如下：① 由于数据集提供的数据仅包括大陆地区，潜在风险指数不折算至香港；② 当同一场热带气旋以相同等级多次登陆各省时，将指数均分；③ 当同一场热带气旋以相邻等级多次登陆，STY：TY、TY：STS、STS：TS时各省指数折算比例分别为3∶1、3∶1、2∶1；④ 当同一场热带气旋多次登陆的等级相差两级或其中一次为TD、NTC时，指数不折算至更低等级登陆省份。

广东省逐年累计、逐年平均潜在风险指数(IPWT、IPT、IWT)、影响等级(CAT_IPWT)及对应10 a滑动平均值分别见图4、图5所示。结果显示，1949年以来潜在风险指数值皆通过曼-肯德尔检验，呈现逐年增加的趋势。例如，逐年累计、逐年平均IPWT曼-肯德尔检验的p值分别为0.00 063、1.1×10-6。然而，水利设施愈加完善的1970年以来，逐年累计、逐年平均潜在风险指数皆未通过检验、未呈现明显趋势；仅逐年平均指数10 a滑动平均呈现上升趋势(IPWT、IPT、IWT检验的p值分别为2.2×10-7、6.5×10-7、5.8×10-7)，说明变化趋势需要从数十年的尺度来看才明显。值得注意的是，年际间变化较大，在了解趋势的同时要做好针对每年度实际情况的准备。4个指标的变化趋势相似，对于广东省，IPT值最大，IPWT值次之，IWT值最小，说明热带气旋带来的降水影响超过大风影响。

图4 逐年累计热带气旋潜在风险指数示意

图5 逐年平均热带气旋潜在风险指数示意

逐月累计、逐月平均潜在风险指数见图6、图7。结果显示，热带气旋对广东省的累计影响主要集中在7—9月。从月平均来看，5月的潜在风险指数增大，说明单个热带气旋带来的影响较强，可能是“龙舟水”与热带气旋影响叠加的结果。

图6 逐月累计热带气旋潜在风险指数示意

图7 逐月平均热带气旋潜在风险指数示意

2.3 热带气旋潜在风险指数空间分布特征

广东省沿海各地市累计潜在风险指数见图8。其中，当热带气旋在广东省的登陆地点横跨两市时，将各指数均分至两市。结果显示，湛江的累计潜在风险指数最高，汕尾、阳江、江门依次减小；指数最小的为广州，潮州、中山、惠州依次增大。粤东的揭阳与粤西的茂名情况接近，汕头、珠海、深圳情况接近。

2.4 热带气旋潜在风险指数时空分布特征

各地市逐年累计、逐年平均风雨综合指数(IPWT)及对应10 a滑动平均结果见图9、图10，1949—2018年及1970—2018年各指数值曼-肯德尔检验的结果见表1。结果显示，粤西、粤东的风雨综合指数显著高于珠三角地区。对于IPWT逐年累计和逐年平均数据，仅1949—2018年间湛江呈现增加(IN)，其他地市皆无明显趋势(NT)。

表1 各地市风雨综合影响指数(IPWT)变化趋势

图9 各地市逐年累计风雨综合影响指数示意

针对10 a滑动平均结果进一步开展长期趋势分析，中山、广州、深圳、惠州的IPWT滑动平均随时间无明显趋势；珠海、揭阳呈现减小(DE)趋势；阳江、江门、汕尾、潮州1949—2018年间呈现增加，但1970—2018年间江门、潮州无明显趋势而阳江、汕尾呈现增加趋势；湛江、茂名、汕头的IPWT滑动平均基本呈现增加趋势。各指数变化可呈现波动性，例如，对于逐年平均IPWT滑动平均值，湛江的波动增加周期约为18 a。

各地市不同月份累计风雨综合影响指数见图11。结果显示，对于粤西，8月的影响最大，其次是7月、9月、6月、10月、11月；珠三角和粤东随月份没有明显的影响趋势，总的来说，7月、9月的影响较大。

图11 各地市累计热带气旋风雨综合影响指数示意

3 结语

本文采用统计方法对1949—2022年74 a间热带气旋登陆广东省情况进行分析，并根据PRITC V1.0数据集提供的数据对潜在风险指数的时空分布特征开展分析。结果表明：① 登陆广东的热带气旋以台风、强热带风暴、热带风暴、热带低压为主，累计登陆次数分别为57、75、63、58次；主要在6—10月登陆，数量占登陆总数的94.2%；主要在珠江口以西登陆且在该区域登陆的强度也较珠江口以东更大。② 1970年以来，逐年平均潜在风险指数10 a滑动平均呈上升趋势；对于广东省热带气旋带来的降水影响超过大风影响；5月单个热带气旋带来的影响更强。③ 累计潜在风险指数最高的4座沿海城市为湛江、汕尾、阳江、江门，最低的为广州。④ 湛江、茂名、汕头的风雨综合指数10 a滑动平均基本呈增加趋势，珠海、揭阳的对应值减小。