台风是广义上表达西北太平洋和南海中心持续风速达到17.2 m·s-1及以上的热带气旋(包括热带风暴、强热带风暴、台风、强台风和超强台风)的惯用称呼。中国具有长达18 800 km的海岸线,极易遭受台风侵袭,据统计,平均每年约有7个台风在沿海地区登陆。伴随登陆台风的强风、暴雨及风暴潮等灾害给沿海及内陆地区造成重大的经济损失和人员伤亡,因此,针对台风业务预报、活动特征及影响的研究工作是气象部门的重要课题之一。
随着气象观测系统及数值预报模式的发展,中国的台风业务预报取得了长足的进步,并贡献于防灾减灾工作。但是台风影响仍旧是气象灾害中不可忽视的一部分,经济社会的快速发展对台风预报能力提出了新要求,亚太经社会台风委员会(ESCAP/WMO)提倡各国发展影响预报(impact-based forecast)及风险预警(risk-based warning)[1],这要求业务人员密切关注台风(尤其是登陆及影响中国的台风)的气象、水文和社会经济影响,在此基础上提升台风监测预报及预警服务的综合水平。
此文利用常规气象观测资料、1949—2016年中国气象局台风最佳路径资料、2017年中国台风实时定位定强资料及FY-4A卫星资料对2017年西北太平洋和南海活动的台风主要特征进行简单回顾,然后针对影响中国的10个台风的气象、水文、社会经济影响进行总结,以期为未来台风业务预报及服务工作提供参考。
1 2017年台风活动特征2017年共有27个台风在西北太平洋和南海生成(图 1a,表 1)。其中8个台风在我国沿海登陆(图 1b),分别是:强热带风暴“苗柏”MERBOK(1702),热带风暴“洛克”ROKE(1707),台风“纳沙”NESAT(1709),热带风暴“海棠”HAITANG(1710),超强台风“天鸽”HATO(1713),台风“帕卡”PAKHAR(1714),强热带风暴“玛娃”MAWAR(1716)和强台风“卡努”KHANUN(1720)。
2017年1—7月赤道中东太平洋处于正常偏暖状态,伴随热带西太平洋西风异常减弱而东北信风加强,致使春季西太平洋东部热带辐合带偏弱[2],1—6月总计2个台风生成,远低于多年均值;7月偏暖状态逐渐减弱。7月台风生成数(8个)比常年平均(4个)多了1倍(图 2)。7月下旬有6个台风生成,这是1949年以来首次出现。7月21日和22日两天之内有4个台风生成,也是1949年以来首次出现。8月以来,ENSO逐渐转到正常偏冷状态,8、9月西北太平洋台风活动接近常年。
台风在其生命史中所达到的最高强度称为台风的峰值强度,以台风低层近中心最大风速表示。2017年生成的27个台风峰值强度的平均值为30.9 m·s-1,比多年平均40.3 m·s-1明显偏弱。最强台风是21号“兰恩”(LAN),峰值强度为58 m·s-1,925 hPa。8个登陆台风的平均登陆强度为29.0 m·s-1,比多年平均32.8 m·s-1偏弱。2017年最强登陆台风是1713号“天鸽”,登陆强度为45 m·s-1,950 hPa。
1.3 偏西的生成源地在西北太平洋和南海,台风生成源地一般集中在3个区域:南海中北部海域、菲律宾以东洋面和马里亚纳群岛附近,1949—2016年西北太平洋和南海台风生成源地的平均经度为136.6°E。2017年27个台风的平均生成经度为131.6°E,生成源地偏西5°(图 3)。且南海台风生成数(8个)比常年全年(4.7个)偏多3.3个。
2017年全年台风路径的24~120 h预报误差分别为74 km、137 km、233 km、318 km和428 km,台风强度的24~120 h预报误差分别为3.6 m·s-1、5.4 m·s-1、6.6 m·s-1、7.4 m·s-1和6.8 m·s-1。8个登陆台风路径的24~72 h预报误差分别为76 km、152 km、240 km,台风强度的24~72 h预报误差分别为3.0 m·s-1、5.1 m·s-1和7.5 m·s-1。
1985年以来,中国气象局台风路径预报误差呈下降趋势,但在近两年间出现了误差的反弹(图 4a)。这一现象在日本气象厅、美国关岛联合警报中心的误差数据中也有体现。究其原因,考虑是预报员在制作预报时参照的基于多集合预报模式产品的台风路径预报订正方法(TYTEC方法)[3],更多地参考了欧洲中期数值预报中心(ECMWF)的结果,而ECMWF的确定性和集合平均路径预报误差在2016、2017年相比2015年均有所增大。
与此同时,由于台风预报的准确率依赖于台风初始定位和定强的精度[4],2017年台风强度偏弱,在台风涡旋较弱的阶段,由于涡旋可能存在多个环流中心,在使用卫星资料定位时往往会因追踪了不正确的特征或局部环流中心而导致较大的预报误差[5-6]。
2000年以来,中国气象局台风强度预报误差改进缓慢[7],在2017年,24 h预报时效的强度预报误差(3.6 m·s-1)达历史低值(图 4b),这可能与2017年台风强度整体偏弱有关。
3 影响中国的台风雨水情特点2017年影响中国的台风雨水情主要呈现以下两个特点。
1) 降雨范围广,暴雨强度大。
台风影响区域涉及到海南、台湾、广东、广西、云南、贵州、福建、江西、浙江、江苏、上海、安徽、湖北、山东、河北、北京、天津、辽宁、吉林及黑龙江等20个省份。据水文部门监测,受“纳沙”和“海棠”接连登陆后合并北上和冷空气共同影响,我国中东部出现一次大范围强降雨过程,累积雨量大于250 mm、100 mm的暴雨笼罩范围分别达1.2万km2、34.8万km2,累积最大点雨量为福建福州建新水库542 mm,辽宁鞍山马家堡子日雨量410 mm,为当地历史罕见。
2) 主要江河平稳,部分中小河流超警。
“天鸽”及“卡努”造成的洪水主要集中在浙江、福建、广东、广西、云南、四川等地,浙江甬江支流姚江、福建交溪、广东小东江、广西北流河、南流江、钦江、云南清水江、四川横江等40余条中小河流发生超警洪水,其中浙江姚江、四川横江以及云南泸江、白水江、关河、清水江、董金河等10条中小河流发生超保洪水,广东珠江三角洲河口洪奇沥水道冯马庙站水位超历史;沿海共计16个潮位站出现超过警戒水位的高潮位,珠江三角洲河口区南沙、横门、泗盛围、赤湾、中大、白蕉等6站超历史最高潮位。
4 影响中国的台风概述该部分针对2017年8个登陆台风(图 1b)与1704号台风“塔拉斯”(TALAS)、1719号强台风“杜苏芮”(DOKSURI)的路径强度、大风降水及水情的情况介绍如下。
4.1 1702号强热带风暴“苗柏”(MERBOK)热带低压于2017年6月10日06时(UTC,下同)在南海东部海面上生成,6月11日06时加强为1702号热带风暴“苗柏”,之后向北偏西方向转偏北方向移动,强度逐渐加强,于6月12日04时加强为强热带风暴。“苗柏”于6月12日15时减弱为热带风暴并于15:10在广东深圳大鹏半岛登陆,登陆时中心附近最大风力有9级(23 m·s-1),中心最低气压990 hPa。登陆后,转向北偏东方向移动,并逐渐减弱,最后在广东和江西交界处附近减弱消失(图 5a)。
受“苗柏”影响,广东中东部沿海、福建东部沿海出现8~9级阵风,广东深圳—汕尾沿海局地达10~12级。广东中东部、福建南部、江西南部部分地区出现100~200 mm降雨,广东深圳、惠州、汕尾及江西赣州局地超过250 mm,广东惠州沿海局地达427 mm(图 5b);上述地区最大小时雨量50~70 mm,最大3小时雨量100~149 mm。大于100 mm、50 mm的暴雨笼罩面积分别为1.3万km2、6.2万km2。
“苗柏”造成广东深圳、惠州、汕尾等地出现道路积水、交通受阻、断电、幼儿园和中小学校停课等情况;广东珠江口以东至粤东沿海出现20~60 cm的风暴增水;福建交溪、广东东江支流淡水河2条中小河流发生超警洪水,超警幅度0.06~0.49 m。
4.2 1704号强热带风暴“塔拉斯”(TALAS)热带低压于2017年7月14日12时在南海中部海面上生成,并向西北方向移动,15日09时加强为1704号热带风暴“塔拉斯”(图 6a),向西偏北方向移动,16日擦过海南岛南部沿海,距离我国海岸线最近为45 km,并于16日06时加强为强热带风暴(图 6b),18时在越南义安省沿海登陆(强热带风暴级),之后强度逐渐减弱,最后在老挝中部减弱消失。
受“塔拉斯”影响,7月15日00时—17日00时,海南东部和南部、广东西南部的部分地区以及广西南部、云南东南部局地累计降雨量超过50 mm,海南东南部雨量有150~250 mm,海南保亭和陵水局地253~262 mm(图 6c);广东中部和沿海地区、海南大部出现8~9级阵风,广东西南部沿海和海南岛东南部沿海局地10~11级。
4.3 1707号热带风暴“洛克”(ROKE)热带低压于2017年7月22日00时在巴士海峡海面上生成,22日09时加强为1707号热带风暴“洛克”(图 7a),之后向西偏北方向移动,强度变化不大,于23日01:50在香港东北部沿海登陆(图 7b),登陆时中心附近最大风力有8级(20 m·s-1),中心最低气压995 hPa,之后穿过珠江口,在广东省中部减弱消失。
受“洛克”影响,7月22日00时—25日00时,广西东南部、广东东南部累积降雨25~50 mm,其中粤东沿海部分地区累积降雨50~100 mm,局地累积降雨超过100 mm。最大过程累积雨量广东汕尾市顺洲站199 mm。“洛克”带来的降雨范围偏小且强度偏低,受影响地区的江河水情相对平稳,没有发生超警洪水。
4.4 1709号台风“纳沙”(NESAT)及1710号热带风暴“海棠”(HAITANG)热带低压2017年7月25日15时在菲律宾以东的西北太平洋洋面上生成,之后向西偏北转偏北方向移动,强度逐渐加强,7月26日03时加强为1709号热带风暴“纳沙”,7月27日03时加强为强热带风暴,随后转向西北方向移动,强度继续加强,7月28日09时加强为台风,逐渐向台湾东北部沿海靠近,7月29日11:40前后在台湾宜兰县东部沿海登陆,登陆时中心附近最大风力有13级(40 m·s-1),中心最低气压960 hPa。“纳沙”经过台湾岛后强度有所减弱,于7月29日15时进入台湾海峡并减弱为强热带风暴,之后向西偏北方向移动,在海峡中强度再度加强至台风级,于7月29日22时前后在福建福清市沿海登陆(图 8a),登陆时中心附近最大风力有12级(33 m·s-1),中心最低气压975 hPa。
7月28日06时,在“纳沙”移向台湾的同时,南海东北部海面上有热带低压发展,并于7月28日12时加强为1710号热带风暴“海棠”。“海棠”生成后于南海北部海面逆时针打转,移速缓慢,强度变化不大,于7月30日00时前后移速加快,向北偏东方向移动并逐渐向台湾南部沿海靠近,并于7月30日09:30前后在台湾屏东县沿海登陆(图 8a),登陆时中心附近最大风力有9级(23 m·s-1),中心最低气压984 hPa。登陆台湾后“海棠”北向移动,7月30日15时前后进入台湾海峡,18:50前后在福建福清市沿海登陆,登陆时中心附近最大风力有8级(18 m·s-1),中心最低气压990 hPa。
“海棠”登陆福建后,与“纳沙”残余环流合并北上,并与北方冷空气结合,自南向北先后影响台湾、福建、浙江、广东、江西、湖南、湖北、安徽、河南、江苏、山东、北京、天津、河北、辽宁、吉林、黑龙江、内蒙古总计18个省(区、市)[8-9]。受其影响,上述省(区、市)部分地区出现暴雨或大暴雨、局地特大暴雨,其中,福建福州和宁德、浙江温州、河南信阳、河北沧州、辽宁鞍山等局地累计降雨量300~500 mm,福州沿海点雨量达552 mm(图 8b);河北、辽宁、吉林和黑龙江共有16个气象观测站日降水量突破8月历史极值,其中6个站突破历史极值。浙江东部、福建东北部、江西中部、安徽南部等地部分地区出现8~9级瞬时大风,福建东部沿海达10~11级。另外,台湾屏东、高雄、宜兰等地累计雨量超过500 mm,屏东大汉山局地达1 160 mm。“纳沙”与“海棠”影响期间,韩江支流汀江及粤东沿海部分独流入海河流出现1~2 m的涨水过程,但均没有发生超警洪水。
4.5 1713号强台风“天鸽”(HATO)热带低压2017年8月19日18时在菲律宾以东的西北太平洋洋面上生成,之后向西北方向移动,强度逐渐加强(图 9a),8月20日06时加强为1713号热带风暴“天鸽”,并转向偏西方向移动,8月22日00时加强为强热带风暴,随后转向西偏北方向移动,强度继续加强,8月22日07时加强为台风,8月22日23时加强为强台风,之后逐渐向广东南部沿海靠近(图 9b),8月23日04:50前后在广东珠海南部沿海登陆,登陆时中心附近最大风力有14级(45 m·s-1),中心最低气压950 hPa。“天鸽”登陆后继续向西偏北方向移动,强度逐渐减弱,穿过广东、广西后在云南东南部减弱消失。
“天鸽”登陆前后,广东沿海地区及珠江口、广西东南部及沿海等地最大阵风有8~10级,广东深圳、江门、佛山、广州、云浮、肇庆及广西玉林、贵港等局地有11~13级,珠海、澳门、香港、珠江口海面及岛屿达16~17级,局地超过17级(图 9c,珠海桂山岛最大瞬时风速66.9 m·s-1)。广东西南部和沿海地区、福建东南部、广西西部和中南部、云南东北部和东南部、贵州西部、四川东部等地累计雨量有100~250 mm,广东江门和茂名、广西钦州、贵州黔西南州、四川泸州和宜宾等局地达300~400 mm,海南昌江局地点雨量473 mm(图 9d)。大于100 mm、50 mm的暴雨笼罩面积分别为6.0万km2、19.3万km2,广东、广西、云南、四川等省份的34条中小河流发生超警洪水,超警幅度0.02~6.92 m;其中,四川横江以及云南泸江、白水江、关河、清水江、董金河等6条中小河流发生超保洪水,超保幅度0.01~2.82 m,广东珠江三角洲河口洪奇沥水道冯马庙站水位超历史。
此外,“天鸽”登陆前后正值天文大潮期,强风及风暴潮导致海(江)水倒灌,澳门、珠海出现城市内涝、树木折断等灾情,广东东部沿海及珠江三角洲河口区有16个潮位站超警,超警幅度0.16~1.29 m,其中珠江三角洲河口区6站超历史最高潮位。
4.6 1714号台风“帕卡”(PAKHAR)热带低压2017年8月24日06时在菲律宾以东的西北太平洋洋面上生成,8月24日12时加强为1714号热带风暴“帕卡”,之后向偏西转西北方向移动,登陆并穿过吕宋岛北部,26日00时进入南海中东部海面,强度逐渐加强,逐渐向广东南部沿海靠近,26日13时加强为强热带风暴,27日00:20加强为台风,随后于01时前后在广东台山市登陆(图 10a),登陆时中心附近最大风力有12级(33 m·s-1),中心最低气压978 hPa。“帕卡”登陆后强度逐渐减弱(图 10b),于27日12时在广西境内减弱为热带低压。
“帕卡”及其与西南季风结合造成广东中部及沿海、广西南部、贵州南部等地出现大范围的强降水。广东中部、广西南部、贵州西南部的累计降雨量有100~250 mm,广东深圳、惠州、河源局地280~350 mm,惠州惠阳点雨量达417 mm(图 10c)。累积降雨量超过50 mm的笼罩面积15.8万km2;累积降雨量超过100 mm的笼罩面积3.0万km2。东江二级支流淡水河(广东惠州)发生超警洪水。受“帕卡”影响,珠江三角洲珠江前航道中大潮位站超警。另外,广东珠江口地区和粤东市县出现了8~12级大风,深圳大鹏三门岛最大阵风43.9 m·s-1(14级)、最大平均风36.6 m·s-1(12级)。
4.7 1716号强热带风暴“玛娃”(MAWAR)热带低压2017年8月30日21时在巴士海峡以西的南海东北部海面上生成,8月31日18时加强为1716号热带风暴“玛娃”(图 11a),之后向西北方向移动,9月2日07时加强为强热带风暴,逐渐向广东东南部沿海靠近,9月3日12时减弱为热带风暴,随后于13:30前后在广东汕尾陆丰市登陆,登陆时中心附近最大风力有8级(20 m·s-1),中心最低气压995 hPa。“玛娃”登陆后强度逐渐减弱,于9月4日00时在广东境内减弱消失。
受“玛娃”影响,9月2日00时—4日00时,华南东部降中到大雨,其中广东珠海、惠州、中山等地局部暴雨,累积最大降水为广东珠海市区225 mm(图 11b)。粤东沿海部分中小河流、福建晋江及九龙江等河流出现0.5 m左右的涨水,但未超警。
4.8 1719号强台风“杜苏芮”(DOKSURI)热带低压2017年9月11日03时在菲律宾吕宋岛以东海面上生成,向偏西方向移动穿过吕宋岛中部,于9月12日06时加强为1719号热带风暴“杜苏芮”(图 12a),9月12日12时移入南海中东部海面,之后向偏西方向转西偏北方向移动,强度逐渐加强,9月13日21时加强为强热带风暴,9月14日06时加强为台风,14日夜间—15日凌晨掠过南海南部海面,14日20时加强为强台风,之后逐渐向越南中部沿海靠近(图 12b),9月15日04:15在越南广平省北部登陆,登陆时中心附近最大风力有14级(45 m·s-1),中心最低气压950 hPa。“杜苏芮”登陆后强度逐渐减弱,西偏北行穿过越南、老挝,于9月16日在泰国境内减弱消失。
受“杜苏芮”影响,9月14日00时—16日00时,海南南部、浙江东北部出现暴雨或大暴雨,海南琼海和保亭局地达200~228 mm(最大小时雨量50~70 mm),浙江东部沿海、海南岛沿海、雷州半岛东部沿海及附近岛屿出现8~11级瞬时大风,海南岛南部沿海局地风力达12~13级。
4.9 1720号强台风“卡努”(KHANUN)热带低压2017年10月11日12时在菲律宾吕宋岛以东海面上生成,向偏西方向移动,于10月12日09时加强为1720号热带风暴“卡努”,之后穿过吕宋岛北部(图 13a),13日14时在南海中东部海面加强为强热带风暴,之后转向西北方向移动,强度逐渐加强,14日14时加强为台风,18时后转向西偏北方向移动,15日04时加强为强台风,15日09时减弱为台风,之后向偏西方向移动,强度继续减弱,15日17时减弱为强热带风暴,于15日19:40前后在广东湛江登陆(图 13b),登陆时中心附近最大风力有10级(28 m·s-1),中心最低气压988 hPa。“卡努”登陆后强度逐渐减弱,西南行由雷州半岛进入琼州海峡,之后在北部湾东部海面上减弱消失。
受“卡努”和冷空气影响,10月14日00时—16日00时,浙江东北部、广东东部沿海和雷州半岛、海南岛北部等地累计降雨100~250 mm,浙江东北部沿海局地达300~500 mm,象山局地点雨量516 mm(图 13c);浙江、福建、广东、海南岛北部、广西等沿海地区出现8~9级大风,局地10~12级,广东番禺石油平台最大阵风14级。另外,台湾省东部累计雨量超过400 mm,屏东西大武山点雨量达1 238 mm。
受强降雨影响,浙江甬江支流姚江、慈江、东江、古林河,白泉水系白泉主河以及独立入海河流四丈河、龙山河等13条中小河流发生超警以上洪水,超警幅度0.07~1.18 m,其中姚江、慈江、白泉主河、四丈河4条中小河流发生超保洪水,超保幅度0.04~0.68 m;太湖周边杭嘉湖区水位普遍上涨,有12站超警0.01~0.47 m。浙江大中型水库增蓄2.3亿m3,福建、海南、广东、广西等省(区)增蓄不明显。
5 影响中国的台风社会经济评估1713号台风“天鸽”于8月23日在广东省珠海市南部沿海登陆,为2017年登陆中国强度最强、影响最重的台风,造成的受灾人口、死亡失踪人口、紧急转移安置人口、倒损房屋间数、直接经济损失最多;1714号台风“帕卡”于8月27日在广东省台山市东南部沿海登陆。两个台风在4 d内先后登陆经济发达、人口密集的珠三角地区,造成部分地区重复受灾、损失叠加。
据统计(表 2),台风灾害共造成海南、台湾、广东、广西、浙江、福建、湖南、贵州、云南、江西、山东、北京、河北、河南14省(自治区、直辖市)589.1万人次受灾,35人死亡,10人失踪,110.0万人次紧急转移安置;3 700余间房屋倒塌,3.9万间不同程度损坏;农作物受灾面积456.1千hm2,其中绝收20.0千hm2;直接经济损失347.3亿元。其中,广东灾情突出,直接经济损失占全国总损失的近85%,受灾人口、死亡失踪人口、紧急转移安置人口、损坏房屋数量等均占全国总损失的4成左右。
1) 2017年,台风活动呈现生成阶段性集中、登陆点集中、峰值强度与登陆强度均偏弱、生成源地偏西等特征;台风雨水情呈现降雨范围广、暴雨强度大,主要江河平稳、部分中小河流超警的特征。
2) 台风业务预报在2017年体现为路径预报误差增大、强度预报误差略微减小,在考虑数值预报模式的误差之外,多台风共存、弱涡旋样本数量是否对预报效果有影响,需要进一步研究确定。
3) 1713号台风“天鸽”为2017年登陆中国最强的台风,也是导致灾损最为严重的台风。“天鸽”在登陆前经历了快速增强的过程,24 h内中心附近最大风速增加23 m·s-1,中心最低气压下降45 hPa,这种近岸快速加强的登陆台风为预报服务工作带来了极大的挑战,同时对防灾减灾体系提出了更高的要求。针对“天鸽”快速增强机理尚待进一步深入研究。
4) 1709号台风“纳沙”和1710号台风“海棠”登陆后的涡旋合并北上,并结合冷空气造成大范围强降水天气,涉及华北、东北等地区,这揭示了在台风登陆后的影响预报方面仍需在业务预报中予以警示。
5)“纳沙”和“海棠”接连登陆台湾、福建,1713号台风“天鸽”与1714号台风“帕卡”先后登陆经济发达、人口密集的珠三角地区,承载体脆弱,造成损失叠加。在制作预报服务产品时应注意短时间内台风灾害的叠加影响。
致谢: 感谢民政部减灾中心提供的台风灾害的相关统计数据,水利部水文局提供的台风水情资料,中国气象局国家卫星气象中心提供的FY-4A卫星图片。
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