馮 艷,周 炫
(松遼水利委員會水文局(信息中心),吉林長春130021)
臺風(fēng)是地球上一種強(qiáng)烈的成災(zāi)自然現(xiàn)象,狂風(fēng)和暴雨給受影響地區(qū)帶來嚴(yán)重災(zāi)害[1],有關(guān)全球熱帶氣旋的變化備受關(guān)注。我國主要受來自西北太平洋臺風(fēng)的影響[2-3]。臺風(fēng)是影響我國南方地區(qū)的主要天氣系統(tǒng)之一[4-6],與我國東南沿海地區(qū)相比,北上臺風(fēng)相對要少得多,而且在強(qiáng)度、能量總體等方面均有減弱趨勢,但仍然可以影響我國北部沿海地區(qū),其中有的臺風(fēng)北上后仍保持臺風(fēng)的強(qiáng)度,帶來大風(fēng)和暴雨[7,8]。近 10 年期間,影響松遼流域臺風(fēng)的數(shù)量明顯增多,特別是2020 年東北地區(qū)半個月內(nèi)遭遇臺風(fēng)三連擊,為歷史首次。本文對影響松遼流域的臺風(fēng)及臺風(fēng)降水進(jìn)行分析,為松遼流域水旱災(zāi)害防御工作提供參考。
根據(jù)1950—2020 年臺風(fēng)資料[9],我國的臺風(fēng)暴雨可以由登陸臺風(fēng)引起,也可以由移近我國的臺風(fēng)引起,臺風(fēng)暴雨判斷準(zhǔn)則實際上兼顧了上述兩種情況。
臺風(fēng)資料來源于《中國熱帶氣旋圖集》及公布的臺風(fēng)路徑,降水資料來源于降水整編數(shù)據(jù)及實時監(jiān)測數(shù)據(jù)。
對松遼流域降水產(chǎn)生影響的85 次臺風(fēng)進(jìn)行統(tǒng)計分析,根據(jù)臺風(fēng)移動路徑的不同,將影響臺風(fēng)主要分為五類(見圖1),其中路徑1 為西北行、路徑2為陸面轉(zhuǎn)向、路徑3,4,5 為海面轉(zhuǎn)向臺風(fēng)。路徑1—5 臺風(fēng)所占比例分別為 13%(11 個)、32%(27個)、28%(24 個)、9%(8 個)、12%(10 個)。
圖1 臺風(fēng)路徑示意圖
路徑2,5臺風(fēng)共有37個,均經(jīng)過松遼流域;路徑1,3,4臺風(fēng)幾乎都未進(jìn)入松遼流域,但其外圍的氣流與其他天氣系統(tǒng)相互作用,對松遼流域產(chǎn)生影響。
1950 年以來,登陸松遼流域的臺風(fēng)共有13 次,登陸地點均在遼寧省,其中大連市7 次、錦西市3次、丹東市2 次、營口1 次。在登陸臺風(fēng)中,僅6410臺風(fēng)為直接登陸,其他臺風(fēng)為先登陸其他省市,之后再登陸遼寧。
2.2.1 年際變化特征
根據(jù)臺風(fēng)資料分析,1950—2020 年間共85 次臺風(fēng)對松遼流域降水產(chǎn)生影響,平均每年1.2 個,其中有13 個臺風(fēng)登陸松遼流域,占影響松遼流域降水臺風(fēng)數(shù)量的15%。由圖2 可見,影響松遼流域降水的臺風(fēng)年際變化較大,影響臺風(fēng)最多年份是 2018 年,為 6 個。20 世紀(jì) 70 年代及 21 世紀(jì)初影響松遼流域臺風(fēng)較少,21 世紀(jì)10 年代影響松遼流域的臺風(fēng)較多,累計達(dá)21 個。登陸松遼流域臺風(fēng)最多的年份是1985 年,為3 個;自2006 年以后,無臺風(fēng)登陸松遼流域。20 世紀(jì)50 年代僅1958 年的無臺風(fēng)影響松遼流域降水,是影響年數(shù)最多的時期;20 世紀(jì) 60 年代和 21 世紀(jì) 10 年代有 2 年無臺風(fēng)影響,其他年代中有4~5 年無臺風(fēng)影響松遼流域降水。
圖2 1950—2020 年影響松遼流域降水臺風(fēng)活動頻次年際變化
2.2.2 月際變化特征
1950—2020 年影響松遼流域降水臺風(fēng)活動頻數(shù)情況見圖3。從圖3 可以看出,7,8 月是活躍期,8 月西太平洋臺風(fēng)活動頻率最高,達(dá)到39 頻次。登陸松遼流域臺風(fēng)主要出現(xiàn)在7,8 月,其中8 月登陸臺風(fēng)頻率最高,達(dá)9 次。
圖3 1950—2020 年影響松遼流域降水臺風(fēng)活動頻次月際變化
2.2.3 年內(nèi)分布特征
通過分析,影響松遼流域降水的臺風(fēng)近年來有增多的趨勢,2018—2020 年,每年有3 個以上的臺風(fēng)對松遼流域的降水產(chǎn)生影響,雙臺風(fēng)[10]影響松遼流域情況也時有發(fā)生。如2018 年第19 號臺風(fēng)“蘇力”和第 20 號臺風(fēng)“西馬侖”、2019 年第 9 號臺風(fēng)“利奇馬”和第10 號臺風(fēng)“羅莎”均為雙臺風(fēng)影響松遼流域降水。2020 年半個月內(nèi)接連3 個臺風(fēng)影響松遼流域,為歷史首次。
臺風(fēng)暴雨是臺風(fēng)活動的表現(xiàn)形式之一[11],臺風(fēng)降水的發(fā)生頻次取決于臺風(fēng)的發(fā)生頻次,其次臺風(fēng)降水與臺風(fēng)系統(tǒng)的運動路徑和移動速度高度相關(guān)[12]。根據(jù)文獻(xiàn)[13]將臺風(fēng)暴雨概括為3 種類型:1)臺風(fēng)區(qū)內(nèi)的暴雨,這種暴雨產(chǎn)生于臺風(fēng)的強(qiáng)氣旋性環(huán)流中,雨區(qū)隨著臺風(fēng)的移動而擴(kuò)展;2)臺風(fēng)外圍暴雨,這里包括了臺風(fēng)外圍的低壓槽暴雨和臺風(fēng)外圍氣流與其它天氣系統(tǒng)相互作用而產(chǎn)生的暴雨,雨區(qū)主要出現(xiàn)在臺風(fēng)自身環(huán)流之外或邊緣上;3)臺風(fēng)的先行和滯后暴雨,這類暴雨是受臺風(fēng)干擾而由次生系統(tǒng)產(chǎn)生的,判斷比較困難。本文所指的臺風(fēng)暴雨應(yīng)該涵蓋了前兩種類型。
3.1.1 臺風(fēng)降水影響時間
1950—2020 年,每年第一次影響松遼流域臺風(fēng)降水的起始日和最后一次臺風(fēng)降水的結(jié)束日所在旬見圖4。 由圖4 可知,每年臺風(fēng)降水的起始日和結(jié)束日具有顯著差異。臺風(fēng)起始日一般在第 20~24 旬,即7 月中旬至8 月下旬,結(jié)束日一般在 21~25 旬,即 7 月下旬至9 月上旬。1963 年臺風(fēng)降水發(fā)生的最早,為當(dāng)年的6 月20 日;1990,2000,2002 和2006 年臺風(fēng)起始日偏其它年份也較早,分別為 6 月 24 日、7 月 10 日、7 月 5 日和 7 月9 日。2007 年臺風(fēng)降水的結(jié)束日最遲,為當(dāng)年的9月 21 日;1954,1956,2000 和2012 年的臺風(fēng)結(jié)束日偏其它年份較遲,分別為 9 月17 日、9 月 12 日、9月 17 日和 9 月 20 日。而2000 年臺風(fēng)降水發(fā)生的最早時間為7 月10 日,最晚一次臺風(fēng)降水出現(xiàn)在 9 月 17 日,為 70 年來間隔最長,1959 和 2019 年次之。
圖4 影響松遼流域臺風(fēng)降水起始時間
3.1.2 臺風(fēng)降水的年際特征
1970 年來,松遼流域的年臺風(fēng)降水量為0~103 mm,年際差異顯著,松遼流域多年平均臺風(fēng)降水量為22.9 mm。1958 ,1968,1969 年等22 年無臺風(fēng)降水;1950,1970 年等24 年降水量均小于25 mm;1951,1957 年等 12 年降水量均小于 50 mm;1953,1954 年等13 年降水量均超過50 mm。除無臺風(fēng)降水年份外,2014 年臺風(fēng)降水量為2.5 mm,為有臺風(fēng)影響年份中最低值;1985,2018,2020 年臺風(fēng)降水量為95~103 mm,其中2018 年降水量最大,為103 mm。 1985 年8 月由于連續(xù)多次臺風(fēng)登陸,遼河干流河道洪水位很高,加上洪峰次數(shù)多,洪水持續(xù)時間長,內(nèi)水不能外排,外洪內(nèi)澇,造成嚴(yán)重洪澇災(zāi)害。2020 年受連續(xù)3 場臺風(fēng)影響,松遼流域3 次強(qiáng)降雨過程,導(dǎo)致嫩江、松花江干流等48 條河流發(fā)生超警以上洪水,其中松花江干流富錦江段、牡丹江等10 條河流發(fā)生超保洪水。經(jīng)初步分析,松花江發(fā)生流域性較大洪水??梢姡_風(fēng)降水的多寡往往會影響到區(qū)域的洪澇狀況。
影響松遼流域臺風(fēng)降水的空間分布特征主要有:
1)松遼流域各流域都發(fā)生過臺風(fēng)降水,年均臺風(fēng)降水量大致上是從流域東南向西北方向遞減。遼東半島、鴨綠江流域年均臺風(fēng)降水量為70 mm,而額爾古納河年均臺風(fēng)降水量不足10 mm。
2)年臺風(fēng)降水量對于本地總降水量的平均貢獻(xiàn)率的總體分布同雨量的分布相似,在松遼流域東部河流綏芬河、圖們江、遼東半島臺風(fēng)降水的貢獻(xiàn)率較周圍地區(qū)偏大,說明臺風(fēng)降水是這些地區(qū)相對重要的降水類型之一。
3)臺風(fēng)最大過程降水量的地理分布特點與年均降水量不盡相同。臺風(fēng)各流域最大過程降水量分布總體上呈東南向西北遞減趨勢,但有些內(nèi)陸河流也曾出現(xiàn)過較強(qiáng)臺風(fēng)降水過程,如東遼河流域最大降水量達(dá)到160 mm、西遼河流域最大過程降水量達(dá)90 mm。這說明極端狀況與平均狀況存在不同特點,也說明本文將臺風(fēng)暴雨作為研究主題的必要性。
影響松遼流域的臺風(fēng)路徑中,臺風(fēng)路徑1,2 臺風(fēng)產(chǎn)生降水的量級大,且覆蓋面積大。這2 種路徑臺風(fēng)降水100 mm、覆蓋面積大于1 萬km2的概率分別為12%,26%,占各自路徑總數(shù)的91%,81%;第二松花江、烏蘇里江、松花江、渾太河、鴨綠江、西遼河、遼東半島、大小凌河臺風(fēng)降水極值的臺風(fēng)路徑均為1 或2,可見這兩種路徑對于松遼流域降水影響較大。
通過分析可以得到以下結(jié)論:
1)1950 年以來,在松遼流域登陸臺風(fēng)共有13次,登陸地點均在遼寧省。
2)1950 年以來,平均每年1.2 個臺風(fēng)對松遼流域降水產(chǎn)生影響,8 月西太平洋臺風(fēng)活動頻率最高。20 世紀(jì)70 年代及21 世紀(jì)初影響松遼流域臺風(fēng)較少,21 世紀(jì)10 年代影響松遼流域的臺風(fēng)較多。1963 年臺風(fēng)降水發(fā)生的最早,2007 年臺風(fēng)降水的結(jié)束日最遲。
3)松遼流域的臺風(fēng)降水年際差異顯著,臺風(fēng)降水量最低值為2014 年2.5 mm,臺風(fēng)降水量最低值為2018 年103 mm;年均臺風(fēng)降水量、年臺風(fēng)降水量、臺風(fēng)最大過程降水量分布總體上呈東南向西北遞減趨勢。
4)臺風(fēng)降水與臺風(fēng)路徑關(guān)系密切,臺風(fēng)路徑1,2 臺風(fēng)產(chǎn)生降水的量級大,且覆蓋面積大。