近30年登陸福建的臺風對寧德地區的降水影響研究*

周 藝 孫巍巍 蔡英群

(寧德市氣象局，福建 寧德 352100)

0 引言

臺風是影響福建最嚴重的災害性天氣之一，臺風帶來的大風、暴雨、風暴潮和巨浪等災害， 常常造成重大人員傷亡和巨大的經濟損失[1]。有統計表明，福建沿海地區年平均臺風降水對年總降水的貢獻率達20%～30%，臺風大暴雨日數占總大暴雨日數的30%～50%[2]。臺風帶來的強降水特點有降水范圍廣、強度強、持續時間長，其引發的山洪、地質災害危害極大[3]。

研究表明，長三角、珠三角地區受臺風影響的過程雨量年極值自20世紀70年代開始緩慢上升，表明近年來臺風引起的降水在增加，我國熱帶氣旋降水的極端性存在明顯增加趨勢[4]。而在福建，無論是出現極端強降水的臺風個數還是臺風極端強降水的出現次數，都有隨時間增多的趨勢[5]。寧德地區位于福建省東北部沿海，常被稱為閩東地區，受福建山地地形作用，山脈以東的臺風暴雨發生概率要大大高于山脈西側地區[6]，故寧德地區常為福建臺風降水最強的地區。目前已有關于寧德地區臺風降水特征的研究，對臺風個例影響寧德地區的極端性降水研究也非常多，但對于寧德地區本地的極端降水臺風的選取與研究仍為空白。對于氣候極值變化的研究，國內許多專家學者引進了國際上通常采用的百分位法：取某個百分位值作為閾值，超過閾值的值被認為是極值，該事件被認為是極端事件。本文統計了1990—2019年登陸福建的臺風，利用寧德地區9個國家基本觀測站日降水資料，首先分析了登陸福建的臺風對寧德地區降水影響的分布規律，再通過95百分位法對寧德地區臺風極端降水進行初步的閾值研究，分析其時空分布特征，對日后寧德地區臺風災害庫的建立打下基礎，也為將來可能在寧德地區發生極端降水的臺風預報提供判斷依據。

1 資料分析與處理

本文統計了1990—2019年進入我國24小時警戒線的臺風，選取登陸福建的55個臺風研究其對寧德地區的降水影響。利用寧德地區9個國家基本站的日降水量資料，參考江漫、漆梁波[7]確定臺站臺風極端降水閾值的方法， 本文關于登陸福建的臺風對閩東地區各縣市(區)“單站臺風極端降水閾值”選取方法如下：對于每個測站，把1990—2019年登陸福建臺風影響閩東地區的臺風日降水量所有樣本按從小到大排序，取日降水量≥0.1mm的子樣本的第95個百分位的日降水量，確定為該站的臺風極端降水閾值。當臺風造成的日降水量大于單站臺風極端降水閾值時，可以認為該站出現了臺風極端降水，將站點的臺風日降水達到或大于該臺風極端降水閾值的日期定義為該站的單站臺風極端降水日。因寧德地區共有9個縣市(區)，本文將在寧德地區出現了5個及以上站次的臺風極端降水日的臺風定義為“寧德地區的極端降水臺風”，當同一天出現5個及以上“單站臺風極端降水日”時，則定義為該臺風的“極端降水日”。

2 登陸福建臺風統計

統計1990年—2019年臺風，進入我國24小時警戒線的臺風共有298個，平均每年9.9個。登陸福建的臺風有55個，平均每年1.8個，其中有34個先登陸臺灣后再次登陸福建，占登陸福建臺風數量的61.8%；臺風中心經過寧德地區的有19個，占登陸福建臺風數的34.5%，登陸寧德的有6個，登陸強度最強為強臺風(1323“菲特”)，經過寧德強度最強為超強臺風(0608“桑美”)，其中9017號和1323號臺風未經過臺灣直接登陸寧德地區。登陸福建臺風個數最多的年份為2010年(5個)，而1991年、1993年、1995年、2002年無臺風登陸福建。

從近30年進入福建的55個臺風的月際分布來看，最多的是8月，共有19個；其次為7月(15個)與9月(12個)，5～10月均有臺風進入福建，其余月份無登陸福建的臺風(見圖1)。

圖1 1990—2019年各月份登陸福建臺風個數

臺風的影響程度因其登陸地點不同有明顯差異[8]，不同的登陸地點對其在寧德地區的強降水發生概率也會有所差別。統計發現，臺風登陸福建地點存在登陸后重新入海再二次或三次登陸福建，還有登陸浙江或廣東后進入福建的情況，故將55個登陸福建的臺風按首次登陸福建的地點分為4類:①寧德地區，②福州地區，③莆田到泉州區域，④廈門到漳州區域。由表1可見，首次進入福建的臺風中，廈門到漳州區域的臺風個數最多，為17個，占進入福建臺風總數的30.9%；其次為福州地區、莆田到泉州區域，均為15個，占臺風總數量的27.3%；登陸寧德地區的臺風數量最少，僅為8個。

表1 1990—2019年登陸福建臺風首次登陸福建地點分布

3 登陸福建的臺風對寧德地區降水影響

55個登陸福建的臺風在寧德地區的降水與近30年的逐年總降水量對比分析，1990—2019年寧德地區年平均降水量為16680.8mm，登陸福建臺風的臺風日在寧德地區年平均降水量為1918.1mm，占總平均降水量的10.8%，將年降水量按升序排列發現，年總降水量最小的前三年中，有兩年為無臺風進入福建省的年份(1991年、1993年)。登陸福建臺風個數大于3個的年份，臺風降水在全年降水的占比大于16%(圖2)，但2010年為登陸福建省臺風數量最多的一年，但這5個臺風對寧德地區的降水貢獻率僅為全年總降水量的5.6%。

圖2 1990—2019年登陸福建臺風個數與寧德地區降水量

統計發現，2010年登陸福建的5個臺風登陸點均在泉州和漳州，距離寧德地區較遠，降水影響較弱，故這5個臺風對寧德地區的累計雨量較小。且該年登陸福建省的臺風時間均相對常年較遲，最早登陸福建的臺風為1008號臺風“南川”，于2010年9月1日登陸；最遲登陸福建的臺風為1013號臺風“鲇魚”，于2010年10月23日登陸。由于臺風登陸時間對寧德地區的臺風降水影響有關，本文對進入福建臺風影響寧德地區的月際降水量分布進行統計分析。

根據寧德市9個國家基本站降水資料進行的臺風降水月際統計，臺風的30年累計逐月總降水量最多的為8月(26526.0mm)，其次為7月(17051.0mm)，其余月份遠遠少于7月、8月，均在10000mm以下。由于每個月登陸福建的臺風數量大不相同，故將臺風的逐月總降水量按逐月登陸福建臺風的個數降水平均，得出逐月平均每個臺風降水量，發現其規律與總降水量相似，仍是8月最大，為1396.1mm，第二亦為7月(1136.7mm)，其余月份在800mm以下(圖3)。這說明8月和7月不僅是進入福建臺風最多的月份，還是臺風降水最強的月份。故不同月份登陸的臺風會對寧德地區的臺風降水強度有較大影響，2010年登陸福建臺風最多，而對寧德地區的降水影響較弱的原因之二。

圖3 1990—2019年登陸福建臺風影響寧德地區的月際降水量

有研究發現[4]，寧德地區最經常出現的分布類型為兩個中心型臺風降水，兩個降水中心分別出現在蕉城(即寧德)西部，以及福鼎、柘榮和霞浦的交界附近區域。將寧德地區各縣市(區)對于近30年進入福建臺風影響寧德地區的臺風日，取日降水量≥0.1mm的子樣本作降水日平均，在9個縣市(區)中日平均雨量大于50mm的縣市(區)有4個，也出現了柘榮與蕉城兩個強降水中心，其中柘榮的降水量為92.3mm，遠大于蕉城(60.3mm)。由于寧德地區多山脈，山脈地形作用在一定程度上會急劇加強臺風及其殘渦的暴雨，大型山脈向風坡的地形輻合線往往是產生中小尺度 (包括龍卷) 強對流系統的源 (Sources)。強對流系統一個一個在此產生移出，加強暴雨[4，9]。從寧德市地形圖可以看出(圖5)，福鼎、柘榮、福安和霞浦的交界處和蕉城的西部以及周寧中部海拔較高，福鼎、柘榮和蕉城都位于山脈東側，在偏東氣流下被地形強迫抬升，對降水有很強的增幅作用，臺風暴雨常出現在柘榮與蕉城。由于太姥山附近的風速往往比臺風中心附近的風速更大[1]，而柘榮縣正處太姥山西部，臺風環流北部的偏東氣流到達柘榮縣東部的地形動力抬升比蕉城附近更強，對降水的增幅更大，所以柘榮的臺風暴雨遠大于其他縣市(區)。由于古田與屏南為寧德市內陸最西部的兩個縣，中心經過這兩個縣的臺風個數少，且經過時的強度以熱帶風暴～熱帶低壓為主，所以臺風日平均雨量相對較小，尤其是古田縣僅為24.9mm。

圖4 1990—2019年進入福建臺風日平均降水量

圖5 寧德市地形圖

4 登陸福建的臺風在寧德地區的臺風極端降水閾值特征

從進入福建的臺風在寧德地區的單站臺風極端降水閾值分布(圖6)可見，臺風日極端降水閾值的極大值與極小值出現的地點與臺風日平均降水相同，臺風日極端降水閾值最大值為柘榮(271.6mm)，最小值為古田(70.3mm)。臺風日極端降水閾值與臺風日平均降水的明顯不同點在于僅出現了柘榮一個極大值中心，第二為柘榮東部的福鼎(194mm)，可見柘榮的極端降水閾值遠大于其他站點。吳啟樹等[10]研究發現，降水量的增幅與山脈坡度和正交氣流速度乘積成正比。由于臺風在太姥山附近的風速大[1]，柘榮縣東部太姥地形坡度陡，呈南北走向，臺風北部偏東氣流與其陡度的正交氣流比其余山脈的更強，所以在臺風環流的影響下，地形對柘榮降水量的增幅作用是寧德地區最強的。臺風日極端降水閾值分布與臺風日平均降水分布還有一個共同特征，就是寧德中部的福安市降水量相對于周邊縣市(區)明顯偏小。由于寧德地區地形復雜，福鼎、柘榮、福安和霞浦的交界處海拔較高，而壽寧的東南部到福安中部地區為谷區(圖5)，當臺風北部的偏東氣流經過福安時為背風坡，呈下沉氣流，導致降水減弱，出現了福安的臺風降水低值中心。而古田地區同樣也處于屏南到蕉城一帶的山脈西部的谷區，且古田地處內陸地區，故臺風對古田的降水影響明顯小于其他縣市(區)。

圖6 1990—2019年進入福建臺風單站臺風極端降水閾值

5 登陸福建的臺風在寧德地區的極端降水臺風

將站點的臺風日降水達到或大于該臺風極端降水閾值的日期定義為該站的“單站臺風極端降水日”。從近30年進入福建臺風對寧德地區各站點的臺風極端降水日的月際分布來看，單站臺風極端降水日出現站次最多的為8月，各占總臺風極端降水日站次的57.3%，10月最少，僅為3站次。1990—2019年登陸福建的臺風中，寧德地區同時出現5個及以上站次的臺風極端降水日共有5個，分別為9012號臺風“Yancy”，0708號臺風“圣帕”，0808號臺風“鳳凰”，1513號臺風“蘇迪羅”，1617號臺風“鲇魚”(表2)。

表2 1990—2019年寧德地區極端降水臺風統計

從表2可以看出，寧德地區極端降水臺風路徑相似，都經過了臺灣島后二次登陸福州至泉州一帶沿海，臺風強度強，二次登陸福建時的強度除9012號臺風“Yancy”外，其余4個臺風都達到了臺風級。由于臺風登陸福建后發生的降水比登陸前更強，范圍更廣，寧德地區的臺風極端降水日都在臺風登陸福建后的24小時內。

由表2可知，寧德地區極端降水臺風登陸地點均位于寧德地區南部，位于福州至泉州一帶沿海，由于登陸福建中部沿海的臺風，太姥山脈對當地臺風暴雨具有明顯的增幅作用[10]，所以受此類臺風對寧德地區的降水影響比在寧德地區登陸的臺風更強。極端降水臺風登陸前，寧德地區主要為臺風第一象限的東北氣流影響，臺風登陸時及登陸后為臺風第二象限的偏東到東南氣流影響。從寧德地區東北～西南走向的海岸線走向和山脈地形來看，臺風登陸前的東北氣流與海岸線與山脈的交角沒有臺風登陸時及登陸后的偏東氣流大，且此類路徑的臺風登陸前與內陸地區距離較遠，而臺風登陸前整體強度強，寧德地區也有地形輻合抬升配合，也會有站點臺風極端降水日出現，但出現的站點較少。而臺風登陸后強度雖然快速減弱，但無論從流場的地形強迫抬升的強度，還是臺風本體降水影響看，臺風登陸后對寧德地區極端降水的強度更強，范圍更大，出現臺風極端降水日的站點更多，反映出登陸福建的“寧德地區的極端降水臺風”的“臺風極端降水日”為臺風登陸后24小時內的可能性更大。

6 結論與討論

統計1990年—2019年登陸福建的55個臺風，通過對這55個臺風首次進入福建的時間、地點及對寧德地區的降水影響分析，利用95百分位法對55個臺風影響寧德地區的臺風降水進行單站臺風極端降水閾值研究，確定了5個寧德地區極端降水臺風，得到了以下結論：

登陸福建的臺風降水對寧德地區影響最大的月份為8月，寧德地區年臺風降水量與當年臺風登陸數量、時間、強度和地點有關。寧德地區臺風的日平均降水分布出現了柘榮與蕉城兩個強降水中心，而寧德地區的“單站臺風極端降水閾值”分布僅出現柘榮一個大值中心，且遠大于其它站點。由于寧德地區地形復雜，受迎風坡地形抬升的作用，臺風日平均降水量與單站臺風極端降水閾值最大的均為柘榮；受背風坡下沉氣流影響，臺風日平均降水量與單站臺風極端降水閾值分布最小的均為古田，而福安也因此成為了一個相對低值的中心。

寧德地區的5個極端降水臺風都經過了臺灣島后二次登陸福州～泉州一帶沿海，登陸時，有4個達臺風級，1個為強熱帶風暴級。由于臺風環流與寧德地區山脈地形和海岸線交角的作用影響，在臺風登陸時及登陸后，寧德地區臺風極端降水的強度更強、范圍更大，這5個臺風的“臺風極端降水日”均出現在登陸的24小時內。

本文對寧德地區臺風極端降水開展初步研究，而登陸浙江、廣東、及近海北上等其他路徑的臺風對寧德地區的降水也有較大影響，對于其他路徑的臺風降水極端性與登陸福建臺風的極端降水的對比，今后將繼續探討，對于極端降水臺風的歸類與極端降水的成因還有待進一步研究和分析。