1957-1996年期间台风对中国地区降水的影响外文翻译资料

 2022-11-16 15:21:22

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1957-1996年期间台风对中国地区降水的影响

任福民

国家气候中心，北京 100081

Byron Gleason and David Easterling

国家气候数据中心，阿什维尔，28801，美国

摘要

热带气旋活动是中国气候特征之一，它对降水有重要影响并且会带来广泛的财产损失。特别是在一些地区，热带气旋带来的降水量在总降水量中占重要比例。本文主要研究影响中国地区的台风并重点关注对中国降水有影响的台风。本次研究有四个方面的工作。首先，研究了影响中国地区的台风的频率，表明台风影响中国的主要季节为五月到十一月期间，尤其是七月到九月之间，在过去40年中影响中国地区的台风的频率较为稳定。第二，对站点台风降水的气候特征分析表明，海南和东南沿海地区受台风影响最为频繁，并且长江以南大部分地区每年都受到台风的影响。在1957-1996年期间，大部分受台风影响区域的台风降水量呈现下降趋势，但只有东北地区南部的趋势是显著的。第三，台风个例的分析表明，降水总量与影响的区域面积之间存在着显著的线性关系。最后，对由台风造成的中国范围内的降水总量进行了分析，表明台风降水总量相对于总降水量的比例呈现下降趋势，然而此期间总年度台风降水量明显下降。

关键词：热带气旋，影响台风，台风频率，台风降水

  1. 介绍

热带气旋是最具破坏力的自然灾害之一，影响全球很多国家并且每年造成极大的生命和财产的损失。在全世界每年大约有80个大规模，剧烈的风暴——热带气旋，飓风，和台风发生。平均每年都会损失约1500百万美元并且平均每年造成的死亡，伤亡人数大约有15000人，超过了1947-1980期间（世界气象组织1995）的损失量。

在西北太平洋，一个强烈的热带气旋通常被称为台风，该地区也是世界上生成热带气旋数量最多，最猛烈的地区，平均每年生成的热带气旋数量占全球总数量的36%。为了方便在这篇论文中描述，除去详细的叙述，台风不仅指的是热带气旋而且包括温带气旋向热带气旋转变。热带气旋的一般特征和厄尔尼诺/南方涛动与准两年振荡之间的关系可以通过气候分析的空间分布和时间变化显示出来。陈(1985)发现这两个谱峰在所有时间序列里比较明显。一个对应于普遍接受的3 至3.5年期间的南方振荡和其他的准两年振荡频率。在另一项研究中，陈(1995)表明在一定程度上，西北太平洋地区平流层的准两年振荡也影响热带气旋活动。两个陆海等等(1996)和陈和史(1996)的结果表明全球总热带气旋活动很有可能仍然存在着相对稳定。

陈(1999)最近的一项研究关注了在西北太平洋地区热带气旋活动的气候特征。结果表明在1960 - 1972年期间，热带气旋频率显然比其他任何时期要更高。季节性的，从7月至9月频率是最高的，而在春季期间是最低的。有三个主要气旋成因来源地区，分别是中国南海，菲律宾群岛周围海域和马来西亚周围海域。

每年，中国受每个台风不同程度上的影响。两个登陆我国的台风和那些通过近海的台风可以影响中国天气和气候。我们此次研究的目标是在此期间按照气候学和任何长期变化这两个方面研究台风对中国降水的影响。

  1. 数据和分析

这项研究中采用了西北太平洋台风路径数据，此数据包括两个数据集。第一个数据集(D1)来自上海台风研究所，它包含在1949 - 1996期间每个台风6小时内位置的移动情况。第二个数据集(D2)是来自美国国家气象服务，它包括每个案例从1945年到现在每小时的不规则位置。

这两个数据集相结合构建了一个6小时观测的历史数据集作为D1。考虑到当一个台风路径超过或接近中国区域，D1是相对准确的。这个方法包括三个步骤:(1) 通过线性插值改变D2 在6小时内的数据集(ND2)；(2)在1945 - 1948期间和1997年至今期间，简单地保持插值数据ND2；(3)对于共同时期(1949 - 1996)，使D1的轨道尽可能利用D2中的信息，只有当一个台风踪迹在D1地区以外的15—50 °N ，80 - 130 °E区域和两个踪迹之间的距离大于100千米时，在D1中才有正确的可疑数据。一个台风被定义为一个有影响力的台风，是当它在中国大陆或中国的两个最大岛屿台湾和海南之间产生了一个雨带。因此，有影响力的台风包括登陆我国的台风和那些经过中国近海周围的台风。在这项研究中，只有这些台风情况受到处理。另外，台风的持续时间通常为一个多星期，定义其发生的时间是很重要的。在这项研究中，一个台风第一次在中国大陆或台湾和海南地区产生雨带的日期被定义为其发生时间。

本文采用了两种逐日降水资料，一是1951 - 1997年间，中国气象局和美国能源部交换的中国196站降水（D3），另一个是1949-1996年上海台风研究所的1400站降水资料。仔细检查这两个数据集显示，大约所有在D3中的单个站数据都覆盖了1951 - 1997整个时期的数据。然而，在D4中，所有单个的台湾站数据和大多数单个的中国北方(长江以北)站数据仅仅涵盖了从1970年代中期到1990年代早期的数据，大多数单个的中国南方(长江以南)站数据覆盖了1957 - 1996年期间的数据。因为在中国南方，更容易受到台风的影响，在1957 - 1996期间我被选中去研究这项研究，因此此期间的台站数据不作考虑。

在这项研究中，定义台风降水是一个非常重要的步骤。通过分析天气的lsquo;人工分析rsquo;地图来实践分区台风降水，这应用在上海台风研究所可以提供相对准确的结果，但这需要时间和人力来加入到分区过程中去，结果可能达不到目标。因此，它有必要应用一个自动和客观的方法去分离台风降水。一个分离台风降水的方法是通过在热带气旋中心周围使用一个圆。然而，随着进一步探知，可能在一定的时间内会从热带气旋中产生几个不连续雨带，这些雨带在热带气旋中心周围通常是不对称的(Elsberry 等 . 1987年)，一个圆在热带气旋中心周围不能满足TC降水。在这项研究中，开发和应用了一个应对热带气旋降水分区的数值技术，并用其结果与天气的“人工分析”地图作比较，发现两者的结果有较强的一致性(任等 . 2001年)。该技术包括两个步骤。首先，基于分析降水分布的结构，每天降水可以分为不同的领域雨带；然后，每个雨站，它与台风中心之间的距离和雨带重量中心之间的距离属于并认为是台风中心，那么可以定义一个站点降水为热带气旋降水。

网格数据适用于查询降水的贡献和地区受台风的影响。在这项研究中，使用了一个0.5°times;0.5° 纬度-经度电网。逆-距离插值用于将台风雨带站数据转换为网格数据。为了避免扩大台风雨带，网格过程用于限定台风雨带分布地区。网格也可以代表一个四合院，由一个给定的网格很容易计算区域

（1）

r是地球的半径，phi;是网格的纬度，的单位是kmsup2;。

的值求和是台风雨带网格产生影响区域的大小。对于一个给定的网格，降雨量可以计算出

（2）

是网格降水，单位为mm，的单位为kmsup3;。

网格降雨量的值求和所得的是台风雨带网格出产的台风降水量。

通过分析年平均站台风降水、总平均降雨量的比值，台站每年台风降水的最小值和最大值、最小和最大的台风个例台站降水，每年的影响地区，每年中国地区的台风降水量，来获得额外的洞察台风降水的气候学特征。

考虑到不同可用性的D3和D4，D3在整个过程中被使用，虽然D4只是用于分区台风降水量和网格数据中。然而，在调查中国地区年度台风降水对总体降水的贡献时，因为只有196个台站在一定期间内有逐日连续降水数据，所以只有D3应用于网格数据中。

3.结果

下图描述了每月在中国有影响力的台风的频率。它清楚地表明，在1957 - 1996年间，发生在5月到11月期间的几乎所有的(大约99.5%）575个台风，它们最活跃的季节是在7月和9月，特别是8月有150个台风发生。与此同时，只有两个台风发生在4月，一个台风发生在1月，它们仅仅通过近海影响中国东南沿海的部分地区，然而没有台风开始在2月，3月或12月影响中国。图1b表明有影响力的台风频率显示突出同比波动，该波动在1985年的6到1985年的22之间有所不同。它还表明

图1所示。1957 - 1996年期间对中国的影响台风频率。(a)月度分布；(b)年度时间序列；(c)平均影响台风频率的空间分布。

在1960年代早期，影响中国的台风超过了以往正常数量，其中大多数出现在1970年代，和1989 - 1990年期间，并且在1950年代末，1960年代末，1985年，和1992 - 1993期间出现的台风少于正常数量。然而，它并没有显示明显的时间趋势，仅在1957 - 1996年期间略有增加。

平均每年有影响力的台风频率的空间分布(图)显示

  1. 台风影响98°E以东的中国东部地区，除了内蒙古的西部和大多数黑龙江北部;
  2. 海南、广东、广西东南部，福建南部和江西南部地区是最常受台风影响地区，平均每年的频率为7 - 9次;
  3. 向北和向西地区受台风影响程度降低，也就是说，在长江以北的中国西部和黄河以北的中国北部地区，台风频率小于1。

图2显示了在研究期间中国台风降水的气候学特征。图2a展示了平均每年台风降水的分布。它显示了

图2所示。在1957 - 1996期间站点台风降水的气候学。(a)平均每年台风降水的空间分布；(b)平均每年台风降水相对于平均总降雨量的空间分布比例；(c)每年最低台风降水量的空间分布；(d)每年的台风降水的时间趋势的空间分布。

平均每年台风降水的最大量出现在海南和东南沿海地区，雨量值为300 - 680 mm。一般来说，只有沿海地区，长江以南地区的降水量超过100毫米，而其余大多数受台风影响的地区，其降水量为10 - 100毫米，陕西，内蒙古部分地区、山西部分地区接收的降水量不到10毫米。

图2 b显示了平均年际台风降水量占平均总降雨量的比例分布。在东部沿海地区，这一比例在5%至10%之间，而东南沿海地区主要占10%以上，20%以上的比例出现在广东南部和海南地区。与此同时，台风降水率在其余受台风影响地区所占比例少于5%。比较2 a和2 b可知，一般较大的平均年际台风降水量，占总量比例越大。每年最低台风降水分布(图2c)显示，在研究期间所有受到台风影响的地区集中在长江以南。广东南部和海南北部收到至少100 - 150毫米的降雨量，然而福建、江西南部、湖南、广东北部、海南南部、广西和贵州南部只得到少量的台风降水。

台风降水的年度时间序列在每个台站检查其时间趋势。结果显示在图2 d表明下降趋势存在于大多数受台风影响的地区，特别是在东部和东南沿海地区，其值为-5-1 mm yrmacr;sup1;，同时在沿海地区海湾和大多数中国中部该趋势有所增长。然而，通过肯德尔测试，只有中国东北南部有0.05等级的显著趋势。

在1957 - 1996期间有575例台风影响中国。在图3a中表明了降水量的散点分析（到达地面)对每个案例的受影响区域和线性回归斜率。降水量和受影响的区域之间存在着良好的关联性，这意味着一般来说，台风影响地区越大，台风降水量越大，相关性系数达到了0.85。他们的线性回归关系显著为0.01水平，即使影响面积小(小于200 000平方公里)，降水量略有不同，这主要是由于，通过观察这些地区大多数都受到台风外围边缘的影响。此外，最大数量

图3所示。台风的影响情况。(a)降水量对影响区域的散点图和它们的线性回归线（“ ”）；(b)最大单一大小数量的台风降雨的空间分布。

图4所示。在1957 - 1996期间台风影响中国的降水变化。(a)每年台风降水总量；(b)总年度影响面积；(相比之下,中国土地面积为9 600 000立方公里)；(c)每年台风降水对总体降水的贡献。

在每种情况检查期间台站所接收的台风降雨量，和图3 b出现了最大单一数量的台风降水分布。很明显，在一个极端情况下，在中国最北部的南部，台风会产生超过100毫米的降水，中国东北、华北东部、黄河下游、长江的中央和下游，及所有中国的沿海地区，大于300毫米的降水量出现在东部和东南沿海地区并且最大值出现在海南，其值为613.2毫米；其余地区接收的降水量不到10 - 100毫米。

图4 a和4 b呈现出台风降水年度总量的变化和年度总影响面积，突出著名的同比波动。他们之间存在良好的关联，相关系数为0.77。在1960年代早期，1970年代，1984年和1994年的大多数时期，两个图显示出中国的大部分面积(超过220万平方千米)受台风的影响较为严重和大量台风降水(超过30 000立方千米)到达地面。与此同时，在1950年代末，1960年代末，1980年代初，和1993年期间，中国经历了弱台风影响。注意，这两个情节表现出下降的趋势，但通过肯德尔测试只有台风降水总量的趋势显著在0.05水平。图4c显示了在受台风影响地区(东部中国东部98 °E），年度时间序列的年际台风降水量相比于总降水量的贡献。它显示出对于那些图4 a和4 b也有类似的变化。平均贡献为1.85%，相对大的均方误差为1.16%。在此期间也存在下降但无关紧要的趋势。根据在这项研究中的初步计算，受台风影响地区的台风降水量大约占全国总降水量的80%-90%，所以在全国范围内，台风贡献的降水量相对于总体降水量是相似的结果。一般来说，登陆我国的台风比台风通过中国近海区域贡献的降水要

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