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热带气旋（简称TC）是强烈的大气低压涡旋系统，给所经海域及陆地带来大范围大风、暴雨和狂浪等现象[1]，可导致我国城市低矮建筑损坏[2]、园林树木倒伏[3]、橡胶种植损坏[4-5]等各类经济活动和人员财产损失。认识掌握影响和登陆我国TC路径分布及强度频数等规律，对于预测TC灾害损失及开展防台减灾工作具有重要现实意义。西北太平洋（包括中国南海）是全球TC年生成频数最多的海域，约占全球总数的1/3[6]，平均每年约生成 30个TC，其中约9个登陆我国[7-8]，主要集中于7—9月登陆，其中8月数量最多[9]。我国沿海各省份均有TC登陆，台湾东部沿海, 福建至雷州半岛沿海以及海南东部沿海是TC登陆最频繁的地区[10]，TC登陆以后向北移动最远可达黑龙江省北部，向西可至云南省东部附近[11]。我国幅员辽阔，影响和登陆我国TC因地理位置差异而呈现不同的统计特征。TC登陆后维持时长平均31 h，其中登陆广西的维持时间最短，为16 h，但从广西向北至浙江一带，TC登陆后的维持时间逐渐增加，浙江的TC陆上维持时间可达53 h[11]。当TC接近华东近海北上移动时，强度为强台风、超强台风的TC逐渐减弱，而强度较弱的TC如强热带风暴及热带风暴强度或维持或略有加强[12]。当TC影响华东以北如山东地区时则多处于强度衰减期[13]。相对于夏季，秋季TC达到强台风或超强台风的比例相对更高，登陆我国广东、海南和台湾省的比例相对也较高[14]。当TC穿过我国台湾省或经过台湾北部海面在我国东南沿海地区登陆，以及在华南沿海登陆或在近海活动时，常造成我国出现极端降水[15]。受TC盛行路径影响，登陆中国TC频数呈减少趋势[16-17]，但是登陆我国华南区域的TC频数有不显著的增加趋势[18]。
海南省是受TC影响最频繁、最严重的省份之一[19]，登陆海南的TC频数仅次于广东[8,20]，TC近海生成后在短时间内即可能登陆[21]，登陆时TC强度大小是影响灾情的重要因素[22]。因此，有必要针对影响及登陆海南岛的TC频数、强度和路径特征进行长时间序列的统计分析，以期探索影响登陆海南岛TC的基本规律，为TC防灾减灾工作的开展及热带高效农业高质量发展提供统计依据。
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TC资料来自中国气象局上海台风研究所的“CMA-STI热带气旋最佳路径数据集”[23-24]，该数据集包含了1949年以来年西北太平洋（包含南海，赤道以北，东经180°以西）海域的逐6 h间隔TC中心位置和强度信息。此外，本研究还参考了海南省气象部门历年汛期服务和技术总结。
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为了更详尽地描绘TC移动及对海南岛的影响，采用文献[9]中的方法，基于“CMA-STI热带气旋最佳路径数据集”的逐6 h间隔TC中心位置等数据，以1 h为统计时长，用线性内插的方法对临近中心位置等信息进行时空维度加密，TC空间分布频数根据0.1°空间分辨率进行统计，当TC出现2次登陆情况时,只记录第1次登陆时的位置和强度信息。根据海南省气候业务规定，当TC中心移入15°～23°N、106°～114°E区域或在此区域生成时，统计为对海南岛有影响的TC[25-26]。根据中国气象局发布的国家标准《热带气旋等级》，依照TC底层中心附近最大平均风速，将TC强度等级依次划分为热带低压（TD）、热带风暴（TS）、强热带风暴（STS）、台风（TY）、强台风（STY）和超强台风（SuperTY）6个等级[1,27] ，由此进行不同强度等级TC频数归类统计。台风是广义上表达西北太平洋和南海的TC中心持续风速达到17.2 m·s−1及以上的TC惯用称呼[28]。
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1949—2020年，共有531个TC影响海南岛（图1），平均每年约7.38个TC。其中，1971年影响频数最多，有15个（3个TD、3个STS、5个TY、2个STY、2个SuperTY），其次为1973年，有13个（2个TD、5个STS、5个TY、1个SuperTY）。2004年是1949年以来首个无TC影响海南岛的年份，是唯一的“空台”年。共有142个TC登陆海南岛（图2），平均每年约1.97个TC。其中，1971年为年登陆频数最多的年份（共6个TC登陆海南岛，分别为2个TS、3个STS、1个TY），与年影响频数最多年份一致。登陆海南岛的TC频数以TY和TD强度等级居多，分别有38个和37个，占登陆TC总数的26.76%和26.06%（表1）。只有3个STY和2个SuperTY强度的TC登陆海南岛，占登陆TC总数的2.11%和1.41%。2个SuperTY分别是1973年9月登陆的7314号台风“玛琪”和2014年7月登陆的1409号台风“威马逊”。进入21世纪以来，共有3个STY以上强度的TC登陆海南岛，而2000年以前只有2例。共有7年无TC登陆海南岛，分别是1959、1969、1982、1997、1999、2004和2012年。
强度等级 登陆频数 占登陆TC总数的百分比/% 热带低压（TD） 37 26.06 热带风暴（TS） 30 21.13 强热带风暴（STS） 32 22.53 台风（TY） 38 26.76 强台风（STY） 3 2.11 超强台风（SuperTY） 2 1.41 总数 142 100 
按年代统计影响和登陆海南岛的TC数量，由图3-a可见，1990年以前，影响海南岛的TC数量每10 a可达80～90个，1991年以后，每10 a的TC数量为60个左右，结果表明，影响海南岛的TC数量下降趋势明显，平均每10 a下降4.857个，通过了信度0.05的显著性检验。而登陆海南岛的TC数量下降趋势不明显，每10 a的登陆TC数量为20个左右，未通过信度0.05的显著性检验。进一步分析影响海南岛的TC数量下降趋势主要由哪些强度等级的TC造成。结果表明，TD及TY强度以上类别的TC下降趋势最为明显（图3-b），而影响海南岛的TS数量呈明显上升趋势，平均每10 a上升1.642 9个。
登陆海南岛的TC频数月际分布如图4所示。登陆TC最早发生在 4月(2008−4−18，0801号台风“浣熊”在文昌市龙楼镇登陆)，最晚是11月(1950−11−23，5040号台风“Delilah”在万宁市登陆)。每年1—3月和12月尚无TC登陆，6—10月是TC登陆频发期，占全年登陆总个数的 90.14%, 其中 7—9月尤为集中, 9月达到峰值，多达36个。另外，STY和SuperTY在7月和9月登陆海南岛，TD在4—11月均有个例登陆。
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图5为影响海南岛TC路径分布频数图。影响及登陆海南岛TC主要途经17°～19°N、110°～112°E的矩形区域接近海南岛东南部，穿过海南岛南半部以后进入北部湾海面。此外，海南岛东北角、琼州海峡和雷州半岛一带也有TC路径分布高频区，表明部分TC在海南文昌市一带登陆并西北行进入琼州海峡。
影响海南岛不同强度等级的TC地理分布频数如图6所示。TD、TS和STS强度等级的TC地理分布较为相似，高频区位于海南岛东南部至西沙群岛，以及北部湾一带海面（图6-a、b、c），与影响TC路径分布频数（图5）相似，说明这3类TC通常以西北行路径登陆海南岛东南部并穿越，随后进入北部湾TY强度等级的的TC主要分布于南海北部和海南岛南部（图6-d）。STY和SuperTY等级的TC主要活动于海南岛东部海面至海南岛东北部陆地（图6-e、f），如7314号台风“玛琪”和1409号台风“威马逊”以SuperTY强度登陆海南岛东北半部，登陆时中心附近最大风力17级。
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不同强度等级TC登陆海南岛以后，穿越岛屿所经历的时间有所区别。图7为登陆强度等级的TC穿越海南岛历时分布图，结果表明，较弱的TC，如TD和TS强度的平均历时最长，分别为13.1、13.5 h，STS、TY和STY以上强度的TC登陆历时明显减少，平均历时分别为8.9、7.4、9.7 h，总体平均历时10.8 h。其中，2010−10−07凌晨于海南岛东方市登陆的一次热带低压在海南岛上逗留时间最长（历时达72 h），2010−10−10 凌晨从海南岛东北部重新入海，引发海南岛大范围持续性强降水[29]。其次是以TD等级2次登陆海南岛的7619号台风“艾利斯”和0114号台风“菲特”，前后历时59 h。其中“菲特”为1949年以来影响海南岛时间最长的南海土台风，2001−08−27在南海生成后即开始影响海南岛，2001−08−29 17:00 登陆海南省文昌市，向西北方向移动进入北部湾，2001−08−31 11:00登陆广西北海，而后向东移动穿越雷州半岛，再向南折，绕海南岛迴旋运动，2001−09−10 05:00 再次登陆海南省三亚市，随后缓慢减弱消亡，2001−09−12结束，影响时间长达16 d。7705号、8415号、8934号、9033号、9612号和0016号等台风在海南岛仅驻留了1～3 h。
TC登陆后重新入海以前时次与登陆时次的强度等级差值见表2。结果表明，TC登陆时强度越弱（强），越有可能在穿越海南岛时强度维持（衰减）。TC在穿越海南岛出现强度等级衰减时，TD级别的比率为23%，而TY强度和STY强度的比率为47%和89%，其中，部分TC的强度等级衰减速率较大，如6024号、6313号、7017号、7129号和0320号台风，登陆前后强度变化值达到15 m·s−1。该结果与影响TC强度等级分布（图6）一致，说明登陆海南岛时强度较弱的TC易于穿越海南岛进入北部湾海面。
强度等级 强度维持比率/% 强度衰减比率/% 热带低压（TD） 77 23 热带风暴（TS） 63 37 强热带风暴（STS） 68 32 台风（TY） 53 47 强台风（STY）及以上 11 89 -
图8-a为影响海南岛TC的生成源地总体分布频数图。结果表明，源地主要集中在2个海区：一是南海东北部海面，高发中心位于14°～20°N、112°～119°E区域之间；二是菲律宾以东至加罗林群岛之间洋面，高发中心位于10°～14°N、127°～132°E区域之间。
对TC影响海南岛期间所达到的最大强度等级进行类别划分，分别统计不同类别TC的生成源地空间分布。结果表明，影响海南期间强度越弱（强）的TC，其生成源地分布越接近（远离）海南岛陆地。其中，影响海南的TD和TS强度等级TC主要源于海南岛东部至西沙群岛之间海域（图8-b、c），较强的TC往往源自西北太平洋（图8-d、e）。
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已有研究结果显示，我国登陆TC频数总体呈下降趋势[9]，影响海南岛TC的数量也在减少[30]，本研究结果表明，影响海南岛的TC数量有明显下降趋势，平均每10 a下降4.857个，其中TD及TY强度以上类别的TC下降趋势最明显，而影响海南岛的TS数量则呈明显上升趋势。
登陆海南岛TC数量下降趋势不显著，其原因可能是呈2 a振荡周期的西北太平洋西部热力状态影响了登陆我国的TC生成源地分布，进而影响了TC登陆我国的时空分布；相对而言，南海海表温度通常较高，未呈现明显的时空分布变化，使得登陆海南岛TC生成源地分布变化不明显，因此导致登陆海南岛TC数量下降趋势不显著[9,21,31]。6—10月是TC登陆海南岛的频发期，9月达到峰值，多达36个TC，而我国登陆TC频数的峰值月份是8月[9]。上述结果表明，影响和登陆我国TC存在区域化特征和规律。尽管影响海南岛的TY强度以上类别TC数量下降趋势明显，但进入21世纪以来，共有3个STY以上强度的TC登陆海南岛，而2000年以前只有2例，该结果与已有研究结果指出的登陆我国的高强度TC数量呈增加趋势一致[9,32]。
TC登陆海南岛后重新入海，总体平均历时10.8 h，明显少于广西和广东省的TC陆上维持时间（16 h和26 h），该结果可能与海南岛陆地面积较小且四周环海有关。与TC登陆我国时越强、衰减得越明显的结论一致[11]，TC登陆海南岛时强度越弱（强），越有可能在穿越海南岛时强度维持（衰减）。因此，强度较弱的TC常以西北行路径穿越海南岛进入北部湾海面。
影响海南的强度较强TC往往源自西北太平洋，说明广阔的海洋热力作用对于TC发展至关重要[33]。强度较弱的TC主要源于海南岛东部至西沙群岛之间海域，南海“土台风”生成源地距离陆地较近，较短的生命史不利于其自身强度发展。
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（1）影响海南岛TC的数量下降趋势明显，平均每10 a下降4.857个，其中TD及TY强度以上类别的TC下降趋势最为明显，影响海南岛的TS数量则呈明显上升趋势，登陆海南岛TC数量下降趋势不显著。
（2）6—10月是TC登陆海南岛的频发期，占全年登陆总个数的 90.14%, 其中 7—9月尤为集中, 9月达到峰值，多达36个TC。
（3）影响及登陆海南岛TC主要途经17°～19°N、110°～112°E的矩形区域接近海南岛东南部。另一高频区位于海南东北部与琼州海峡。TD、TS和STS强度等级的TC主要活动于海南岛东南部至西沙群岛一带海面，TY以上强度的TC主要分布于海南岛东部至南海北部一带海面。
（4）TC登陆海南岛后重新入海，总体平均历时10.8 h。其中，强度较弱的TC，如TD和TS平均历时最长，可达13 h以上，而STS强度以上的TC平均历时为8～9 h。TC登陆海南岛时强度越弱（强），越有可能在穿越海南岛时强度维持（衰减）。
（5）影响海南岛的较弱强度TC生成源地主要集中在南海东北部海面，较强TC主要源自菲律宾以东至加罗林群岛之间的洋面。
Characteristics of tropical cyclone activities over Hainan Island in 1949—2020
doi: 10.15886/j.cnki.rdswxb.2022.04.004
- Received Date: 2021-09-10
- Accepted Date: 2022-05-27
- Rev Recd Date: 2022-04-06
- Available Online: 2022-06-22
- Publish Date: 2022-07-26
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Key words:
- tropical cyclone /
- landfall /
- intensity /
- track /
- frequency /
- Hainan Island
Abstract: Characteristics of tropical cyclone (TC) activities over Hainan Island in 1949—2020 are statistically analyzed by using the data from the Best Track Dataset for Tropical Cyclones (1949—2020) compiled by Shanghai Tropical Cyclones Institute of the China Meteorological Administration (CMA-STI). Results show that the TCs affecting Hainan Island tended to decrease remarkably, with about 4.857 TCs per decade, especially in the categories of tropical depression and typhoon or higher. The TCs landing Hainan tended to decline slightly, whereas the TCs affecting Hainan tended to increase obviously. TCs landed Hainan frequently in between June to October, with the peak in September. Most TC activities were concentrated at the southeastern part of Hainan Island. The weaker TCs were generated mostly in the northeastern South China Sea while the stronger TCs mostly in between the east of the Philippines and the Caroline Islands. The duration time from a TC landfall to re-entry into the ocean was 10.8 hour on average. The weak (strong) TCs landing Hainan Island were likely to keep (lose) their strength when they crossed the Island.
| Citation: | WU Jiani, FAN Jing, LI Xun, XING Caiying. Characteristics of tropical cyclone activities over Hainan Island in 1949—2020[J]. Journal of Tropical Biology, 2022, 13(4): 339-347. doi: 10.15886/j.cnki.rdswxb.2022.04.004
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