相似台风分析在广西水情预警预报中的应用

吴立愿，刘文丽，廖文凯，黄建波

（广西壮族自治区水文水资源局，530023，南宁）

广西地处低纬，南临海洋，是我国受台风影响较大的省份。一方面，台风带来的狂风暴雨，对广西沿海地区的工农业生产、经济建设破坏很大，给人民的生命财产带来巨大损失；另一方面，台风的入侵，又常可解除旱情，为水库蓄水提供丰富的水资源，显示出其有利的一面。研究台风对广西暴雨、洪水的影响对于开展防御台风工作很有意义，作为水情从业人员，最为迫切的需要是在了解历史相似台风带来的雨水情影响基础上，结合降水数值预报和前期雨水情，对影响区域的江河湖库的水情变化进行准确预警预报，进而更好地服务防汛决策。

一、台风影响广西情况

1.影响广西的热带气旋类型

台风是热带气旋的俗称，影响广西的热带气旋类型主要有：南海低压、南海台风、西太平洋台风。

南海低压：主要出现在5月以后，影响广西的南海低压集中在6—9月，以8月为最多,绝大部分只影响22°N以南地区。

南海台风：主要出现在6月以后，影响广西的南海台风集中在6—9月，以8、9月为最多。主要有3个高频区：一是从广东阳江、湛江伸入广西西南部，二是从北部湾南部伸向红河口，三是从广东阳江伸向桂东。

西太平洋台风：7—9月是影响广西最多时期，以7、8月为最多。主要有4个高频区：一是珠江口附近，登陆北行西折进入广西东北部地区，影响桂东北地区；二是在广东电白以西到107°E以东登陆，向西北或偏北行，进入广西南部，主要影响桂西南地区；三是在广东汕头以北到福建福州以南地区登陆，后向偏西方向或折向偏南方向以东，中心进入广西内陆；四是在广东电白到深圳登陆，后向西偏北行，中心进入桂东南。

2.21世纪以来影响广西的典型台风

台风往往造成广西大范围的暴雨天气，江河水位上涨，如2001年7月上旬，受3号台风“榴莲”、4号台风“尤特”影响，郁江流域发生特大洪水。台风带来雨情、水情变化，2001—2015年影响广西的典型台风及其影响见表1。

二、相似台风参数筛选

要完成相似台风参数的筛选，需要完成数据收集、数据筛选、参数确定3个程序。

1.数据收集

将1945年以来公网上有记录的台风信息，即台风编号、中英文名称、影响时间及相应的风速、风力、移动方向以及动画显示等信息，收集并录入数据库。

2.数据筛选

数据筛选是至关重要的一步，即分析出台风大数据所包含的价值，筛选出有价值的数据。对所有的台风信息，筛选出对广西造成影响的台风场次，并将对应影响时间的雨水情数据生成可视化的广西降水分布图、水情信息表以及相应的文字说明分类入库以供下一步查询。

3.参数确定

从台风的起源、特点、影响等角度考虑，可供查询的相似台风参数有台风生成区域、生成时间、登陆或影响时间、登陆区域、台风强度、台风路径等参数。

影响广西的台风生成区域：主要有前文所述的西太平洋、南海、近海三大区域。

生成时间：1—12月均有可能生成。

登陆或影响时间：主要集中在7—9月，4—12月均有可能登陆。

登陆区域：可能在北部湾直接登陆影响广西，也有可能登陆广东、海南、福建、香港、澳门等地之后继续影响广西。

台风强度：按照强度由弱到强可分为热带低压及以下、热带风暴、强热带风暴、台风、强台风、超强台风。

台风路径：根据移动的路径，可以设置3个相似路径的指标，一是根据路径的长度可以设置路径长度比的比值，二是根据已知路径及预测路径设置重合的长度比值，三是根据移向的偏差来设置移向差（用角度表示）。

三、广西台风档案管理系统

1.系统概述

依托《广西中小河流洪水预报关键技术研究》项目，广西壮族自治区水文水资源局开发了广西台风档案管理系统。该系统可以对过境的台风进行查看，了解每一次台风过境时的卫星云图、雷达回波图、降雨分布等情况，还可以通过台风生成时间、登陆时间、强度、相似路径等信息筛选出历史某一时期的过境台风信息，进而关联查看该台风过境时的降雨、水情等情况。

表1 2001—2015年影响广西的典型台风

2.主要功能

广西台风档案管理系统主要功能：①在地图上可以展示历年过境台风的路径、强度等信息。②查看台风过境时各种气象图像信息并可以和台风路径联动。③对台风路径进行分析，筛选出与当前台风相似的台风，进而查看相似台风过境时的水情信息。④能够链接到广西水利信息网，查看实时的卫星云图、雷达回波图，还可以链接查看广西气象服务产品，及气象数值预报等信息。

3.相似台风筛选

广西台风档案管理系统通过分类算法分析实现对相似台风的查找，通过分类数据挖掘找出共同事物的相同属性及不同事物间的差异。实操中，通过对台风生成时间、登录时间、台风强度、台风路径等信息进行筛选，找到与当前台风相似的历史台风。

四、评价应用

广西水情预警预报及服务工作成效突出，水情预警发布次数连续数年位居全国前列，广西台风档案管理系统在2016年、2017年、2018年的水文预报工作中起到了很好的支撑作用。以下介绍2016年、2017年该系统的运用情况：

1.2016年相似台风应用

（1）查询历史相似台风

2016年对广西影响比较大的台风是第4号台风“妮妲”。8月2日凌晨，妮妲”在广东深圳市登陆，之后继续向西偏北方向移动，途经梧州、柳州、河池等市深入广西腹地。

8月2日11时“妮妲”尚未进入广西，通过“广西台风档案管理系统”可以查询到历史的相似台风有：200906莫拉菲、201208韦森特、201311尤特、199405热带风暴，并通过该系统显示出每个台风过程带来的降水分布图以及江河水情情况。“妮妲”相似台风广西雨水情见表2。

（2）水文预报情况

按照“预测-预警-预报”的工作模式依序进行水文预报：

①预测：依据降雨数值预报（预计8月2—3日广西大部有大到暴雨，桂中、桂东及桂东南等地有大暴雨至特大暴雨，局部量级为200～250 mm），结合前期广西雨水情，并参考历史相似台风雨水情况，8月2日11时，预计广西大部江河将出现一次明显涨水过程，北流河、红水河部分支流、桂南沿海部分河流、柳江及其支流、西江中下游支流等出现超警洪水可能性较大。

②预警：广西梧州、贵港、玉林、钦州、南宁、河池等市水文部门提前发布水情预警，如梧州市藤县中心水文站于8月3日6时就北流河将出现超警洪水提前12小时发布洪水蓝色预警。

③预报：以北流河金鸡站为例，该站的洪水预报在上游来水及区间降雨基本稳定时，即8月3日11时，发布金鸡站洪水预报，预计将于8月3日20时前后出现超警0.5m左右的洪水。

北流河金鸡站实际于8月3日20时出现超警0.34 m左右的洪水。经对比分析“妮妲”影响雨水情的“预测-预警-预报”及实际情况，预测与实际水情基本相符，预测的水情影响程度及范围稍偏大，实际汛情总体偏轻。分析其原因，可能与降水数值预报偏大、预测时偏于安全考虑等因素有关。最为关键的是在台风尚未影响广西的时候就对江河水情进行了预测，为防御台风赢得了宝贵时间。

表2 “妮妲”相似台风雨水情及预测情况

2.2017年相似台风应用

（1）查询历史相似台风

2017年对广西影响比较大的台风是第13号台风“天鸽”。“天鸽”于8月23日13时前后在广东沿海以强台风级别（45 m/s）登陆，向西偏北方向移动，23日20时前后以强台风级别（45 m/s）从梧州岑溪进入广西。

8月23日14时“天鸽”刚在广东沿海登陆时，即通过广西台风档案管理系统查询到历史的相似台风有2个：201208韦森特、201604妮妲。

（2）水文预报情况

水文预报情况：8月23日14时，预计桂东、桂南、桂中、桂西等地区部分江河将出现明显涨水过程，北流河、南流江、红水河部分支流、郁江、桂南沿海部分河流等出现超警洪水可能性较大。

实际雨水情：8月 22—24日，桂南沿海、桂东南、桂中及桂北地区出现大到暴雨，局部大暴雨到特大暴雨天气过程，主雨区主要分布在沿海三市及崇左、南宁、玉林、贵港、河池、百色等地。受强降雨影响，红水河、郁江、南流江、北流河、钦江等17条河流24个水文站出现超警洪水，最大超警2.36 m。经对比分析预警预报及实际情况，预测江河超警情况与实际水情相符，且汛情也与实际相符合。超前的预测预警为防御部署赢得先机。

五、结 语

广西台风档案管理系统在近年

的实际应用中，有效保证了水情预警预报的时效性和准确性，提高了洪水预报预见期，工作效率得到明显提高，为做好台风影响期间的洪水预警预报分析发挥了重要的支撑作用。■