广东家庭室内飞尘十溴二苯乙烷和十溴联苯醚的含量及其人体暴露评估

管玉峰, 涂秀云, 吴宏海, 岳强

管玉峰, 涂秀云, 吴宏海, 岳强. 广东家庭室内飞尘十溴二苯乙烷和十溴联苯醚的含量及其人体暴露评估[J]. 华南师范大学学报(自然科学版), 2012, 44(3). DOI: 10.6054/j.jscnun.2012.06.019
引用本文: 管玉峰, 涂秀云, 吴宏海, 岳强. 广东家庭室内飞尘十溴二苯乙烷和十溴联苯醚的含量及其人体暴露评估[J]. 华南师范大学学报(自然科学版), 2012, 44(3). DOI: 10.6054/j.jscnun.2012.06.019
OCURRENCE AND HUMAN EXPOSURE OF DECABROMODIPHENYL ETHANE (DBDPE) AND DECABROMODIPHENYL ETHER (BDE209) IN DOMESTIC INDOOR DUST FROM GUANGDONG PROVINCE, CHINA[J]. Journal of South China Normal University (Natural Science Edition), 2012, 44(3). DOI: 10.6054/j.jscnun.2012.06.019
Citation: OCURRENCE AND HUMAN EXPOSURE OF DECABROMODIPHENYL ETHANE (DBDPE) AND DECABROMODIPHENYL ETHER (BDE209) IN DOMESTIC INDOOR DUST FROM GUANGDONG PROVINCE, CHINA[J]. Journal of South China Normal University (Natural Science Edition), 2012, 44(3). DOI: 10.6054/j.jscnun.2012.06.019

广东家庭室内飞尘十溴二苯乙烷和十溴联苯醚的含量及其人体暴露评估

基金项目: 

国家自然科学基金资助项目;中科院广州地化所有机地球化学国家重点实验室资助项目

详细信息
    通讯作者:

    岳强

OCURRENCE AND HUMAN EXPOSURE OF DECABROMODIPHENYL ETHANE (DBDPE) AND DECABROMODIPHENYL ETHER (BDE209) IN DOMESTIC INDOOR DUST FROM GUANGDONG PROVINCE, CHINA

  • 摘要: 2009年1~2月,在广东省韶关、清远等11个地区采集了65个家庭室内飞尘样品,分析了其DBDPE和BDE209的残留状况,评估了室内飞尘所含十溴联苯醚(BDE209)及其替代物十溴二苯乙烷(DBDPE)对人体的暴露风险. 结果表明,DBDPE和BDE209在所有样品中均可检出,其范围分别为30.9~16 370、5.44~955ng/g,均值分别为3 020 、167 ng/g;采样家庭室内飞尘BDE209的含量处于较低水平,而DBDPE却处在较高水平;DBDPE残留量可能已超过BDE209. 成人和儿童通过室内飞尘摄入的DBDPE平均日暴露量分别为0.72、14.5 ng/(kg?day),而BDE209则分别为0.80、0.040 ng/(kg?day),儿童DBDPE和BDE209的最高日暴露量分别达58.0、3.21 ng/(kg?day),显示儿童处于相对较高的DBDPE和BDE209暴露风险.
    Abstract: Decabromodiphenyl ether (BDE209) and its substituted product, decabromophenyl ethane (DBDPE) were measured in domestic indoor dust collected from eleven cities in Guangdong Province, including Shaoguan, Qingyuan, Heyuan and so on , to assess human exposure to BDE209 and DBDPE via indoor dust. DBDPE and BDE209 were detected in all samples, and the concentrations of DBDPE and BDE209 in indoor dust were 30.9-163,70 and 5.44-955ng/g, with an mean value of 3020 and 167 ng/g, respectively. Compared with correlated results from domestic and international studies , the DBE209 level in the present study was at the low end, while DBDPE was at the high end; the ratios of DBPDE/BDE209 were between 1.70 to 194 , indicating that DBDPE residue in Guangdong indoor dust has already surpassed that of BDE209. Average daily estimated intake of DBDPE via indoor dust was 0.72 ng/kg?day for adults and 14.5 ng/kg?day for young children, and the corresponding value for BDE209 was 0.040 ng/kg?day in adults and 0.80 ng/kg?day in children; the maximum daily estimated intake of DBDPE and BDE209 for children was 58.0 and 3.21 ng/kg?day, about 20 fold of that for adults. The results suggested that DBDPE and BDE209 may pose higher health risk to children than adults via contaminations in indoor dust.
  • 目前, 气象灾害中的大部分灾害都有一定的方法进行预防和解决,例如:雨水集流和修建蓄水塘坝可以解决干旱问题; 预防洪涝可以采用加高堤防、清理泥沙方法.但还有部分灾害难以预防,其中,台风灾害是最难预防的气候灾害之一.台风形成的时间、地点难以预测,其形成后移动速度快、波及范围广,一旦登陆则可能对沿海地区造成巨大的人员伤亡和经济损失.近代随着卫星与遥感技术的使用,可以提前几小时预警台风灾害,降低损失.但在历史时期,台风灾害的发生往往会造成大量的人员伤亡、牲畜失踪.对于历史时期台风的研究不仅对人们认识全球变化具有重要的学术意义,也为预防台风灾害提供参考作用.

    对于历史时期台风的研究,目前已经有若干研究成果.如:利用广东省广州地区的灾害汇编资料,重建了1470—1931年间登陆广东省的台风频率[1];利用历史文献,建立了广东省975—1909年的台风频率序列, 并将其与1884—1909年的器测资料序列作对比[2];在系统搜集、整理明清苏浙沿海潮灾记录基础上,建立风暴潮频率辨识方法,复原台风风暴潮灾害750次,建立了逐年风暴潮频率序列[3];在时间序列上,从气象学角度分析了南海和西北太平洋地区热带气旋年生成个数、不同强度的热带气旋登陆次数及热带气旋出现频数的空间分布[4];利用气象观测资料和台风年鉴资料,分析了113 a来登陆和影响中国的台风灾害在沿海地区的时空分布特征[5];对清代长江三角洲地区的重大台风进行了对比分析[6];根据福建省灾害性气象年鉴和福建省气候影响评价资料,建立以县域为单元的福建省台风灾害数据库,运用Excel软件和MapInfo技术,重建了1980—2005年福建台风灾害的时空动态格局[7];结合历史资料和现代器测数据的相关性分析和交叉小波分析方法,探讨了历史时期的台风活动、北半球平均气温以及太平洋年代际震荡相互之间的关系[8];通过正交小波分析法分析了近百年来的降水变化[9].

    通过文献检索可知,目前对于台风灾害的研究主要集中在近现代台风,器测资料之前的台风研究与近代台风相比明显较少,且对于台风影响因素的研究多集中在厄尔尼诺、气候变化,研究较为单一.基于此,本文以明清时期(1368—1911年)为研究时段,以台风在中国的主要影响区域(东南沿海地区)作为研究区域,复原该区域的历史台风频率序列和空间分布情况,并分析其特征及影响因素.

    东南沿海地区是指位于中国东南部的区域,包括广东省、广西壮族自治区、福建省、浙江省、台湾省、海南省、香港特别行政区和澳门特别行政区,地形以山地丘陵为主,总称东南丘陵;东南沿海地区北接华东,南望菲律宾、马来西亚、印度尼西亚、文莱等国;该区域在清朝时对应清朝行政区划的浙江、福建、广东、广西省(海南省在当时属于广东行政区划之内,属于广东省下属府县中的琼州府)[10].由于历史资料限制及台湾数据限制,本文不考虑香港特别行政区、澳门特别行政区、海南诸岛与台湾及其附属岛屿.本文所用的研究区域地图均采用复旦大学“中国历史地理信息系统”项目重建的清代省级、府级、县级数字地图中1911年的中国东南沿海区划图[11].

    本文研究区(图 1)的气候类型属于热带、亚热带季风气候,区域内河道纵横、水资源丰富.珠江是东南沿海地区最大的河流,因此,东南沿海地区受台风影响较大,极易发生洪涝、滑坡和泥石流等灾害,选择该地区为研究区域能很好地反映我国台风所造成的灾害情况.

    图  1  东南沿海地区1911年区划地图
    Figure  1.  The map of the southeastern coastal area in 1911

    本文的数据来源于《中国三千年气象记录总集》[12]和《中国气象灾害大典》[13]中东南沿海地区各省分卷、《中国历代灾害性海潮史料》[14]以及明清时期各个府县的府志、县志、地方志等历史资料.具体包括:公元纪年、天干地支、朝代年号、省份、市(府/州)、县、模糊日期、灾害季节、灾害种类、灾害损失和灾情描述等.依照年份对灾害的属性数据进行归纳、整理、编码和录入,通过分类与分项,建立明清时期东南沿海地区台风灾害原始记录SQL数据库.总共获取台风初步记录5 361条,其主要信息见表 1.

    表  1  台风灾害记录数据来源
    Table  1.  The source of typhoon disaster record data
    数据来源 数据量/条 时间分辨率 空间分辨率
    中国三千年气象记录总集 4 982 日和月
    中国气象灾害大典 265 日和月
    中国历代灾害性海潮史料 78 日和月
    其他资料来源 36
    下载: 导出CSV 
    | 显示表格

    (1) 滑动平均法[15]也称移动平均法,是指对某一时间序列,选定一个确定尺寸的时间窗口,将窗口内所有的时间序列值取算术平均,每一个窗口所求得的算术平均值即为该窗口中心点的异常值,按照点距或者线距移动窗口,迭代计算每个窗口的平均值,直到对整个时间序列完成上述过程,该过程称之为滑动平均.滑动平均的方法相当于一次简单的低通滤波的过程,是实现趋势拟合最基础的方法.对于一个样本量为n的时间序列m,将其滑动平均后得到的全新序列表示为:

    m¯j=1ki=1kmi+j1(j=1,2,nk+1),

    其中,k为滑动窗口的时间尺寸.

    (2) 小波变换是克服其他信号处理技术缺陷的一种分析信号的方法,可以描述信号时间(空间)和频率(尺度)域的局部特性;具有多分辨率分析的特点,且在时频两域都具有表征信号局部特征的能力.小波变换将时间系列分解到时间频率域内,得到时间系列的显著的波动模式,即周期变化动态及周期变化动态的时间格局[16].

    (3) 交叉小波变换[17]将小波变换和交叉谱分析结合,可从多时间尺度来探究两序列时间域和频率域的相互关系,进而诊断不同信号间的相关性、时延性及位相结构.

    定义2个时间序列XY,设Wnx(s)和Wny(s)分别为X={x1, x2, …,xn}和Y={y1, y2, …, yn}的连续小波变换,则它们的交叉小波变换为:

    Wnxy(s)=Wnx(s)Wny(s),

    其中,Wny*(s)表示Wny(s)的复共轭,s为时滞(也称为时移).交叉小波功率谱的密度为|Wnxy(s)|,功率谱值越大,两序列之间的相关性越显著.

    小波相干谱可探究两序列时频范围内局部相关的密切程度,交叉小波功率谱中的能量低值区在相干谱中可能会对应显著相关性.时间序列XY的交叉小波相干谱为:

    Rn2(s)=|S(s1Wnxy(s)|2S(s1|Wnx(s)|2)S(s1|Wny(s)|2),

    其中,S表示平滑函数, 把时频域内的小波相干看作局部化的相关系数.本文用蒙特卡罗检验法来检验交叉小波相干谱的显著性,只标出了Rn2(s)≥0.5的相位差箭头.

    台风灾害的主要表现为大风、暴雨及风暴潮3种直观的灾害形式.因此, 在查询记录历史文献时,需要记录这3种灾害并进一步分析甄别.阅读古典文献时参考已有的台风灾害研究中对历史台风的辨别方法,对历史台风灾害进行辨别处理,并依据台风去重方法对台风灾害进行去重处理.

    在历史文献中, 对于台风的直接记载一般使用“飓”“大飓”“飓风”“台风”等词汇,如资料中明确记录这些词,则可以直接判别为台风灾害.例如广东省高明县志记载[18]:“永乐二十年,五月,台风,暴雨,造成灾害”; 广东通志[19]:“嘉靖二十三年,广州府,飓风大雨,坏民居”.诸如此类直接对于台风的记录,直接记录使用(直接判断为台风灾害).

    历史灾害数据资料中只有少部分台风是可以直接判别的,大多数台风数据通过台风引发的次生灾害表现出来.台风引发的次生灾害主要有大风、暴雨和风暴潮3种,根据近代有器测资料记录以来对于台风的分析,结合古典文献中的记录,可以把发生在5—10月的大风、强降雨和部分风暴潮作为台风记录的依据.

    历史灾害数据资料中记录的大风现象是否为台风引起是较难区分的.根据现代台风的影响情况,结合潘威等[20]的研究成果,本文将在夏秋两季发生的短时间内(1~2天)的大风并伴有降雨的记录,同时历史资料中记载有“拔屋”“折木”“拔木倒屋”等极具破坏性的风灾判定为台风,其他一律判别为非台风现象.例如《九江儒林乡志》[21]中记录的:“八月初五,南海县大风雨拔木”,可以判断其为台风现象.

    风暴潮分为2种:一种是温带风暴潮,一种是台风风暴潮.台风风暴潮与温带风暴潮相比,其特点是来势凶猛、破坏性极强.所以, 在史料记录中有“海溢”“漂没民居”“滨海人多溺死”等描述的可判断为台风风暴潮的影响,也可判断为当时发生了台风.例如广东通志[19]中记录的“光绪七年,七月二十八日,海溢,汕头平地水深二三尺,船户亦被损伤不少”.

    大风、暴雨、风暴潮都是由台风灾害引发的次生灾害,同一时间相近地区至少有2种次生灾害的记录才能被判定为台风.

    根据以上方法,对记录处理甄别后共得到台风记录数据3 067条.

    台风灾害影响范围是广泛的,因此,在历史数据记录中,往往一次台风的发生都有好几个府县同时有记载,很多记录中只有当年年号而没有明确的季节或者日期.为了判断记录是否为一次台风,本文结合了现代台风登陆之后持续的时间、影响范围,指定一套台风去重判断的准则:

    (1) 以省份为单位进行判断,不同省份记录的台风判定为2次台风.若台风记录出现在不同省份但县市相临近,则通过史料记载的时间进行判别:若时间相临近则判定为一次台风记载,时间不临近则判定为不同次台风.

    (2) 同一省份内受台风影响的日期相同或日期连续[22](即台风影响时间≤2天或大风、强降雨和风暴潮现象持续时间不超过8天)可以判定为一次台风.例如道光十三年“七月初八日至初十日,新会、鹤山,飓风,拔木,坏船舻屋宇新会东门城楼、演武厅、学宫西庑俱圮.新宁坏青云路”.

    (3) 根据梁有叶和张德二[23]的研究,同一年内台风记录日期模糊(仅有月份、季节或者没有时间记录),但是月份或者季节相同,且几次台风记录发生的地区距离小于400 km,则记录为一次台风.反之,则记录为不同台风.对于完全没有时间记录的台风,查询其周围400 km中有无台风记录,若存在则记录为同一次台风,否则作为不同台风记录.

    根据此判断准则,对判别出的3 067条台风记录数据进行去重处理.

    根据台风判别准则和台风去重方法对现有台风数据进行处理后确定:1368—1911年东南沿海地区共发生台风1 180次.根据统计得知,台风通常发生日期的主要跨度为农历三月至十月,与文献[24]的研究结果基本一致.其中,最早记录台风灾害的季节为崇祯元年春正月,最晚记录为乾隆五十二年冬十一月.台风数据记录主要集中在夏秋季,与器测观测的台风统计基本相同.重建的东南沿海地区台风频率序列如图 2所示.

    图  2  东南沿海地区的台风频率序列重建
    Figure  2.  The reconstruction of typhoon frequency sequence in the southeast coastal areas

    下面分析东南沿海地区的台风频率序列在长时间尺度上的周期变化特征.由小波分析结果(图 3)可以发现:1610年之后的10年周期显著,并且在时间上也有较强的连续性.因此,本文认为东南沿海地区台风频率的最主要周期为10年.

    图  3  东南沿海地区台风频率序列的小波分析图
    Figure  3.  The wavelet analysis of typhoon frequency sequence in the southeast coastal areas

    提取数据库中以县为单位记录的台风空间数据3 067条,根据《大清帝国全图》[10],将每个县市的记录信息对应到所属的府界中,例如:琼州府对应县市包括儋县、琼山县、临高县和定安县等.在县市与各府对应后,累加各县记录数据,得到1368—1911年各府的台风发生记录次数.分析各府台风灾害的相对县次,运用Arcmap绘制明清时期东南沿海地区的台风灾害空间分布图(图 4).

    图  4  各府台风灾害空间分布图
    Figure  4.  The map of the spatial distribution of typhoon disasters in various prefectures

    从总体上看,东南沿海地区受到台风影响最严重的地方都是沿海地区,内陆受到的影响较少,这与台风登陆后台风强度将大幅衰减的情况一致,侧面证明数据的可靠性.台风影响区域最大的省份为广东省,其次为福建、浙江省,广西省受到影响最少,这与各省份的海岸线的长度有一定的关系.

    从各个省份上来看,受到台风影响最大的省份为广东省,广东省的海岸线十分长,与海洋的接触面积较大,因此极易受到台风灾害的影响.在广东省内,受台风影响最多的府为广州府,其次为琼州府.广州府地处珠江三角洲地带,水系发达,水量充足,一旦台风袭来,极易引发洪涝灾害,因此记录信息较多.琼州府四面环海,背面与雷州府相隔一个琼州海峡,且琼州府面积较小, 大多数台风穿过琼州府时各县均受台风影响,因此, 琼州府记录信息也较多.

    广西省受到台风影响最少.第一,广西省的海岸线最短,与海洋接触的地方只有钦州府和廉州府两府.第二,能对广西省造成影响的台风大多经过广东省,到达广西省时台风强度已经降低,受灾范围不会太广.第三,广西省内山脉众多且多为西南走向,对台风有很强的阻碍作用.因此,广西省的台风灾害影响记录多在钦州和廉州两府.当然,广西省的记录较少,且大多记录来自清朝记载,这也不排除明朝时广西省的人口较少,地方管理不完善,导致记录信息缺少的情况发生.

    福建、浙江省的台风影响数据记录较为平均,其中福建省的台风记录主要集中在潮州府和福州府,浙江省的台风记录多在绍兴府和温州府一带,主要原因是:这4处地方都是主要河流出海口,地形以平原为主,一旦受到台风灾害影响,容易产生河水泛滥溢出,形成洪涝灾害,且这几处地区多是耕地,缺少地形起伏,无法降低台风影响,因此受到台风影响巨大,记录次数较多.

    图 4可知:台风县次多发地区大多集中钦、廉、潮、福四州及琼州全府,这些地区主要为平原以及大型河流的入海口,地势较低,水系发达,适合发展农业,一旦受到台风影响,极有可能引发洪涝灾害,因此记录信息较多.同时考虑到这是历史时期灾害数据的记录,也不排除这些地方地处平原、农业发达人口众多、地方管理形成完整体系、历史记录信息较为完备的原因.

    东南沿海地区中广西省受台风影响时,台风必然经过广东省,因此,广东、广西省可以看作一个整体,即两广地区.同样,浙江省和福建省的台风都会相互影响.因此,将浙江、福建省看作一个区域,即闽浙地区.由时间序列重建可以知道544年间一共发生台风灾害1 180次.分别统计两广地区和闽浙地区的台风发生频率,1 180次记录中两广地区共记录数据759条,占64%;闽浙地区共记录数据421条,占36%.由此可见两广地区受台风影响最大,其中,该区域中单独影响广东省的台风的发生次数占总体比例最多,高达八成以上,剩下两成台风基本属于先影响琼州府、再影响广西省,广西省的单独台风记载极少,近乎可以忽略.结合图 3,可以判断在整个东南沿海地区受台风影响地区中,广东省是受到台风影响最大的省份,同时也是最具有价值的研究区域之一.结合近代台风观测资料和前人研究结果[25],可知影响我国的台风大多数产生于南海海域和西太平洋海域,南海海域形成的台风多数直接影响两广地区,少数北上影响闽浙两省;西太平洋海域形成的台风可以直接影响福建、浙江及台湾省,但是西太平洋海域形成的台风只有部分台风会对中国东南沿海地区造成影响,而这部分会对中国地区造成影响的台风又多经过台湾省的阻隔,导致其对闽浙地区影响力下降,因此,闽浙地区台风影响次数相比两广地区台风影响次数少,这也证明了历史资料的可信性.

    依据数据库资料重建影响东南沿海地区的台风行进方向.台风行进方向的重建需要记录的信息中包含台风的起始记录位置、最终记录位置、周围影响情况等,且台风灾害数据记录时间至少需要2天以上,才能够完成一次台风路径重建.对所有可以重建的台风数据进行台风路径重建,从而研究东南沿海地区台风行进方向的空间规律.

    本文重建台风1 180次,其中仅有113次台风数据可以对台风行进方向进行重建.历史记载台风大多没有风向记录,只有极个别台风记载了风向,因此,本文根据台风记录的起止时间和地点以及其他有相同台风记载的县市分布判断台风的行进方向.由于历史资料缺乏,单次台风事件记载数据较少,无法判断台风的精确走向,因此,本文只能大致判断台风的行进方向.可重建台风基本都发生在五至九月份,而其他时期的台风资料较为简单,无法判断台风的行进方向.

    从对113次台风行进方向重建的结果以及结合近代台风器测资料来看,我们可以把台风的行进方向大致分为3种情况:(1)第1种台风的行进方向为西向或者西北向,其主要影响地区为广东省的中部、西部地区以及琼州全府和广西省东部地区.这种路径的台风多起源于南海海域,而后西行登陆琼州府,影响两广地区,或者西北行进,登陆广东省,影响琼州和广西地区.重建该种行进方向的台风76次. (2)第2种台风的行进方向为东北向,其主要影响地区为广东省的东部和福建省.这种路径台风起源也为南海海域,之后由广东省东部地区登陆向福建方向行进,或者台风只在海上影响广东地区,而后由福建登陆.重建该种行进方向的台风9次. (3)第3种台风的行进方向为北向或者西北向,其主要影响地区为浙江全省和福建北部地区.这种路径的台风大多起源于西太平洋海域,由东海一路西北行进直接登陆浙江省.重建该种行进方向的台风28次.

    由对113次台风路径的分析,可知我国东南沿海地区台风的行进方向的情况有3种,其中第1、2种情况台风起源相同,但是行进方向有所不同.根据历史台风资料记录可知南海海域产生的可以影响我国的台风多以西行或西北行进为主,大约占九成,剩下的一成台风向东北行进,这与刘大伟[26]的研究具有相似性.第3种台风起源于西太平洋海域,主要登陆浙江省,且多为西北行进,极少数台风于福建省北部地区登陆,方向与登陆浙江省的台风相同,与孙劭等[27]的研究结果相似.单独影响福建的台风连续记录很少且多以点数据为主,无法判断行进方向,其主要形成原因为福建省的地理位置.福建省和台湾省临海相望,根据近代台风器测数据资料可以看出,大多可以单独影响福建省的台风多起源于西太平洋海域.从菲律宾海沿西北行进,途中多数台风都会经过台湾省,受到台湾省阻拦的台风很难对福建省造成直接影响,所以单独影响福建省的台风记录稀少,福建省的台风灾害记录信息主要来源于登陆广东省及浙江省的台风的间接影响.

    根据上文提及的台风行进方向重建办法和其具有的3种规律,从重建的台风中找到3次具有代表性的台风过程(1539、1672、1876年的台风记录)举例分析.

    1539年的台风持续时间为4天,起始日期为七月十五,最终记录日期为七月十八日.这次台风灾害的最初记录为广东省惠来县“七月十五日庚戌,飓风作,公署摧颓者过半”,最终记录为福建省罗源县“七月十八日夜,飓风拔木覆舟,溺死居民不可胜计”.潮阳、海丰、揭阳三县均于七月十五日有台风记载,福州、闽侯、连江、永泰于七月有台风记载,罗源记载台风影响从七月十五日持续到七月十八日,风向记录数据中并未提及,因此,本文大致判断台风应该是由西南向东北行进.受台风直接影响区域包括广东省东部、福建省,间接影响区域为浙江省(图 5).

    图  5  1539年台风路径重建图
    Figure  5.  The map of the reconstructed typhoon path in 1539

    1672年的台风持续时间为5天,起始日期为闰七月二十三日,最终记录日期为闰七月二十七日酉时.台风最初记载为万州县“闰七月二十三日,飓风怪作,平地水涌数尺”,最终记录为琼山县“闰七月二十七日连六飓风,惟二十三日尤甚,崩崖拔木,倒折棂星柱石,本府卷蓬柱石殒坏,公廨民房飘椽飞瓦,田禾多伤”.由此可见整个台风过程为七月二十三日台风过境琼州府,时日风力最强,而后3日台风可能在北部湾周围活动,导致琼州府依旧有台风记载(图 6).此次台风主要影响地区为琼州府,整个琼州地区都有台风灾害记录,其次要影响范围为广东中部一带于七月记载有大风雨.

    图  6  1672年台风路径重建图
    Figure  6.  The map of the reconstructed typhoon path in 1672

    1876年的台风持续时间为3天,起始日期为夏六月十一日,最终记录日期为六月十三日夜.台风最初记录为平阳县“六月十一日飓风大雨,平地水深数尺,江南乡西塘坏,南港水入稻田,浸至七八日.岁收大歉”,最终记录为海盐县和海宁一带“六月十三日夜飓风,坏民庐”.台风风向并没有明确记载,但是根据其灾害先后顺序可以大致判定台风行进路线是由东北向西南而行,且由浙江省登陆,于内地消散.此次台风直接影响范围只在浙江境内,间接对福建省造成暴雨、洪涝和大风等台风次生灾害影响(图 7).

    图  7  1876年台风路径重建图
    Figure  7.  The map of the reconstructed typhoon path in 1876

    对于台风灾害影响因素的分析需要保证数据的可信性,本文重建的东南沿海地区台风灾害的时间频率长度为1368—1911年的台风频率.重建的台风数据资料中,明朝数据仅占四成左右,清朝数据占了大半以上,数据量具有明显差距,其最大可能原因为明朝距今久远,史料在修订过程中造成遗漏,导致明朝数据缺失较多,所以本文采用距今较近的晚明和整个清朝数据作为成因分析的主数据,减少由于明代缺失数值带来的误差,增加可信性.数据截取时间为1641—1911年.

    方修琦等[28]的研究表明:明清时期气候变化频繁,在部分阶段内整体气温偏低,史称明清小冰期.本文使用时段为1641—1911年,该段时间正处于明清小冰期内.利用GE等[29]建立的距今2000年以来的冬半年温度变化距平序列,结合本文重建的台风数据,分析台风频率与年代际尺度上东南沿海地区冷暖变化之间的关系.

    图 8可知:(1)台风频率和温度之间整体上存在一定的正相关性,仅个别时期的台风频率与温度呈负相关关系. (2)依据明清小冰期的划分,1650—1720年和1840—1890年属于气候寒冷期,台风频率波动很大;而1720—1840年属于气候温暖期,台风频率波动较为平滑.进入19世纪后,明清小冰期结束,温度开始上升,台风入境频率也随之增加. (3)冷暖变化与台风频率之间的对比关系虽然不是十分明确,但是两者之间具一定的相关性关系:冷暖变化平稳时台风频率变化平稳,冷暖变化波动较大时台风频率也呈现较大的震荡性.

    图  8  温度距平与台风频率比较图
    Figure  8.  The comparison between temperature anomaly and typhoon frequency

    太阳黑子是在太阳光球上发生的太阳活动之一,是太阳最明显、最基本的活动现象.徐振涛和蒋窈窕[30]提及历史太阳黑子活动的显著性周期为9.7年和21.6年.其中9.7年周期与本文分析的台风频率年代周期十分接近,由此表明台风频率与太阳黑子具有一定的联系.

    文献[29]对于历史太阳黑子的活动反演最早到1700年,因此, 本文选取1700—1911年的太阳黑子相对数序列与同期台风频率相比较.根据孙彭龄[31]的研究结果,对台风频率序列和太阳黑子相对数分别做5年滑动平均.由结果(图 9)可知:(1)东南沿海地区台风频率与太阳黑子相对数之间存在一定的对应关系. (2)从整体上来看,台风频率序列和太阳黑子相对数呈负相关关系,即太阳黑子越活跃台风发生次数越少.

    图  9  台风频率与太阳黑子相对数的5年滑动平均
    Figure  9.  The 5-year sliding average of typhoon frequency and sunspot relative number

    对太阳黑子相对数和台风频率做交叉小相干率谱,由结果(图 10)可知:(1)两者之间存在多个可见的凝聚性共振周期,其主要周期为4~10年. (2)1740—1770年中有4年左右的共振周期,黑子序列领先台风序列1个周期;1850—1870年,有5~8年左右的共振周期,黑子序列领先台风序列1个周期;1880年后,存在10年左右的共振周期.

    图  10  太阳黑子相对数和台风频率的交叉小波相干谱
    Figure  10.  The cross wavelet coherence spectrum of sunspot relative number and typhoon frequency

    李慧芳[32]的研究表明太阳黑子与副热带高压之间存在如下关系:太阳黑子周期进入活跃性低值时,副热带高压北移;反之,黑子周期进入活跃期,副热带高压南移.本文通过对交叉小波相干谱的分析可知太阳黑子相对数与台风频率呈负相关关系,结合文献[32]可知:当太阳黑子周期进入活跃性低值时,副热带高压北移,台风对东南沿海地区影响增加;反之,副热带高压南移,东南沿海地区台风发生数量减少.

    本文建立了历史台风灾害数据库,并录入明清时期所有历史台风灾害情况,通过台风判定方法找出台风灾害描述,再根据本文整理的台风记录去重方法判定,重建了1368—1911年共1 180次台风频率序列,探讨了东南沿海地区台风灾害的时空特征,研究了台风频率序列与影响因素之间的关系.主要结果如下:

    (1) 从空间分布上来看,东南沿海地区的台风影响大多集中在沿海地带,由沿海向内陆减小,且衰变过程很快;东南沿海地区受台风影响最多的地区应该是两广地区,其中广东省受台风影响最严重.

    (2) 本文分析的台风主要影响因素有2种:冷暖变化和太阳黑子.通过每种因子与台风频率的分析,可知:在明清小冰期的寒冷期,台风频率变动较大,而在温暖期台风频率变动平缓;冷暖变化平稳时台风频率变化平稳,冷暖波动较大时,台风频率同样也呈现较大的震荡性;太阳黑子与台风频率呈负相关关系,一般来说,太阳黑子周期进入活跃性低值时,副热带高压北移,台风对东南沿海地区影响增加,反之,黑子周期进入活跃期,副热带高压南移,东南沿海地区台风发生数量减少.

    本文研究东南沿海地区台风灾害的时空特征及其影响因素,为东南沿海地区台风灾害的预警及台风预测提供参考.虽然通过多源历史资料对台风灾害信息进行了搜集整理,但是对于明前期台风数据的记载记录仍然有缺失,提高资料的完整性和准确性,是下一步研究应该改进的方向之一.

计量
  • 文章访问数:  1550
  • HTML全文浏览量:  75
  • PDF下载量:  396
  • 被引次数: 0
出版历程
  • 收稿日期:  2012-03-04
  • 修回日期:  2012-03-28
  • 刊出日期:  2012-08-24

目录

/

返回文章
返回