1. 引言
热带气旋(Tropical Cyclone，泛指热带低压、热带风暴、强热带风暴、台风、强台风和超强台风，以下简记“TC”)因其伴随的狂风、暴雨、巨浪和风暴潮，常常拔树倒屋、毁坏海堤、使海水倒灌和致洪致涝并引发泥石流等，给人类造成巨大的灾难，有时其破坏力骇人听闻[1] 。如1922年8月TC登陆汕头时，震山撼岳、暴雨倾盆，平地水深丈余、乡村多被卷入海涛之中，并造成7千余人死亡；1970年11月袭击孟加拉湾的热带风暴造成30余万人员死亡；1975年8月深入内陆的TC引发了河南驻马店地区的特大洪水，损失惨重；2005年8月的“卡特里娜”飓风给美国新奥尔良市造成了重创……
TC是全球主要的灾害性天气系统之一，我国是深受TC影响的重灾国之一。据统计，1980-2004年间，我国平均每年因TC造成的直接经济损失为168.94亿元人民币，约占当年国民生产总值(GDP)的0.36%，而且正以约14.6亿元/年的速率逐年递增[2] 。
然而，当人们饱尝夏季连续高温闷热煎熬之际，一场伴随着台风的狂风和骤雨袭来，气温立刻随之降低，高温酷暑也由此缓解。例如2003年7月下旬正是台风“伊布都”结束了江南大部分地区持续40℃左右的高温天气。再如2004年江南的持续高温也正是被8月中旬的“云娜”台风终结的。此外，伴随高温酷暑的缓解，用于防暑降温的生活用水和用电量大幅减少，从而缓解能源(电力)供应的紧张程度，其社会和经济效益也相当可观。因此，热带气旋并非一无是处。但是，对TC益处的研究极少，本文旨在以上海为例，对TC在缓解盛夏高温和供电紧张方面的益处进行初步分析。
2. 使用方法和资料说明
本文使用的1949~2006年TC资料取自上海台风研究所整编的《热带气旋年鉴》(1989年以前为《台风年鉴》)、1884~1948年的TC资料取自美国联合台风预警中心(JTWC)的整编资料，使用的1884~2006年间上海气温资料和2003~2006年间上海用电数据均由上海市气候中心提供。
本文首先对上海的高温热浪天气特征进行了普查，然后对上海高温热浪中断与西北太平洋热带气旋活动的关系进行了统计分析，并在此基础上估算了因热带气旋活动使高温热浪中断而减少的用电量。
3. 上海之高温热浪特征
为考察TC对缓解上海高温的作用，本文首先对上海的高温热浪特征进行了初步分析。众所周知：上海地处东亚副热带地区，夏季因受西北太平洋副热带高压的控制易出现高温及热浪天气。事实上，1884~2006年间上海共出现高温天气(日最高气温 ≥ 35℃)1679天，平均每年13.7天，其中1934年最多达55天，1884年和1999年最少仅1天。图1给出了历年上海高温日数的分布，可见：1890年代、1930~1940年代和1990年代至今是上海高温频发时期，1900~1940年代、1980年代以来的高温日数有逐年增多的趋势。
上海的高温季节长达145天(自5月5日至9月27日)，图2给出了历年高温起始日(该年最早出现高温天气的日期)和终止日(该年最晚出现高温天气的日期)序号(1月1日起记)，可见：1930年代以前，高温的起止日呈平稳起伏状；1930~1940年代，高温起始日逐年提前、终止日逐年延迟，高温季节延长、高温日数增多；1940~1970年代，高温的起始日逐年延迟、终止日逐年提前，高温季节缩短、高温日数减少；1980年代至今，高温的起始日逐年提前、终止日逐年延迟，高温季节延长、高温日数增多。
1884~2006年间，上海共发生了194次高温热浪过程(连续3天以上的高温天气，以下简称“称热浪”或“酷暑”[3] )，平均每年约有1.6次，最多的年份高达5次(1940、1942、1947、1995、2006年)，最少的年份(1884、1888、1901、1904、1907、1911、1916、1918、1919、1928、1943、1951、1955、1956、1961、1963、1968~1970、1972~1976、1979~1982、1985、1986、1991、1996、1997、1999年，共34年)未发生高温热浪过程。与高温日数的年代际变化特征类似：1890年代、1930~1940年代和1990年代至今是上海高温热浪过程的频发时期，1900~1940年代、1980年代以来的高温热浪过程逐年增多；1950~1970年代高温热浪过程逐年减少，1970年代是高温热浪过程的低发时期(如图3所示)。
Figure 1. Days of heat wave in Shanghai during 1884-2006 (red line: slipping average of 10 yr)
图1. 1884~2006年间上海历年高温日数分布(红线为10年滑动平均)
Figure 2. Start and end days of heat wave in Shanghai during 1884-2006 (heavy line: slipping average of 10 yr)
图2. 1884~2006年间上海历年高温起始日与终止日期分布(粗实线为10年滑动平均)
热浪事件的频数随高温持续日数的延长而快速递减(如图4所示)。1884~2006年间的194次高温热浪事件中，半数以上热浪事件的高温天气持续不足5天，但热浪事件持续日期最长的高温天气达24天(1926年7月22日~8月14日)之久。
4. 热带气旋与酷暑中断
上海高温热浪最为集中的盛夏季节，也正是西北太平洋TC最为活跃的季节。通常，伴随着TC的狂风和骤雨袭来，气温也将随之降低，从而导致高温热浪过程的中断(或结束)。统计表明：1884~2006年间，上海共有134次(约占总数的69%)高温热浪过程中断时，西北太平洋区域(包括海上和登陆后)有TC活动，且高温热浪的持续时间越长，其中断时西北太平洋上有TC活动的比例越高(图5)。对于上海而言，持续时间达10天以上的高温热浪事件(24次)中的75%，在其中断时西北太平洋上有TC活动；持续20天以上的高温热浪事件(4次)，其中断时西北太平洋上均有TC活动。
图6为历年上海热浪中断时有、无TC的频数(a)和比例(b)。可见：1890年代，上海的高温热浪中断时，西北太平洋上有、无TC活动的比例相当(有TC的比例略少)；但是，在1884~2006年百余年间，上海的高温热浪中断时，西北太平洋上有TC活动的比例呈增加的趋势(递增率约为0.41/年)，至2000年以来上海的热浪中断时西北太平洋上有TC活动的比例平均高达约90%。
统计表明，1884~2006年间，有TC活动时上海的高温热浪平均的中断日期为8月1日，而无TC活动时的热浪平均中断日期约提早4天(7月28日)。图7给出了1884~2006年的百余年间上海历次高温热浪过程中断日期的散点分布，可见：偏晚中断的热浪在其结束时西北太平洋上大多有TC活动，而偏早
Figure 3. Frequency of heat wave in Shanghai during 1884-2006 (heavy line: slipping average of 10 yr)
图3. 1884~2006年间上海历年高温热浪过程数分布(粗实线为10年滑动平均)
Figure 4. Relationship between the frequency and the sustained days of heat wave in Shanghai during 1884-2006
图4. 1884~2006年间上海高温热浪事件的频数随高温持续日数的分布
Figure 5. The frequency of heat wave and interrupted by tropical cyclone during 1884-2006 in Shanghai
图5. 1884~2006年间上海总的及被热带气旋中断的高温热浪事件频数随高温持续日数的分布
(a)
(b)
Figure 6. The frequency (a) and ratio (b) of with or without tropical cyclone in Northwest Pacific region when heat wave interrupted during 1884-2006 in Shanghai (red—with tropical cyclone, blue—without tropical cyclone)
图6. 历年上海热浪中断时有无TC的过程数(a)和比例(b)(红——西北太平洋上有TC活动，蓝——无TC)
Figure 7. The date scatters of heat wave interrupted in Shanghai during 1884-2006 (red—with TC when heat wave interrupted, blue—without TC when heat wave interrupted)
图7. 1884~2006年间上海高温热浪事件中断日期的散点分布(红——热浪中断时有TC活动，蓝——热浪中断时无TC活动)
中断的热浪在其结束时西北太平洋上则少有TC活动。而且，上海百余年来的高温热浪过程中断的日期有提前的趋势，西北太平洋上有TC活动时热浪的中断日期平均每10年约提前0.4天、无TC时提前约0.1天/10年。
如前所述，上海地区的高温热浪过程中断时，西北太平洋地区常伴有TC的活动。统计表明，1884~2006年间，上海高温热浪中断时西北太平洋上同时有2个TC的情况有24次，同时有多个TC在西北太平洋区域活动的情况共有14次(其中3个和4个TC的情况分别有11次和3次，详见表1)。
图8给出了1884~2006年间上海高温热浪中断时在西北太平洋地区活动的TC位置(左图)及其全程移动路径(右图)，可见：当TC沿20˚N左右的纬线向偏西方向移动(TC位于距上海以南至西南方约8~10个经纬距的110~130˚E、20˚N附近)及在120~130˚E附近的近海转向(TC位于距上海以东至东南方约8~10个经纬距的20~30˚N，125˚E附近)时，易使上海地区的高温热浪中断。
进一步分析表明：当TC沿20˚N左右偏西移动并位于110~130˚E附近时，伴随TC的偏西移动，来自TC东北侧的东南气流源源不断地将海面的凉爽空气输送到上海地区(图略)，从而缓解或中断上海的高温热浪过程；而当TC在120~130˚E附近的近海转向并位于20~30˚N附近时，往往伴随有西北太平洋副热带高压的东撤或位置偏东且多位于海上，上海因受副高西南沿来自海上的东南气流影响而降温。此外，来自海上的东南气流在携带水汽向西北方向推进的过程中，因遇西风带系统并发生相互作用极易成云降水并最终降温。
5. 热带气旋与缓解供电紧张
随着近年来城市经济社会的发展，上海的用电量呈增加的趋势(图9)，递增率约为6.39 kwh/天(由于资料等原因，仅取2003年1月至2006年7月为研究时段)。图9表明，夏季是上海用电的高峰期。众所周知，夏季也是上海受TC影响最为明显的季节，在134次伴有TC活动的热浪中断事件中，均集中在7~9月。
高温热浪中断，日最高气温明显降低。统计表明：在134次伴有TC活动的上海高温热浪中，热浪中断当天的最高气温平均较前一天降低1.78℃。热浪中断后，有时气温会很快升高并在第2天再度出现高温(如：2004年7月27日受TC影响，使自16日以来持续了11天的高温热浪中断，但28日气温即上升了1.1℃，并出现35.8℃的高温天气)，有时则能维持3天以上的持续降温(如：2004年8月10日，受TC影响使自5日以来持续了5天的热浪中断，且降温一直持续至13日，如图10所示最长可达8天)。
伴随高温热浪的中断和气温的持续降低，用于防暑降温的供电量将随之减少，从而使紧张的电力供应得到一定程度的缓解，并产生一定的社会和经济效益。图11为2003年1月至2006年7月间伴有TC活动的上海热浪及其中断前后的最高气温和日用电量分布，可见：日用电量随着热浪的持续呈线性增长的趋势；当热浪中断、最高气温回落时，日用电量则随之明显减小。
热浪中断后，视日最高气温的明显上升为TC的影响结束，并假定：如果没有TC活动的影响，热浪将持续，且日最高气温和日用电量也都将维持(其量值均至少与热浪最后一天持平)。则在2003年1月~ 2006年7月间的12次热浪中断事件中，TC共使日最高气温降低了133.6℃(平均每个过程降低11.13℃)，减少日用电量共67,218万kwh(平均每个过程节约用电5601.5万kwh，单次最多可达25,375万kwh)。
参照“上海市电网夏季销售电价表[http://www.shdpc.gov.cn/upload/11197/3.xls]”中较为低廉的居民生活用电的电价(0.612元/kwh)，可以估算出TC使单次热浪中断带来的因减少供电量的经济价值平均约为3428.118万元。但不同的过程差异较大，如图10所示：TC对热浪中断后的影响最长可持续8天(2003年8月7日至14日)，可节约的电价高达15529.5万元。
6. 结论与讨论
TC在给人们带来灾害的同时，也不乏益处。本文通过分析1884~2006年间上海地区高温热浪事件的特征，发现：
1) 百年来，上海地区共发生194次高温热浪，其中约有69%(134次)的热浪中断时，西北太平洋上
Table 1. Multi-tropical cyclone in Northwest Pacific region when the heat wave interrupted in Shanghai during 1884-2006 (“*”—the nearest tropical cyclone from Shanghai when the heat wave interrupted)
表1. 1884~2006年间上海高温热浪中断时西北太平洋地区的多台风活动(带*号者为热浪中断时距离上海较近的TC)
Figure 8. The location (left) and track (right) of tropical cyclone in Northwest Pacific region when the heat wave interrupted in Shanghai during 1884-2006 (the original point of coordinate in left located in Shanghai)
图8. 1884~2006年间上海高温热浪事件中断时西北太平洋地区的TC位置分布(左)及其全程路径(右)(左：坐标原点为上海市，即(31.40N, 121.480E))
Figure 9. The daily power consumption in Shanghai from January 2003 to July 2006 (unit: ten thousand kwh)
图9. 2003年1月~2006年7月间上海全市日用电量(单位：万kwh)
Figure 10. The days of power rate related to the heat wave interrupted by TC in Shanghai from January 2003 to July 2006 (left/right coordinate—the power rate and days)
图10. 2003年1月~2006年7月TC对热浪中断后的影响(持续降温)天数和节约的电费左、右纵坐标分别为节约的电费和影响天数(单位分别为：万元和天)
Figure 11. The highest temperature and daily power consumption of the heat wave and during its interrupted process with TC from January 2003 to July 2006 in Shanghai (left/right coordinate—the daily power consumption and highest temperature)
图11. 2003年1月~2006年7月伴有TC活动的上海热浪及其中断前后的最高气温和日用电量左、右纵坐标分别为日用电量和最高气温，单位分别为万kwh和˚C
有TC活动。热浪持续的时间越长，中断时有TC活动的比例越高。持续10天(24次)时比例为75%，持续20天(4次)时比例高达100%。
2) 伴有TC活动的热浪中断的当天，最高气温较前一天平均降低1.78℃，而且这种降温趋势有时可持续8天以上，累计降温平均可达11.13℃。
3) 在2003年1月~2006年7月伴有TC活动的12次热浪事件中，因日最高气温降低而减少的用于防暑降温的额外支出的电量平均每次约为5601.5万kwh(单次最多可达25,375万kwh)，约合3428.118万元人民币(单次最高可节约的电价为1.55亿元)。
4) 伴有TC活动的热浪中断时，有时还不只一个TC(双TC的情况有24次、3TC和4TC的情况分别有11次和3次)。通常当TC沿20˚N向偏西方向移动且TC位于距上海以南至西南方约8~10个经纬距，或当TC在120~130˚E附近的近海转向且TC位于距上海以东至东南方约8~10个经纬距时，易使上海地区的高温热浪中断。
在伴有TC活动的高温热浪中断事件中，有些TC不任是在其全程移动过程中、还是当热浪中断时的位置，均距离上海较远，如何客观判定热浪的中断是否与该TC有关？以及TC导致热浪中断的机理？等有待进一步分析。
此外，TC的益处不仅表现在缓解高温热浪方面，而且还可以缓解内陆的干旱和增加渔民的渔获量等，其带来的益处尚待进一步客观评估。TC既有灾也有益，人们应善待TC！以利于防台减灾、趋利避害。
基金项目
国家重点基础研究发展计划(2013CB430305)、公益性行业(气象)科研专项(GYHY201406010)。