雷向杰，方建剛，毛明策，姜創(chuàng)業(yè)，王越

(陜西省氣候中心，陜西西安710015)

0 引言

2011年西安世界園藝博覽會(簡稱西安世園會)屬A2+B1級別的國際性園藝博覽會，2011年4月28日至10月22日在西安浐灞生態(tài)區(qū)舉行。園區(qū)占地418 hm2，其中水域面積188 hm2，會期178 d，將有100多個國內(nèi)外城市和機構(gòu)參展，預計參觀人數(shù)1 200萬人次［1］。為了給有關(guān)部門應對可能出現(xiàn)的災害性天氣提供科學依據(jù)，擬定相應的活動方案和應急預案，采取有效措施，確保開、閉幕式慶典活動順利舉行，本文分析西安世園會開、閉幕式期間出現(xiàn)各種災害性天氣的可能性和可能產(chǎn)生的風險及影響，為西安世園會保障工作提供參考。

已有研究成果表明，雖然西安雷暴日數(shù)較少，但由于西安人口密度大，生產(chǎn)總值高，雷電災害頻度、經(jīng)濟損失模數(shù)、生命易損數(shù)均為極高等級。西安雷電災害綜合易損度為極高易損區(qū)［2］。西安冬小麥種植面積相對較小，灌溉條件好，冬小麥干旱風險為輕度風險區(qū)［3］。對于大風、連陰雨、霜凍等氣象災害而言，包括水文干旱、經(jīng)濟社會干旱等，西安的易損性分析類似于雷電，即由于人口密度大，生產(chǎn)總值高，經(jīng)濟損失模數(shù)、生命易損數(shù)均為極高等級。世園會開、閉幕式期間，園區(qū)人口密度更大。所以，本文氣象災害風險分析是在認為西安經(jīng)濟損失模數(shù)、生命易損數(shù)均為極高等級的前提下，重點對災害性天氣出現(xiàn)次數(shù)和出現(xiàn)概率(有些文獻稱頻度)進行分析。

1 資料與說明

西安市氣象站逐日觀測資料(氣溫、降水、日照、雷暴、大風等)為1951－2010年的資料，僅沙塵暴、揚沙、浮塵資料為1954－2010年觀測資料。西安災害性天氣出現(xiàn)可能性等級劃分標準見表1。

表1 西安災害性天氣出現(xiàn)可能性等級劃分標準

2 災害性天氣定義

2.1 暴雨

按照24 h降水總量進行分級，微量降水:＜0.1 mm;小雨:0.1～9.9 mm;中雨:10.0～24.9 mm;大雨:25.0～49.9 mm;暴雨:50.0～99.9 mm;大暴雨:100.0～199.9 mm;特大暴雨:≥200 mm。

2.2 連續(xù)降水

連陰雨是指連續(xù)陰雨達4～5 d或以上的天氣。有降水的天氣會對開、閉幕式效果和游客數(shù)量產(chǎn)生明顯影響。本文連續(xù)降水只統(tǒng)計開、閉幕式期間連續(xù)3 d有降水的連續(xù)降水天氣過程。

2.3 沙塵

沙塵天氣分為浮塵、揚沙、沙塵暴、強沙塵暴四類。浮塵:塵土、細沙均勻地浮游在空中，使水平能見度＜10.0 km的天氣現(xiàn)象。揚沙:風將地面塵沙吹起，使空氣相當混濁，水平能見度在1～10 km的天氣現(xiàn)象。沙塵暴:強風將地面大量塵沙吹起，使空氣很混濁，水平能見度＜1 km的天氣現(xiàn)象。強沙塵暴:大風將地面塵沙吹起，使空氣非常混濁，水平能見度＜0.5 km的天氣現(xiàn)象［4］。

2.4 雷暴

為積雨云云中、云間或云地之間產(chǎn)生的放電現(xiàn)象。表現(xiàn)為閃電并有雷聲，有時亦可只聞雷聲不見閃電。

2.5 大風

瞬時風速達到或超過17.0 m/s(或目測估計風力達到或超過8級)的風［5］。

2.6 高溫

最高氣溫超過35℃的天氣;如果連續(xù)幾天最高氣溫都超過35℃時，即可稱作高溫熱浪天氣。

2.7 干旱

干旱可分為氣象干旱、農(nóng)業(yè)干旱、水文干旱以及經(jīng)濟社會干旱等。氣象干旱是其它專業(yè)性干旱研究和業(yè)務的基礎。氣象干旱是指某時段由于蒸發(fā)量和降水量的收支不平衡，水分支出大于水分收入而造成的水分短缺現(xiàn)象［6］。考慮冬春氣象干旱對西安世園會開幕式和前期準備工作可能帶來的影響，世園會開幕式干旱判別標準要同時滿足以下兩個條件。一是4月28日之前沒有出現(xiàn)過透雨，即降水量≥20 mm的降水過程。二是下面三種情況至少出現(xiàn)一種:①4月降水距平百分率(使用1951－2010年平均值，下同)≤－80%;②3－4月降水距平百分率≤－50%;③前一年12月－4月降水距平百分率≤－20%。

2.8 強降溫

24 h日平均氣溫下降6℃以上，或48 h日平均氣溫下降8℃以上。

2.9 霜

水汽在地面及近地面物體上凝華而成的白色松脆的冰晶;或由露凍結(jié)成的冰珠。易在晴朗風小的夜間形成。每年秋季第一次出現(xiàn)的霜叫初霜，翌年春季最后一次出現(xiàn)的霜叫終霜。

3 開幕式期間災害性天氣風險分析

2011年西安世園會開幕式期間(4月27－29日，下同)，歷史同期極端最高氣溫35.6℃，極端最低氣溫2.7℃。其中4月28日，即開幕式當日西安多年平均氣溫17.2℃，平均降水量1.2 mm，平均相對濕度68%(表2)。

3.1 開幕式期間出現(xiàn)暴雨可能性小

陜西突發(fā)性暴雨7、8月居多［7］。根據(jù)西安氣象站1951－2010年60年資料分析，西安世園會開幕式期間，暴雨出現(xiàn)概率為0，連續(xù)2 d或者3 d出現(xiàn)大雨的概率為0。4月28日開幕式當日，大雨出現(xiàn)概率1.7%，中雨出現(xiàn)概率3.3%，最大單日降水量25.8 mm，出現(xiàn)在1976年(表2)。1951－2010年，西安4月28日之前出現(xiàn)暴雨的年份只有一個，1958年4月23日，日降水量54.8 mm。所以，開幕式當日西安暴雨出現(xiàn)可能性小，因強降水引發(fā)洪澇導致世園會開幕式不能如期舉行的風險小。

表2 世園會開幕式期間西安部分氣象要素1951－2010年平均值和災害性天氣出現(xiàn)概率

續(xù)表2

3.2 開幕式期間出現(xiàn)連續(xù)降水天氣可能性較大

1951－2010年，4月27－29日連續(xù)3 d降水的天氣共出現(xiàn)7次，出現(xiàn)概率11.7%(表3)。1951－2010年沒有出現(xiàn)過4月27－29日有2 d為中雨或者大雨的情況。

表3 西安1951－2010年4月27－29日均有降水的連續(xù)降水過程

干旱年份，西安4月下旬出現(xiàn)的連續(xù)降水天氣往往能緩解或解除旱象。2011年西安世園會參展植物種類多，連續(xù)降水天氣會使土壤和空氣潮濕，日照不足，可能使部分喜光植物生長發(fā)育受到影響。

連續(xù)降水天氣對世園會開幕式慶典活動和城市交通帶來不利影響，會導致開幕式當日游客數(shù)量低于預期人數(shù)，影響旅游收入和開幕式效果。這一點可以從時間上與西安世園會開幕式非常接近的2000－2010年“五一”黃金周西安接待國內(nèi)游客數(shù)量和旅游收入一覽表中看出來。2000－2010年“五一”黃金周西安出現(xiàn)3 d或者3 d以上連續(xù)降水的有2002和2004年，2002年國內(nèi)游客人數(shù)和旅游收入與上一年相比是減少的，2004年因為2003年“非典”無法比較，其它年份(2008年假期改為3 d除外)國內(nèi)游客人數(shù)和旅游收入較上年都是增加的(表4)。

表4 2000－2010年“五一”黃金周西安逐日降水量和接待游客人數(shù)及旅游收入

3.3 開幕式期間出現(xiàn)干旱可能性大

西安1951－2010年月平均降水量，12月6.3 mm，1月7.3 mm，2月10.6 mm，3月25.6 mm，4月44.6 mm。冬季氣候干燥，春季氣溫回升快，蒸發(fā)量大，植物需水量迅速增加，容易形成冬春連旱。春季第一場≥20 mm的降水過程被稱為春季第一場透雨，它的出現(xiàn)早晚很大程度上決定了冬春干旱得到緩解或者解除的時間。春季第一場透雨出現(xiàn)晚的年份，常常會出現(xiàn)較為嚴重的春旱或者春夏連旱。過去60年，到4月28日西安仍沒有出現(xiàn)透雨，且4月降水距平百分率≤－80%，3－4月降水距平百分率≤－50%，前一年12月－4月降水距平百分率≤－20%至少出現(xiàn)一種情況的干旱年份共12個，出現(xiàn)概率20%。所以，西安世園會開幕式期間出現(xiàn)干旱可能性大。世園會參展植物種類繁多，這就對園區(qū)灌溉設施的布設提出了較高要求。

干旱除危害園區(qū)植物正常生長外，還會促使生態(tài)環(huán)境惡化，易導致沙塵天氣增多，人體免疫力下降;干旱使灌溉投入加大，世園會運營成本增加。

3.4 開幕式期間出現(xiàn)沙塵天氣可能性大

1951－2010年，開幕式期間西安出現(xiàn)沙塵暴1次，揚沙9次，浮塵17次。4月27－29日沙塵天氣單日出現(xiàn)概率12.3%～16.7%。4月28日出現(xiàn)沙塵天氣9次，單日出現(xiàn)概率15.8%，其中揚沙5次，出現(xiàn)概率8.8%，浮塵4次，出現(xiàn)概率7.0%(表2)。

1983年4月27－28日強沙塵暴曾造成陜西榆林定邊縣6人死亡、10人失蹤的重大損失［8］。西安不會出現(xiàn)這樣的特強沙塵暴，但出現(xiàn)沙塵天氣的可能性大。1971－2003年西安春季5次重度污染事件都是由于西安上游出現(xiàn)較強的沙塵暴，使西安出現(xiàn)揚沙、浮塵天氣，PM10急劇增加達到重度污染［9－10］。

3.5 開幕式期間出現(xiàn)雷暴天氣可能性小

開幕式期間出現(xiàn)雷暴天氣可能性小。4月28日西安僅1959年和1966年出現(xiàn)過雷暴天氣，出現(xiàn)概率3.3%。1951－2010年，4月27日出現(xiàn)雷暴3次，29日出現(xiàn)雷暴4次。

3.6 開幕式期間出現(xiàn)大風天氣可能性小

4月27－29 日，西安僅1965年4月27日出現(xiàn)過大風天氣。

3.7 開幕式期間出現(xiàn)高溫天氣可能性小

4月27－29 日西安僅2006年4月29日出現(xiàn)過日最高氣溫大于35℃的高溫天氣。

總之，開幕式期間(或4月28日)，西安出現(xiàn)可能性大的災害性天氣有干旱、沙塵，出現(xiàn)可能性較大的災害性天氣有連續(xù)降水，出現(xiàn)可能性小的災害性天氣有雷暴、高溫、大風等(圖1)。1951－2010年，西安終霜最晚出現(xiàn)日期為1976年的4月24日，終霜都出現(xiàn)在開幕式之前。

圖1 開幕式期間(或4月28日)西安災害性天氣出現(xiàn)概率

4 閉幕式期間災害性天氣風險分析

2011年西安世園會閉幕式期間(10月21－23日，下同)，歷史同期極端最高氣溫為29.0℃，極端最低氣溫為－0.1℃。其中10月22日西安多年平均氣溫12.9℃，平均降水量1.5 mm，平均相對濕度76%(表5)。

表5 世園會閉幕式期間西安部分氣象要素1951－2010年平均值和災害性天氣出現(xiàn)概率

續(xù)表5

表6 西安1951－2010年10月21－23日均有降水的連續(xù)降水天氣過程

4.1 閉幕式期間出現(xiàn)暴雨可能性小

根據(jù)西安氣象站1951－2010年資料分析，西安世園會閉幕式期間，暴雨和大雨出現(xiàn)的概率都為0;10月22日閉幕式當日，中雨出現(xiàn)概率為3.3%，小雨出現(xiàn)概率28.3%，最大單日降水量18.4 mm，出現(xiàn)在2008年(表5)。1951－2010年，西安最晚暴雨出現(xiàn)日期為2003年9月19日，日降水量66.3 mm。10月22日西安暴雨出現(xiàn)可能性小，引發(fā)洪澇致使世園會閉幕式不能如期舉行的風險小。

4.2 閉幕式期間出現(xiàn)連續(xù)降水天氣可能性大

10月21－23 日西安世園會閉幕式期間，1951～2010年出現(xiàn)連續(xù)降水天氣共9次，出現(xiàn)概率15.0%(表6)。

連續(xù)降水天氣對閉幕式當日游客數(shù)量和旅游收入的影響之大可以從與西安世園會閉幕式時間比較接近的2000－2010年“十一”黃金周西安逐日降水量和國內(nèi)游客人數(shù)、旅游總收的對比中看出來(表7)。2000－2010年“十一”黃金周西安國內(nèi)游客人數(shù)與上一年相比只有3個年份是減少的，這3年正是出現(xiàn)3 d或者3 d以上連續(xù)降水的2001、2003、2005年;2001、2005年旅游總收入較上年減少，2003年連續(xù)5 d降水，西安國內(nèi)游客人數(shù)較上年減少、旅游總收入?yún)s較上年增加，主要原因是連續(xù)5 d降水使過夜人數(shù)比例高于其它年份。

表7 2000－2010年“十一”黃金周西安逐日降水量和國內(nèi)游客人數(shù)及旅游總收入

續(xù)表7

4.3 閉幕式期間出現(xiàn)沙塵天氣可能性較小

1950－2010年，10月21－23日西安沒有出現(xiàn)過沙塵暴，出現(xiàn)揚沙2次，浮塵6次。10月21－23日沙塵天氣單日出現(xiàn)概率5%左右，明顯低于開幕式。閉幕式當日出現(xiàn)沙塵天氣3次，單日出現(xiàn)概率5.3%，其中揚沙1次，出現(xiàn)概率1.8%，浮塵2次，出現(xiàn)概率3.5%(見表5)。

4.4 閉幕式期間出現(xiàn)雷暴天氣可能性小

閉幕式期間西安僅1980年10月21日出現(xiàn)過雷暴天氣。

4.5 閉幕式期間出現(xiàn)大風天氣可能性小

1951－2010年，西安僅1959年10月22日出現(xiàn)過大風天氣，出現(xiàn)概率1.7%。10月21日和23日沒有出現(xiàn)過大風天氣。

4.6 閉幕式期間出現(xiàn)強降溫天氣可能性較小

1951－2010年，西安10月21－23日出現(xiàn)強降溫3次，出現(xiàn)概率5.0%。強降溫可能使抗凍能力弱的植物遭受凍害，嚴重時會死亡，給參展商和運營商造成經(jīng)濟損失。氣溫劇降對很多老年慢性病人非常不利，影響游園人數(shù)。

4.7 閉幕式期間出現(xiàn)初霜可能性較小

1951－2010年，10月21－23日西安出現(xiàn)初霜7次，其中10月22日3次，出現(xiàn)概率5.0%。西安初霜最早出現(xiàn)日期為1981年的10月9日，10月22日及其以前出現(xiàn)初霜的年份有10個，出現(xiàn)概率16.7%，其它年份出現(xiàn)在10月23日之后。初霜對植物影響較大，可能使世園會部分參展植物遭受凍害。

閉幕式期間(或10月22日)，西安出現(xiàn)可能性大的災害性天氣是連續(xù)降水，出現(xiàn)可能性較小的災害性天氣有沙塵、強降溫和霜，出現(xiàn)大風、雷暴和高溫等的可能性小，西安10月22日及其以前出現(xiàn)霜凍的可能性大(圖2)。

2 閉幕式期間(或10月22日)西安災害性天氣出現(xiàn)概率

5 小結(jié)與討論

(1)世園會開、閉幕式期間，正值西安由春到夏和由秋到冬的過渡時期，氣溫、降水變率大，有可能出現(xiàn)連續(xù)降水、沙塵、雷暴、大風、強降溫、霜凍、干旱等災害性天氣，影響參展植物和慶典活動的游園人數(shù)和經(jīng)濟收入。但開、閉幕式當日，出現(xiàn)暴雨、大風等嚴重影響慶典活動，導致慶典活動不能如期進行的嚴重災害性天氣的可能性小。建議相關(guān)部門針對不同災害性天氣出現(xiàn)可能性的大小及影響，提前擬定相應的活動方案和應急預案，根據(jù)天氣預報，采取有效措施，確保開、閉幕式慶典活動取得預期效果。

(2)本文分析使用了位于西安市肖家村的西安氣象站近60年觀測資料，這和位于西安浐灞生態(tài)區(qū)的世園會園區(qū)各種氣象要素、災害性天氣出現(xiàn)日數(shù)等會有一定的差別。目前，園區(qū)已建成氣象觀測站，請有關(guān)部門在開、閉幕式期間注意收聽收看氣象部門發(fā)布的園區(qū)氣象監(jiān)測信息和園區(qū)天氣預報。

(3)連續(xù)降水既是災害性天氣，又是高影響天氣，尤其是對旅游人數(shù)和旅游總收入的影響很大。對與西安世園會開、閉幕式舉辦時間比較接近的2000－2010年“五一”和“十一”黃金周西安接待國內(nèi)游客數(shù)量和旅游收入與黃金周期間西安逐日降水情況的對比分析發(fā)現(xiàn):凡是黃金周期間西安連續(xù)降水日數(shù)小于3 d的年份，西安接待國內(nèi)游客數(shù)量和旅游收入與上一年比較都是增加的;凡是黃金周期間西安連續(xù)降水日數(shù)為3～4 d的年份，西安接待國內(nèi)游客數(shù)量和旅游收入與上一年比較都是減少的;2003年“十一”黃金周期間，西安1－5日連續(xù)5 d降水，西安接待國內(nèi)游客數(shù)量較上一年減少，旅游收入?yún)s較上一年增加，過夜游客比例較大是主要原因。

(4)西安暴雨最早出現(xiàn)日期為1958年4月23日，日降水量54.8 mm。所以，西安開幕式期間出現(xiàn)暴雨可能性小，但不是絕對不可能。

致謝:感謝西安市旅游局規(guī)劃處提供黃金周西安國內(nèi)游客人數(shù)和旅游總收入等資料。

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