李向紅，趙潔妮，伍 靜，王存真，陳國連，鄭傳新

(1.桂林市氣象局，廣西桂林541001;2.荔浦縣氣象局，廣西荔浦541002)

0 引言

近年由于地質(zhì)災(zāi)害的頻發(fā)，對(duì)降雨與地質(zhì)災(zāi)害的關(guān)系有多方面的研究。曲曉波等［1］分析了舟曲特大地質(zhì)災(zāi)害的降雨量具有局地性強(qiáng)、短時(shí)強(qiáng)度大、突發(fā)性強(qiáng)的特點(diǎn)。王錫穩(wěn)等［2］指出，地質(zhì)災(zāi)害直接由強(qiáng)降雨造成，地質(zhì)災(zāi)害滯后峰值雨量1～3 h;段旭等［3］、徐晶等［4］、張玉成等［5］、田斌等［6］指出，滑坡泥石流發(fā)生與短時(shí)強(qiáng)降水和前期雨量關(guān)系密切，不同地質(zhì)和地貌條件下滑坡泥石流發(fā)生對(duì)降水量大小的響應(yīng)有比較大的差異;關(guān)于對(duì)地質(zhì)災(zāi)害的預(yù)警，魯客新等［7］，韓杰等［8］研究了坡溝侵蝕特征及滑坡泥石流災(zāi)害分類方法;還有學(xué)者研究了地形對(duì)暴雨增幅的影響［9－12］，研究了地質(zhì)災(zāi)害防治、預(yù)報(bào)預(yù)警方法，包括模式的應(yīng)用［13－15］。

廣西桂林屬亞熱帶濕潤季風(fēng)氣候，西北有越城嶺山系(由貓兒山、四排山等山脈組成)，東北有都龐嶺山系，東南有海洋山，中部地勢較低，成為“湘桂走廊”。每年汛期南下冷空氣受“湘桂走廊”的引導(dǎo)、暖濕的西南低空急流沿“湘桂走廊”北上，南北冷空氣在西北面越城嶺山系南麓強(qiáng)烈交匯往往形成雷電暴雨，雨量較其它鄉(xiāng)鎮(zhèn)更為豐沛。山脈南面的降水量較北半坡增多，呈現(xiàn)明顯的差異性，例如在貓兒山東南側(cè)的貓兒山、華江，四排山東南側(cè)的龍水、咸水雨量明顯較多。

同時(shí)桂林的山脈、孤峰等山體受風(fēng)化溶蝕、褶皺和斷裂影響，巖塊很容易分離、碎裂、崩塌、滑坡。據(jù)不完全統(tǒng)計(jì)，桂林市區(qū)內(nèi)近些年來發(fā)生巖石崩塌100多起，造成經(jīng)濟(jì)損失超過上億元。

2011年5月9日13:00－13:30，廣西桂林市全州縣咸水鄉(xiāng)四排山脈東南側(cè)的蔣家山體發(fā)生山體滑坡(“5·9”滑坡)，滑坡滑坡產(chǎn)生于花崗巖山區(qū)的強(qiáng)風(fēng)化層中，為土質(zhì)和巖質(zhì)混合的滑坡類型，滑坡體總規(guī)模約20萬m3，滑坡體從120 m高處向下高位滑落，坡體較陡峭。災(zāi)害造成1人受傷，22人死亡，直接經(jīng)濟(jì)損失上千萬元。

1 “5·9”滑坡災(zāi)害發(fā)生時(shí)暴雨特征

根據(jù)桂林市地面氣象自動(dòng)站網(wǎng)監(jiān)測:2011年5月7日20時(shí)－9日13時(shí)，桂林市強(qiáng)降雨位于西北山區(qū)的中峰－華江－金石一帶，雨帶走向?yàn)闁|北－西南向(圖1)。距離災(zāi)害現(xiàn)場約4 km的咸水站位于該降雨帶內(nèi)，過程雨量為149.6 mm。其中咸水站5月7日20時(shí)－5月8日20時(shí)雨量為50.4 mm，8日20時(shí)－9日13時(shí)雨量為99.2 mm。

圖1 桂林2011年5月7日20時(shí)－9日13時(shí)雨量分布

咸水站2011年5月8日05時(shí) －9日14時(shí)逐小時(shí)雨量圖表明:該站5月8日10時(shí)1 h雨量達(dá)到34.4 mm。從8日11時(shí)－9日6時(shí)基本為小雨天氣，從9日7時(shí)開始，雨量突然增大，每小時(shí)雨量達(dá)到2 8.8 mm。9日7－1 1時(shí)5 h雨量達(dá)到91.2 mm;11時(shí)開始雨勢減弱，轉(zhuǎn)為小雨天氣，12－13時(shí)雨量1.4 mm，短時(shí)強(qiáng)降雨結(jié)束后2.5 h，滑坡發(fā)生。

2 強(qiáng)暴雨成因分析

2.1 200 hPa高空急流與強(qiáng)輻散

實(shí)況分析表明，2011年5月7－9日，200 hPa高層為高壓脊控制，為強(qiáng)輻散區(qū)，而在500 hPa，在廣西與湖南交界為高空槽區(qū)，起到一個(gè)抽吸作用，連續(xù)在桂林北部出現(xiàn)暴雨。2011年5月8日咸水雨量為50.4 mm，9日為100.5 mm。圖2a為2011年5月9日02時(shí)200 hPa高度場與高空急流分布，可見在四川貴州云南一帶為高壓脊，桂林咸水滑坡點(diǎn)(XS)處于脊前偏北風(fēng)中，等高線為開口的形式控制下;同時(shí)高空急流達(dá)到60 m/s，桂林位于高空急流的右側(cè)，為輻散區(qū)控制。從200 hPa散度(圖2b)可以看到:2011年5月9日02時(shí)，廣西北部200 hPa的高空為一東北西南走向的帶狀強(qiáng)輻散區(qū)，走向與山脈走向一致，為咸水(XS)－桂林(GL)－河池(HC)，咸水(XS)位于強(qiáng)輻散帶內(nèi)，散度大于2×10－5·s－1。高層的強(qiáng)輻散起到一個(gè)抽吸作用，有利于低層暖濕氣流的抬升，有利于暴雨的發(fā)生。

圖2 2011年5月9日2時(shí)200 hPa高度風(fēng)速、散度

2.2 500 hPa渦度與垂直速度

2011年11月8日20時(shí)500 hPa實(shí)況分析表明:在110°E附近為東北 －西南向小槽，芷江(ZJ)、貴陽(GY)為西北風(fēng)，桂林(GL)、河池(HC)為偏西風(fēng)，桂林位于槽前;高空小槽使桂林為輻合上升區(qū)，為這次暴雨提供了有利的動(dòng)力條件。

從2011年5月9日2時(shí)500 hPa渦度分布(圖3a)可見，從桂東北到整個(gè)廣西東部都為正渦度帶控制，地質(zhì)災(zāi)害發(fā)生點(diǎn)咸水(圖中XS)位于強(qiáng)正渦度中心，渦度達(dá)到10×10－5·s－1，強(qiáng)烈的正渦度是暴雨的條件。對(duì)應(yīng)500 hPa垂直速度分布圖(圖3b)，可見桂林、柳州東北部都為強(qiáng)垂直速度上升區(qū)，地質(zhì)災(zāi)害發(fā)生點(diǎn)(XS)的垂直速度達(dá)到0.6 Pa·s－1，強(qiáng)烈的垂直速度使得上升運(yùn)動(dòng)加強(qiáng)，有利于短時(shí)強(qiáng)暴雨的發(fā)生。

圖3 2011年5月9日2時(shí)500 hPa渦度、垂直速度

2.3 850 hPa低空急流

從6日開始，850 hPa西南低空急流建立，桂林西南風(fēng)速達(dá)到14～16 m/s，7日西太平洋副高明顯加強(qiáng)，與加深的四川槽之間形成強(qiáng)盛的西南偏南風(fēng)，桂林風(fēng)速達(dá)到18 m/s，而在桂林站的北面及西北面的芷江、貴陽站為12 m/s的西南風(fēng)，即在桂林以北存在明顯的風(fēng)速輻合。9日02時(shí)850 hPa風(fēng)速分布(圖4a)顯示:芷江、貴陽站的西南風(fēng)達(dá)到12 m/s，在廣西北部有南風(fēng)風(fēng)速輻合，地質(zhì)災(zāi)害發(fā)生點(diǎn)咸水(圖中XS)的西南風(fēng)達(dá)到14 m/s。低層風(fēng)速輻合有利于輻合上升運(yùn)動(dòng)的發(fā)生，是這次暴雨的另一動(dòng)力抬升機(jī)制。9日08時(shí)850 hPa風(fēng)速分布(圖4b)顯示:低空急流大值區(qū)繼續(xù)北抬，大于18 m/s的西南風(fēng)控制了湘桂走廊，西南低空急流的加強(qiáng)有利于暴雨的水汽輸送。

地面等壓線，基本為東北－西南向，與湘桂走廊走向一致，存在從東南到西北的氣壓梯度，地面梯度風(fēng)為西南－東北向，那么地面風(fēng)沿湘桂走廊移動(dòng)，容易受地形影響，容易在貓兒山南側(cè)的華江，四排山南側(cè)的咸水造成氣流抬升，出現(xiàn)暴雨天氣。

圖4 2011年5月9日02時(shí)和08時(shí)850 hPa風(fēng)速分布

2.4 水汽輸送特征

分析1 000 hPa到300 hPa水汽通量的垂直積分可見(圖5)，2011年5月9日02時(shí)廣西中部為水汽通量垂直積分大值區(qū)，強(qiáng)度達(dá)到70 g·s－1·cm－1，滑坡點(diǎn)位于 60 g·s－1·cm－1的邊緣，為強(qiáng)水汽通量傳輸帶上，水汽隨西南急流向北輸送，必將到達(dá)滑坡點(diǎn)(圖中XS)。到2011年5月9日08時(shí)水汽通量垂直積分大值區(qū)繼續(xù)北上增強(qiáng)，到達(dá)滑坡地點(diǎn)，70 g·s－1·cm－1的范圍明顯擴(kuò)大，滑坡點(diǎn)的水汽通量垂直積分達(dá)到75 g·s－1·cm－1(圖5b)?；曼c(diǎn)位于強(qiáng)水汽通量大值區(qū)內(nèi)，接近最大值。大量的水汽傳送到滑坡點(diǎn)，同時(shí)低層輻合抬升，因而滑坡點(diǎn)是大暴雨的發(fā)生地。

圖5 2011年5月9日1000 hPa到100 hPa水汽通量垂直積分

3 地形與雷達(dá)回波分布

桂林的西北面是越城嶺山系，主要由貓兒山山脈、四排山山脈等組成，東南面是海洋山脈。越城嶺山系的主峰貓兒山主峰海拔2 880 m，海洋山脈的主峰海拔1 800 mm，越城嶺山系與海洋山脈之間的東北－西南向的狹長地帶，是海拔高度相對(duì)較低地帶，稱為湘桂走廊?；曼c(diǎn)咸水鄉(xiāng)位于四排山山脈，為雨量大值區(qū)，2011年5月7日20時(shí)～9日13時(shí)累計(jì)雨量達(dá)到149.6 mm。

從桂林雷達(dá)產(chǎn)品的反射率與徑向速度分析，可以看到有明顯的地形特征。圖6所示為2011年5月9日06:32桂林雷達(dá)2.4°仰角的徑向速度和反射率分布，可以看到在位于湘桂走廊有一條較寬的出流，回波分布基本位于山谷中(圖6a中的B箭頭)，出流的徑向速度達(dá)到24 m/s。在徑向速度的出流中，盡管沒有看到明顯的正負(fù)速度對(duì)，但是看到了速度梯度大值點(diǎn)，如圖6a中的F點(diǎn)，這里位于四排山脈東南側(cè)，滑坡點(diǎn)附近，在大概2 km的距離，有1～24 m/s的速度梯度，達(dá)到11.5 m·s－1·km－1的速度梯度。對(duì)應(yīng)同一時(shí)次的2.4°仰角雷達(dá)反射率圖(圖6b)上可以看到，對(duì)應(yīng)F點(diǎn)相應(yīng)位置的反射率有弓狀回波特征，同時(shí)可以看到超級(jí)單體的特征，有明顯的前側(cè)V形入流區(qū)，同時(shí)有明顯的后側(cè)V形下沉區(qū)，強(qiáng)度達(dá)到了53 dBz，強(qiáng)降水超級(jí)單體帶來了短時(shí)強(qiáng)暴雨。

圖6 2011年5月9日06:32桂林雷達(dá)2.4°仰角徑向速度與反射率分布

4 結(jié)語

通過綜合分析可見2011年5月9日發(fā)生于桂林咸水鄉(xiāng)的山體滑坡是2011年5月8日、9日的短時(shí)間強(qiáng)暴雨造成?；掳l(fā)生于200 hPa強(qiáng)輻散區(qū)，同時(shí)在廣西與湖南交界的500 hPa東北－西南向小槽是暴雨生成的動(dòng)力作用之一，在桂林以北存在明顯的850 hPa風(fēng)速輻合是這次大暴雨的另一動(dòng)力抬升機(jī)制。

特殊地形“湘桂走廊”對(duì)暴雨有增幅作用，低仰角雷達(dá)回波主要分布在湘桂走廊及山脈之間的山谷，徑向速度的出流達(dá)到24 m/s，同時(shí)在滑坡點(diǎn)附近有11.5 m·s－1·km－1的速度橫向梯度，對(duì)應(yīng)速度橫向梯度最大值位置，反射率強(qiáng)度達(dá)到了53 dBz，同時(shí)可以看到超級(jí)單體的特征，有明顯的前側(cè)V形入流區(qū)和后側(cè)V形下沉區(qū)，強(qiáng)降水超級(jí)單體帶來了短時(shí)強(qiáng)暴雨。

［1］ 曲曉波，張濤，劉鑫華，等．舟曲“8.8”特大山洪泥石流災(zāi)害氣象成因分析［J］．氣象，2010，36(10):102－105．

［2］ 王錫穩(wěn)，陶建紅，馮軍，等．隴南特大泥石流災(zāi)害“5．31”特大泥石流災(zāi)害成因分析［J］．氣象，2000，30(10):42－46．

［3］ 段旭，陶云，劉建宇，等云南省不同地質(zhì)地貌條件下滑坡泥石流與降水的關(guān)系［J］．氣象，2007，33(9):32－39．

［4］ 徐晶，李偉華．臺(tái)風(fēng)強(qiáng)降雨誘發(fā)地質(zhì)災(zāi)害雨量特征分析［J］．氣象，2009，35(8):42－48．

［5］ 張玉成，楊光華，張玉興．滑坡的發(fā)生與降雨關(guān)系的研究［J］．災(zāi)害學(xué)，2007，22(1):82－85．

［6］ 田斌，童富果，徐瑞春．鄂西清江古樹包滑坡災(zāi)害形成機(jī)理探討［J］．災(zāi)害學(xué)，2003，18(2):48－52．

［7］ 魯客新，李占斌，鄒兵華，等．黃土高原小流域坡溝侵蝕特征［J］．自然災(zāi)害學(xué)報(bào)，2009，18(4):72－77．

［8］ 韓杰，陸桂華，李海濤．水系分維在滑坡泥石流災(zāi)害區(qū)劃中的應(yīng)用［J］．自然災(zāi)害學(xué)報(bào)，2009，18(4):64－71．

［9］ 姜永強(qiáng)，王員．地形對(duì)1998年7月鄂東特大暴雨鞍形場影響［J］．高原氣象，2010，29(20):297－308．

［10］ 慕建利，李澤椿，李耀輝．高原東側(cè)特大暴雨過程中秦嶺山脈的作用［J］．高原氣象，2009，28(6):1282－1290．

［11］ 李川，陳靜，何光碧．青藏高原東側(cè)陡峭地形對(duì)一次強(qiáng)降水天氣過程的影響［J］．高原氣象，2006，25(3):442－450．

［12］ 廖菲，胡婭敏，洪延超．地形動(dòng)力作用對(duì)華北暴雨和云系影響的數(shù)值研究［J］．高原氣象，2009，28(1):115－126．

［13］ 張洪江，鄭國強(qiáng)，程金花，等．不同面積小流域山洪泥石流預(yù)報(bào)模型研究［J］．災(zāi)害學(xué)，2011，26(1):65－69．

［14］ 齊丹，田華，徐晶，等．基于WRF模式的云貴川渝地質(zhì)災(zāi)害氣象預(yù)報(bào)系統(tǒng)的應(yīng)用［J］．氣象，2010，36(3):101－106．

［15］ 吳躍東，向帆，許國娥．安徽“兩山一湖”地質(zhì)災(zāi)害與防治［J］．災(zāi)害學(xué)，2004，19(4):40－45．