肖志強，樊 明，趙彥鋒

(甘肅省隴南市氣象局，甘肅武都 746000)

隴南市武都區(qū)位于甘肅東南部北亞熱帶向北暖溫帶過渡地帶，屬典型的大陸性季風(fēng)氣候，轄區(qū)內(nèi)溝壑縱橫，高山河谷交錯分布，區(qū)內(nèi)最高山峰海拔3 600m，最低河谷海拔660m，白龍江橫貫全境，向東南流過，地勢西北高，東南低，大部分耕地為坡耕地，由于受地理位置、地勢等因素的影響，形成了獨特的、兼有暖溫帶和北亞熱帶的立體多樣化氣候特色，因此，既能生產(chǎn)糧食，也是紋黨、當(dāng)歸、紅芪、油橄欖、茶葉、大紅袍花椒等名貴藥材和特產(chǎn)的理想適生區(qū)。其中，武都區(qū)白龍江沿岸是專家公認(rèn)的全國油橄欖最佳適生區(qū)，現(xiàn)有油橄欖約1.333 3萬hm2，是中國油橄欖栽培種植示范重點區(qū)域之一。同時，武都區(qū)又是全國花椒之鄉(xiāng)，現(xiàn)有花椒約6.666 7萬hm2，種植面積和產(chǎn)量均居全國第一，冰雹是武都區(qū)危害最大的氣象災(zāi)害之一，它來勢兇、時間短、強度大，并伴有強烈陣風(fēng)和暴雨天氣［1-9］，往往使農(nóng)業(yè)生產(chǎn)及人民生命財產(chǎn)在短時間內(nèi)遭受嚴(yán)重?fù)p失。冰雹天氣的出現(xiàn)受地形地貌影響很大，局地性很強，很多冰雹因觀測地點少而沒有記載。2005年4月22日武都區(qū)隆興、龍壩、魚龍、佛崖、黃坪、馬營等鄉(xiāng)鎮(zhèn)遭受狂風(fēng)冰雹天氣襲擊，持續(xù)時間約50分鐘，瞬間風(fēng)速20.5m/s，冰雹的最大直徑為5cm，積雹厚達(dá)5～30cm，使6 424戶2.811 1人受災(zāi)，小麥等受災(zāi)面積3 040.8hm2，成災(zāi)面積2 073.5hm2，絕收面積641.5hm2。2008年6月16日17時20分，武都區(qū)境內(nèi)突降兇猛的冰雹、暴雨，使近乎干涸的北峪河馬街站流量上漲到100m3/s，冰雹所到之處將成熟小麥打落在地，川壩地玉米被淤泥掩埋，陡坡地洋芋被沖淌，特別是大面積已經(jīng)掛果的蠶豆和即將成熟的小麥被冰雹襲擊而幾近絕收，致使武都區(qū)柏林、馬街、馬營、隆興、安化、佛崖、魚龍等七個鄉(xiāng)鎮(zhèn)農(nóng)作物大面積受災(zāi)，部分山體滑坡，道路損毀嚴(yán)重，給當(dāng)?shù)厝罕姷纳a(chǎn)生活造成了嚴(yán)重的影響，全區(qū)造成直接經(jīng)濟(jì)損失2 094.87萬元。

因此，作為資源集中區(qū)的武都山區(qū)，也是氣象災(zāi)害多發(fā)性、多類型突出的災(zāi)區(qū)。長期以來，山區(qū)災(zāi)害一直缺乏可操作的、準(zhǔn)確的量化方法，從而導(dǎo)致對山區(qū)及其內(nèi)部資源、環(huán)境、人口和發(fā)展問題認(rèn)識得不全面。同時，準(zhǔn)確界定山區(qū)災(zāi)害是實施數(shù)字山區(qū)戰(zhàn)略的一項基礎(chǔ)性工作，在此項工作的基礎(chǔ)上，構(gòu)建武都山區(qū)災(zāi)害屬性及其地理空間信息平臺，從而進(jìn)一步為數(shù)字山區(qū)災(zāi)害奠定基礎(chǔ)。近40年冰雹災(zāi)害資料證明:在冰雹造成的災(zāi)害中，農(nóng)業(yè)和農(nóng)村災(zāi)損最為嚴(yán)重，占所有雹災(zāi)損失的80%以上。因此，研究武都山區(qū)農(nóng)業(yè)冰雹災(zāi)害時空變化規(guī)律及風(fēng)險區(qū)劃，對趨利避害，提高應(yīng)對冰雹災(zāi)害能力，具有十分重要的作用。過去人們對武都山區(qū)冰雹的變化和分布規(guī)律僅僅只做了一些簡單的研究［5-7］，而基于GIS理論繪制冰雹災(zāi)害風(fēng)險區(qū)劃的研究，卻從未見報道。2011年甘肅省氣象局將縣級氣象災(zāi)害防御規(guī)劃列為本年度隴南市氣象局重點工作任務(wù)，因此，隴南市氣象局自籌資金、自立課題，筆者經(jīng)過近一年時間的努力，完成了縣級氣象災(zāi)害防御規(guī)劃編寫，并由武都區(qū)政府發(fā)文下發(fā)到各鄉(xiāng)鎮(zhèn)和有關(guān)部門。文章就是氣象災(zāi)害防御規(guī)劃中的一部分內(nèi)容，它科學(xué)分析了武都山區(qū)近40年來冰雹災(zāi)害發(fā)生變化規(guī)律，通過對致災(zāi)因子危險性、孕災(zāi)環(huán)境敏感性、承災(zāi)體易損性、防災(zāi)減災(zāi)能力等多因子綜合分析，利用GIS技術(shù)科學(xué)制作出武都區(qū)冰雹風(fēng)險區(qū)劃，它對指導(dǎo)武都山區(qū)科學(xué)規(guī)劃、周密部署防雹抗災(zāi)工作，進(jìn)一步提高防雹能力，保障人民群眾生命財產(chǎn)安全，具有一定的指導(dǎo)意義。

1 資料來源

冰雹資料由隴南市8縣1區(qū) (武都區(qū))氣象站提供，按照《地面氣象觀測規(guī)范》要求的方法測定和統(tǒng)計。人口、GDP、耕地比等資料由武都區(qū)統(tǒng)計局2011年年鑒提供。由于過去氣象站點稀少，現(xiàn)在各鄉(xiāng)鎮(zhèn)區(qū)域自動氣象站的記錄年代太短，因此，文章所用各鄉(xiāng)鎮(zhèn)年平均冰雹日數(shù)為隴南市8縣1區(qū)9個氣象站1971～2010年資料，利用各地地理信息建立經(jīng)度、緯度、海拔高度與冰雹日數(shù)多元線性回歸方程計算而得，并以此進(jìn)行統(tǒng)計分析。其方程如下:

式中，y為年平均冰雹日數(shù)，X1為經(jīng)度，X2為緯度，X3為海拔高度。

2 冰雹時空演變氣候特征及路徑

統(tǒng)計武都區(qū)氣象站1971～2010年冰雹記錄 (圖1)，共出現(xiàn)冰雹33次，平均每年近1次，1988年出現(xiàn)4次，為最多年份，這只是武都區(qū)氣象站單點記錄，通過分析近20年雨情點的記錄和武都區(qū)雹災(zāi)記錄，實際發(fā)生在武都區(qū)境內(nèi)的冰雹次數(shù)每年至少在4次以上。降雹時段14:00～20:00，即午后和傍晚，占86%，說明降雹對熱力條件的要求高。武都區(qū)降雹的空間分布規(guī)律比較明顯，基本上西北部多于東南部，山區(qū)多于川區(qū)，并由西北向東南呈遞減趨勢，這種分布和全區(qū)的地貌特點也有著較好的對應(yīng)關(guān)系，正如群眾所說:“雹打高山，霜殺灣灣”，往往是山區(qū)多于川區(qū)，寒冷地區(qū)多于溫暖地區(qū);由于冰雹的源地不同，因而其移入武都區(qū)的路徑也就不同，大體上可以將進(jìn)入武都區(qū)的冰雹路徑按其移入方位劃分為兩條 (圖2):一條是西北路徑，自宕昌入境，途經(jīng)池壩、龐磨、金廠、蒲池、馬街、城郊、東江等地;另一條是北方路徑，自西和禮縣入境，途經(jīng)隆興、龍壩、魚龍、甘泉、佛崖、龍風(fēng)、郭河、三河、透防等地。此兩條路徑南移過程中逐漸合為一條，影響月照、霹琶、洛塘等地。

圖1 武都區(qū)氣象站冰雹日數(shù)年際變化

3 冰雹危險性等級分布

利用ArcGIS軟件和武都區(qū)及周邊氣象站年平均冰雹日數(shù)資料及各鄉(xiāng)鎮(zhèn)提供的冰雹災(zāi)情資料分析冰雹出現(xiàn)頻率，將其分為5級，得到冰雹災(zāi)害危險性等級分布 (圖3)。由圖可見武都區(qū)冰雹危險性等級從西北向東南遞減，和冰雹路徑相符，該區(qū)西北部的池壩、馬營、坪埡海拔1 600m以上區(qū)域冰雹危險性等級最高，年平均冰雹日數(shù)大于2天，災(zāi)情較重;該區(qū)東南部的五馬、裕河、外納、洛塘、楓相冰雹危險性等級最低，平均3～10年才降雹一次。

4 冰雹災(zāi)害風(fēng)險區(qū)劃

4.1 風(fēng)險評估模型的建立

開展武都區(qū)冰雹災(zāi)害風(fēng)險區(qū)劃，是在對武都區(qū)氣象災(zāi)害進(jìn)行調(diào)查、統(tǒng)計和分析的基礎(chǔ)上，通過對致災(zāi)因子危險性、孕災(zāi)環(huán)境敏感性、承災(zāi)體易損性、防災(zāi)減災(zāi)能力等多因子綜合分析，構(gòu)建氣象災(zāi)害風(fēng)險評價的框架、指標(biāo)體系、方法與模型，對氣象災(zāi)害風(fēng)險程度進(jìn)行評價和等級劃分，采用風(fēng)險指數(shù)法、層次分析法、加權(quán)綜合評分法等數(shù)量化方法［10-3］，借助GIS繪制相應(yīng)的風(fēng)險區(qū)劃圖系，分為氣象災(zāi)害高風(fēng)險區(qū)、次高風(fēng)險區(qū)、中等風(fēng)險區(qū)、次低風(fēng)險區(qū)和低風(fēng)險區(qū)5級。

致災(zāi)因子危險性:指氣象災(zāi)害異常程度，主要是由氣象致災(zāi)因子活動規(guī)模 (強度)和活動頻次 (概率)決定的。一般致災(zāi)因子強度越大，頻次越高，氣象災(zāi)害所造成的破壞損失越嚴(yán)重，氣象災(zāi)害的風(fēng)險也越大。

孕災(zāi)環(huán)境敏感性:指受到氣象災(zāi)害威脅的所在地區(qū)外部環(huán)境對災(zāi)害或損害的敏感程度。在同等強度的災(zāi)害情況下，敏感程度越高，氣象災(zāi)害所造成的破壞損失越嚴(yán)重，氣象災(zāi)害的風(fēng)險也越大。

圖2 武都區(qū)冰雹路徑

承災(zāi)體易損性:指可能受到氣象災(zāi)害威脅的所有人員和財產(chǎn)的傷害或損失程度，如人員、牲畜、房屋、農(nóng)作物、生命線等。一個地區(qū)人口和財產(chǎn)越集中，易損性越高，可能遭受潛在損失越大，氣象災(zāi)害風(fēng)險越大。利用GIS技術(shù)將人口、GDP、耕地比數(shù)據(jù)空間化，采用1 000m×1 000m網(wǎng)格，由于承災(zāi)體對不同災(zāi)種的相對重要程度不同，因此在計算承災(zāi)體易損性時要賦予他們不同的易損性因子系統(tǒng)，根據(jù)武都實際情況，確定出冰雹氣象災(zāi)害的易損性因子權(quán)重系數(shù)為:人口占0.3，GDP占 0.3，耕地比占 0.4。

防災(zāi)減災(zāi)能力:受災(zāi)區(qū)對氣象災(zāi)害的抵御和恢復(fù)程度。包括應(yīng)急管理能力、減災(zāi)投入資源準(zhǔn)備等，防災(zāi)減災(zāi)能力越高，可能遭受的潛在損失越小，氣象災(zāi)害風(fēng)險越小。

參照蘭州市永登縣氣象災(zāi)害防御規(guī)劃成果，建立災(zāi)害風(fēng)險指數(shù)評估模型如下:

其中:DRI是災(zāi)害風(fēng)險指數(shù);H、E、V、R分別表示致災(zāi)因子危險性、孕災(zāi)環(huán)境敏感性、承災(zāi)體易損性和防災(zāi)減災(zāi)能力因子指數(shù);WH、WE、WV、WR表示相應(yīng)的權(quán)重，在該區(qū)劃中通過專家打分，并根據(jù)武都區(qū)氣象災(zāi)害實際情況，分別賦值0.5、0.2、0.2、0.1;Xk是指標(biāo)k量化后的值;Wk為指標(biāo)k的權(quán)重，表示各指標(biāo)對形成氣象災(zāi)害風(fēng)險的主要因子的相對重要性;a為常數(shù)，用來描述防災(zāi)減災(zāi)能力對于減少總的DRI所起的作用，考慮武都區(qū)的實際情況，取值0.5。

圖3 武都區(qū)冰雹危險性等級分布

4.2 冰雹災(zāi)害風(fēng)險區(qū)劃

冰雹災(zāi)害的風(fēng)險區(qū)劃主要從致災(zāi)因子危險性、孕災(zāi)環(huán)境敏感性、承災(zāi)體易損性3個方面進(jìn)行綜合分析得到。致災(zāi)因子危險性見冰雹危險性等級 (圖3);孕災(zāi)環(huán)境敏感性將地形地貌作為主要指標(biāo)，在迎風(fēng)坡容易形成冰雹的易發(fā)區(qū)域;承災(zāi)體易損性分析主要以人口密度、經(jīng)濟(jì)密度、耕地比為基本要素。最后將上述3個方面內(nèi)容進(jìn)行加權(quán)疊加、合并以及等級劃分操作，得到冰雹風(fēng)險區(qū)劃圖 (圖4)。由圖可見，冰雹的風(fēng)險區(qū)劃總體上與冰雹災(zāi)害的空間分布相對應(yīng)，同時又受到地形和經(jīng)濟(jì)、人口密度分布的影響，由西北到東南遞減，池壩鄉(xiāng)、馬營鄉(xiāng)、蒲池鄉(xiāng)、魚龍鎮(zhèn)、安化鎮(zhèn)、漢林鄉(xiāng)、龍鳳鄉(xiāng)、馬街鎮(zhèn)、坪埡鄉(xiāng)為冰雹高風(fēng)險區(qū);裕河鄉(xiāng)、楓相鄉(xiāng)、五馬鄉(xiāng)大部為冰雹低風(fēng)險區(qū)。

圖4 武都區(qū)冰雹風(fēng)險區(qū)劃

5 結(jié)論

(1)武都區(qū)冰雹主要集中出現(xiàn)在5～8月，5月和8月為兩個雙峰期，降雹時段在14～20時，即午后和傍晚，占86%，說明降雹對熱力條件的要求高。武都區(qū)境內(nèi)的冰雹次數(shù)每年至少在4次以上。武都區(qū)降雹的空間分布規(guī)律比較明顯，基本上西北部多于東南部，山區(qū)多于川區(qū)，并由西北向東南呈遞減趨勢，這種分布和全區(qū)的地貌地形特點也有著較好的對應(yīng)關(guān)系。

(2)進(jìn)入武都區(qū)的冰雹路徑按其移入方位劃分為兩條:一條是西北路徑，自宕昌入境，途經(jīng)池壩、龐磨、金廠、蒲池、馬街、城郊、東江等地;另一條是北方路徑，自西和禮縣入境，途經(jīng)隆興、龍壩、魚龍、甘泉、佛崖、龍風(fēng)、郭河、三河、透防等地。此兩條路徑南移過程中逐漸合為一條，影響月照、霹琶、洛塘等地。

(3)武都區(qū)冰雹危險性等級從西北向東南遞減，和冰雹路徑相符，該區(qū)西北部的池壩、馬營、坪埡海拔1 600m以上區(qū)域冰雹危險性等級最高，年平均冰雹日數(shù)大于2天，災(zāi)情較重;該區(qū)東南部的五馬、裕河、外納、洛塘、楓相冰雹危險性等級最低，平均3～10年才降雹一次。

(4)冰雹的風(fēng)險區(qū)劃總體上與冰雹災(zāi)害的空間分布相對應(yīng)，同時又受到地形和經(jīng)濟(jì)、人口密度分布的影響，由西北到東南遞減，池壩鄉(xiāng)、馬營鄉(xiāng)、蒲池鄉(xiāng)、魚龍鎮(zhèn)、安化鎮(zhèn)、漢林鄉(xiāng)、龍鳳鄉(xiāng)、馬街鎮(zhèn)、坪埡鄉(xiāng)為冰雹高風(fēng)險區(qū);裕河鄉(xiāng)、楓相鄉(xiāng)、五馬鄉(xiāng)大部為冰雹低風(fēng)險區(qū)。

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