江清華, 高路,2,3*

(1.福建師范大學(xué) a.地理研究所，b. 地理科學(xué)學(xué)院，福州 350007；2.福建省陸地災(zāi)害監(jiān)測評估工程技術(shù)研究中心，福州 350007；3. 濕潤亞熱帶山地生態(tài)國家重點實驗室培育基地，福州350007)

0 引言

IPCC第五次氣候變化評估報告指出，自1950年以來，全球地表持續(xù)升溫，中國正以0.5～0.8 ℃/100a的速度增加，極端降水事件愈發(fā)頻繁[1-2]。暴雨作為主要的極端天氣災(zāi)害之一，極易引發(fā)洪澇、滑坡、泥石流等次生災(zāi)害而造成大量人員傷亡和經(jīng)濟(jì)損失，嚴(yán)重影響環(huán)境和社會經(jīng)濟(jì)的和諧發(fā)展[3-5]。由于受到地理位置、氣候條件以及地形地貌等多因素的共同影響，暴雨災(zāi)害具有很強的區(qū)域差異[6]。中國素有“南澇北旱”之說，尤其東南沿海因季風(fēng)和臺風(fēng)影響更是暴雨災(zāi)害頻發(fā)的地區(qū)[7-8]。鑒于極端降水事件在強度和頻率上的增加趨勢[9-11]，探究暴雨災(zāi)害災(zāi)情的時空變化特征對進(jìn)一步提高災(zāi)害風(fēng)險管理能力具有重要的科學(xué)指導(dǎo)作用。

福建省氣象災(zāi)害頻發(fā)，暴雨是最主要的氣象災(zāi)害之一。福建地形復(fù)雜，山地面積廣、坡度陡、高差大，長歷時的暴雨和短歷時的臺風(fēng)暴雨，極易誘發(fā)洪澇和山洪災(zāi)害，造成大量人員傷亡[12]。據(jù)統(tǒng)計，僅1968年6月，福建省出現(xiàn)歷時10天的全省性連續(xù)大暴雨，致使全省76 667 hm2農(nóng)田被淹，絕收8 667 hm2，死亡107人[13]。

近年來，已有許多學(xué)者對福建省暴雨災(zāi)害展開了系列研究，主要集中在不同歷時的暴雨或者不同等級降水、以及暴雨災(zāi)害的時空特征、成因、區(qū)劃以及對農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的影響[14-21]。但是，針對福建省暴雨災(zāi)害災(zāi)情的時空特征分析較為少見，尤其是從不同時間尺度分析主要災(zāi)情指標(biāo)空間特征的研究鮮見報道。從災(zāi)害系統(tǒng)角度，科學(xué)評估暴雨災(zāi)害的災(zāi)情變化，對準(zhǔn)確認(rèn)識暴雨災(zāi)害的危險性、精確評估暴雨的災(zāi)害風(fēng)險有重要的科學(xué)意義。因而本研究基于死亡人口和農(nóng)田淹沒面積2個主要災(zāi)情指標(biāo)，系統(tǒng)整理和分析了1950—2000年福建省暴雨災(zāi)害災(zāi)情的時空分布特征，以期為福建省的綜合風(fēng)險防范提供科學(xué)依據(jù)。

1 數(shù)據(jù)與方法

本研究采用的數(shù)據(jù)主要來源于《中國氣象災(zāi)害大典·福建卷》。依據(jù)災(zāi)害系統(tǒng)理論，建立了縣域單元的福建省暴雨災(zāi)害災(zāi)情數(shù)據(jù)庫?；诰€性回歸方法和地理信息系統(tǒng)技術(shù)，對福建省1950—2000年暴雨災(zāi)害災(zāi)情的時空變化進(jìn)行了分析。福建省位于經(jīng)濟(jì)較為發(fā)達(dá)的東南沿海地區(qū)，2015年,其人口總數(shù)為3 839萬，占全國總?cè)丝诘?.8%，人口密度為309.6人/km2，東部沿海地帶密度較大，為全國平均的2.16倍。人均GDP為全國人均的1.36倍。農(nóng)田面積為1.338×106hm2，主要農(nóng)業(yè)產(chǎn)品產(chǎn)量達(dá)32.269 3×109kg。同時，福建省屬于亞熱帶海洋性季風(fēng)氣候，多年平均氣溫17～21 ℃，多年平均降雨量1 400～2 000 mm，且時空分布不均，是中國雨量最豐富的省份之一。由于海陸熱力性質(zhì)差異導(dǎo)致降水主要集中于夏半年。加之地勢總體上西北高東南低，土壤多為黃壤和紅壤，保水能力差，暴雨災(zāi)害危險性大。

2 結(jié)果

2.1 暴雨災(zāi)害災(zāi)情時間變化

圖 1 1950—2000年福建省暴雨災(zāi)害頻次年內(nèi)特征Figure 1 The monthly frequency of rainstorm disaster in Fujian Province from 1950 to 2000

圖1為1950—2000年1—12月暴雨災(zāi)害頻次分布。由圖1和表1可知，3—7月為暴雨災(zāi)害高發(fā)區(qū)，占到災(zāi)害總次數(shù)的92%，而5—6月最為嚴(yán)重，約占總災(zāi)次的68%。 10月到次年1月為全省暴雨災(zāi)害頻次最少的月份。圖2和圖3進(jìn)一步給出了5月和6月份暴雨災(zāi)害頻次的年際變化。5月份的頻次變化呈現(xiàn)明顯的3段趨勢，分界點大致在1974年和1980年前后，1950—1974年，整體呈現(xiàn)不斷增加的趨勢，1970—1980年，整體呈現(xiàn)不斷減少的趨勢，而1980—2000年，除了1993、1994、1995 3年的頻次有所增加，其余年份均頻次保持為1次。6月份頻次分布的波動性較大，每年頻次在0～4次之間變化，但未有明顯增加或減少的趨勢。

表 1 1950—2000福建省暴雨災(zāi)害災(zāi)情年內(nèi)特征

圖 2 1950—2000年福建省5月份暴雨災(zāi)害頻次年際特征Figure 2 The annual frequency of rainstorm disaster in Fujian Province in May from 1950 to 2000

圖 3 1950—2000年福建省6月份暴雨災(zāi)害頻次年際特征Figure 3 The annual frequency of rainstorm disaster in Fujian Province in June from 1950 to 2000

圖4為1950—2000年1—12月暴雨災(zāi)害死亡人口分布圖。由圖4和表1可知，福建省暴雨災(zāi)害死亡人口約有95.3%出現(xiàn)在4—7月，約有81.4%出現(xiàn)在5—6月，6月最多。其分布特征與頻次不同的是，峰值由5月后推至6月，每年10月至次年1月，都沒有出現(xiàn)因暴雨災(zāi)害而導(dǎo)致的死亡人口。這反映了6月暴雨的危險性相對于其他月份較強。圖5和圖6進(jìn)一步給出了5、6月份暴雨災(zāi)害死亡人口的年代際變化。5月份整體呈先增加后減少的趨勢，1971—1990年是頻次最多的20年，1951—1970年趨于增加，1991—2000年顯著減少。6月份死亡人口逐年際波動，整體呈現(xiàn)先增加后減小，最后再增加的趨勢。

圖7體現(xiàn)了1950—2000年1—12月暴雨災(zāi)害農(nóng)田淹沒面積分布。由圖7和表1可知，福建省暴雨災(zāi)害農(nóng)田淹沒面積約有97.6%出現(xiàn)在3—7月，約有76.2%出現(xiàn)在5—6月，以6月最多，其分布特征與死亡人口較為一致。圖8和圖9進(jìn)一步展現(xiàn)了5月和6月暴雨災(zāi)害農(nóng)田淹沒面積的年代際變化。5月份呈現(xiàn)明顯的兩段趨勢，1951—1980年為低值階段，1981—2000年為高值階段，兩段之間的變化十分迅速。6月份農(nóng)田淹沒面積的分布與死亡人口相似，均為先增加后減小然后再增加，且1991—2000年的增加趨勢十分迅速。由此可知，6月份的暴雨災(zāi)情相較于5月份變化趨勢波動較大。

圖 4 1950—2000年福建省暴雨災(zāi)害死亡人口年內(nèi)特征Figure 4 The monthly death toll of rainstorm disaster in Fujian Province from 1950 to 2000

圖 5 1950—2000年福建省5月份暴雨災(zāi)害死亡人口年代際特征Figure 5 The decadal death population of rainstorm disaster in Fujian Province in May from 1950 to 2000

圖 6 1950—2000年福建省6月份暴雨災(zāi)害死亡人口年代際特征 Figure 6 The decadal death population of rainstorm disaster in Fujian Province in June from 1950 to 2000

圖 7 1950—2000年福建省暴雨災(zāi)害農(nóng)田淹沒面積年內(nèi)特征Figure 7 The monthly farmland inundated area of rainstorm disaster in Fujian Province from 1950 to 2000

圖 8 1950—2000年福建省5月份暴雨災(zāi)害農(nóng)田淹沒面積年代際特征 Figure 8 The decadal farmland inundated area of rainstorm disaster in Fujian Province in May from 1950 to 2000

圖 9 1950—2000年福建省6月份暴雨災(zāi)害農(nóng)田淹沒面積年代際特征Figure 9 The decadal farmland inundated area of rainstorm disaster in Fujian Province in June from 1950 to 2000

2.2 暴雨災(zāi)害人員損失空間變化

從年代際死亡人口空間分布格局來看(圖10)，1950—1960年，除了閩西的武平縣和閩北的武夷山市，其余地區(qū)死亡人口全都小于5人，可認(rèn)為是受災(zāi)程度較輕的年代。而到了1961—1970年，全省年代際死亡人口出現(xiàn)明顯的東西分異，閩東整體上仍然小于5人，而閩西則幾乎全部處于5到15人之間，值得注意的是，全省災(zāi)情最重的是福州的閩侯縣，超過15人，是災(zāi)情變化最大的地區(qū)。1971—1980年死亡人口的空間范圍集中在閩西南地區(qū)，但區(qū)域內(nèi)部分布不均，災(zāi)情輕的5～10人，災(zāi)情重的如安溪縣和平和縣均達(dá)到20人以上。閩北地區(qū)和閩侯縣災(zāi)情減輕，死亡人口小于5人。1981—1990年，年代際死亡人口空間分布較為破碎，最嚴(yán)重的上杭縣、邵武縣和建陽區(qū)均達(dá)到20人以上。整體上閩北地區(qū)受災(zāi)較為集中。1991—2000年，年代際死亡人口的空間分布仍然比較均勻，沒有出現(xiàn)受災(zāi)十分集中的區(qū)域。但整體上災(zāi)情相較1981—1990年有加重的趨勢。總體來看，1950—2000年，死亡人口較嚴(yán)重的區(qū)域為閩北的南平市以及閩西龍巖西部的部分縣市，東部沿海地區(qū)因災(zāi)死亡人口較少。

注：a.1950—1960年；b.1961—1970年；c.1971—1980年；d.1981—1990年；e.1991—2000年；f.1950—2000年圖10 1950—2000福建省年代際死亡人口空間分布Figure 10 The spatial characteristics of decadal death population of rainstorm disaster in Fujian Province from 1950 to 2000

從趨勢上看，1950—2000年間(圖11)，年代際死亡人口呈現(xiàn)均勻的速率上升，且斜率較大，每10年約增加98人。說明年代際因災(zāi)死亡人口正在以較快的速度逐年代增加。且其決定系數(shù)為0.914，說明該回歸直線對觀測值的擬合程度較好。相較之下，年際死亡人口波動很大(圖12)，但可以明顯看出以大約6年為一個變化周期，整體呈上升趨勢。由于峰值變大，使得相鄰年份之間差距增大的幾率增加。其擬合程度相比于年代際死亡人口較不理想，決定系數(shù)只有0.107。

圖 11 1950—2000年福建省暴雨災(zāi)害死亡人口年代際特征 Figure 11 The decadal death population of rainstorm disaster in Fujian Province from 1950 to 2000

圖 12 1950—2000福建省暴雨災(zāi)害死亡人口年際特征Figure 12 The annual death population of rainstorm disaster in Fujian Province from 1950 to 2000

2.3 暴雨災(zāi)害農(nóng)田損失空間變化

由圖13可知，農(nóng)田淹沒面積從1950年開始不斷增加。1950—1960年，除了邵武市，其余地區(qū)農(nóng)田淹沒面積全部小于6 667 hm2。而到了1961—1970年，大于6 667 hm2的地區(qū)開始顯著增加，增加的區(qū)域主要集中在閩西、閩西北以及閩東的福州地區(qū)，其中災(zāi)情最嚴(yán)重的是浦城縣和閩侯縣。到了1971—1980年，農(nóng)田淹沒面積在空間分布上有所減少，主要集中在南平的部分縣市。閩西地區(qū)除了寧化縣全都小于6 667 hm2，災(zāi)情最嚴(yán)重的是閩南的漳浦縣。1981—1990年，農(nóng)田淹沒面積的空間分布迅速擴大，整體上北部較南部嚴(yán)重。整個福建北部有將近一半地區(qū)的農(nóng)田淹沒面積超過20 000 hm2，其余地區(qū)亦不小于13 333 hm2，全省受災(zāi)最嚴(yán)重的地區(qū)出現(xiàn)在閩西北的建寧縣。而南部地區(qū)有一半以上的地區(qū)農(nóng)田淹沒面積小于6 667 hm2。值得注意的是，漳浦縣依然是南部受災(zāi)最為嚴(yán)重的地區(qū)，超過20 000 hm2，與閩北的許多地區(qū)情況相當(dāng)。1991—2000年，空間分布發(fā)生較大的變化。受災(zāi)中心從西北向東南轉(zhuǎn)移，福州和泉州成為災(zāi)情最嚴(yán)重的地區(qū)，南平的建甌市以及三明的永安市受災(zāi)程度相當(dāng)，均超過33 333 hm2。閩北和閩南地區(qū)次之，均在26 667 hm2以上，全省沒有任何地區(qū)小于6 667 hm2。

綜合1950—2000年來看，整個閩北地區(qū)災(zāi)情嚴(yán)重，有將近一半的地區(qū)農(nóng)田淹沒面積大于66 667 hm2，其余縣市亦不小于56 667 hm2。而在其東部的寧德市災(zāi)情卻是全省最輕，最嚴(yán)重的縣市不超過46 667 hm2，低于閩北的最小值。除了閩北地區(qū)，閩東的福州、閩侯縣，閩西的永安縣以及閩南的漳浦縣，災(zāi)情之重亦在全省最前列，均大于66 667 hm2。除了漳浦縣、詔安縣以及泉州東南部，可以認(rèn)為閩南地區(qū)受災(zāi)程度較輕，僅次于寧德地區(qū)。閩西地區(qū)與福州地區(qū)受災(zāi)情況相當(dāng)，除了永安、閩侯和福州市區(qū)，農(nóng)田淹沒面積均介于36 666～66 667 hm2之間。

注：a.1950—1960年；b.1961—1970年；c.1971—1980年；d.1981—1990年；e.1991—2000年；f.1950—2000年。圖 13 1995—2000福建省年代際暴雨災(zāi)害農(nóng)田淹沒面積空間分布Figure 13 The spatial characteristics of decadal farmland inundated area of rainstorm disaster in Fujian Province from 1950 to 2000

從趨勢上看(圖14～15)，年代際農(nóng)田淹沒面積雖有波動，但整體上呈上升趨勢，且斜率較大，每10年平均增加407 057 hm2的農(nóng)田淹沒面積。其決定系數(shù)為0.746，說明擬合程度較好。年際變化雖然整體亦呈上升趨勢，但波動較大，可以看出年際變化的周期有明顯的縮小趨勢，即相鄰年份之間出現(xiàn)巨大變化的幾率增加。由于峰值出現(xiàn)不斷增大的趨勢，年際變化也會越來越明顯。尤其是1987年之后，變化的幅度變得更加劇烈。不足的是該決定系數(shù)只有0.200，擬合程度較差。

圖 14 1950—2000年福建省暴雨災(zāi)害農(nóng)田淹沒面積年代際特征 Figure 14 The decadal farmland inundated area of rainstorm disaster in Fujian Province from 1950 to 2000

圖 15 1950—2000年福建省暴雨農(nóng)田淹沒面積年際特征Figure 15 The annual farmland inundated area of rainstorm disaster in Fujian Province from 1950 to 2000

3 討論

年代際死亡人口逐年增多，這可能與福建省暴雨量的增加有關(guān)[23]。年代際死亡人口的重災(zāi)區(qū)具有空間轉(zhuǎn)移特征。在空間分布上，先是無明顯聚集分布的重災(zāi)區(qū)，1961—1990年間閩北和閩西分別成為受災(zāi)嚴(yán)重的區(qū)域，之后又表現(xiàn)為無明顯聚集分布的重災(zāi)區(qū)。除了暴雨量的主導(dǎo)作用，還可能與閩東南地區(qū)經(jīng)濟(jì)相對發(fā)達(dá)[24]，人口增長速度快有關(guān)，而閩西閩北的人口密度相對下降?？傮w上閩北和閩西災(zāi)情仍然較為嚴(yán)重。除此之外，地形地貌是影響災(zāi)情嚴(yán)重程度的重要因素。

農(nóng)田淹沒面積逐年增多，且增加的速率亦逐年增大，重災(zāi)區(qū)集中在閩北南平的部分縣市。主要原因可能是武夷山脈對來自太平洋暖濕氣流的抬升作用對暴雨的加強，且該地區(qū)以山地地形為主[15]，土壤以紅壤和黃壤為主，透水和保水能力差，加之森林砍伐過度導(dǎo)致水土流失日益嚴(yán)重[25]。同時，由于閩北地區(qū)經(jīng)濟(jì)條件較為落后，防災(zāi)水平低[16]，在暴雨強度同樣的情況下，可能加重災(zāi)情。

城市化進(jìn)程帶來了土地利用類型的變化，導(dǎo)致下墊面硬化、不透水面積增加，從而加重了排澇壓力[26]，主要體現(xiàn)在城市內(nèi)澇頻次逐年增加。定量化分析人類活動對暴雨災(zāi)情的影響，還有待進(jìn)一步研究。

4 結(jié)論

本研究系統(tǒng)地整理了福建省68個縣級地區(qū)(不含市轄區(qū))1950—2000年暴雨災(zāi)害主要災(zāi)情指標(biāo)以及暴雨數(shù)據(jù)，通過分析得出如下結(jié)論。

1)暴雨災(zāi)害是福建省的主要氣象災(zāi)害之一，給福建省的社會經(jīng)濟(jì)發(fā)展以及人員安全帶來巨大的影響。暴雨災(zāi)害的主要特點表現(xiàn)為年代際死亡人口呈勻速上升趨勢，而年際死亡人口則約以6年為一個周期呈波動上升趨勢。年代際農(nóng)田淹沒面積呈加速上升趨勢，年際農(nóng)田淹沒面積呈周期性上升趨勢，且其周期有逐年縮短的趨勢，約從9年一個周期縮短到6年一個周期。

2)從時間變化來看，暴雨災(zāi)害頻次主要出現(xiàn)在3—7月，死亡人口主要出現(xiàn)在4—7月，農(nóng)田淹沒面積主要出現(xiàn)在3—7月。其中，災(zāi)情最嚴(yán)重的時間段均出現(xiàn)在5—6月，占全年2/3以上。5月份的暴雨災(zāi)害災(zāi)情總體變化趨勢均為先增加后減少，而6月份總體趨勢均為先增加后減小然后再增加。

3)從區(qū)域分布來看，在死亡人口方面，重災(zāi)區(qū)集中于閩北南平和閩西龍巖。農(nóng)田淹沒面積有逐漸擴大的趨勢，閩北的南平災(zāi)情最重，災(zāi)情同樣嚴(yán)重的有閩西的尤溪縣、閩南的漳浦縣以及閩東的福州市和閩侯縣。