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        池州市近10 a主要暴雨災(zāi)害及致災(zāi)性分析

        2021-07-19 02:08:10劉玉林吳照憲蔡茶花
        中低緯山地氣象 2021年3期
        關(guān)鍵詞:東至縣池州市池州

        劉玉林,吳照憲,蔡茶花,宣 普

        (安徽省池州市氣象局,安徽 池州 247000)

        0 引言

        暴雨災(zāi)害主要是指因暴雨洪澇造成的受災(zāi)人口、農(nóng)作物受災(zāi)面積、直接經(jīng)濟(jì)損失等。暴雨災(zāi)害的產(chǎn)生必須是由致災(zāi)因子、孕災(zāi)環(huán)境、承災(zāi)體三方面共同作用、相互影響的結(jié)果。相同的致災(zāi)因子,在不同的孕災(zāi)環(huán)境和承災(zāi)體中,所產(chǎn)生的災(zāi)害大小截然不同。暴雨災(zāi)害的發(fā)生和大小具有地域性、環(huán)境性、空間性、時(shí)代性的差別。承災(zāi)體本身的能力、人文能力綜合反映為災(zāi)害,災(zāi)害大小與人口密度、經(jīng)濟(jì)發(fā)展?fàn)顩r有關(guān)。在不同的歷史時(shí)代、不同的地區(qū),相同的致災(zāi)因子所產(chǎn)生的災(zāi)害大小也不盡相同。王偉等[1]將九江市洪澇災(zāi)害發(fā)生后計(jì)算的實(shí)測性災(zāi)害指數(shù)與致災(zāi)的主要?dú)庀笠蜃咏⒒貧w方程,計(jì)算氣象災(zāi)害指數(shù),以此來評估災(zāi)害的大小,通過與實(shí)測性指數(shù)對比,較好的反映災(zāi)級(jí);王靜等[2]分析了山東省主要?dú)庀鬄?zāi)害時(shí)空分布特征,指出山東省各縣氣象災(zāi)情以南部和東北部地區(qū)分布較多。通過以上氣象災(zāi)情特征可以發(fā)現(xiàn),暴雨災(zāi)害與短歷時(shí)強(qiáng)降水關(guān)系密不可分,同時(shí)還受降水持續(xù)時(shí)間和地形等因素的影響。陳貝等一些學(xué)者[3-4]通過研究發(fā)現(xiàn)短時(shí)強(qiáng)降水主要發(fā)生時(shí)段在傍晚至上半夜,相比白天更容易引發(fā)暴雨災(zāi)害;昌立偉[5]等以偏東風(fēng)和地形的相互作用分析其對湖南極端強(qiáng)降水的影響,指出異常強(qiáng)的短時(shí)強(qiáng)降水出現(xiàn)在喇叭口地形附近或迎風(fēng)坡處。池州市位于安徽省西南部,其西北部沿江地帶為洲圩區(qū)、東南部為山區(qū)、中部為丘陵區(qū),年均降水量1 584 mm,尤其是每年春末夏初的梅雨期,降水強(qiáng)度大、持續(xù)時(shí)間長,容易造成暴雨災(zāi)害。目前池州市對暴雨災(zāi)害特征及其致災(zāi)性研究較少,為了更好的指導(dǎo)強(qiáng)降水天氣的預(yù)報(bào)預(yù)警工作,有必要統(tǒng)計(jì)近10 a池州主要暴雨災(zāi)害,并分析其致災(zāi)性。

        1 資料與方法

        1.1 資料來源

        本文統(tǒng)計(jì)的池州市近10 a主要暴雨災(zāi)害資料來源于池州市應(yīng)急管理局,所用短時(shí)強(qiáng)降水資料采取池州市2007—2016年140個(gè)區(qū)域雨量站和貴池、東至、石臺(tái)、青陽4個(gè)國家基本站資料,按站點(diǎn)逐小時(shí)統(tǒng)計(jì),資料來源于安徽省氣象信息中心。

        1.2 方法及標(biāo)準(zhǔn)

        文中對暴雨災(zāi)害的分級(jí)參考馮利華提出的災(zāi)級(jí)概念[7]。當(dāng)人員死傷人數(shù)d≥10人、農(nóng)田受災(zāi)面積h≥10 000 hm2、直接經(jīng)濟(jì)損失e≥10 000萬元時(shí),利用對數(shù)函數(shù)換算成規(guī)范化指數(shù),其數(shù)學(xué)表達(dá)式為:

        Id=logd,Ih=logh-2,Ie=loge-2

        (1)

        當(dāng)d<10 人、h<10 000 hm2、e<10 000萬元時(shí),利用線性函數(shù)關(guān)系換算成規(guī)范化指數(shù),其數(shù)學(xué)表達(dá)式為:

        Id=d/10,Ih=h/10 000,Ie=e/10 000

        (2)

        然后計(jì)算災(zāi)害指數(shù) G:

        G=Id+Ih+Ie

        (3)

        短時(shí)強(qiáng)降水個(gè)例選取標(biāo)準(zhǔn)為至少2個(gè)國家基本站24 h(國家站日降水取00—23時(shí)累計(jì)降水量)出現(xiàn)暴雨且至少有15個(gè)站點(diǎn)出現(xiàn)小時(shí)降水量20 mm/h以上或30 mm/h以上或40 mm/h以上或50 mm/以上時(shí),則記為1次短時(shí)強(qiáng)降水天氣個(gè)例,若2個(gè)降水個(gè)例日期相連,合算為1個(gè)短時(shí)強(qiáng)降水個(gè)例。以此為標(biāo)準(zhǔn)選取的歷史個(gè)例如表1。

        表1 池州市近10 a主要短時(shí)強(qiáng)降水個(gè)例

        2 結(jié)果與分析

        2.1 池州市近10 a主要暴雨災(zāi)害特征

        2.1.1 池州市近10 a主要暴雨災(zāi)害及其分級(jí) 統(tǒng)計(jì)池州市2007—2016年主要暴雨災(zāi)害所造成的受災(zāi)人口、因?yàn)?zāi)死亡人口、農(nóng)作物受災(zāi)面積、倒塌房屋間數(shù)、直接經(jīng)濟(jì)損失等資料(見表2)。

        將歷年暴雨災(zāi)害引發(fā)的人員死傷、農(nóng)田受災(zāi)、直接經(jīng)濟(jì)損失3項(xiàng)指標(biāo)代入(1)、(2)式和(3)式,通過計(jì)算得到規(guī)范化指數(shù)(見表2)。為了更具體的反映災(zāi)害的輕重等級(jí),將災(zāi)害指數(shù)客觀合理地劃為 4 個(gè)等級(jí),即:災(zāi)害指數(shù)≥6.00,定為重災(zāi);災(zāi)害指數(shù)在5.01~6.00 之間,定為大災(zāi);災(zāi)害指數(shù)在4.01~5.00之間,定為中災(zāi);災(zāi)害指數(shù)≤4.0,定為小災(zāi)(見表2)。

        表2 2007—2016年暴雨災(zāi)害造成的損失、暴雨災(zāi)害指數(shù)和等級(jí)

        2.1.2 池州市近10 a暴雨災(zāi)害致災(zāi)性分析 由池州市近10 a暴雨災(zāi)害分級(jí)指數(shù)看出,2007年7月10日過程和2016年7月3日過程暴雨災(zāi)害指數(shù)最高,達(dá)到重災(zāi)程度。因此,本文重點(diǎn)分析這兩次強(qiáng)降水天氣過程。

        統(tǒng)計(jì)2007年7月9日08—10日08時(shí)和2016年7月2日08時(shí)—3日08時(shí)逐小時(shí)降水(見圖1)看出:2007年7月10日過程,降水從9日20時(shí)開始,一直持續(xù)到10日08時(shí),夜雨特征明顯,其12 h內(nèi)降雨量高達(dá)321.6 mm(九華山站),有5個(gè)時(shí)次的小時(shí)雨強(qiáng)超過30 mm/h,最大小時(shí)雨強(qiáng)為58.3 mm/h,具有持續(xù)性的短歷時(shí)強(qiáng)降水特征,同時(shí)又因?yàn)榫湃A山特殊的地形,短時(shí)期內(nèi)造成山洪暴發(fā)、引發(fā)山體滑坡、泥石流等地質(zhì)災(zāi)害。2016年7月3日過程的降水落區(qū)主要位于池州北部沿江地區(qū),其24 h降水量達(dá)224.2 mm(池州站),但只有1個(gè)時(shí)次降水量達(dá)到短時(shí)強(qiáng)降水標(biāo)準(zhǔn);另外,由于在2日前已經(jīng)有持續(xù)2 d的強(qiáng)降水發(fā)生,累積降水量大,造成了城市內(nèi)澇、河流超警戒甚至發(fā)生潰堤。由此可知,作為暴雨災(zāi)害的致災(zāi)因子,短歷時(shí)強(qiáng)降水尤其是持續(xù)性的短時(shí)強(qiáng)降水具有很強(qiáng)的致災(zāi)性,但承災(zāi)體受災(zāi)害的程度,除與致災(zāi)因子的強(qiáng)度有關(guān)外,很大程度上取決于承災(zāi)體自身的脆弱性。因此,地形分布特征也能決定暴雨災(zāi)害的影響方式和程度。

        圖1 2007年7月10日過程和2016年7月3日過程逐時(shí)次降水分布

        2.2 短歷時(shí)強(qiáng)降水致災(zāi)性特征

        2.2.1 短時(shí)強(qiáng)降水時(shí)間變化特征與暴雨災(zāi)害 短時(shí)強(qiáng)降水發(fā)生在白天時(shí)段和夜間時(shí)段所造成的災(zāi)害程度有所不同。如果夜間發(fā)生持續(xù)性短時(shí)強(qiáng)降水則更容易引發(fā)暴雨災(zāi)害,這主要是因?yàn)橐归g對于抗洪救災(zāi)非常不利。池州市近10a短時(shí)強(qiáng)降水的日變化特征總體表現(xiàn)為05時(shí)前后和15時(shí)前后是短時(shí)強(qiáng)降水的高發(fā)時(shí)段(見圖2)。由圖2看出,降水≥20 mm/h在04—07時(shí)和14—17時(shí)分別有一個(gè)峰值,年平均站次總數(shù)在40次左右;降水≥30 mm/h在04—06時(shí)前后和13—19時(shí)前后分別有一個(gè)峰值,年平均站次總數(shù)10次左右;凌晨降水≥40 mm/h、≥50 mm/h短時(shí)強(qiáng)降水的變化趨勢基本一致,10時(shí)、20時(shí)和00時(shí)是短時(shí)強(qiáng)降水低發(fā)時(shí)段,13—18時(shí)有一個(gè)小峰值。由此可知,05時(shí)前后是池州短時(shí)強(qiáng)降水最強(qiáng)致災(zāi)時(shí)段,一旦發(fā)生持續(xù)性短時(shí)強(qiáng)降水將會(huì)造成嚴(yán)重的暴雨災(zāi)害。

        圖2 池州市近10 a短時(shí)強(qiáng)降水日變化特征

        2.2.2 短時(shí)強(qiáng)降水空間分布特征與暴雨災(zāi)害 通過研究池州市短時(shí)強(qiáng)降水空間分布特征發(fā)現(xiàn),池州市近10 a汛期短時(shí)強(qiáng)降水樣本數(shù)占全年近90%,短時(shí)強(qiáng)降水空間分布與全年基本一致,因此,本文重點(diǎn)分析汛期短時(shí)強(qiáng)降水空間分布特征。由圖3看出,汛期短時(shí)強(qiáng)降水空間分布特征為:降水量≥20 mm/h、≥30 mm/h、≥40 mm/h和≥50 mm/h的短時(shí)強(qiáng)降水大值區(qū)基本分布在東至縣中南部、貴池南部山區(qū)及九華山區(qū)域。由圖3還可以看出,降水量≥20 mm/h短時(shí)強(qiáng)降水空間分布表現(xiàn)為東至縣中西部和南部出現(xiàn)大值區(qū),尤其東至縣南部靠近黃山山脈區(qū)域出現(xiàn)年平均8次以上降水量≥20 mm/h的強(qiáng)降水;30 mm/h以上的短時(shí)強(qiáng)降水分布開始出現(xiàn)零散特點(diǎn),尤其是降水量≥40 mm/h和50 mm/h以上的短時(shí)強(qiáng)降水空間分布零散特點(diǎn)更明顯,但東至縣的大部分地區(qū)和石臺(tái)縣的西北部為高值區(qū),這可能與午后強(qiáng)對流天氣有密切關(guān)系,由氣象資料顯示(表略),上述區(qū)域是雷雨大風(fēng)易發(fā)區(qū)域;其主要原因是池州位于副高西北側(cè),汛期西南氣流比較強(qiáng)盛,容易出現(xiàn)強(qiáng)降水過程,同時(shí)汛期午后在太陽輻射作用下氣塊很容易被抬升到自由對流高度,觸發(fā)強(qiáng)對流天氣,造成暴雨災(zāi)害。

        圖3 汛期短時(shí)強(qiáng)降水年平均空間分布(a.≥20 mm/h,b.≥30 mm/h,c.≥40 mm/h,d.≥50 mm/h)

        2.3 池州市地形分布特征與暴雨災(zāi)害

        通過上述統(tǒng)計(jì)發(fā)現(xiàn),短時(shí)強(qiáng)降水發(fā)生在不同的區(qū)域致災(zāi)性也不相同,尤其對于山區(qū)來說,若發(fā)生持續(xù)性短時(shí)強(qiáng)降水則容易造成山洪暴發(fā)、山體滑坡、泥石流等地質(zhì)災(zāi)害,如2007年7月10日強(qiáng)降水過程;若強(qiáng)降水發(fā)生在平原地帶或洲圩區(qū)則容易造成內(nèi)澇、潰圩等災(zāi)害,如2016年7月3日的強(qiáng)降水過程。因此,地形對于暴雨災(zāi)害的影響方式和程度有很重要的作用。從池州市地形分布情況(圖4)看出,池州市地形總體呈南高北低態(tài)勢,其東南部以九華山、牯牛降為主體構(gòu)成南部山區(qū)骨架,中部為丘陵區(qū),西北部沿江地帶為洲圩區(qū)。結(jié)合上述分析,發(fā)現(xiàn)池州市短時(shí)強(qiáng)降水空間分布與其地形走向(西南—東北向)及長江流向有很好的對應(yīng)關(guān)系,且強(qiáng)降水基本位于南部山區(qū)的北面,即貴池南部山區(qū)及九華山周邊;另外,降水量>40 mm/h以上和50 mm/h以上的短時(shí)強(qiáng)降水主要分布于東至縣中南部區(qū)域,這與東至縣中南部喇叭口地形有密切關(guān)系,喇叭口地形使水汽在東至縣中南部上空積聚,有利于其上升運(yùn)動(dòng)增強(qiáng),這與池再香等[11]研究結(jié)果一致,因此,池州市東至縣亦是暴雨災(zāi)害的易發(fā)區(qū)域。

        圖4 池州市地形分布圖

        3 結(jié)論與討論

        ①2007年7月10日過程和2016年7月3日過程暴雨災(zāi)害指數(shù)最高,達(dá)到重災(zāi)程度。2007年7月10日的短歷時(shí)強(qiáng)降水特征非常明顯,且由于降水發(fā)生時(shí)段主要在夜間,發(fā)生地位于山區(qū),導(dǎo)致山洪等地質(zhì)災(zāi)害;2016年7月3日的降水落區(qū)位于北部沿江地區(qū),造成了城市內(nèi)澇等災(zāi)害。

        ②作為暴雨災(zāi)害的致災(zāi)因子,短歷時(shí)強(qiáng)降水尤其是持續(xù)性的短歷時(shí)強(qiáng)降水有很強(qiáng)的致災(zāi)性;地形作為暴雨災(zāi)害的承災(zāi)體,其分布特征和脆弱性強(qiáng)弱能在很大程度上也能決定暴雨災(zāi)害的影響方式和程度。

        ③池州市近10 a短時(shí)強(qiáng)降水的時(shí)間變化特征,主要表現(xiàn)為05時(shí)前后是短時(shí)強(qiáng)降水的高發(fā)時(shí)期,一旦發(fā)生持續(xù)性短時(shí)強(qiáng)降水將會(huì)造成嚴(yán)重的暴雨災(zāi)害,這與很多學(xué)者的研究結(jié)果相似[3-6],但由于本文所用的資料時(shí)間較短,統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)的結(jié)論可能會(huì)有一定的偶然性,今后將選取較長時(shí)間尺度的暴雨災(zāi)害個(gè)例進(jìn)行研究。

        ④池州市近10 a短時(shí)強(qiáng)降水空間分布與池州地形走向(西南—東北向)及長江流向有很好的對應(yīng)關(guān)系,且強(qiáng)降水基本位于南部山區(qū)的北面,即東至縣中南部、貴池南部山區(qū)及九華山周邊是池州市暴雨災(zāi)害的高發(fā)區(qū)域;但位于池州南部山區(qū)的石臺(tái)縣除了其西北部外均屬于暴雨災(zāi)害不易發(fā)區(qū)域,在今后的暴雨天氣預(yù)報(bào)工作將加以重點(diǎn)關(guān)注。

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