蘇慧君 賴巧珍 許慶文

(1.永定區(qū)氣象局，福建 龍巖 364100; 2.龍巖市氣象局，福建 龍巖 364000;3.三明市氣象局，福建 三明 365000)

0 引言

暴雨天氣常常伴隨著極端強(qiáng)降水事件，降水突發(fā)性強(qiáng)、降水集中、預(yù)測(cè)難度大、發(fā)生頻率高等諸多因素共同導(dǎo)致暴雨災(zāi)害的出現(xiàn)，暴雨洪澇災(zāi)害居各類氣象災(zāi)害首位。暴雨造成的直接經(jīng)濟(jì)損失逐年增多，受災(zāi)人口也呈增加趨勢(shì)[1]。在不同地形條件下，暴雨造成的災(zāi)害也不相同。短時(shí)強(qiáng)降水在山地易誘發(fā)滑坡和泥石流等災(zāi)害[2]，而持續(xù)性暴雨在平原易引發(fā)城市內(nèi)澇、河流洪澇、農(nóng)田漬澇等災(zāi)害[3]。永定區(qū)位于福建西南山區(qū)，其地質(zhì)條件極易引發(fā)山體滑坡和泥石流等災(zāi)害，而當(dāng)?shù)鼐葹?zāi)、抗災(zāi)能力極度有限，人民的生命財(cái)產(chǎn)安全受到了嚴(yán)重威脅。

多年來，許多專家學(xué)者對(duì)暴雨洪澇災(zāi)害進(jìn)行了不同角度的分析，劉玉林等[4]運(yùn)用馮利華[5]提出的災(zāi)級(jí)概念研究了池州市2007—2016 年暴雨災(zāi)害，發(fā)現(xiàn)池州市主要暴雨災(zāi)害特征與短歷時(shí)強(qiáng)降水分布特征具有明顯關(guān)聯(lián)性；朱宇蓉等[6]對(duì)同仁縣1990—2019 年致災(zāi)暴雨進(jìn)行研究，得到了在較強(qiáng)降水情況下容易出現(xiàn)暴雨災(zāi)情，而出現(xiàn)超強(qiáng)降水時(shí)一定會(huì)發(fā)生暴雨災(zāi)情的結(jié)論。陶瑋等[7]基于安徽省1961—2016年81個(gè)地面氣象觀測(cè)站雨量、災(zāi)情及227個(gè)暴雨過程災(zāi)情數(shù)據(jù)，建立暴雨預(yù)警降水量閾值和災(zāi)情的對(duì)應(yīng)關(guān)系，其中安徽山區(qū)Ⅳ級(jí)(輕度)預(yù)警日降水量達(dá)55mm。王曉東等[8]以吉林市9 個(gè)市(縣)氣象臺(tái)站的降水資料和對(duì)應(yīng)市(縣)旱澇災(zāi)害的致災(zāi)率為數(shù)據(jù)源，利用數(shù)學(xué)統(tǒng)計(jì)等方法，指出洪澇災(zāi)害的發(fā)生受到當(dāng)?shù)貧庀髼l件的影響，降水是其中最主要的誘發(fā)因素。許金鏡等[9]對(duì)旱澇災(zāi)害最重的暴雨頻數(shù)進(jìn)行分析探討，發(fā)現(xiàn)隨著氣候的增暖，福建暴雨頻數(shù)存在增多的趨勢(shì)。陳香等[10]指出福建非臺(tái)風(fēng)暴雨洪澇災(zāi)害主要集中在3—7月，尤其是4—6月最多。

關(guān)于永定區(qū)暴雨的研究多集中于單次暴雨成因的天氣學(xué)分析，鮮有致災(zāi)暴雨特征統(tǒng)計(jì)、暴雨的氣候?qū)W統(tǒng)計(jì)分析。因此，本文基于1991—2020年永定區(qū)暴雨洪澇災(zāi)害及暴雨過程數(shù)據(jù)，建立永定區(qū)暴雨災(zāi)情及強(qiáng)降水?dāng)?shù)據(jù)庫(kù)，分析降雨強(qiáng)度與致災(zāi)暴雨之間的相關(guān)性，促進(jìn)永定區(qū)的短時(shí)臨近天氣監(jiān)測(cè)預(yù)警、災(zāi)情上報(bào)等工作，更好地為地方政府和社會(huì)提供良好的氣象服務(wù)。

1 資料與方法

1.1 研究區(qū)域概況

龍巖市永定區(qū)位于福建省西南山區(qū)，屬亞熱帶海洋性季風(fēng)氣候，區(qū)域地勢(shì)東北高西南低，從西北和東南向永定河谷傾斜,土地面積2223km2，轄區(qū)內(nèi)共24個(gè)鄉(xiāng)鎮(zhèn)，受地形和季風(fēng)等影響，降水發(fā)生快、雨量大，平均年降水量約1606.6mm。

1.2 資料來源

氣象資料：暴雨過程降水資料采用1991—2020年永定國(guó)家基本氣象站資料，以日降水量≥50 mm為一個(gè)暴雨日，小時(shí)降水量≥30mm為一次短時(shí)強(qiáng)降水。

社會(huì)資料：永定區(qū)各鄉(xiāng)鎮(zhèn)人口密度、農(nóng)作物播種面積、收入占全區(qū)比值，分別來自《龍巖市永定區(qū)統(tǒng)計(jì)年鑒》、永定區(qū)農(nóng)業(yè)局和永定區(qū)統(tǒng)計(jì)局。

災(zāi)情資料：龍巖市永定區(qū)1991—2020年暴雨洪澇災(zāi)情資料來源于永定區(qū)應(yīng)急管理局編制的《永定國(guó)家基本氣象站年報(bào)》。

1.3 方法及標(biāo)準(zhǔn)

災(zāi)情資料的分級(jí)辦法參考馮利華[5]提出的災(zāi)級(jí)概念，d為人員死傷人數(shù)、h為農(nóng)田受災(zāi)面積、e為直接經(jīng)濟(jì)損失，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/10000，Ie=e/10000，根據(jù)式(1)計(jì)算災(zāi)害指數(shù)G:

G=Id+Ih+Ie

(1)

根據(jù)永定本地受災(zāi)情況，增加受災(zāi)人口p，Ip=p/100000，根據(jù)式(2)計(jì)算災(zāi)害指數(shù)G2:

G2=Id+Ih+Ie+Ip

(2)

2 結(jié)果與分析

2.1 永定區(qū)1991—2020年暴雨日數(shù)特征

2.1.1 暴雨月際分布特征

對(duì)1991—2020年永定本站暴雨月分布進(jìn)行統(tǒng)計(jì)(見圖1)，30年期間共有173d暴雨，年均暴雨日數(shù)為5.8d。其中，5—6月暴雨日數(shù)為75d，占全年暴雨日數(shù)43.4%；7—9月臺(tái)風(fēng)季暴雨，暴雨日數(shù)為56d，占全年暴雨日數(shù)32.0%。5—6月由于南海夏季風(fēng)暴發(fā)，西南急流強(qiáng)盛，熱帶輻合帶北抬，華南地區(qū)的季風(fēng)槽強(qiáng)烈發(fā)展，暴雨也更加頻發(fā)[11]。冬季(12月至次年2月)暴雨日數(shù)為9d，僅占全年暴雨日數(shù)4.6%。

圖1 1991—2020年永定區(qū)本站暴雨日數(shù)月分布

2.1.2 暴雨年分布特征

對(duì)1991—2020年永定本站暴雨年變化進(jìn)行統(tǒng)計(jì)(見圖2)，年暴雨日數(shù)具有一定波動(dòng)性，且伴有較明顯增長(zhǎng)趨勢(shì)，氣候增率約為 1.2d/10a，出現(xiàn)暴雨日數(shù)最多的是2013 年，共11d暴雨；出現(xiàn)暴雨天數(shù)最少的是1991年，僅1d暴雨。

圖2 1991—2020年永定區(qū)本站暴雨日數(shù)年分布

2.2 永定區(qū)本站1991—2020年短時(shí)強(qiáng)降水特征

短時(shí)強(qiáng)降水由于其局地性、突發(fā)性等特征，往往造成城市內(nèi)澇、滑坡、泥石流等災(zāi)害，而造成的災(zāi)害程度與降水的強(qiáng)度、出現(xiàn)時(shí)間有很大關(guān)系。因此，對(duì)永定本站短時(shí)強(qiáng)降水進(jìn)行日變化統(tǒng)計(jì)(見圖3)，1991—2020年短時(shí)強(qiáng)降水共出現(xiàn)75次，平均2.5次/a，平均雨強(qiáng)為38.1mm。最大雨強(qiáng)為66.6mm，出現(xiàn)在2012年8月20日17時(shí)。日變化特征呈雙峰值分布，5時(shí)存在次峰值，17時(shí)達(dá)到頂峰，且頂峰值明顯大于次峰值，16—17時(shí)累計(jì)發(fā)生短時(shí)強(qiáng)降水31次，占比41.3%。周旋[12]指出，南方傍晚17時(shí)前后，由于近地面氣溫高導(dǎo)致對(duì)流層低層不穩(wěn)定性增強(qiáng)，這樣的大氣環(huán)境條件有利于觸發(fā)對(duì)流；10—12時(shí)及3—4時(shí)為短時(shí)強(qiáng)降水相較低發(fā)時(shí)段。

圖3 1991—2020年永定區(qū)本站短時(shí)強(qiáng)降水日變化

2.3 永定區(qū)1991—2020年暴雨洪澇災(zāi)害特征及其致災(zāi)性分析

2.3.1 暴雨洪澇災(zāi)害年分布特征

據(jù)統(tǒng)計(jì)，1991—2020年永定區(qū)共發(fā)生26次暴雨洪澇災(zāi)害(見圖4)，在災(zāi)害發(fā)生期間，永定本站日雨量平均值為77.1mm，最大值為171.7mm，最大降雨發(fā)生在2013年5月19日。年平均次數(shù)為0.9次，受災(zāi)總?cè)舜?1.7萬人，直接經(jīng)濟(jì)損失12.3億元，因?yàn)?zāi)死亡29人。2006年6月1日后，因?yàn)?zāi)死亡人數(shù)為0。年災(zāi)害次數(shù)隨時(shí)間呈緩慢上升趨勢(shì)，增率為0.4次/10a，主要原因一是暴雨日數(shù)逐年增加，短歷時(shí)強(qiáng)降水雨強(qiáng)極端值增大，致災(zāi)因子危險(xiǎn)性大幅度提升；二是災(zāi)害信息來源更為廣泛，網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用使得災(zāi)情整理更加及時(shí)和完整。

圖4 1991—2020年永定區(qū)暴雨洪澇災(zāi)害次數(shù)年分布

2.3.2 主要暴雨洪澇災(zāi)害特征及其致災(zāi)性分析

1991—2020年，永定區(qū)暴雨洪澇災(zāi)害主要集中在5—6月，共發(fā)生19次，占全年73.1%，與暴雨月際分布特征相吻合。將受災(zāi)人口、因?yàn)?zāi)死亡人口、農(nóng)作物受災(zāi)面積及直接經(jīng)濟(jì)損失等數(shù)據(jù)代入式(2)，得到災(zāi)害指數(shù)G2。

由于永定區(qū)屬偏遠(yuǎn)山區(qū)，受災(zāi)人口、因?yàn)?zāi)經(jīng)濟(jì)損失遠(yuǎn)不及國(guó)家規(guī)定的標(biāo)準(zhǔn)，無法對(duì)其極端性進(jìn)行制定，因此，按災(zāi)害指數(shù)進(jìn)行排序(見表1)。

表1 永定區(qū)1991—2020年暴雨洪澇災(zāi)害致災(zāi)情況

從表1可見，5—6月不僅發(fā)生災(zāi)害次數(shù)多，而且災(zāi)害程度也較為嚴(yán)重，其中2006年6月18 日過程暴雨洪澇災(zāi)害指數(shù)最高(以下簡(jiǎn)稱“6·18”過程)。據(jù)氣象年報(bào)記載，“6·18”過程全區(qū)出現(xiàn)大暴雨，局地特大暴雨，全縣19個(gè)鄉(xiāng)鎮(zhèn)受災(zāi)，受災(zāi)人口19.5萬人，19人死亡(失蹤)，直接經(jīng)濟(jì)損失達(dá)3.6億元。因此，本文重點(diǎn)分析這次強(qiáng)降水過程的致災(zāi)因子。

對(duì)“6·18”過程的永定區(qū)本站降水進(jìn)行統(tǒng)計(jì)，6月18日8—10時(shí)，累計(jì)降水量133.2mm，表現(xiàn)為持續(xù)性、強(qiáng)致災(zāi)性的降水特征(見圖5)。

圖5 2006年6月18日5—16時(shí)永定本站逐時(shí)降水分布

結(jié)合本站短時(shí)強(qiáng)降水小時(shí)數(shù)據(jù)和暴雨洪澇災(zāi)情信息分析，當(dāng)本站連續(xù)2h發(fā)生短時(shí)強(qiáng)降水，一定會(huì)有暴雨洪澇災(zāi)害，前者為后者充分條件，考慮原因是本站位于永定城區(qū)，與城市內(nèi)澇有一定的關(guān)系。

“6·18”過程之前永定區(qū)已出現(xiàn)3場(chǎng)暴雨洪澇災(zāi)害，分別發(fā)生在5月23日、6月1日和6月8日，承災(zāi)體抵御災(zāi)害能力急劇下降。隨后對(duì)短時(shí)強(qiáng)降水發(fā)生日期和災(zāi)害信息進(jìn)行統(tǒng)計(jì)，發(fā)現(xiàn)當(dāng)連續(xù)出現(xiàn)短時(shí)強(qiáng)降水日期在5d或以內(nèi)時(shí)，暴雨洪澇災(zāi)害發(fā)生概率達(dá)66.7%。

“6·18”過程共有6個(gè)鄉(xiāng)鎮(zhèn)6h累計(jì)雨量達(dá)到100mm，其中撫市鎮(zhèn)6—7時(shí)雨量達(dá)124mm，驗(yàn)證了連續(xù)2h發(fā)生短時(shí)強(qiáng)降水一定發(fā)生暴雨洪澇災(zāi)害。

地形分布特征也決定了暴雨災(zāi)害的影響方式和程度，撫市鎮(zhèn)三面環(huán)山，由于山脈的阻擋，回波移動(dòng)緩慢，同時(shí)由于強(qiáng)降水發(fā)生于清晨，民眾沒有充足的反應(yīng)時(shí)間尋求救助，加劇了災(zāi)害的嚴(yán)重性，共同導(dǎo)致“6·18”過程成為近30年永定區(qū)致災(zāi)最嚴(yán)重的一次洪澇災(zāi)害。

3 結(jié)論

本文對(duì) 1991—2020年永定區(qū)暴雨的年(月)分布、短時(shí)強(qiáng)降水的日分布、強(qiáng)度分布進(jìn)行了統(tǒng)計(jì)分析，同時(shí)對(duì)洪澇災(zāi)害進(jìn)行統(tǒng)計(jì)并根據(jù)相關(guān)辦法進(jìn)行分級(jí)，針對(duì)2006年6月18日災(zāi)害進(jìn)行了重點(diǎn)分析，得到以下結(jié)論。

①永定區(qū)暴雨呈逐年增多的趨勢(shì)，增率為1.2d/10a，年均暴雨日數(shù)為5.8d，高發(fā)期為5—6月；永定區(qū)本站短時(shí)強(qiáng)降水在17時(shí)和5時(shí)段存在頂峰值和次峰值，其中最大小時(shí)雨強(qiáng)為66.6mm，出現(xiàn)在2012年。

②永定區(qū)暴雨洪澇災(zāi)情數(shù)據(jù)庫(kù)顯示，暴雨洪澇災(zāi)害次數(shù)隨時(shí)間呈緩慢增長(zhǎng)趨勢(shì)，年平均次數(shù)為0.9次，其中5—6月災(zāi)害次數(shù)占比高達(dá)73.1%；災(zāi)害發(fā)生時(shí)，永定本站日雨量均值為77.1mm，最大值為171.1mm。

③對(duì)2006年6月18日的一次洪澇災(zāi)害進(jìn)行重點(diǎn)分析發(fā)現(xiàn)，發(fā)生短時(shí)強(qiáng)降水的連續(xù)性、承災(zāi)體抵御災(zāi)害能力和強(qiáng)降水發(fā)生時(shí)間是暴雨洪澇災(zāi)害發(fā)生的重要影響因子。當(dāng)連續(xù)2h發(fā)生強(qiáng)降水，永定本站暴雨洪澇災(zāi)害發(fā)生概率為100%，若5d及以內(nèi)連續(xù)發(fā)生短時(shí)強(qiáng)降水，暴雨洪澇災(zāi)害發(fā)生概率達(dá)66.7%。