三門(mén)縣臺(tái)風(fēng)災(zāi)害危險(xiǎn)性分析

俞圣興 薛 偉

(三門(mén)縣氣象局，浙江三門(mén)317100)

0 引言

臺(tái)風(fēng)是對(duì)三門(mén)縣影響最大的災(zāi)害性天氣，其影響涉及到各行各業(yè)，嚴(yán)重制約了當(dāng)?shù)亟?jīng)濟(jì)的健康發(fā)展，像影響較大的9015、9711、0414、0515號(hào)等臺(tái)風(fēng)造成的數(shù)十億直接經(jīng)濟(jì)損失，同時(shí)有較嚴(yán)重的人員傷亡。從1951—2005年的臺(tái)風(fēng)資料顯示，三門(mén)臺(tái)風(fēng)呈影響頻數(shù)高，影響程度重，影響時(shí)空跨度大的特征:共有145個(gè)臺(tái)風(fēng)影響三門(mén)，多年平均為2.6個(gè)/a，最多年份可達(dá)有5個(gè);造成嚴(yán)重影響的共27個(gè)，中等影響的56個(gè)，占了影響臺(tái)風(fēng)一半以上;5—12月都可能有臺(tái)風(fēng)影響，其中7—9月的影響臺(tái)風(fēng)達(dá)到123個(gè)。近5 a雖未出現(xiàn)有特別嚴(yán)重影響的臺(tái)風(fēng)，像“莫拉克”也限于降水，但臺(tái)風(fēng)的多寡存在一定的時(shí)空隨機(jī)浮動(dòng)，從概率統(tǒng)計(jì)的角度來(lái)說(shuō)，出現(xiàn)強(qiáng)度強(qiáng)，影響大的臺(tái)風(fēng)的幾率也在不斷上升，所以更應(yīng)予以重視。

區(qū)域?yàn)?zāi)害系統(tǒng)理論［1，2］認(rèn)為，自然災(zāi)害是一個(gè)特殊的變異系統(tǒng)，它是由致災(zāi)因子、孕災(zāi)環(huán)境、承災(zāi)體3方面組成。本文認(rèn)為臺(tái)風(fēng)災(zāi)害的危險(xiǎn)性主要來(lái)自臺(tái)風(fēng)致災(zāi)因子的強(qiáng)度和孕災(zāi)環(huán)境的穩(wěn)定性，承災(zāi)體的脆弱性是體現(xiàn)防御能力的因子，因此本文擬通過(guò)分析三門(mén)影響臺(tái)風(fēng)的致災(zāi)因子特征、三門(mén)的孕災(zāi)環(huán)境等，來(lái)揭示三門(mén)影響臺(tái)風(fēng)的危險(xiǎn)性，從而為三門(mén)縣的城鄉(xiāng)規(guī)劃、種植業(yè)規(guī)劃、制定防災(zāi)減災(zāi)規(guī)劃和措施等提供依據(jù)。

1 資料簡(jiǎn)介

1.1 我們將滿(mǎn)足以下任一條件 定義為“對(duì)三門(mén)有影響臺(tái)風(fēng)”

1)全縣平均過(guò)程雨量≥50 mm，有暴雨(日雨量≥50 mm)或沿海及境內(nèi)風(fēng)力≥8級(jí);

2)凡氣象站過(guò)程雨量≥50 mm，或日雨量≥50 mm;或氣象站過(guò)程雨量＜50 mm，但有≥2個(gè)雨量站，過(guò)程雨量≥50 mm(或至少有一站出現(xiàn)暴雨);或沿海及境內(nèi)≥8級(jí)大風(fēng)。

1.2 風(fēng)、雨、風(fēng)暴潮資料及其災(zāi)情的出自三門(mén)氣象臺(tái)“臺(tái)風(fēng)課題組”收集的1951—2005年臺(tái)風(fēng)資料、三門(mén)1984—2007年災(zāi)情統(tǒng)計(jì)、三門(mén)縣2006—2012年氣候影響評(píng)價(jià)和《三門(mén)氣象災(zāi)害防御規(guī)劃》等資料。

2 臺(tái)風(fēng)致災(zāi)因子特征

臺(tái)風(fēng)對(duì)三門(mén)社會(huì)經(jīng)濟(jì)帶來(lái)危害的致災(zāi)因子主要表現(xiàn)為:大風(fēng)、暴雨、風(fēng)暴潮。由于移動(dòng)路徑的不同，歷史臺(tái)風(fēng)對(duì)三門(mén)的影響也各異，其中以正面登陸浙江，登陸浙南至廈門(mén)之間，登陸廈門(mén)至汕頭之間，經(jīng)臺(tái)灣海峽登陸浙閩沿海轉(zhuǎn)向東北和近海北上等5類(lèi)影響最大。

2.1 臺(tái)風(fēng)暴雨

臺(tái)風(fēng)是最強(qiáng)的暴雨天氣系統(tǒng)之一，帶來(lái)的降水強(qiáng)度強(qiáng)，雨量大，是引發(fā)洪澇災(zāi)害以及山體滑坡、泥石流等地質(zhì)災(zāi)害的直接原因。

在臺(tái)風(fēng)影響下，三門(mén)平均能出現(xiàn)50～150 mm降水，局部有100～200 mm降水;遇到嚴(yán)重影響的臺(tái)風(fēng)時(shí)，三門(mén)平均過(guò)程雨量高達(dá)250～400 mm，局部達(dá)到400～500 mm或以上，日降水量可達(dá) 200～300 mm，個(gè)別超過(guò) 400 mm，像“9711”號(hào)臺(tái)風(fēng)就給三門(mén)帶來(lái)了375 mm平均雨量，最大降水高達(dá)550 mm。測(cè)站記錄顯示，三門(mén)1 h最大降水量為98.7 mm，由0414臺(tái)風(fēng)所致。值得注意的是，三門(mén)臺(tái)風(fēng)極端強(qiáng)降水多發(fā)生在登陸浙閩臺(tái)風(fēng)影響期間。

2.2 臺(tái)風(fēng)大風(fēng)

臺(tái)風(fēng)大風(fēng)是臺(tái)風(fēng)災(zāi)害另一個(gè)重要的致災(zāi)因子，臺(tái)風(fēng)大風(fēng)陣性特強(qiáng)，且風(fēng)向有旋轉(zhuǎn)性變化，這對(duì)眾多抗風(fēng)能力各方向并非均等的建筑物等物體來(lái)說(shuō)，其受害的可能性比單一風(fēng)向?yàn)榇?。一次?yán)重的臺(tái)風(fēng)大風(fēng)風(fēng)災(zāi)，常能吹毀房屋、掀翻船只、吹倒連片莊稼，將數(shù)以萬(wàn)計(jì)的大樹(shù)連根拔起，……，給國(guó)民經(jīng)濟(jì)建設(shè)造成巨大損失。

1951—2012年，臺(tái)風(fēng)影響時(shí)，三門(mén)地區(qū)出現(xiàn)8級(jí)以上大風(fēng)的臺(tái)風(fēng)共159個(gè)，出現(xiàn)10級(jí)以上大風(fēng)的臺(tái)風(fēng)90個(gè)，出現(xiàn)12級(jí)以上大風(fēng)的臺(tái)風(fēng)31個(gè)，其中東部沿海和海島地區(qū)臺(tái)風(fēng)大風(fēng)風(fēng)速明顯大于中西部地區(qū)，大風(fēng)極值普遍在12級(jí)以上，部分地區(qū)達(dá)到14級(jí)以上，中西部地區(qū)也都出現(xiàn)過(guò)8～10級(jí)的臺(tái)風(fēng)大風(fēng)，個(gè)別地方甚至出現(xiàn)過(guò)12級(jí)大風(fēng)。在0515號(hào)臺(tái)風(fēng)“卡努”登陸的9月11日，三門(mén)海游出現(xiàn)34.6 m/s的極大風(fēng);沿海測(cè)站更是出現(xiàn)了47.6 m/s大風(fēng)，均創(chuàng)本地有氣象記錄來(lái)的最大值。同樣，在浙閩登陸的臺(tái)風(fēng)更易產(chǎn)生大風(fēng)災(zāi)害。

2.3 臺(tái)風(fēng)風(fēng)暴潮

風(fēng)暴潮是一種災(zāi)害性的自然現(xiàn)象。由于劇烈的大氣擾動(dòng)，如強(qiáng)風(fēng)和氣壓驟變(通常指臺(tái)風(fēng)和溫帶氣旋等災(zāi)害性天氣系統(tǒng))導(dǎo)致海水異常升降，使受其影響的海區(qū)的潮位大大地超過(guò)平常潮位的現(xiàn)象，稱(chēng)為風(fēng)暴潮。

三門(mén)縣地處三門(mén)灣畔，被溪河界分伸入三門(mén)灣的陸地形似“張開(kāi)五指的大手”，寬廣陸架淺海的動(dòng)力學(xué)環(huán)境利于臺(tái)風(fēng)侵襲、風(fēng)暴潮發(fā)展和天文潮波幅的增大，進(jìn)入浙江省近海的潮汐一般在三門(mén)灣附近達(dá)到高潮。臺(tái)風(fēng)風(fēng)暴潮過(guò)程在4—11月都有發(fā)生，臺(tái)風(fēng)過(guò)程總數(shù)在7、8、9 3個(gè)月份中最多，其中高潮位超警戒潮位的次數(shù)8、9月最多。歷史最高潮位往往出現(xiàn)在天文高潮期，此時(shí)疊加上較大的風(fēng)暴增水，比較容易出現(xiàn)突破歷史記錄的高潮位。像“9711”號(hào)臺(tái)風(fēng)影響期間，正值天文大潮，健跳潮高超過(guò)警戒2 m，海潮進(jìn)深5～10 km，另外“6312”、“9015”、“9216”等臺(tái)風(fēng)影響期間三門(mén)縣沿海都出現(xiàn)了超警戒潮位。

3 孕災(zāi)環(huán)境特征

三門(mén)縣地勢(shì)西高東低，地形復(fù)雜多樣。全縣地勢(shì)自西向東逐漸傾斜，至沿海地區(qū)延展為平原。主要山脈由天臺(tái)山脈分支展布，多呈東北—西南走向，地形多丘陵、低山，約占全縣陸地總面積一半以上，具體自西向東分為3個(gè)地形區(qū):西北丘陵、谷地區(qū)，中部低山、丘陵區(qū)，濱海平原區(qū);三門(mén)縣沿岸主要河流有清溪、珠游溪、亭旁溪等八條溪流，分別注入旗門(mén)港、海游港、健跳港、浦壩港、洞港，有“八溪五港”之稱(chēng)。河流流向、緩急受到山脈影響，多呈集水面積狹小，水流湍急，比降偏大，水位季節(jié)變化明顯，易漲易落，流向均與山體走向大致平行，多自西南向東北流，單獨(dú)入港等特點(diǎn)。三門(mén)縣海岸線曲折綿長(zhǎng)，多港灣和島嶼，屬侵蝕山地海岸，自北向南有五大港灣，即上述的旗門(mén)港、海游港、健跳港、浦壩港、洞港。島礁北自蛇蟠鄉(xiāng)的蛇蟠島，南至泗淋鄉(xiāng)的南澤島，主要島嶼有蛇蟠島、花鼓島、田灣島、北澤島、擴(kuò)塘山島等。這種地形地勢(shì)既加劇了迎風(fēng)坡的雨勢(shì)和降水的不均勻分布，又通過(guò)增大地形集能作用加劇大暴雨的發(fā)生，利于臺(tái)風(fēng)侵襲、風(fēng)暴潮發(fā)展和天文潮波幅的增大;而境內(nèi)密布的山溪性河流由于集水能力差，出現(xiàn)強(qiáng)降水時(shí)易造成大面積的洪澇和滑坡、泥石流等地質(zhì)次生災(zāi)害發(fā)生。

4 危險(xiǎn)性分析

4.1 年代際危險(xiǎn)性分析

據(jù)文獻(xiàn)［3］所述，臺(tái)風(fēng)對(duì)某地產(chǎn)生影響時(shí)，一般都會(huì)帶來(lái)大風(fēng)和暴雨，狂風(fēng)會(huì)吹毀房屋，破壞電力和通訊設(shè)施，毀壞市政建設(shè)等;暴雨導(dǎo)致山洪、內(nèi)澇、泥石流、滑坡等。當(dāng)大風(fēng)、暴雨達(dá)到一定臨界值時(shí)，會(huì)產(chǎn)生疊加效應(yīng)，如滑坡、泥石流等地質(zhì)災(zāi)害主要由降水產(chǎn)生，但臺(tái)風(fēng)帶來(lái)的持續(xù)長(zhǎng)時(shí)間狂風(fēng)對(duì)樹(shù)木的猛烈搖拔作用，使土壤松散、間隙加大，降水滲入量增大，加劇強(qiáng)降水對(duì)地質(zhì)災(zāi)害的觸發(fā)作用。房屋倒塌主要由大風(fēng)造成，但降水加劇了倒塌的可能。高潮位會(huì)加重沿海地區(qū)的暴雨致洪危害，而異常高潮位會(huì)導(dǎo)致海堤潰決、潮水漫溢，沖毀房屋和各類(lèi)基礎(chǔ)設(shè)施，淹沒(méi)城鎮(zhèn)和農(nóng)田，造成的損失無(wú)法估量，更甚狂風(fēng)和暴雨的危害。因此，文獻(xiàn)［3］提出了一個(gè)綜合考慮臺(tái)風(fēng)暴雨、大風(fēng)和風(fēng)暴潮的影響強(qiáng)度計(jì)算方法，并將臺(tái)風(fēng)綜合影響強(qiáng)度分為5個(gè)等級(jí)，分別為1級(jí)(特強(qiáng))、2級(jí)(強(qiáng))、3級(jí)(較強(qiáng))、4級(jí)(中等)、5級(jí)(輕)，其中 1級(jí)影響臺(tái)風(fēng)可能引發(fā)重大人員傷亡和財(cái)產(chǎn)損失，5級(jí)可能會(huì)出現(xiàn)局部風(fēng)災(zāi)和澇災(zāi)，有一定經(jīng)濟(jì)損失但不會(huì)出現(xiàn)人員傷亡。本文利用三門(mén)歷史臺(tái)風(fēng)影響期間的降水、大風(fēng)、風(fēng)暴潮資料計(jì)算了三門(mén)歷史影響臺(tái)風(fēng)的綜合影響強(qiáng)度指數(shù)，并進(jìn)行了分級(jí)。計(jì)算得知，1951年至今，三門(mén)1級(jí)影響熱帶氣旋 11 個(gè)，分別為 5612、6126、6214、6312、8712、9015、9216、9711、0414、0509、0515 號(hào)臺(tái)風(fēng)，其中不在浙江登陸臺(tái)風(fēng)有4個(gè)，為6214、6312、8712、9216號(hào)臺(tái)風(fēng)。2級(jí)影響熱帶氣旋17個(gè)，3級(jí)影響熱帶氣旋28個(gè)，4級(jí)影響熱帶氣旋34個(gè)，5級(jí)影響熱帶氣旋69個(gè)。

4.2 危險(xiǎn)性空間分析

4.2.1 臺(tái)風(fēng)致災(zāi)因子危險(xiǎn)性系數(shù)計(jì)算

從資料來(lái)看，三門(mén)站的氣象資料完整且年代較長(zhǎng)，而各鄉(xiāng)鎮(zhèn)資料年代較短，為了得到三門(mén)縣的臺(tái)風(fēng)災(zāi)害危險(xiǎn)性空間分布，需要對(duì)資料進(jìn)行處理，方法如下:以三門(mén)本站為基準(zhǔn)，利用近年的自動(dòng)站資料，將臺(tái)風(fēng)影響期間各自動(dòng)站的降水和風(fēng)與本站相比，得出一個(gè)比較系數(shù)，將上節(jié)計(jì)算出的三門(mén)站的各影響臺(tái)風(fēng)綜合影響強(qiáng)度系數(shù)插值到各鄉(xiāng)鎮(zhèn)，從而得出各鄉(xiāng)鎮(zhèn)的歷史影響臺(tái)風(fēng)影響強(qiáng)度系數(shù)序列。

各鄉(xiāng)鎮(zhèn)的臺(tái)風(fēng)致災(zāi)因子危險(xiǎn)性系數(shù)按照下式計(jì)算:

式中If表示某鄉(xiāng)鎮(zhèn)臺(tái)風(fēng)致災(zāi)因子危險(xiǎn)性系數(shù)，nk為某鄉(xiāng)鎮(zhèn) k(1，2，3，4，5)級(jí)影響臺(tái)風(fēng)的年均頻數(shù);wk為 k(1，2，3，4，5)級(jí)臺(tái)風(fēng)的權(quán)重系數(shù)，權(quán)重系數(shù)由層次分析法確定，分別為0.5037、0.2428、0.1399、0.0731、0.0427。

4.2.2 孕災(zāi)環(huán)境穩(wěn)定性系數(shù)計(jì)算

我們選擇海拔高度、地形起伏情況、江河水網(wǎng)密度以及地質(zhì)條件等作為與臺(tái)風(fēng)成災(zāi)相關(guān)較密切的孕災(zāi)環(huán)境因子。具體數(shù)據(jù)用ArcInfo軟件從1∶250000的地理信息中提取。特別說(shuō)明，我們用地形標(biāo)準(zhǔn)差來(lái)代表地形起伏特征，也就是對(duì)100 m×100 m的地形柵格網(wǎng)進(jìn)行鄰域25個(gè)網(wǎng)格計(jì)算標(biāo)準(zhǔn)差得到，標(biāo)準(zhǔn)差越小越容易成災(zāi)。浙江的地質(zhì)災(zāi)害條件已做過(guò)調(diào)查評(píng)估(浙江省國(guó)土廳，2006年)，本文應(yīng)用其相應(yīng)成果。具體資料處理如下。

用自然斷點(diǎn)法將三門(mén)的海拔高度、地形標(biāo)準(zhǔn)差、水網(wǎng)密度的格點(diǎn)資料賦予1～10的值，海拔越高值越小，地形標(biāo)準(zhǔn)差越小值越大，水網(wǎng)密度越大值越大;地質(zhì)災(zāi)害按照4個(gè)等級(jí)(即不易發(fā)、低易發(fā)、中易發(fā)、高易發(fā))分別賦予 0、2、6、10的值。最后用加權(quán)平均法計(jì)算孕災(zāi)環(huán)境系數(shù):

式中，Ie為某地孕災(zāi)環(huán)境穩(wěn)定性系數(shù)，Wi為第i指標(biāo)的權(quán)重，Di為某地i指標(biāo)值，n為指標(biāo)數(shù)。Ie越大越容易成災(zāi)。

表1 孕災(zāi)因子權(quán)重系數(shù)

在此基礎(chǔ)上，我們構(gòu)建了孕災(zāi)環(huán)境修正系數(shù)，此系數(shù)在［－0.2，0.2］區(qū)間內(nèi)，負(fù)值表示孕災(zāi)環(huán)境對(duì)成災(zāi)起削減作用，正值表示加重成災(zāi)可能，計(jì)算公式如下:

式中，I'e為某地孕災(zāi)環(huán)境修正系數(shù)，Ie為某地孕災(zāi)環(huán)境穩(wěn)定性系數(shù)，Iemax為某區(qū)域最大孕災(zāi)環(huán)境系數(shù)，Iemin為某區(qū)域最小孕災(zāi)環(huán)境系數(shù)。

4.2.3 危險(xiǎn)性空間分析

考慮了孕災(zāi)環(huán)境的臺(tái)風(fēng)致災(zāi)危險(xiǎn)性系數(shù)為:

式中:I為臺(tái)風(fēng)災(zāi)害危險(xiǎn)性系數(shù)，I'e為孕災(zāi)環(huán)境修正系數(shù)，If為臺(tái)風(fēng)致災(zāi)因子危險(xiǎn)性系數(shù)。

利用GIS平臺(tái)，將各鄉(xiāng)鎮(zhèn)的臺(tái)風(fēng)致災(zāi)因子危險(xiǎn)性系數(shù)差值為格點(diǎn)數(shù)據(jù)，然后用公式(7)計(jì)算出格點(diǎn)化的臺(tái)風(fēng)災(zāi)害危險(xiǎn)性系數(shù)，得出三門(mén)縣臺(tái)風(fēng)災(zāi)害危險(xiǎn)性空間分布(見(jiàn)圖1)。

由圖1，我們發(fā)現(xiàn)有以下兩個(gè)特點(diǎn):1)臺(tái)風(fēng)對(duì)三門(mén)縣的影響是全境范圍的，無(wú)論是東部沿海，還是西部山區(qū)，都存在臺(tái)風(fēng)災(zāi)害的危險(xiǎn)性;2)臺(tái)風(fēng)災(zāi)害的高危險(xiǎn)性區(qū)域主要集中在東南和中西部?jī)蓧K區(qū)域，其中東南沿海地區(qū)以大風(fēng)、強(qiáng)降水影響為主，中西部山區(qū)以強(qiáng)降水影響為主。

圖1 三門(mén)臺(tái)風(fēng)災(zāi)害危險(xiǎn)性空間分布圖

5 結(jié)語(yǔ)

本文從臺(tái)風(fēng)致災(zāi)因子(風(fēng)、雨、風(fēng)暴潮)以及地理地貌等自然因素角度出發(fā)，以相關(guān)文獻(xiàn)提供的影響強(qiáng)度分析方法，分析了三門(mén)縣歷史影響臺(tái)風(fēng)的影響強(qiáng)度和危險(xiǎn)性，建立了包含臺(tái)風(fēng)致災(zāi)因子和孕災(zāi)環(huán)境因子的臺(tái)風(fēng)災(zāi)害危險(xiǎn)性空間分析方法，分析了三門(mén)縣臺(tái)風(fēng)災(zāi)害的危險(xiǎn)性分布，結(jié)果可以在城市規(guī)劃、種植業(yè)規(guī)劃以及防災(zāi)減災(zāi)規(guī)劃中提供參考。

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［2］ 垂儀祥，史培軍.自然災(zāi)害系統(tǒng)模型—— I:理論部分［J］.自然災(zāi)害學(xué)報(bào)，1995，4(3):6 －8.

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