1950—2000年福建暴雨災(zāi)害災(zāi)情時(shí)空分析

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(cè)評(píng)估工程技術(shù)研究中心，福州 350007；3. 濕潤(rùn)亞熱帶山地生態(tài)國(guó)家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室培育基地，福州350007)

0 引言

IPCC第五次氣候變化評(píng)估報(bào)告指出，自1950年以來(lái)，全球地表持續(xù)升溫，中國(guó)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(huì)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(qiáng)的區(qū)域差異[6]。中國(guó)素有“南澇北旱”之說(shuō)，尤其東南沿海因季風(fēng)和臺(tái)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(qiáng)度和頻率上的增加趨勢(shì)[9-11]，探究暴雨災(zāi)害災(zāi)情的時(shí)空變化特征對(duì)進(jìn)一步提高災(zāi)害風(fēng)險(xiǎn)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(zhǎng)歷時(shí)的暴雨和短歷時(shí)的臺(tái)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(jì)，僅1968年6月，福建省出現(xiàn)歷時(shí)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(lái)，已有許多學(xué)者對(duì)福建省暴雨災(zāi)害展開(kāi)了系列研究，主要集中在不同歷時(shí)的暴雨或者不同等級(jí)降水、以及暴雨災(zāi)害的時(shí)空特征、成因、區(qū)劃以及對(duì)農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的影響[14-21]。但是，針對(duì)福建省暴雨災(zāi)害災(zāi)情的時(shí)空特征分析較為少見(jiàn)，尤其是從不同時(shí)間尺度分析主要災(zāi)情指標(biāo)空間特征的研究鮮見(jiàn)報(bào)道。從災(zāi)害系統(tǒng)角度，科學(xué)評(píng)估暴雨災(zāi)害的災(zāi)情變化，對(duì)準(zhǔn)確認(rèn)識(shí)暴雨災(zāi)害的危險(xiǎn)性、精確評(píng)估暴雨的災(zāi)害風(fēng)險(xiǎn)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(méi)面積2個(gè)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(shí)空分布特征，以期為福建省的綜合風(fēng)險(xiǎn)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(lái)源于《中國(guó)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(kù)。基于線性回歸方法和地理信息系統(tǒng)技術(shù)，對(duì)福建省1950—2000年暴雨災(zāi)害災(zāi)情的時(shí)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(wàn)，占全國(guó)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(guó)平均的2.16倍。人均GDP為全國(guó)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(shí)，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(shí)空分布不均，是中國(guó)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(shì)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(xiǎn)性大。

2 結(jié)果

2.1 暴雨災(zāi)害災(zāi)情時(shí)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(shì)，分界點(diǎn)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(shì)，1970—1980年，整體呈現(xiàn)不斷減少的趨勢(shì)，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(dòng)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(shì)。

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(méi)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(xiǎn)性相對(duì)于其他月份較強(qiáng)。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(shì)，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(dòng)，整體呈現(xiàn)先增加后減小，最后再增加的趨勢(shì)。

圖7體現(xiàn)了1950—2000年1—12月暴雨災(zāi)害農(nóng)田淹沒(méi)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(méi)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(méi)面積的年代際變化。5月份呈現(xiàn)明顯的兩段趨勢(shì)，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(méi)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(shì)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(shì)波動(dòng)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(méi)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(méi)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(méi)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(lái)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(guò)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(yáng)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(méi)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(shì)?？傮w來(lái)看，1950—2000年，死亡人口較嚴(yán)重的區(qū)域?yàn)殚}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?yàn)?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(shì)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(shuō)明年代際因?yàn)?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(shuō)明該回歸直線對(duì)觀測(cè)值的擬合程度較好。相較之下，年際死亡人口波動(dòng)很大(圖12)，但可以明顯看出以大約6年為一個(gè)變化周期，整體呈上升趨勢(shì)。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(méi)面積從1950年開(kāi)始不斷增加。1950—1960年，除了邵武市，其余地區(qū)農(nóng)田淹沒(méi)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(kāi)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(méi)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(méi)面積的空間分布迅速擴(kuò)大，整體上北部較南部嚴(yán)重。整個(gè)福建北部有將近一半地區(qū)的農(nóng)田淹沒(méi)面積超過(guò)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(méi)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(guò)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(guò)33 333 hm2。閩北和閩南地區(qū)次之，均在26 667 hm2以上，全省沒(méi)有任何地區(qū)小于6 667 hm2。

綜合1950—2000年來(lái)看，整個(gè)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(méi)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(guò)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(méi)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(méi)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(shì)上看(圖14～15)，年代際農(nóng)田淹沒(méi)面積雖有波動(dòng)，但整體上呈上升趨勢(shì)，且斜率較大，每10年平均增加407 057 hm2的農(nóng)田淹沒(méi)面積。其決定系數(shù)為0.746，說(shuō)明擬合程度較好。年際變化雖然整體亦呈上升趨勢(shì)，但波動(dòng)較大，可以看出年際變化的周期有明顯的縮小趨勢(shì)，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(shì)，年際變化也會(huì)越來(lái)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(méi)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(méi)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(wú)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(wú)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(duì)發(fā)達(dá)[24]，人口增長(zhǎng)速度快有關(guān)，而閩西閩北的人口密度相對(duì)下降。總體上閩北和閩西災(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(méi)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(duì)來(lái)自太平洋暖濕氣流的抬升作用對(duì)暴雨的加強(qiáng)，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(guò)度導(dǎo)致水土流失日益嚴(yán)重[25]。同時(shí)，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(qiáng)度同樣的情況下，可能加重災(zāi)情。

城市化進(jìn)程帶來(lái)了土地利用類(lèi)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(lèi)活動(dòng)對(duì)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(gè)縣級(jí)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(guò)分析得出如下結(jié)論。

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

2)從時(shí)間變化來(lái)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(méi)面積主要出現(xiàn)在3—7月。其中，災(zāi)情最嚴(yán)重的時(shí)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(shì)均為先增加后減少，而6月份總體趨勢(shì)均為先增加后減小然后再增加。

3)從區(qū)域分布來(lái)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(méi)面積有逐漸擴(kuò)大的趨勢(shì)，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。