云南不同類(lèi)型地質(zhì)災(zāi)害的天氣誘因分析

劉博文,許彥艷 ,李華宏,牛法寶,李耀孫

（云南省氣象臺(tái)，昆明 650034）

引言

鹽津縣位于云南省東北部昭通市，境內(nèi)坡陡山高，溝壑縱橫，卡斯特地貌特征明顯，地質(zhì)條件十分惡劣。隨著當(dāng)?shù)亟?jīng)濟(jì)發(fā)展和基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)規(guī)模不斷的擴(kuò)大，大量斜坡形成高陡邊坡，使得局部地質(zhì)體的穩(wěn)定性明顯降低，地質(zhì)環(huán)境不斷惡化。加之鹽津縣屬中亞熱帶與溫帶共存的季風(fēng)立體氣候，汛期5～10月雨量充沛，暴雨頻次高、強(qiáng)度大，造成當(dāng)?shù)鼗隆⒈浪湍嗍鞯雀鞣N地質(zhì)災(zāi)害頻發(fā)，是全國(guó)有名的地質(zhì)災(zāi)害多發(fā)縣之一。災(zāi)害頻發(fā)嚴(yán)重阻礙了鹽津縣地方經(jīng)濟(jì)建設(shè)和可持續(xù)發(fā)展，因此持續(xù)深入地開(kāi)展當(dāng)?shù)氐刭|(zhì)災(zāi)害風(fēng)險(xiǎn)防范技術(shù)研究工作刻不容緩[1?2]。

近年來(lái)，研究人員針對(duì)不同類(lèi)型地質(zhì)災(zāi)害的誘發(fā)因子和預(yù)報(bào)模型做了大量工作，取得了豐碩成果。閔穎等[3]、李華宏等[4]、胡娟等[5?6]利用云南116個(gè)國(guó)家站的相關(guān)資料總結(jié)了地質(zhì)災(zāi)害與降水雨洪的關(guān)系，并結(jié)合云南省地質(zhì)災(zāi)害區(qū)劃成果，得出各縣站誘發(fā)山洪地質(zhì)災(zāi)害的臨界雨量以及對(duì)應(yīng)的5個(gè)山洪地質(zhì)災(zāi)害氣象風(fēng)險(xiǎn)等級(jí)。段旭等[7]、陶云等[8]分析研究了云南省不同地質(zhì)地貌條件下滑坡泥石流與降水的關(guān)系，認(rèn)為前期累計(jì)降水量與滑坡泥石流之間的關(guān)系密切，預(yù)測(cè)預(yù)報(bào)應(yīng)該綜合考慮各類(lèi)地質(zhì)地貌特征，減少空?qǐng)?bào)率。楊竹云等[9]利用Z指數(shù)、主成分分析和地質(zhì)災(zāi)害前期有效降水量分析等方法，對(duì)云南昭通地質(zhì)災(zāi)害與降水的關(guān)系進(jìn)行了研究，建立和優(yōu)化昭通市降水型地質(zhì)災(zāi)害氣象風(fēng)險(xiǎn)預(yù)警模型，檢驗(yàn)效果良好。此外，向小龍等[10]通過(guò)地質(zhì)資料分析，結(jié)合野外詳細(xì)調(diào)查，揭示鹽津地區(qū)地質(zhì)災(zāi)害形成的主要控制因素是地形地貌、地質(zhì)構(gòu)造、坡體結(jié)構(gòu)和巖土體成分，主要誘發(fā)因素是新構(gòu)造運(yùn)動(dòng)與地震、人類(lèi)活動(dòng)及降水，研究成果對(duì)當(dāng)?shù)胤罏?zāi)減災(zāi)具有重要指導(dǎo)作用。上述研究有效促進(jìn)了云南地質(zhì)災(zāi)害氣象風(fēng)險(xiǎn)預(yù)警能力的整體提升，然而由于受災(zāi)情個(gè)例、降水觀測(cè)資料時(shí)空分辨率所限，對(duì)于鹽津縣這樣的地質(zhì)災(zāi)害高發(fā)區(qū)域致災(zāi)成因和預(yù)警技術(shù)的精細(xì)化研究仍然十分缺乏。

2017年6月24日和2019年9月30日，云南省昭通市鹽津縣出現(xiàn)了兩次大型滑坡、泥石流災(zāi)害（以下簡(jiǎn)稱(chēng)“6.24”滑坡災(zāi)害和“9.30” 泥石流災(zāi)害），本文擬利用NCEP再分析資料（空間分辨率1°×1°）、自動(dòng)站實(shí)時(shí)觀測(cè)資料及多普勒天氣雷達(dá)探測(cè)等資料，對(duì)兩次災(zāi)害的成因進(jìn)行對(duì)比分析，探討不同天氣背景下降水性質(zhì)差異對(duì)地質(zhì)災(zāi)害種類(lèi)的影響，以期為改進(jìn)不同種類(lèi)地質(zhì)災(zāi)害預(yù)警模型提供科學(xué)依據(jù)。

1 地質(zhì)災(zāi)害實(shí)況及成因分析

鹽津縣位于云南省東北部昭通市境內(nèi)，地處滇東北云川交界處，屬典型的山區(qū)縣，山地面積占總面積的99.92%，海拔448.8米，是昭通地區(qū)海拔最低的縣。由于盆地地形有利于空氣輻合抬升，造成當(dāng)?shù)亟?jīng)常出現(xiàn)大雨、暴雨天氣，是滇東北地區(qū)的強(qiáng)降水中心之一。縣城周邊多海拔高差較大的河谷，受地殼抬升、構(gòu)造切割和河流侵蝕作用，這些河谷多呈“V”字型或“U”字型，河流兩岸切割成陡崖，形成狹谷，經(jīng)常發(fā)生危巖崩塌和山體滑坡災(zāi)害。根據(jù)云南省自然資源廳的統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)，鹽津縣共有299個(gè)地質(zhì)災(zāi)害隱患點(diǎn)，其中崩塌點(diǎn)43個(gè)、滑坡點(diǎn)114個(gè)、泥石流點(diǎn)16個(gè)。

降水是造成洪澇、滑坡和泥石流等地質(zhì)災(zāi)害的主要因素[11?14]?！?.24”滑坡災(zāi)害主要發(fā)生在鹽津縣南部的柿子鄉(xiāng)（圖1藍(lán)色所示位置），2017年6月24日22時(shí)許，鹽津縣柿子鎮(zhèn)三河村冒水孔山突然發(fā)生大面積山體滑坡；至25日02時(shí)，該處滑坡體出現(xiàn)整體下移，最大落差及位移距離達(dá)20m，造成臨邊公路房屋倒塌26間，相鄰的白水江河道被塌方體跨占約1/4，所幸未造成人員傷亡。從災(zāi)害發(fā)生當(dāng)日的降水實(shí)況看，鹽津境內(nèi)普遍出現(xiàn)大雨、暴雨天氣，受災(zāi)點(diǎn)附近的柿子站監(jiān)測(cè)到24h累計(jì)雨量為92.3mm；降水從23日22時(shí)開(kāi)始，持續(xù)了11h，最大小時(shí)雨強(qiáng)24.2mm，僅有一個(gè)時(shí)次出現(xiàn)短時(shí)強(qiáng)降水特征。

圖1 鹽津縣地質(zhì)災(zāi)害隱患點(diǎn)分布情況及災(zāi)害個(gè)例位置示意

“9.30”泥石流災(zāi)害出現(xiàn)在鹽津縣北部的中和鎮(zhèn)、鹽井鎮(zhèn)（圖1紅色所示位置）。2019年9月29日20時(shí)～30日20時(shí)，鹽津縣普降中到大雨，但在中和鎮(zhèn)艾田村卻出現(xiàn)單點(diǎn)大暴雨，南部的柿子鄉(xiāng)出現(xiàn)單點(diǎn)暴雨，降水主要集中在29日21時(shí)～30日03時(shí)，艾田站累計(jì)雨量214.1mm，并且連續(xù)出現(xiàn)93.6mm和82.9mm的小時(shí)強(qiáng)降水，短時(shí)強(qiáng)降水特征十分突出。受其影響，30日03時(shí)，中和鎮(zhèn)艾田村、鹽井鎮(zhèn)椒子村發(fā)生泥石流災(zāi)害，因?yàn)?zāi)死亡9人，失蹤1人，受傷5人，多處道路塌方，災(zāi)害造成經(jīng)濟(jì)損失50萬(wàn)元。從云南省地質(zhì)環(huán)境監(jiān)測(cè)院拍攝的災(zāi)情前后對(duì)比圖（圖2）中，可以清楚地看到：“9.30”泥石流發(fā)生區(qū)域?qū)儆诘釚|北烏蒙山北部，為低中山河谷地貌，植被覆蓋率較高，地質(zhì)災(zāi)害隱蔽性較強(qiáng)；此次強(qiáng)降雨后，該區(qū)局部滑坡、坡面流發(fā)育，泥石流溝道下蝕作用明顯，側(cè)蝕強(qiáng)烈。由于受災(zāi)區(qū)域并非地質(zhì)災(zāi)害隱患點(diǎn)，因此當(dāng)?shù)鼐用裨诔霈F(xiàn)房屋進(jìn)水的情況下，還未意識(shí)到危險(xiǎn)，沒(méi)有及時(shí)撤離，最終造成9死5傷的嚴(yán)重災(zāi)情。

圖2 “9.30”鹽津縣艾田村泥石流三處發(fā)災(zāi)前后影像對(duì)比（左圖為受災(zāi)前，右圖為受災(zāi)后，星號(hào)為受災(zāi)點(diǎn)）

分析實(shí)況發(fā)現(xiàn)柿子站在兩次過(guò)程當(dāng)日的降水量較為接近（92.3mm和81.2mm），但是“9.30”災(zāi)害卻沒(méi)有出現(xiàn)在鹽津南部的柿子站附近區(qū)域，反而在鹽津北部艾田站附近發(fā)生了泥石流。究其原因，是降水性質(zhì)的差異導(dǎo)致兩次地質(zhì)災(zāi)害的種類(lèi)完全不同。“6.24”滑坡災(zāi)害是斜坡巖土體沿著慣通的剪切破壞面所發(fā)生的滑移現(xiàn)象，這種災(zāi)害主要表現(xiàn)在雨水的大量下滲導(dǎo)致斜坡上的土石層飽和，斜坡下部隔水層積水，從而增加滑體重量，造成巖土體整成滑落[15]。從災(zāi)害點(diǎn)附近的柿子氣象站多日降水監(jiān)測(cè)情況（圖3）看，災(zāi)害前十天柿子鄉(xiāng)幾乎每天都有降雨，前期累計(jì)降水達(dá)到106mm，并且出現(xiàn)兩次較強(qiáng)降水，導(dǎo)致山體巖土飽和；災(zāi)害當(dāng)天再次出現(xiàn)92.3mm的大暴雨天氣，雨水下滲造成坡體抗滑力下降，滑坡帶來(lái)的堆積物與碎裂巖體阻塞了匯水路徑，使得其含水量增高，從固體逐漸變成塑性流體，后續(xù)強(qiáng)降水加速流體移動(dòng)，最終形成滑坡。

而“9.30”泥石流災(zāi)害更為局地且突發(fā)。泥石流是山區(qū)溝谷中由暴雨、冰雪融水等水源激發(fā)的，含有大量泥砂、石塊的特殊洪流，易形成于上游比較開(kāi)闊，中游狹窄陡深，下游為開(kāi)闊平坦的山前平原或河谷階地，水既是泥石流的重要組成部分，又是泥石流的激發(fā)條件和搬運(yùn)介質(zhì)[16?18]。從災(zāi)害點(diǎn)附近的艾田氣象站多日降水監(jiān)測(cè)情況（圖3）看，災(zāi)害前十天內(nèi)僅出現(xiàn)過(guò)一次降水，累計(jì)雨量48.9mm，災(zāi)害前五天再未發(fā)生有效降水，而災(zāi)害當(dāng)天突發(fā)215mm的大暴雨，降水集中、雨強(qiáng)大，強(qiáng)降水沖擊巖土體，水流的沖刷作用十分強(qiáng)烈，致使土體的有效應(yīng)力減小，軟化岸坡巖土體的同時(shí)使得岸坡穩(wěn)定性降低，巖土體之間的粘聚力與內(nèi)摩擦角減小，導(dǎo)致泥石流災(zāi)害的發(fā)生。

圖3 兩次災(zāi)害個(gè)例中氣象站當(dāng)天及前期降水情況

2 地質(zhì)災(zāi)害天氣誘因差異分析

2.1 大氣環(huán)流形勢(shì)對(duì)比分析

“6.24”滑坡災(zāi)害發(fā)生在2017年夏初時(shí)節(jié)。6月15～22日，500hPa高度場(chǎng)上中高緯地區(qū)多槽脊波動(dòng)?xùn)|移，低緯地區(qū)西太平洋副熱帶高壓西脊點(diǎn)位于90°E，位置偏西且穩(wěn)定少動(dòng)，孟加拉灣一帶有季風(fēng)槽活動(dòng)，槽前西南暖濕氣流為滇東北地區(qū)帶來(lái)持續(xù)性降雨。期間，有兩次中高緯主槽加深過(guò)程，季風(fēng)槽發(fā)展東擴(kuò)，影響云南的西南暖濕氣流的偏南風(fēng)分量加大，使得云南省鹽津縣一帶的上升運(yùn)動(dòng)得以加強(qiáng)[19]。700hPa配合有低渦切變，切變后部偏北氣流引導(dǎo)冷平流南下，與季風(fēng)槽前西南氣流交匯，造成昭通北部出現(xiàn)大雨、暴雨天氣。6月23日20時(shí)，500hPa高度場(chǎng)上中高緯地區(qū)再次出現(xiàn)“一槽一脊”型環(huán)流場(chǎng)，低槽位于110°E附近，槽底延伸至30°N，西太平洋副熱帶高壓減弱南移，槽后冷空氣南壓至昭通北部（圖4a）；700hPa高度場(chǎng)上，川滇交界處有切變線(xiàn)生成（圖4b矩形框所示），切變冷鋒型是造成昭通大到暴雨的主要天氣系統(tǒng)之一[20?22]。副高外圍偏南氣流配合西南季風(fēng)將孟灣水汽不斷輸送至云南東部，冷暖空氣在昭通交匯，為24日的暴雨天氣提供了大尺度環(huán)流背景。

“9.30”泥石流災(zāi)害發(fā)生在2019年9月下旬。此時(shí)西太平洋副熱帶高壓開(kāi)始南撤，大氣環(huán)流進(jìn)入冬夏季節(jié)轉(zhuǎn)換的突變期，環(huán)流相對(duì)平直，冷、暖氣團(tuán)勢(shì)力較弱，云南省大范圍系統(tǒng)性降水明顯減少，多副高外圍單點(diǎn)性對(duì)流天氣。從9月29日20時(shí)500hPa高度場(chǎng)（圖4c）上可以看到，災(zāi)害當(dāng)日中高緯地區(qū)西風(fēng)帶環(huán)流相對(duì)平直，僅在青藏高原和華北地區(qū)有兩個(gè)淺槽，副熱帶高壓帶被臺(tái)風(fēng)低壓“米娜”截?cái)啵蠟车街心习雿u形成一閉合高壓環(huán)流，高壓北側(cè)588dagpm線(xiàn)壓在云南中北部，沒(méi)有明顯的冷、暖平流輸送。700hPa風(fēng)場(chǎng)上（圖4d），川西高原有一地形性低渦，昭通位于低渦東側(cè)，而受中南半島反氣旋環(huán)流影響，孟灣水汽沿著高壓北側(cè)偏西氣流向昭通地區(qū)輸送，這為副高外圍強(qiáng)對(duì)流天氣的發(fā)生提供了動(dòng)力抬升條件和水汽條件。

圖4 2017年6月23日20時(shí)（上）和2019年9月29日20時(shí)（下）大氣環(huán)流形勢(shì)（a、c.500hPa位勢(shì)高度，單位：dagpm；b、d；700hPa位勢(shì)高度和風(fēng)場(chǎng)，矢量表示風(fēng)場(chǎng)，虛線(xiàn)框?yàn)檠芯繀^(qū)域）

對(duì)比兩次災(zāi)害過(guò)程的天氣環(huán)流背景可知：“6.24”滑坡災(zāi)害發(fā)生在夏季主汛期，北方多低槽和切變線(xiàn)引導(dǎo)冷空氣南下，南方季風(fēng)活躍，水汽通道暢通，冷暖空氣長(zhǎng)時(shí)間博弈造成持續(xù)性降水天氣的產(chǎn)生，期間伴有區(qū)域性強(qiáng)降水過(guò)程；“9.30”泥石流災(zāi)害發(fā)生在大氣環(huán)流突變的秋季，環(huán)流呈帶狀分布，冷暖空氣勢(shì)力較弱，天氣尺度系統(tǒng)造成的區(qū)域降水強(qiáng)度不大，但由局地?zé)崃ψ饔迷斐傻膶?duì)流性強(qiáng)降水才是災(zāi)害點(diǎn)出現(xiàn)大暴雨天氣的主要原因。

2.2 水汽條件分析

“6.24”災(zāi)害過(guò)程從比濕場(chǎng)（圖略）來(lái)看，6月21日20時(shí)昭通上空500hPa以上比濕迅速減小，700hPa以下在川南地區(qū)有>10g·kg–1的比濕大值區(qū)，且低層為西南風(fēng)，將水汽向昭通輸送，上游宜賓站700hPa比濕達(dá)到11g·kg?1，水汽條件較好；到了23日20時(shí)宜賓站700hPa比濕達(dá)到12g·kg?1，且850hPa宜賓站700hPa比濕達(dá)到16g·kg?1，水汽條件較21日有所增加。從水汽狀況（圖5a）來(lái)看，由于23日西太平洋副熱帶高壓西側(cè)偏南氣流和季風(fēng)槽前西南暖濕氣流對(duì)云南的影響明顯加強(qiáng)，整個(gè)云南西側(cè)均為水汽通量大值區(qū)，水汽通道寬廣，且正值雨季整層水汽條件較好。分析整層水汽通量散度發(fā)現(xiàn)，21日20時(shí)柿子站上空從低層到高層均為水汽通量散度負(fù)值區(qū)，700hPa上昭通東北部均為水汽輻合區(qū)，且柿子站從21日20時(shí)的?2×10?5g·hPa?1·cm?2·s?1增大到22日08時(shí)的?7×10?5g·hPa?1·cm?2·s?1，說(shuō)明降雨期間水汽輻合強(qiáng)烈；23日20時(shí)柿子站700hPa上水汽通量散度為輻散區(qū)，低層850hPa上為強(qiáng)烈的輻合區(qū)，水汽通量散度達(dá)到?22.5×10?5g·hPa?1·cm?2·s?1，低層水汽輻合明顯（圖5a）。到了24日08時(shí)兩個(gè)層次上均為輻合區(qū)，說(shuō)明夜間水汽輻合上升作用加強(qiáng)。

“9.30” 災(zāi)害過(guò)程從比濕場(chǎng)（圖略）來(lái)看，9月29日20時(shí)上游宜賓站700hPa比濕為9g·kg?1，850hPa上昭通北部比濕達(dá)到12g·kg?1，水汽集中在低層，由于艾田縣海拔與鹽津整體地形相比偏低，水汽在底層集中更容易形成有效降水。從水汽狀況（圖5b）來(lái)看，850hPa在川南地區(qū)有水汽通量散度負(fù)中心，中心強(qiáng)度達(dá)到?33×10?5g·hPa?1·cm?2·s?1，整個(gè)昭通都為水汽輻合區(qū)。由于前文分析過(guò)高層500hPa青藏高原南側(cè)、孟加拉灣至中南半島一帶為高脊形勢(shì)，孟加拉灣水汽輸送受到一定阻礙，而菲律賓北側(cè)的熱帶氣旋外圍偏東回流將西太平洋的水汽往內(nèi)陸輸送，從福建、江西、湖南、貴州形成了一條東西向的水汽輸送帶，廣西和貴州的水汽也向昭通輸送，并在昭通形成了一個(gè)輻合中心。

圖5 2017年6月23日20時(shí)（a）和2019年9月29日20時(shí)（b）850hPa水汽狀況（等值線(xiàn)表示水汽通量，單位：10?3g·hPa?1·cm?2·s?1；填色表示水汽通量散度，單位：10?5g·hPa?1·cm?2·s?1，虛線(xiàn)框?yàn)檠芯繀^(qū)域）

2.3 天氣動(dòng)力條件分析

“6.24”災(zāi)害過(guò)程中，通過(guò)分析主要時(shí)次沿104.17°E的垂直速度-緯度剖面（圖6a）發(fā)現(xiàn)：兩個(gè)強(qiáng)降水時(shí)間段內(nèi)從低層到500hPa均為強(qiáng)烈的上升氣流；6月22日02時(shí)，在700hPa有上升速度大值區(qū)，最大上升中心區(qū)達(dá)到?18×10?4hPa·s?1，此時(shí)對(duì)應(yīng)的小時(shí)降雨也最大，22日01～03時(shí)降雨22.8mm；到了23日20時(shí)，上升速度大值區(qū)更接近于地面，最大上升中心區(qū)達(dá)到?14×10?4hPa·s?1；24日02時(shí)也維持了很強(qiáng)的上升速度，實(shí)況主要強(qiáng)降雨就發(fā)生在23日22時(shí)～24日05時(shí)?！?.30”災(zāi)害過(guò)程中，通過(guò)分析主要時(shí)次沿104.15°E的垂直速度-緯度剖面（圖6b）發(fā)現(xiàn)：：艾田站從低層到500hPa均為上升氣流，略有傾斜說(shuō)明對(duì)流系統(tǒng)發(fā)展旺盛；9月29日20時(shí)，最大上升中心區(qū)在昭通北部地區(qū)；由于強(qiáng)對(duì)流系統(tǒng)發(fā)展快，降雨強(qiáng)度大，到了30日02時(shí)已經(jīng)開(kāi)始減弱，垂直速度也減弱。

圖6 2017年6月24日02時(shí)沿104.17°E（a）和2019年9月29日20時(shí)沿104.15°E（b）垂直速度-緯度剖面（虛線(xiàn)框?yàn)闉?zāi)害點(diǎn)區(qū)域）

2.4 降水熱力條件分析

由于昭通沒(méi)有探空觀測(cè)，經(jīng)過(guò)多年實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)可參考上游臨近的四川宜賓站探空?！?.24”災(zāi)害過(guò)程中，6月21日08時(shí)，宜賓站探空?qǐng)DCAPE值為580.7J/kg；到了21日20時(shí)，800～625hPa均為濕區(qū)，高層為干區(qū)，符合“上干下濕”的配置，CAPE值增大到806.1J/kg，有較強(qiáng)不穩(wěn)定能量的蓄積，高低層垂直風(fēng)切變達(dá)6m/s，K指數(shù)為37℃，表明氣層有較強(qiáng)的條件不穩(wěn)定性；到23日20時(shí)，宜賓站探空?qǐng)D中濕層深厚，由于前幾天的持續(xù)降水，從地面至500hPa左右均為濕層，水汽充沛，高低層垂直風(fēng)切變達(dá)8m/s，K指數(shù)為40℃，抬升指數(shù)?1.74℃，仍維持條件不穩(wěn)定層結(jié)，地面弱冷鋒的鍥入觸發(fā)不穩(wěn)定能量的釋放，引發(fā)短時(shí)強(qiáng)降水天氣。

“9.30”災(zāi)害過(guò)程中，9月29日08時(shí)，宜賓站探空?qǐng)D中地面至700hPa均為濕層，600～500hPa有很強(qiáng)的干侵入，CAPE值為351.6J/kg，不穩(wěn)定層結(jié)條件建立；29日20時(shí)，地面2km至600hPa均為濕層，500～300hPa為干區(qū)，符合“上干下濕”的配置，CAPE值增大到1361.6J/kg，高低層垂直風(fēng)切變達(dá)6m/s，K指數(shù)為37℃，抬升指數(shù)?3.79℃，具備極強(qiáng)的強(qiáng)對(duì)流發(fā)生能量及不穩(wěn)定條件。由于云南屬于低緯高原，海拔較高，大氣層結(jié)穩(wěn)定度不適宜用850與500hPa的溫差表示，因此用700與500hPa的溫差代替[23]，統(tǒng)計(jì)表明T700?T500≥15 ℃的區(qū)域與地面雷暴對(duì)應(yīng)較好。29日20時(shí)，T700?T500≥15 ℃的區(qū)域覆蓋整個(gè)滇中以北及以東地區(qū)，上游宜賓站T700?T500也達(dá)到了16℃，印證了整層大氣熱力層結(jié)不穩(wěn)定。同時(shí)，850hPa在昭通北部形成氣旋式切變，地面有弱輻合線(xiàn)，動(dòng)力抬升機(jī)制具備，850hPa暖中心與地面暖中心對(duì)應(yīng)，熱力條件較好，兩個(gè)低渦呈后傾結(jié)構(gòu)，高層干冷空氣侵入明顯，低層西南暖濕氣流增加，上冷下暖的不穩(wěn)定層結(jié)加強(qiáng)，最終觸發(fā)強(qiáng)對(duì)流天氣的發(fā)生。

綜上所述，在物理量場(chǎng)上，兩次過(guò)程的相同點(diǎn)是均符合“上干下濕”、“上冷下暖”的配置，水汽充沛，有較強(qiáng)不穩(wěn)定能量的蓄積，各對(duì)流指數(shù)均體現(xiàn)出對(duì)流性降水特征；不同點(diǎn)是“9.30”過(guò)程中對(duì)流層高層的偏北氣流較大，表明高層冷平流較強(qiáng)，對(duì)流層高層干冷空氣下侵是不穩(wěn)定能量釋放產(chǎn)生強(qiáng)降水的主要觸發(fā)因素之一[24]，各項(xiàng)指數(shù)均大于“6.24”過(guò)程，不穩(wěn)定能量較大且溫濕條件更好，對(duì)流性特征更顯著，強(qiáng)降雨區(qū)附近有強(qiáng)烈水汽輻合且主要存在于850hPa以下低層大氣中，更容易形成有效降水，因此降水強(qiáng)度也更大。

3 降水過(guò)程多普勒天氣雷達(dá)分析

目前云南省共部署了9部C波段多普勒天氣雷達(dá)[25]，其中昭通市昭陽(yáng)區(qū)部署1部，但受高山地形阻擋，需抬高仰角才能有效識(shí)別出雷達(dá)監(jiān)測(cè)產(chǎn)品，而根據(jù)本地經(jīng)驗(yàn)，一般選取2.4°和3.4°仰角進(jìn)行反射率因子和徑向速度產(chǎn)品分析。根據(jù)上文分析，引發(fā)“6.24”滑坡災(zāi)害的降水主要從23日22時(shí)開(kāi)始，持續(xù)了11h，累計(jì)雨量92.3mm，最大小時(shí)雨強(qiáng)24.2mm，雨強(qiáng)分布較為均勻，僅在23時(shí)～次日00時(shí)出現(xiàn)短時(shí)強(qiáng)降水特征。從雷達(dá)回波（圖略）上看，此次災(zāi)害過(guò)程的降水期間以層云降水回波和層積混合云降水回波為主，在最強(qiáng)降水時(shí)段內(nèi)（23日23時(shí)～24日00時(shí)），有兩個(gè)獨(dú)立單體在柿子站東北方向3km處生成，初始回波強(qiáng)度為35dBZ，之后發(fā)生合并，最大回波中心強(qiáng)度達(dá)47dBZ，且持續(xù)2個(gè)體掃時(shí)間。隨后積云回波減弱為大片的層狀云回波，降雨強(qiáng)度隨之減弱，但陣雨天氣一直持續(xù)到24日09時(shí)。

“9.30”泥石流災(zāi)害過(guò)程最強(qiáng)降水時(shí)間集中在29日21時(shí)～30日01時(shí)，4小時(shí)累計(jì)雨量203.4mm。從雷達(dá)反射率因子（圖7a）上看，29日22:50開(kāi)始，艾田站上空出現(xiàn)中心回波強(qiáng)度達(dá)40dBZ的雷暴單體，此后該對(duì)流單體穩(wěn)定少動(dòng)，且強(qiáng)度持續(xù)增強(qiáng)，23:50回波強(qiáng)度達(dá)到50dBZ，30日00:10回波強(qiáng)度開(kāi)始減弱，至00:30轉(zhuǎn)為層狀云降水，期間有10個(gè)體掃（約60min）回波強(qiáng)度超過(guò)了40dBZ，5個(gè)體掃（約30min）回波強(qiáng)度超過(guò)45dBZ，“列車(chē)效應(yīng)”下的降水效率十分可觀。從徑向速度（圖7b）上看，29日23:30～23:57柿子站上空有明顯的逆風(fēng)區(qū)存在，且具有氣旋性風(fēng)場(chǎng)特征，說(shuō)明此處動(dòng)力輻合抬升強(qiáng)勁，有利于垂直上升運(yùn)動(dòng)的長(zhǎng)時(shí)間維持，加強(qiáng)系統(tǒng)的垂直環(huán)流結(jié)構(gòu)，增長(zhǎng)強(qiáng)降水持續(xù)時(shí)間。對(duì)應(yīng)分析反射率因子垂直剖面（圖7c），≥40dBZ的積云降水回波伸展高度接近11km，說(shuō)明對(duì)流系統(tǒng)發(fā)展旺盛，云體較厚，而在接近30min的強(qiáng)回波時(shí)段內(nèi)，反射率因子≥45dBZ的強(qiáng)中心一直維持低質(zhì)心狀態(tài)（7km附近），降水效率高。

圖7 “9.30”艾田站對(duì)流系統(tǒng)最強(qiáng)時(shí)段（a）雷達(dá)反射率因子、（b）徑向速度和（c）反射率因子垂直剖面（紅圈和黃圈為受災(zāi)點(diǎn)）

對(duì)比兩次過(guò)程的雷達(dá)回波特征不難發(fā)現(xiàn)，由于降水發(fā)生的環(huán)流背景不同，造成直接引發(fā)降水的中小尺度影響系統(tǒng)也有根本性差異?！?.24”滑坡災(zāi)害受切變線(xiàn)和鋒面影響，雷達(dá)回波以大范圍層狀云回波或強(qiáng)度較弱的層積混合云回波特征為主，降水效率低，雨強(qiáng)分布較為均勻，對(duì)流性暴雨特征不明顯；“9.30”泥石流災(zāi)害則主要受強(qiáng)雷暴單體影響，回波強(qiáng)度大、質(zhì)心低，具有氣旋性輻合特征，雷暴單體維持時(shí)間長(zhǎng)，降水效率高，對(duì)流性強(qiáng)降水特征十分突出。

4 結(jié)論與討論

本文利用NCEP再分析資料、自動(dòng)站實(shí)時(shí)觀測(cè)資料及多普勒天氣雷達(dá)探測(cè)等資料，對(duì)“6.24”滑坡災(zāi)害和“9.30”泥石流災(zāi)害的成因進(jìn)行對(duì)比分析，探討了不同天氣背景下降水性質(zhì)差異對(duì)地質(zhì)災(zāi)害種類(lèi)的影響，主要結(jié)論如下：

（1）“6.24”滑坡災(zāi)害是由于前期累計(jì)降水過(guò)大導(dǎo)致巖土體飽和，水的下滲造成坡體巖土層含水量增高，后續(xù)強(qiáng)降水加速流體移動(dòng)，形成滑坡。“9.30”泥石流災(zāi)害是由于突發(fā)的強(qiáng)降水沖擊巖土體，水流的沖刷作用十分強(qiáng)烈，斜坡面上匯水下滲，水流在軟化岸坡巖土體的同時(shí)使得岸坡穩(wěn)定性降低，巖土體之間的粘聚力與內(nèi)摩擦角減小，導(dǎo)致泥石流災(zāi)害的發(fā)生。

（2）“6.24”滑坡災(zāi)害發(fā)生在夏季主汛期，北方多低槽和切變線(xiàn)引導(dǎo)冷空氣南下，南方季風(fēng)活躍，冷暖空氣長(zhǎng)時(shí)間博弈造成持續(xù)性降水天氣的產(chǎn)生，期間伴有區(qū)域性強(qiáng)降水過(guò)程。“9.30”泥石流災(zāi)害發(fā)生在大氣環(huán)流突變的秋季，環(huán)流呈帶狀分布，冷暖空氣勢(shì)力較弱，天氣尺度系統(tǒng)造成的區(qū)域降水強(qiáng)度不大，但由局地?zé)崃ψ饔迷斐傻膶?duì)流性強(qiáng)降水才是災(zāi)害點(diǎn)出現(xiàn)大暴雨天氣的主要原因。

（3）物理量場(chǎng)上，兩次過(guò)程共同點(diǎn)是均符合“上干下濕”、“上冷下暖”的配置，水汽充沛有較強(qiáng)不穩(wěn)定能量的蓄積，各對(duì)流指數(shù)均體現(xiàn)為對(duì)流性降水特征；不同點(diǎn)是“9.30”過(guò)程中對(duì)流層高層的偏北氣流較大，表明高層冷平流較強(qiáng)，各項(xiàng)指數(shù)均大于“6.24”過(guò)程，不穩(wěn)定能量較大及溫濕條件更好，對(duì)流性特征更顯著，強(qiáng)降雨區(qū)附近有強(qiáng)烈水汽輻合且主要存在于850hPa以下低層大氣中，更容易形成有效降水，因此降水強(qiáng)度也更大。

（4）雷達(dá)回波特征方面，“6.24”滑坡災(zāi)害受切變線(xiàn)和鋒面影響，雷達(dá)回波以大范圍層狀云回波或強(qiáng)度較弱的層積混合云回波特征為主，降水效率低，雨強(qiáng)分布較為均勻，對(duì)流性暴雨特征不明顯；“9.30”泥石流災(zāi)害則主要受強(qiáng)雷暴單體影響，回波強(qiáng)度大、質(zhì)心低，具有氣旋性輻合特征，雷暴單體維持時(shí)間長(zhǎng)，降水效率高，對(duì)流性強(qiáng)降水特征十分突出。

通過(guò)兩次災(zāi)害降水誘因的對(duì)比分析，可對(duì)不同種類(lèi)地質(zhì)災(zāi)害預(yù)警模型中降水因子的權(quán)重系數(shù)提供科學(xué)依據(jù)。對(duì)于泥石流災(zāi)害，多為短時(shí)強(qiáng)降水激發(fā)，從而短臨預(yù)報(bào)尤為重要。而對(duì)于滑坡災(zāi)害，更多的要關(guān)注降水的累積作用，所以地質(zhì)災(zāi)害預(yù)警模型建模時(shí)需側(cè)重于前期累計(jì)降水的監(jiān)測(cè)及預(yù)報(bào)。