池州市近10 a主要暴雨災(zāi)害及致災(zāi)性分析

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；王靜等[2]分析了山東省主要?dú)庀鬄?zāi)害時空分布特征，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)害與短歷時強(qiáng)降水關(guān)系密不可分，同時還受降水持續(xù)時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)短時強(qiáng)降水主要發(fā)生時段在傍晚至上半夜，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，所用短時強(qiáng)降水資料采取池州市2007—2016年140個區(qū)域雨量站和貴池、東至、石臺、青陽4個國家基本站資料，按站點(diǎn)逐小時統(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)害的分級參考馮利華提出的災(zāi)級概念[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，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，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)

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

表1 池州市近10 a主要短時強(qiáng)降水個例

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 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，將災(zāi)害指數(shù)客觀合理地劃為 4 個等級，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

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時和2016年7月2日08時—3日08時逐小時降水(見圖1)看出：2007年7月10日過程，降水從9日20時開始，一直持續(xù)到10日08時，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個時次的小時雨強(qiáng)超過30 mm/h，最大小時雨強(qiáng)為58.3 mm/h，具有持續(xù)性的短歷時強(qiáng)降水特征，同時又因?yàn)榫湃A山特殊的地形，短時期內(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個時次降水量達(dá)到短時強(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，短歷時強(qiáng)降水尤其是持續(xù)性的短時強(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日過程逐時次降水分布

2.2 短歷時強(qiáng)降水致災(zāi)性特征

2.2.1 短時強(qiáng)降水時間變化特征與暴雨災(zāi)害 短時強(qiáng)降水發(fā)生在白天時段和夜間時段所造成的災(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短時強(qiáng)降水的日變化特征總體表現(xiàn)為05時前后和15時前后是短時強(qiáng)降水的高發(fā)時段(見圖2)。由圖2看出，降水≥20 mm/h在04—07時和14—17時分別有一個峰值，年平均站次總數(shù)在40次左右；降水≥30 mm/h在04—06時前后和13—19時前后分別有一個峰值，年平均站次總數(shù)10次左右；凌晨降水≥40 mm/h、≥50 mm/h短時強(qiáng)降水的變化趨勢基本一致，10時、20時和00時是短時強(qiáng)降水低發(fā)時段，13—18時有一個小峰值。由此可知,05時前后是池州短時強(qiáng)降水最強(qiáng)致災(zāi)時段，一旦發(fā)生持續(xù)性短時強(qiáng)降水將會造成嚴(yán)重的暴雨災(zāi)害。

圖2 池州市近10 a短時強(qiáng)降水日變化特征

2.2.2 短時強(qiáng)降水空間分布特征與暴雨災(zāi)害 通過研究池州市短時強(qiáng)降水空間分布特征發(fā)現(xiàn)，池州市近10 a汛期短時強(qiáng)降水樣本數(shù)占全年近90%，短時強(qiáng)降水空間分布與全年基本一致，因此，本文重點(diǎn)分析汛期短時強(qiáng)降水空間分布特征。由圖3看出，汛期短時強(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日的短歷時強(qiáng)降水特征非常明顯，且由于降水發(fā)生時段主要在夜間，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，短歷時強(qiáng)降水尤其是持續(xù)性的短歷時強(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短時強(qiáng)降水的時間變化特征，主要表現(xiàn)為05時前后是短時強(qiáng)降水的高發(fā)時期，一旦發(fā)生持續(xù)性短時強(qiáng)降水將會造成嚴(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間較短，統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)的結(jié)論可能會有一定的偶然性，今后將選取較長時間尺度的暴雨災(zāi)害個例進(jìn)行研究。

④池州市近10 a短時強(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)報工作將加以重點(diǎn)關(guān)注。