近36 a遵義市暴雨洪澇災(zāi)害變化特征及成因分析

鄒德全，鄒承立，熊 凱，張 瀟

(貴州省遵義市氣象局，貴州 遵義 563000)

0 引言

暴雨導(dǎo)致江河泛濫淹沒田地和城鄉(xiāng)，造成農(nóng)業(yè)或其他財(cái)產(chǎn)損失和人員傷亡,是我國(guó)主要?dú)庀鬄?zāi)害之一[1]。自進(jìn)入工業(yè)化社會(huì)以來，全球海洋和大氣逐漸變暖，極端降水事件發(fā)生日數(shù)、范圍以及強(qiáng)度不斷增加，暴雨洪澇災(zāi)害愈發(fā)嚴(yán)重[2,3]。充分認(rèn)識(shí)暴雨洪澇災(zāi)害變化特征及其成因，對(duì)于防災(zāi)減災(zāi)規(guī)劃、保護(hù)人民生命財(cái)產(chǎn)安全具有重要的現(xiàn)實(shí)意義[4]。姜靈峰等[5]認(rèn)為，我國(guó)洪澇災(zāi)害損失總體呈下降趨勢(shì)，且由年降雨量時(shí)空分布不均的氣象因素、氣象災(zāi)害防御工程建設(shè)和氣象災(zāi)害預(yù)警水平等社會(huì)因素造成。黃埡飛等[4]分析了江南地區(qū)暴雨及其洪澇災(zāi)害損失的變化特征，并從降水和社會(huì)防治兩方面解釋了成因。諸多文獻(xiàn)[6-9]一致反映出,我國(guó)暴雨洪澇災(zāi)害具有明顯的區(qū)域性和階段性差異。遵義市位于貴州省北部，巖溶地貌分布較廣，受夏季風(fēng)天氣系統(tǒng)影響，極易形成暴雨洪澇災(zāi)害。目前，關(guān)于遵義市暴雨變化特征及其成因的研究文獻(xiàn)較多[10-11]，而關(guān)于洪澇災(zāi)害變化特征及其成因的文獻(xiàn)相對(duì)匱乏。本文基于遵義市國(guó)家氣象觀測(cè)站逐日降水量資料和第一次自然災(zāi)害風(fēng)險(xiǎn)普查暴雨洪澇災(zāi)害數(shù)據(jù)，采用線性傾向估計(jì)、相關(guān)分析、對(duì)比分析等方法,研究遵義市農(nóng)作物受災(zāi)面積變化特征及其影響因素，為政府制定氣象災(zāi)害防御規(guī)劃和應(yīng)急管理工作提供參考。

1 資料和方法

基于GB/T 28592-2012《降水量等級(jí)》，定義暴雨為24 h降水量50～99.9 mm、大暴雨為24 h降水量≥100.0 mm。遵義市13個(gè)國(guó)家氣象觀測(cè)站中，當(dāng)某日出現(xiàn)x個(gè)觀測(cè)站暴雨(大暴雨)時(shí)，則記該日暴雨(大暴雨)日數(shù)為x，全年暴雨(大暴雨)日數(shù)為所有x之和，暴雨(大暴雨)日的降水量之和為相應(yīng)累計(jì)降水量(也稱強(qiáng)度)。

參考姜靈峰等[5]的研究方法，定義農(nóng)作物受災(zāi)面積超過其平均值90%的年份為特大洪澇災(zāi)害年，受災(zāi)面積在其平均值50%～90%之間的年份為重大洪澇災(zāi)害年，其余則為一般洪澇災(zāi)害年。

文中數(shù)據(jù)處理采用線性傾向估計(jì)[12]、相關(guān)分析、對(duì)比分析等方法。

2 結(jié)果與分析

2.1 暴雨洪澇災(zāi)害特征

遵義市暴雨洪澇災(zāi)害年際波動(dòng)較大，且主要由重大、特大洪澇災(zāi)害構(gòu)成。統(tǒng)計(jì)表明，近36 a來農(nóng)作物累計(jì)受災(zāi)面積1.1×106hm2，年均3.2×104hm2。2010年受災(zāi)面積最多，達(dá)9.2×104hm2，高出整個(gè)研究時(shí)段(1984—2019年)平均值197%；2018年受災(zāi)面積最少，為1.9×103hm2，低于整個(gè)研究時(shí)段(1984—2019年)平均值94%，受災(zāi)面積極差為9.0×104hm2。1991、1997、1998、1999、2000、2010年等6 a屬特大洪澇災(zāi)害年，1996、2002、2014年等3 a屬重大洪澇災(zāi)害年，其余則屬一般洪澇災(zāi)害年。特大洪災(zāi)年、重大洪災(zāi)年和一般洪災(zāi)年受災(zāi)面積分別占43%、14%、43%，且9個(gè)重大、特大洪災(zāi)年共計(jì)占57%，比其余27個(gè)一般洪澇災(zāi)害年還多14個(gè)百分點(diǎn)。

近36 a遵義市暴雨洪澇受災(zāi)面積年代際變化特征明顯。20世紀(jì)80年代沒有出現(xiàn)重、特大洪澇災(zāi)害，90年代出現(xiàn)6次，21世紀(jì)00年代出現(xiàn)1次、10年代出現(xiàn)2次。年代變化趨勢(shì)呈2高3低型分布，20世紀(jì)80年代中后期、21世紀(jì)00年代中后期和10年代中后期為相對(duì)低值期，20世紀(jì)90年代中后期，21世紀(jì)10代初期為相對(duì)高值期(圖1)。

圖1 1984—2019年遵義市暴雨洪澇受災(zāi)面積年際變化

線性傾向估計(jì)表明：受災(zāi)面積在1984—1999年呈顯著上升趨勢(shì)(傾向值39.9 hm2/10a，通過0.05顯著性水平)，2000—2019年呈顯著下降趨勢(shì)(傾向值-12.2 hm2/10a，通過0.05顯著性水平)。

2.2 強(qiáng)降水變化特征

2.2.1 暴雨 遵義市暴雨日數(shù)及其強(qiáng)度年際波動(dòng)較大、年代際變化特征明顯。統(tǒng)計(jì)表明，近36 a平均暴雨日數(shù)22.6 d、相應(yīng)累計(jì)降水量1263.9 mm，暴雨日數(shù)、暴雨強(qiáng)度最多年份同為2014年(54 d、3608.3 mm)，最少年份同為1990年(12 d、721.3 mm)，最多年份分別是最少年份的4.5、5.0倍。暴雨日數(shù)及其強(qiáng)度在年代際變化上均呈2高2低型分布，20世紀(jì)80年代中末期、21世紀(jì)10年代初為相對(duì)低值期，20世紀(jì)90年代末期、21世紀(jì)10年代末期為相對(duì)高值期(圖2)。

圖2 近36 a遵義市暴雨日數(shù)及其累計(jì)降水量年際變化

近36 a遵義市暴雨日數(shù)及其強(qiáng)度長(zhǎng)期變化趨勢(shì)均不明顯。線性傾向估計(jì)表明，整個(gè)研究時(shí)段(1984—2019年)均呈微弱上升趨勢(shì)(暴雨日數(shù)傾向值2.8 d/10 a，強(qiáng)度傾向值193.5 mm/10 a，均未通過0.05顯著性水平)。分段估計(jì)表明，1984—1999年暴雨日數(shù)傾向值2.6 d/10 a，暴雨強(qiáng)度傾向值203.3 mm/10 a；2000—2019年暴雨日數(shù)傾向值22.1 d/10 a，暴雨強(qiáng)度傾向值133.2.3 mm/10 a；但2個(gè)時(shí)段均未通過0.05顯著性水平。

暴雨日數(shù)及其強(qiáng)度平均值，2000—2019年均較1984—1999年大,而標(biāo)準(zhǔn)差均較1984—1999年小。說明2000年以前暴雨日數(shù)相對(duì)較少、強(qiáng)度相對(duì)較小，但極端多暴雨年和強(qiáng)度年較多；而2000年以后暴雨日數(shù)相對(duì)較多、暴雨強(qiáng)度相對(duì)較大，但極端多暴雨年和強(qiáng)度年相對(duì)較少(表1)。

表1 遵義市降水因子分段統(tǒng)計(jì)情況

2.2.2 大暴雨 遵義市大暴雨日數(shù)及其強(qiáng)度年際波動(dòng)較大、年代際變化特征明顯。統(tǒng)計(jì)表明，近36 a平均大暴雨日數(shù)3.4 d、暴雨強(qiáng)度404.1 mm。大暴雨日數(shù)、大暴雨強(qiáng)度最多年份同為1989年(9 d、990.2 mm)，最少年份為1994年和2001年，沒有出現(xiàn)大暴雨。在年代際變化上呈3高3低型分布，20世紀(jì)80年代中末期、90年代末期、21世紀(jì)10年代中期為相對(duì)高值期，20世紀(jì)90年代初中期、21世紀(jì)10年代初期為相對(duì)低值期。

遵義市大暴雨日數(shù)及其強(qiáng)度長(zhǎng)期變化均呈顯著減少趨勢(shì)(圖3)。大暴雨日數(shù)和強(qiáng)度在整個(gè)研究時(shí)段(1984—2019年)呈顯著下降趨勢(shì)(大暴雨日數(shù)傾向值-0.7 d/10 a，強(qiáng)度傾向值-86.2 mm/10 a，均通過0.05顯著性水平)。分時(shí)段估計(jì)表明，1984—1999年暴雨日數(shù)傾向值-0.01 d/10 a，強(qiáng)度傾向值-19.3 mm/10 a,均通過0.05顯著性水平；2000—2019年暴雨日數(shù)傾向值-0.1 d/10 a，強(qiáng)度傾向值-34.1 mm/10 a，均通過0.05顯著性水平。

圖3 近36 a遵義市大暴雨日數(shù)及其累計(jì)降水量年際變化

大暴雨日數(shù)和強(qiáng)度的平均值和標(biāo)準(zhǔn)差，1984—1999年均較2000—2019年大(表1)，說明遵義市2000年以前大暴雨日數(shù)相對(duì)較多、強(qiáng)度相對(duì)較大，并且極端大暴雨年、強(qiáng)度年也相對(duì)較多。

2.3 暴雨洪澇災(zāi)害成因分析

2.3.1 暴雨、大暴雨影響 利用暴雨洪澇受災(zāi)面積與降水因子進(jìn)行相關(guān)分析，考察降水因子對(duì)受災(zāi)面積的影響。遵義市受災(zāi)面積與暴雨日數(shù)及其強(qiáng)度、大暴雨日數(shù)及其強(qiáng)度等4個(gè)降水因子均有不同程度正相關(guān)關(guān)系，其中大暴雨日數(shù)及強(qiáng)度與受災(zāi)面積相關(guān)系數(shù)通過0.05顯著性水平，說明受災(zāi)面積隨著暴雨日數(shù)及其強(qiáng)度、大暴雨日數(shù)及其強(qiáng)度的增加而增加，而且大暴雨日數(shù)及其強(qiáng)度是受災(zāi)面積增加的重要誘因。同時(shí)，暴雨日數(shù)及其強(qiáng)度與受災(zāi)面積的相關(guān)非常微弱，似乎有悖暴雨洪澇致災(zāi)機(jī)理。原因可能是防洪工程建設(shè)、除澇工程建設(shè)等氣象災(zāi)害防御工程措施已經(jīng)能夠抵御暴雨致災(zāi)風(fēng)險(xiǎn)水平，只有當(dāng)超越暴雨量級(jí)風(fēng)險(xiǎn)水平的大暴雨才對(duì)受災(zāi)面積產(chǎn)生重要影響。

2.3.2 其他因素影響 對(duì)比圖1、2、3發(fā)現(xiàn)，暴雨日數(shù)及強(qiáng)度、大暴雨日數(shù)及其強(qiáng)度的時(shí)間分布與暴雨洪澇受災(zāi)面積分布不完全一致，甚至相反。受災(zāi)面積在1984—1999年呈顯著增加趨勢(shì)，在2000—2019年呈顯著減少趨勢(shì)。而暴雨日數(shù)及其強(qiáng)度在相應(yīng)的2個(gè)時(shí)段均呈不顯著增加趨勢(shì)，大暴雨日數(shù)及其強(qiáng)度在整個(gè)時(shí)段上(1984—2019年)均呈顯著下降趨勢(shì)。即受災(zāi)面積與暴雨因子在1984—1999年變化趨勢(shì)相同，在2000—2019年變化趨勢(shì)相反。受災(zāi)面積與大暴雨因子在1984—1999年變化趨勢(shì)相反，而在2000—2019年變化趨勢(shì)相同。另外，受災(zāi)面積與大暴雨日數(shù)相關(guān)系數(shù)為0.403，與大暴雨強(qiáng)度相關(guān)系數(shù)為0.359，也就是大暴雨日數(shù)只能解釋受災(zāi)面積方差變化的16.2%，大暴雨強(qiáng)度只能解釋受災(zāi)面積方差變化的12.9%，而暴雨日數(shù)及其強(qiáng)度解釋的方差變化比例更少。由此可見，從變化趨勢(shì)的差異性和方差解釋比例兩方面均說明，受災(zāi)面積還有其他重要因子的影響。文獻(xiàn)[1]指出，其他因子即社會(huì)因子，包括氣象災(zāi)害防御工程措施(防洪工程、除澇工程等)和非工程措施(災(zāi)害天氣預(yù)報(bào)預(yù)警、救災(zāi)措施等)。由于資料所限，接下來僅僅分析災(zāi)害天氣監(jiān)測(cè)、預(yù)報(bào)預(yù)警在防災(zāi)減災(zāi)中的作用。

遵義市2010以來氣象災(zāi)害監(jiān)測(cè)、預(yù)報(bào)預(yù)警水平顯著提升。隨著2004年中國(guó)氣象局頒布施行《突發(fā)氣象災(zāi)害預(yù)警信號(hào)發(fā)布試行辦法》，2010年遵義市建立完善覆蓋所有行政村的氣象信息員制度，預(yù)報(bào)預(yù)警信息傳播“最后一公里”瓶頸取得突破性進(jìn)展。2014年遵義市建成中、小天氣尺度觀測(cè)站200余個(gè)，有效提升了暴雨、大暴雨監(jiān)測(cè)水平。2016年、2017 年地方政府先后發(fā)文建立和完善氣象防災(zāi)減災(zāi)“三個(gè)叫應(yīng)”工作機(jī)制，進(jìn)一步促進(jìn)了預(yù)報(bào)預(yù)警信息的有效傳播。表2是近36 a典型暴雨洪澇災(zāi)害年的情況對(duì)比。2000年與2016年的暴雨日數(shù)和暴雨強(qiáng)度相當(dāng)，但2000年受災(zāi)面積是2016的7.73倍。同樣，在降水因子相當(dāng)?shù)那樾蜗拢?003年、1993年、1999年卻比2017年、2018年、2019 年的災(zāi)情重得多。由此可以看出，2010年以來的氣象信息員制度、中小天氣尺度監(jiān)測(cè)網(wǎng)和三個(gè)叫應(yīng)”工作機(jī)制，在防災(zāi)減災(zāi)中發(fā)揮了重要作用。

表2 近36 a遵義市暴雨洪澇典型災(zāi)損年份對(duì)比

3 結(jié)論與討論

近36 a遵義市暴雨洪澇受災(zāi)面積具有顯著的年際、年代際以及階段性變化特征。受災(zāi)面積在2000年之前呈顯著上升趨勢(shì)，2000年之后呈顯著下降趨勢(shì)。

近36 a遵義市暴雨日數(shù)及強(qiáng)度均呈微弱增加趨勢(shì)，大暴雨日數(shù)及強(qiáng)度均呈顯著減少趨勢(shì)。大暴雨日數(shù)及其強(qiáng)度與受災(zāi)面積呈顯著正相關(guān)，即大暴雨發(fā)生日數(shù)越多、強(qiáng)度越大，造成的受災(zāi)面積就越大。暴雨(大暴雨)日數(shù)和強(qiáng)度與受災(zāi)面積的時(shí)間變化趨勢(shì)不完全一致，以及暴雨和大暴雨因子的方差解釋比例較少，表明遵義市暴雨洪澇災(zāi)害還受自然因素和社會(huì)因素影響。自然因素主要是氣象因素，社會(huì)因素主要是氣象災(zāi)害防御工程和氣象災(zāi)害預(yù)報(bào)預(yù)警水平。本研究只對(duì)氣象因素(暴雨、大暴雨)、災(zāi)害天氣監(jiān)測(cè)和預(yù)報(bào)預(yù)警能力影響進(jìn)行了分析，今后將進(jìn)一步探討氣象災(zāi)害防御工程對(duì)遵義市暴雨洪澇災(zāi)害的影響。