龍巖市永定區(qū)近30年暴雨特征及其致災性分析

蘇慧君 賴巧珍 許慶文

(1.永定區(qū)氣象局，福建 龍巖 364100; 2.龍巖市氣象局，福建 龍巖 364000;3.三明市氣象局，福建 三明 365000)

0 引言

暴雨天氣常常伴隨著極端強降水事件，降水突發(fā)性強、降水集中、預測難度大、發(fā)生頻率高等諸多因素共同導致暴雨災害的出現(xiàn)，暴雨洪澇災害居各類氣象災害首位。暴雨造成的直接經(jīng)濟損失逐年增多，受災人口也呈增加趨勢[1]。在不同地形條件下，暴雨造成的災害也不相同。短時強降水在山地易誘發(fā)滑坡和泥石流等災害[2]，而持續(xù)性暴雨在平原易引發(fā)城市內(nèi)澇、河流洪澇、農(nóng)田漬澇等災害[3]。永定區(qū)位于福建西南山區(qū)，其地質(zhì)條件極易引發(fā)山體滑坡和泥石流等災害，而當?shù)鼐葹摹⒖篂哪芰O度有限，人民的生命財產(chǎn)安全受到了嚴重威脅。

多年來，許多專家學者對暴雨洪澇災害進行了不同角度的分析，劉玉林等[4]運用馮利華[5]提出的災級概念研究了池州市2007—2016 年暴雨災害，發(fā)現(xiàn)池州市主要暴雨災害特征與短歷時強降水分布特征具有明顯關聯(lián)性；朱宇蓉等[6]對同仁縣1990—2019 年致災暴雨進行研究，得到了在較強降水情況下容易出現(xiàn)暴雨災情，而出現(xiàn)超強降水時一定會發(fā)生暴雨災情的結論。陶瑋等[7]基于安徽省1961—2016年81個地面氣象觀測站雨量、災情及227個暴雨過程災情數(shù)據(jù)，建立暴雨預警降水量閾值和災情的對應關系，其中安徽山區(qū)Ⅳ級(輕度)預警日降水量達55mm。王曉東等[8]以吉林市9 個市(縣)氣象臺站的降水資料和對應市(縣)旱澇災害的致災率為數(shù)據(jù)源，利用數(shù)學統(tǒng)計等方法，指出洪澇災害的發(fā)生受到當?shù)貧庀髼l件的影響，降水是其中最主要的誘發(fā)因素。許金鏡等[9]對旱澇災害最重的暴雨頻數(shù)進行分析探討，發(fā)現(xiàn)隨著氣候的增暖，福建暴雨頻數(shù)存在增多的趨勢。陳香等[10]指出福建非臺風暴雨洪澇災害主要集中在3—7月，尤其是4—6月最多。

關于永定區(qū)暴雨的研究多集中于單次暴雨成因的天氣學分析，鮮有致災暴雨特征統(tǒng)計、暴雨的氣候?qū)W統(tǒng)計分析。因此，本文基于1991—2020年永定區(qū)暴雨洪澇災害及暴雨過程數(shù)據(jù)，建立永定區(qū)暴雨災情及強降水數(shù)據(jù)庫，分析降雨強度與致災暴雨之間的相關性，促進永定區(qū)的短時臨近天氣監(jiān)測預警、災情上報等工作，更好地為地方政府和社會提供良好的氣象服務。

1 資料與方法

1.1 研究區(qū)域概況

龍巖市永定區(qū)位于福建省西南山區(qū)，屬亞熱帶海洋性季風氣候，區(qū)域地勢東北高西南低，從西北和東南向永定河谷傾斜,土地面積2223km2，轄區(qū)內(nèi)共24個鄉(xiāng)鎮(zhèn)，受地形和季風等影響，降水發(fā)生快、雨量大，平均年降水量約1606.6mm。

1.2 資料來源

氣象資料：暴雨過程降水資料采用1991—2020年永定國家基本氣象站資料，以日降水量≥50 mm為一個暴雨日，小時降水量≥30mm為一次短時強降水。

社會資料：永定區(qū)各鄉(xiāng)鎮(zhèn)人口密度、農(nóng)作物播種面積、收入占全區(qū)比值，分別來自《龍巖市永定區(qū)統(tǒng)計年鑒》、永定區(qū)農(nóng)業(yè)局和永定區(qū)統(tǒng)計局。

災情資料：龍巖市永定區(qū)1991—2020年暴雨洪澇災情資料來源于永定區(qū)應急管理局編制的《永定國家基本氣象站年報》。

1.3 方法及標準

災情資料的分級辦法參考馮利華[5]提出的災級概念，d為人員死傷人數(shù)、h為農(nóng)田受災面積、e為直接經(jīng)濟損失，利用線性函數(shù)關系換算成規(guī)范化指數(shù)，其數(shù)學表達式為：Id=d/10，Ih=h/10000，Ie=e/10000，根據(jù)式(1)計算災害指數(shù)G:

G=Id+Ih+Ie

(1)

根據(jù)永定本地受災情況，增加受災人口p，Ip=p/100000，根據(jù)式(2)計算災害指數(shù)G2:

G2=Id+Ih+Ie+Ip

(2)

2 結果與分析

2.1 永定區(qū)1991—2020年暴雨日數(shù)特征

2.1.1 暴雨月際分布特征

對1991—2020年永定本站暴雨月分布進行統(tǒng)計(見圖1)，30年期間共有173d暴雨，年均暴雨日數(shù)為5.8d。其中，5—6月暴雨日數(shù)為75d，占全年暴雨日數(shù)43.4%；7—9月臺風季暴雨，暴雨日數(shù)為56d，占全年暴雨日數(shù)32.0%。5—6月由于南海夏季風暴發(fā)，西南急流強盛，熱帶輻合帶北抬，華南地區(qū)的季風槽強烈發(fā)展，暴雨也更加頻發(fā)[11]。冬季(12月至次年2月)暴雨日數(shù)為9d，僅占全年暴雨日數(shù)4.6%。

圖1 1991—2020年永定區(qū)本站暴雨日數(shù)月分布

2.1.2 暴雨年分布特征

對1991—2020年永定本站暴雨年變化進行統(tǒng)計(見圖2)，年暴雨日數(shù)具有一定波動性，且伴有較明顯增長趨勢，氣候增率約為 1.2d/10a，出現(xiàn)暴雨日數(shù)最多的是2013 年，共11d暴雨；出現(xiàn)暴雨天數(shù)最少的是1991年，僅1d暴雨。

圖2 1991—2020年永定區(qū)本站暴雨日數(shù)年分布

2.2 永定區(qū)本站1991—2020年短時強降水特征

短時強降水由于其局地性、突發(fā)性等特征，往往造成城市內(nèi)澇、滑坡、泥石流等災害，而造成的災害程度與降水的強度、出現(xiàn)時間有很大關系。因此，對永定本站短時強降水進行日變化統(tǒng)計(見圖3)，1991—2020年短時強降水共出現(xiàn)75次，平均2.5次/a，平均雨強為38.1mm。最大雨強為66.6mm，出現(xiàn)在2012年8月20日17時。日變化特征呈雙峰值分布，5時存在次峰值，17時達到頂峰，且頂峰值明顯大于次峰值，16—17時累計發(fā)生短時強降水31次，占比41.3%。周旋[12]指出，南方傍晚17時前后，由于近地面氣溫高導致對流層低層不穩(wěn)定性增強，這樣的大氣環(huán)境條件有利于觸發(fā)對流；10—12時及3—4時為短時強降水相較低發(fā)時段。

圖3 1991—2020年永定區(qū)本站短時強降水日變化

2.3 永定區(qū)1991—2020年暴雨洪澇災害特征及其致災性分析

2.3.1 暴雨洪澇災害年分布特征

據(jù)統(tǒng)計，1991—2020年永定區(qū)共發(fā)生26次暴雨洪澇災害(見圖4)，在災害發(fā)生期間，永定本站日雨量平均值為77.1mm，最大值為171.7mm，最大降雨發(fā)生在2013年5月19日。年平均次數(shù)為0.9次，受災總人次71.7萬人，直接經(jīng)濟損失12.3億元，因災死亡29人。2006年6月1日后，因災死亡人數(shù)為0。年災害次數(shù)隨時間呈緩慢上升趨勢，增率為0.4次/10a，主要原因一是暴雨日數(shù)逐年增加，短歷時強降水雨強極端值增大，致災因子危險性大幅度提升；二是災害信息來源更為廣泛，網(wǎng)絡應用使得災情整理更加及時和完整。

圖4 1991—2020年永定區(qū)暴雨洪澇災害次數(shù)年分布

2.3.2 主要暴雨洪澇災害特征及其致災性分析

1991—2020年，永定區(qū)暴雨洪澇災害主要集中在5—6月，共發(fā)生19次，占全年73.1%，與暴雨月際分布特征相吻合。將受災人口、因災死亡人口、農(nóng)作物受災面積及直接經(jīng)濟損失等數(shù)據(jù)代入式(2)，得到災害指數(shù)G2。

由于永定區(qū)屬偏遠山區(qū)，受災人口、因災經(jīng)濟損失遠不及國家規(guī)定的標準，無法對其極端性進行制定，因此，按災害指數(shù)進行排序(見表1)。

表1 永定區(qū)1991—2020年暴雨洪澇災害致災情況

從表1可見，5—6月不僅發(fā)生災害次數(shù)多，而且災害程度也較為嚴重，其中2006年6月18 日過程暴雨洪澇災害指數(shù)最高(以下簡稱“6·18”過程)。據(jù)氣象年報記載，“6·18”過程全區(qū)出現(xiàn)大暴雨，局地特大暴雨，全縣19個鄉(xiāng)鎮(zhèn)受災，受災人口19.5萬人，19人死亡(失蹤)，直接經(jīng)濟損失達3.6億元。因此，本文重點分析這次強降水過程的致災因子。

對“6·18”過程的永定區(qū)本站降水進行統(tǒng)計，6月18日8—10時，累計降水量133.2mm，表現(xiàn)為持續(xù)性、強致災性的降水特征(見圖5)。

圖5 2006年6月18日5—16時永定本站逐時降水分布

結合本站短時強降水小時數(shù)據(jù)和暴雨洪澇災情信息分析，當本站連續(xù)2h發(fā)生短時強降水，一定會有暴雨洪澇災害，前者為后者充分條件，考慮原因是本站位于永定城區(qū)，與城市內(nèi)澇有一定的關系。

“6·18”過程之前永定區(qū)已出現(xiàn)3場暴雨洪澇災害，分別發(fā)生在5月23日、6月1日和6月8日，承災體抵御災害能力急劇下降。隨后對短時強降水發(fā)生日期和災害信息進行統(tǒng)計，發(fā)現(xiàn)當連續(xù)出現(xiàn)短時強降水日期在5d或以內(nèi)時，暴雨洪澇災害發(fā)生概率達66.7%。

“6·18”過程共有6個鄉(xiāng)鎮(zhèn)6h累計雨量達到100mm，其中撫市鎮(zhèn)6—7時雨量達124mm，驗證了連續(xù)2h發(fā)生短時強降水一定發(fā)生暴雨洪澇災害。

地形分布特征也決定了暴雨災害的影響方式和程度，撫市鎮(zhèn)三面環(huán)山，由于山脈的阻擋，回波移動緩慢，同時由于強降水發(fā)生于清晨，民眾沒有充足的反應時間尋求救助，加劇了災害的嚴重性，共同導致“6·18”過程成為近30年永定區(qū)致災最嚴重的一次洪澇災害。

3 結論

本文對 1991—2020年永定區(qū)暴雨的年(月)分布、短時強降水的日分布、強度分布進行了統(tǒng)計分析，同時對洪澇災害進行統(tǒng)計并根據(jù)相關辦法進行分級，針對2006年6月18日災害進行了重點分析，得到以下結論。

①永定區(qū)暴雨呈逐年增多的趨勢，增率為1.2d/10a，年均暴雨日數(shù)為5.8d，高發(fā)期為5—6月；永定區(qū)本站短時強降水在17時和5時段存在頂峰值和次峰值，其中最大小時雨強為66.6mm，出現(xiàn)在2012年。

②永定區(qū)暴雨洪澇災情數(shù)據(jù)庫顯示，暴雨洪澇災害次數(shù)隨時間呈緩慢增長趨勢，年平均次數(shù)為0.9次，其中5—6月災害次數(shù)占比高達73.1%；災害發(fā)生時，永定本站日雨量均值為77.1mm，最大值為171.1mm。

③對2006年6月18日的一次洪澇災害進行重點分析發(fā)現(xiàn)，發(fā)生短時強降水的連續(xù)性、承災體抵御災害能力和強降水發(fā)生時間是暴雨洪澇災害發(fā)生的重要影響因子。當連續(xù)2h發(fā)生強降水，永定本站暴雨洪澇災害發(fā)生概率為100%，若5d及以內(nèi)連續(xù)發(fā)生短時強降水，暴雨洪澇災害發(fā)生概率達66.7%。