武都山區(qū)雷暴時(shí)空演變氣候特征及災(zāi)害風(fēng)險(xiǎn)區(qū)劃

甘肅省 隴南市氣象局 肖志強(qiáng) 趙彥鋒 劉 麗

武都山區(qū)雷暴時(shí)空演變氣候特征及災(zāi)害風(fēng)險(xiǎn)區(qū)劃

甘肅省 隴南市氣象局 肖志強(qiáng) 趙彥鋒 劉 麗

武都區(qū)地處青藏高原東側(cè)邊坡地帶，轄區(qū)內(nèi)溝壑縱橫，高山河谷交錯(cuò)分布，素以“山大溝深”而著稱(chēng)。白龍江橫貫全境，向東南流過(guò)，地勢(shì)西北高，東南低，區(qū)內(nèi)最高山峰為兩水鎮(zhèn)擂鼓山，海拔3 600 m，最低河谷為裕河曲家庵，海拔660 m，相對(duì)高差2 940 m，地域性小氣候的特點(diǎn)十分明顯。雷暴是武都區(qū)常見(jiàn)的一種自然災(zāi)害，主要在夏季局地強(qiáng)對(duì)流的中小尺度天氣系統(tǒng)中產(chǎn)生，有很強(qiáng)的局地性和突發(fā)性，持續(xù)時(shí)間一般比較短，長(zhǎng)則2～3 h，短則幾分鐘或十幾分鐘。雷暴往往伴隨強(qiáng)陣性降雨和冰雹大風(fēng)，影響夏收夏種農(nóng)業(yè)生產(chǎn)，破壞電力設(shè)施，各種火災(zāi)，人、畜遭雷擊傷亡的事故時(shí)有發(fā)生，對(duì)人民生命財(cái)產(chǎn)安全造成了嚴(yán)重威脅，影響了當(dāng)?shù)氐墓まr(nóng)業(yè)生產(chǎn)，阻礙了當(dāng)?shù)亟?jīng)濟(jì)的發(fā)展。

2011年，甘肅省氣象局將縣級(jí)氣象災(zāi)害防御規(guī)劃列為該年度隴南市氣象局的重點(diǎn)工作任務(wù)，隴南市氣象局自籌資金、自立項(xiàng)目，經(jīng)過(guò)近1年時(shí)間的努力，完成了縣級(jí)氣象災(zāi)害防御規(guī)劃編寫(xiě)，并由武都區(qū)政府發(fā)文下發(fā)到各鄉(xiāng)鎮(zhèn)和有關(guān)部門(mén)。該規(guī)劃科學(xué)分析了武都山區(qū)近40年來(lái)雷暴災(zāi)害發(fā)生變化的規(guī)律，通過(guò)對(duì)致災(zāi)因子危險(xiǎn)性、孕災(zāi)環(huán)境敏感性、承災(zāi)體易損性、防災(zāi)減災(zāi)能力等多因子綜合分析，利用GIS技術(shù)科學(xué)地制作出武都區(qū)雷暴風(fēng)險(xiǎn)區(qū)劃，對(duì)指導(dǎo)武都山區(qū)科學(xué)規(guī)劃、周密部署防雷減災(zāi)工作，進(jìn)一步提高防雷暴能力，保障人民群眾的生命財(cái)產(chǎn)安全，具有重要的作用。

根據(jù)武都區(qū)1971－2010年雷暴資料分析得出：武都區(qū)雷暴一般出現(xiàn)在4－9月，其中，5－8月集中出現(xiàn)最多，造成的災(zāi)損最為嚴(yán)重。近年來(lái)，雷暴發(fā)生的情況和資料分析的情況基本一致。本文，筆者結(jié)合武都區(qū)人口、GDP、耕地比等資料，利用ArcGIS軟件，對(duì)該地區(qū)的雷暴現(xiàn)象進(jìn)行了分析，得到了雷暴災(zāi)害危險(xiǎn)性圖層，將圖層與承災(zāi)體易損性評(píng)價(jià)、災(zāi)害的孕災(zāi)背景進(jìn)行疊加、合并和等級(jí)劃分等操作， 最后得到了該地區(qū)的雷暴災(zāi)害風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估及區(qū)域劃分情況。結(jié)果表明，武都區(qū)雷暴危險(xiǎn)性等級(jí)自西北向東南遞減，雷暴災(zāi)害風(fēng)險(xiǎn)白龍江流域最高，東南部最低。

一、資料來(lái)源

雷暴資料由隴南市8縣1區(qū)（武都區(qū)）氣象站提供，資料數(shù)據(jù)是按照《地面氣象觀測(cè)規(guī)范》要求的方法進(jìn)行測(cè)定、統(tǒng)計(jì)而得到的。人口、GDP、耕地比等資料由武都區(qū)統(tǒng)計(jì)局2011年年鑒提供。由于各鄉(xiāng)鎮(zhèn)氣象站點(diǎn)稀少，因此，本文，筆者所用的各鄉(xiāng)鎮(zhèn)年雷暴日數(shù)平均資料為隴南市8縣1區(qū)九個(gè)氣象站1971－2010年的雷暴資料，利用各地地理信息建立經(jīng)度、緯度、海拔高度與雷暴日數(shù)的多元線性回歸方程，并以此進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析。武都區(qū)年雷暴日數(shù)方程如下。

式（1）中，Y為年平均雷暴日數(shù)，X1為經(jīng)度，X2為緯度，X3為海拔高度。

二、雷暴時(shí)空演變氣候特征

武都區(qū)氣象站經(jīng)度為104°55′E，緯度為33°24′N(xiāo)，海拔高度1 079.1 m，對(duì)該氣象站1971－2010年雷暴記錄進(jìn)行分析后發(fā)現(xiàn)，武都區(qū)共出現(xiàn)雷暴828 d，近30年整編平均雷暴日數(shù)22 d，雷暴一般出現(xiàn)在4－9月，平均初日4月16日，平均終日9月26日；一年中，雷暴發(fā)生的時(shí)間主要集中在5－8月，占總天數(shù)的76%。雷暴年際變化表明，進(jìn)入21世紀(jì)后雷暴日發(fā)生天數(shù)變化不大，武都區(qū)雷暴日數(shù)年際變化如圖1所示。

三、雷暴危險(xiǎn)性等級(jí)分布

基于武都區(qū)及周邊氣象站歷年雷暴資料，利用ArcGIS軟件，可以得出雷暴危險(xiǎn)性等級(jí)分布，如圖2所示。

圖2 武都區(qū)雷暴危險(xiǎn)性等級(jí)分布

由圖2可知，武都區(qū)雷暴危險(xiǎn)性自西北向東南遞減，白龍江流域的角弓、石門(mén)、兩水、城郊、東江、城關(guān)、漢王雷暴危險(xiǎn)性等級(jí)最高，東南部的月照、裕河、五馬、玉皇、楓相雷暴危險(xiǎn)性等級(jí)最低。

四、雷暴災(zāi)害風(fēng)險(xiǎn)區(qū)劃

1.風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估模型的建立。在對(duì)武都區(qū)氣象災(zāi)害進(jìn)行調(diào)查、統(tǒng)計(jì)和分析的基礎(chǔ)上，通過(guò)對(duì)致災(zāi)因子危險(xiǎn)性、孕災(zāi)環(huán)境敏感性、承災(zāi)體易損性、防災(zāi)減災(zāi)能力等因子的綜合分析，構(gòu)建氣象災(zāi)害風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)的框架、指標(biāo)體系和分析模型，對(duì)氣象災(zāi)害風(fēng)險(xiǎn)程度進(jìn)行評(píng)價(jià)和等級(jí)劃分；采用風(fēng)險(xiǎn)指數(shù)法、層次分析法、加權(quán)綜合評(píng)分法等數(shù)量化方法，借助GIS繪制相應(yīng)的風(fēng)險(xiǎn)區(qū)劃圖系，分為氣象災(zāi)害高風(fēng)險(xiǎn)區(qū)、次高風(fēng)險(xiǎn)區(qū)、中等風(fēng)險(xiǎn)區(qū)、次低風(fēng)險(xiǎn)區(qū)和低風(fēng)險(xiǎn)區(qū)5級(jí)。

1.致災(zāi)因子危險(xiǎn)性。指氣象災(zāi)害的異常程度，主要是由氣象致災(zāi)因子活動(dòng)規(guī)模（強(qiáng)度）和活動(dòng)頻次（概率）決定的。一般來(lái)說(shuō)，致災(zāi)因子強(qiáng)度越大，頻次越高，氣象災(zāi)害所造成的破壞損失越嚴(yán)重，氣象災(zāi)害的風(fēng)險(xiǎn)也就越大。

2.孕災(zāi)環(huán)境敏感性。指受到氣象災(zāi)害威脅的所在地區(qū)外部環(huán)境對(duì)災(zāi)害或損害的敏感程度。在同等強(qiáng)度的災(zāi)害情況下，敏感程度越高，氣象災(zāi)害所造成的破壞損失越嚴(yán)重，氣象災(zāi)害的風(fēng)險(xiǎn)也就越大。

3.承災(zāi)體易損性。指可能受到氣象災(zāi)害威脅的所有人員和財(cái)產(chǎn)的傷害或損失程度，如人員、牲畜、房屋、農(nóng)作物等。一個(gè)地區(qū)的人口和財(cái)產(chǎn)越集中，易損性越高，可能遭受的潛在損失就越大，氣象災(zāi)害風(fēng)險(xiǎn)也越大。利用GIS技術(shù)將人口、GDP、耕地比數(shù)據(jù)空間化，采用1 000 m×1 000 m網(wǎng)格表示，由于承災(zāi)體對(duì)不同災(zāi)種的相對(duì)重要程度不同，因此在計(jì)算承災(zāi)體易損性時(shí)要賦予他們不同的易損性因子系統(tǒng)，根據(jù)武都區(qū)實(shí)際情況，確定出雷暴氣象災(zāi)害的易損性因子權(quán)重系數(shù)，其中人口的權(quán)重系數(shù)為0.8，GDP的權(quán)重系數(shù)為0.2。

4.防災(zāi)減災(zāi)能力。指受災(zāi)區(qū)對(duì)氣象災(zāi)害的抵御和恢復(fù)程度，包括應(yīng)急管理能力、減災(zāi)投入資源準(zhǔn)備等。防災(zāi)減災(zāi)能力越高，可能遭受的潛在損失就越小，氣象災(zāi)害的風(fēng)險(xiǎn)也就越小。參照蘭州市永登縣氣象災(zāi)害防御規(guī)劃成果，建立災(zāi)害風(fēng)險(xiǎn)指數(shù)評(píng)估模型，具體如下。

式（1）中，DRI是災(zāi)害風(fēng)險(xiǎn)指數(shù)；H，E，V，R分別表示致災(zāi)因子危險(xiǎn)性、孕災(zāi)環(huán)境敏感性、承災(zāi)體易損性和防災(zāi)減災(zāi)能力因子指數(shù)；h，e，v，r表示相應(yīng)的權(quán)重，在區(qū)劃中通過(guò)專(zhuān)家打分，并根據(jù)武都區(qū)氣象災(zāi)害實(shí)際情況，分別賦值0.5，0.2，0.2，0.1；Xk是指標(biāo)k量化后的值；Wk為指標(biāo)k的權(quán)重，表示各指標(biāo)對(duì)形成氣象災(zāi)害風(fēng)險(xiǎn)的主要因子的相對(duì)重要性；a為常數(shù)，用來(lái)描述防災(zāi)減災(zāi)能力對(duì)于減少總的DRI所起的作用，考慮武都區(qū)的實(shí)際情況，取0.5。

2.雷暴災(zāi)害風(fēng)險(xiǎn)區(qū)劃。雷暴災(zāi)害風(fēng)險(xiǎn)是指雷擊發(fā)生及其造成損失的概率，區(qū)劃主要從致災(zāi)因子危險(xiǎn)性、承災(zāi)體易損性兩個(gè)方面進(jìn)行分析。基于武都區(qū)雷暴危險(xiǎn)性等級(jí)對(duì)分布致災(zāi)因子危險(xiǎn)性進(jìn)行分析；承災(zāi)體易損性分析則主要以人口密度、經(jīng)濟(jì)密度為基本要素。最后將上述兩個(gè)方面內(nèi)容進(jìn)行加權(quán)疊加、合并進(jìn)行等級(jí)劃分，得到武都區(qū)雷暴風(fēng)險(xiǎn)區(qū)域劃分，如圖3所示。

圖3 武都區(qū)雷暴風(fēng)險(xiǎn)區(qū)域劃分

由圖3可知，白龍江流域的城關(guān)、角弓、石門(mén)、東江、漢林、坪埡及馬街、兩水、蒲池、漢王、柏林、安化、城郊為雷暴高風(fēng)險(xiǎn)區(qū)；東南部的裕河及五馬、楓相、三倉(cāng)、月照為雷暴低風(fēng)險(xiǎn)區(qū)。

五、結(jié)論

1.武都區(qū)年平均雷暴日數(shù)為22天，一般集中出現(xiàn)在5－8月。

2.武都區(qū)雷暴危險(xiǎn)性等級(jí)自西北向東南遞減，白龍江流域的角弓、石門(mén)、兩水、城郊、東江、城關(guān)、漢王雷暴危險(xiǎn)性等級(jí)最高，年平均雷暴日數(shù)大于22天；東南部的月照、裕河、五馬、玉皇、楓相雷暴危險(xiǎn)性等級(jí)最低，年平均雷暴日數(shù)小于14天。

3.白龍江流域的城關(guān)、角弓、石門(mén)、東江、漢林、坪埡及馬街、兩水、蒲池、漢王、柏林、安化、城郊為雷暴高風(fēng)險(xiǎn)區(qū)；東南部的裕河及五馬、楓相、三倉(cāng)、月照為雷暴低風(fēng)險(xiǎn)區(qū)。

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