基于災(zāi)害指數(shù)的芮城縣連陰雨分析

臧 曦

(山西省芮城縣氣象局，山西芮城 044600)

連陰雨天氣由于持續(xù)時間長、累積降水量較大、氣溫偏低、光照偏少，是山西省主要災(zāi)害性天氣之一[1]，主要出現(xiàn)在農(nóng)作物生長的關(guān)鍵時期，對作物播種、收獲等農(nóng)事生產(chǎn)活動有很大的影響。許多氣象學(xué)者對連陰雨天氣過程從不同角度進(jìn)行了大量研究[2-6]，有的研究從連陰雨對某一作物某一特定階段的影響分析入手，有的系統(tǒng)分析了秋季連陰雨多年的變化趨勢與時空結(jié)構(gòu)，有的建立了某一作物受連陰雨影響較大的氣象指標(biāo)，有的從微觀和宏觀兩方面分析某一次具體的連陰雨過程及其影響[7]等。上述研究主要側(cè)重大范圍區(qū)域的連陰雨特征，而對小范圍區(qū)域關(guān)注較少。另外，連陰雨作為一種極端氣候事件，其降水持續(xù)時間長、累積降水量大、氣溫低、光照少等特點(diǎn)決定其在給土壤提供水分、緩解旱情的同時往往也會對農(nóng)業(yè)生產(chǎn)帶來不同程度的不利影響，而一次連陰雨天氣過程是否會造成災(zāi)害、災(zāi)害的影響程度如何、怎樣判別其大小等方面的研究很少。筆者采用山西省氣象局提出的，由趙桂香等[8]起草的關(guān)于連陰雨及其災(zāi)害等級的劃分對近54年芮城縣3—11月的連陰雨過程及災(zāi)害等級進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析，找出芮城致災(zāi)連陰雨的主要特征，為更好地服務(wù)三農(nóng)、提高氣象災(zāi)害防御的針對性提供參考依據(jù)。

1 資料與方法

1.1資料選取資料取自芮城縣地面氣象觀測站1961—2014年3—11月的逐日降水量，數(shù)據(jù)由山西省氣象信息中心提供，已經(jīng)過質(zhì)量檢驗(yàn)。

1.2連陰雨的劃分將連續(xù)陰天和連續(xù)降雨日數(shù)均大于等于5 d，日照時數(shù)≤3 h/d、過程降雨量麥?zhǔn)掌诤颓锸掌凇?0 mm、春季≥20 mm的天氣過程作為一次連陰雨過程[8]。這可以允許其中有1 d日照時數(shù)>3 h或降雨量為0。

1.3連陰雨災(zāi)害指數(shù)(LYRI)的劃分其計(jì)算公式為

LYRI=0.45I1+0.75I2+1.80I3

(1)

式中，I1、I2、I3分別為連陰雨時段內(nèi)最大日降雨量、連續(xù)降雨日數(shù)、降雨總量的分級指數(shù)值，具體按表1取值。

1.4連陰雨災(zāi)害等級劃分按照表2的標(biāo)準(zhǔn)，將連陰雨災(zāi)害劃分為5個等級。

2 結(jié)果與分析

2.1連陰雨過程的時間變化特征從圖1可以看出，近54年來芮城縣共出現(xiàn)了158次連陰雨天氣過程，出現(xiàn)次數(shù)整體呈下降趨勢，變化傾向率為-0.35次/10 a；次數(shù)最多的年份是1983年，出現(xiàn)了6次，而1977、1995和2000年沒有出現(xiàn)一次。9月份出現(xiàn)連陰雨天氣的次數(shù)最多，達(dá)39次，占比24.7%；其次是7月份，為34次，占比21.5%，而3和11月份出現(xiàn)連陰雨次數(shù)很少，2個月累計(jì)出現(xiàn)了7次。

2.2連陰雨災(zāi)害等級分布對計(jì)算出的連陰雨災(zāi)害指數(shù)與表2的標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行對比，從圖2可看出，近54年來芮城縣出現(xiàn)的連陰雨天氣過程大部分對農(nóng)作物生長發(fā)育或果實(shí)生長沒有造成影響，對農(nóng)業(yè)播種活動也基本沒有影響(Ⅴ級)，這部分連陰雨過程達(dá)到了118次，占總次數(shù)的74.7%；Ⅳ級(輕度)有22次，占比13.9%，這種連陰雨過程會對農(nóng)作物生長發(fā)育或果實(shí)成熟造成一定影響，或農(nóng)業(yè)播種會受到一定影響；達(dá)重度的(Ⅲ級)有15次，占比9.5%，這種連陰雨會使果實(shí)霉變，產(chǎn)量下降，或?qū)r(nóng)業(yè)播種產(chǎn)生較大影響；而嚴(yán)重(Ⅱ級)和特別嚴(yán)重的(Ⅰ級)占比不到2%。54年中，連陰雨災(zāi)害指數(shù)最大為12.0，出現(xiàn)在2011年9月，最小的連陰雨災(zāi)害指數(shù)為1.2。進(jìn)一步分析災(zāi)害指數(shù)的季節(jié)分布情況，發(fā)現(xiàn)Ⅳ級連陰雨災(zāi)害過程在春、夏、秋季均有分布，其中秋季占50%，而春夏兩季基本一致，分別有5和6次；Ⅲ級連陰雨災(zāi)害過程主要集中在夏季和秋季，春季未出現(xiàn)；Ⅱ級2次，均出現(xiàn)在夏季；Ⅰ級1 次，出現(xiàn)在秋季。綜合分析，芮城縣Ⅳ級以上連陰雨災(zāi)害等級主要出現(xiàn)在秋季，占比50%；其次是夏季，占比35%；而春季出現(xiàn)很少，只有6次，占比15%。

表1 各季連陰雨災(zāi)害指數(shù)分級對照

表2 連陰雨災(zāi)害等級劃分

2.3連陰雨災(zāi)情普查情況利用同時期災(zāi)情普查資料，對近54年來芮城縣連陰雨災(zāi)害發(fā)生情況進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析，結(jié)果發(fā)現(xiàn)，有連陰雨災(zāi)情記錄的共有13次，占所有連陰雨次數(shù)的8.2%；占Ⅳ級以上連陰雨過程的32.5%，這說明在芮城縣盡管出現(xiàn)連陰雨天氣的機(jī)率較大，但大部分連陰雨天氣過程不會造成災(zāi)害。由連陰雨造成的災(zāi)害損失占總的氣象災(zāi)害損失的11%左右，且主要出現(xiàn)初秋，這可能與芮城縣的農(nóng)業(yè)生產(chǎn)活動有關(guān)。出現(xiàn)在春季的連陰雨過程，那時正值春耕春種和冬小麥返青拔節(jié)生長需水的關(guān)鍵時期，充足的降水對農(nóng)業(yè)生產(chǎn)造成的影響一般不大；而進(jìn)入夏末初秋，那時玉米成熟等待收獲、棉花正值吐絮收獲、紅棗也進(jìn)入成熟期，過多的降水會造成玉米、棉花收獲困難而發(fā)生霉變，紅棗裂果等，從而出現(xiàn)在這個階段的連陰雨天氣對農(nóng)業(yè)生產(chǎn)更易造成災(zāi)害。

圖1 1961—2014年芮城縣連陰雨次數(shù)的年際(a)和月際(b)變化Fig.1 Interannual (a) and monthly (b) changes in the numbers of consecutive rainy in Ruicheng County from 1961 to 2014

圖2 1961—2014年芮城縣連陰雨等級分布特征Fig.2 Distribution characteristics of continuous rainy grades in Ruicheng County from 1961 to 2014

2.4災(zāi)害指數(shù)與實(shí)際災(zāi)情的關(guān)系將發(fā)生災(zāi)情的過程逐一列出，與根據(jù)所定義的連陰雨災(zāi)害指數(shù)相對應(yīng)，以期找出災(zāi)害指數(shù)與實(shí)際災(zāi)情之間的相關(guān)程度，具體見表3。從表3可以看出，有連陰雨災(zāi)情記錄的時段均出現(xiàn)相應(yīng)的連陰雨天氣過程，同時連陰雨災(zāi)害指數(shù)都較大，其中Ⅴ級有災(zāi)情記錄的有5次，Ⅳ級的有3次，Ⅱ級和Ⅰ級的各有1次。連陰雨災(zāi)害指數(shù)能夠較好地反映出連陰雨天氣過程是否會產(chǎn)生災(zāi)害，但由于實(shí)際災(zāi)情的記錄不夠完整規(guī)范，不能將連陰雨造成的災(zāi)害進(jìn)行定量定性的分類，同時即使是災(zāi)害指數(shù)相同的不同連陰雨過程，由于出現(xiàn)的時間不同，對農(nóng)業(yè)生產(chǎn)所造成的影響也不盡相同，所以不能很好地確定災(zāi)害指數(shù)的大小與災(zāi)情大小的關(guān)系程度。

3 討論

(1)用連陰雨災(zāi)害指數(shù)的大小來表征某次連陰雨天氣過程的影響程度具有較好的指導(dǎo)意義，但最大日降水量、連續(xù)降水日數(shù)和降水總量的各權(quán)重系數(shù)是否在山西省各地一致還有待進(jìn)一步通過模擬驗(yàn)證，特別是降水總量在夏(秋)季需在100 mm以上才有權(quán)重，而實(shí)際上短時的強(qiáng)降水也很可能造成災(zāi)害。

(2)由于選定連陰雨過程時，包括了其中有1 d日照時數(shù)>3 h或降水量為0的情況，但該研究在實(shí)際選取時沒有參考日照時數(shù)，而是簡單地將過程中日降水量≥0.1 mm日期認(rèn)定為日照時數(shù)≤3 h，因此選取的連陰雨過程有可能偏多。

表31961—2014年芮城縣連陰雨災(zāi)情及對應(yīng)過程情況統(tǒng)計(jì)

Table3ThedisastersituationandthecorrespondingprocessstatisticsofconsecutiverainyinRuichengCountyfrom1961to2014

災(zāi)情記錄Disasterrecords連陰雨過程Consecutiverainyprocess對應(yīng)的連陰雨災(zāi)害指數(shù)Correspondingcontinuousrainydisasterindex對應(yīng)等級Correspondinggrade1963-04—1963-051963-05-19—05-262.4Ⅴ級1964-081964-08-28—09-045.1Ⅲ級1964-101964-09-20—09-272.9Ⅴ級1975-09—1975-101975-09-28—10-041.9Ⅴ級1976-08-19—08-291976-08-19—08-298.4Ⅱ級1981-08—1981-091981-08-28—09-075.7Ⅲ級1983-06-19—06-261983-06-19—06-262.4Ⅴ級1983-09-01—09-301983-09-04—09-103.3Ⅳ級1983-09-20—09-283.2Ⅳ級1984-09-30—10-101984-09-21—09-284.2Ⅳ級1991-05-29—06-021991-05-28—06-022.1Ⅴ級1992-091992-09-12—09-286.6Ⅲ級2011-09-01—09-182011-09-04—09-1912.0Ⅰ級2014-09-07—09-172014-09-07—09-177.5Ⅲ級

(3)實(shí)際災(zāi)情普查由于各方面原因記錄并不規(guī)范完整，不能很好而真實(shí)地代表連陰雨過程出現(xiàn)時所產(chǎn)生的災(zāi)情。災(zāi)情的收集與記錄需要各方面的力量，在現(xiàn)階段要多發(fā)揮信息員的作用，多利用區(qū)域氣象監(jiān)測站數(shù)據(jù)，盡量完整真實(shí)地記錄連陰雨過程出現(xiàn)后發(fā)生的災(zāi)情。

(4)災(zāi)害等級的劃分及影響劃分比較粗糙，跨度較大。實(shí)際上，連陰雨災(zāi)害造成的影響是多方面的，在每個階段的影響程度也是不一樣的，這從統(tǒng)計(jì)中可以看到一部分連陰雨過程災(zāi)害指數(shù)較小卻有災(zāi)情，而一部分指數(shù)大的過程反而沒有災(zāi)情。

(5)關(guān)于連陰雨天氣過程特別是致災(zāi)情連陰雨過程出現(xiàn)時的主要天氣形勢沒有進(jìn)行分析，對連陰雨過程的預(yù)報指導(dǎo)作用有待加強(qiáng)。

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