龍巖市永定區近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，降水突發性強、降水集中、預測難度大、發生頻率高等諸多因素共同導致暴雨災害的出現，暴雨洪澇災害居各類氣象災害首位。暴雨造成的直接經濟損失逐年增多，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滑坡和泥石流等災害[2]，而持續性暴雨在平原易引發城市內澇、河流洪澇、農田漬澇等災害[3]。永定區位于福建西南山區，其地質條件極易引發山體滑坡和泥石流等災害，而當地救災、抗災能力極度有限，人民的生命財產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，發現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暴雨災情，而出現超強降水時一定會發生暴雨災情的結論。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個暴雨過程災情數據，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據源，利用數學統計等方法，指出洪澇災害的發生受到當地氣象條件的影響，降水是其中最主要的誘發因素。許金鏡等[9]對旱澇災害最重的暴雨頻數進行分析探討，發現隨著氣候的增暖，福建暴雨頻數存在增多的趨勢。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計、暴雨的氣候學統計分析。因此，本文基于1991—2020年永定區暴雨洪澇災害及暴雨過程數據，建立永定區暴雨災情及強降水數據庫，分析降雨強度與致災暴雨之間的相關性，促進永定區的短時臨近天氣監測預警、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 研究區域概況

龍巖市永定區位于福建省西南山區，屬亞熱帶海洋性季風氣候，區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，轄區內共24個鄉鎮，受地形和季風等影響，降水發生快、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：永定區各鄉鎮人口密度、農作物播種面積、收入占全區比值，分別來自《龍巖市永定區統計年鑒》、永定區農業局和永定區統計局。

災情資料：龍巖市永定區1991—2020年暴雨洪澇災情資料來源于永定區應急管理局編制的《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、h為農田受災面積、e為直接經濟損失，利用線性函數關系換算成規范化指數，其數學表達式為：Id=d/10，Ih=h/10000，Ie=e/10000，根據式(1)計算災害指數G:

G=Id+Ih+Ie

(1)

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

G2=Id+Ih+Ie+Ip

(2)

2 結果與分析

2.1 永定區1991—2020年暴雨日數特征

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計(見圖1)，30年期間共有173d暴雨，年均暴雨日數為5.8d。其中，5—6月暴雨日數為75d，占全年暴雨日數43.4%；7—9月臺風季暴雨，暴雨日數為56d，占全年暴雨日數32.0%。5—6月由于南海夏季風暴發，西南急流強盛，熱帶輻合帶北抬，華南地區的季風槽強烈發展，暴雨也更加頻發[11]。冬季(12月至次年2月)暴雨日數為9d，僅占全年暴雨日數4.6%。

圖1 1991—2020年永定區本站暴雨日數月分布

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計(見圖2)，年暴雨日數具有一定波動性，且伴有較明顯增長趨勢，氣候增率約為 1.2d/10a，出現暴雨日數最多的是2013 年，共11d暴雨；出現暴雨天數最少的是1991年，僅1d暴雨。

圖2 1991—2020年永定區本站暴雨日數年分布

2.2 永定區本站1991—2020年短時強降水特征

短時強降水由于其局地性、突發性等特征，往往造成城市內澇、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計(見圖3)，1991—2020年短時強降水共出現75次，平均2.5次/a，平均雨強為38.1mm。最大雨強為66.6mm，出現在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定性增強，這樣的大氣環境條件有利于觸發對流；10—12時及3—4時為短時強降水相較低發時段。

圖3 1991—2020年永定區本站短時強降水日變化

2.3 永定區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

據統計，1991—2020年永定區共發生26次暴雨洪澇災害(見圖4)，在災害發生期間，永定本站日雨量平均值為77.1mm，最大值為171.7mm，最大降雨發生在2013年5月19日。年平均次數為0.9次，受災總人次71.7萬人，直接經濟損失12.3億元，因災死亡29人。2006年6月1日后，因災死亡人數為0。年災害次數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，網絡應用使得災情整理更加及時和完整。

圖4 1991—2020年永定區暴雨洪澇災害次數年分布

2.3.2 主要暴雨洪澇災害特征及其致災性分析

1991—2020年，永定區暴雨洪澇災害主要集中在5—6月，共發生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、農作物受災面積及直接經濟損失等數據代入式(2)，得到災害指數G2。

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

表1 永定區1991—2020年暴雨洪澇災害致災情況

從表1可見，5—6月不僅發生災害次數多，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最高(以下簡稱“6·18”過程)。據氣象年報記載，“6·18”過程全區出現大暴雨，局地特大暴雨，全縣19個鄉鎮受災，受災人口19.5萬人，19人死亡(失蹤)，直接經濟損失達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”過程的永定區本站降水進行統計，6月18日8—10時，累計降水量133.2mm，表現為持續性、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據和暴雨洪澇災情信息分析，當本站連續2h發生短時強降水，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，與城市內澇有一定的關系。

“6·18”過程之前永定區已出現3場暴雨洪澇災害，分別發生在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生日期和災害信息進行統計，發現當連續出現短時強降水日期在5d或以內時，暴雨洪澇災害發生概率達66.7%。

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

地形分布特征也決定了暴雨災害的影響方式和程度，撫市鎮三面環山，由于山脈的阻擋，回波移動緩慢，同時由于強降水發生于清晨，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年永定區致災最嚴重的一次洪澇災害。

3 結論

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

①永定區暴雨呈逐年增多的趨勢，增率為1.2d/10a，年均暴雨日數為5.8d，高發期為5—6月；永定區本站短時強降水在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，出現在2012年。

②永定區暴雨洪澇災情數據庫顯示，暴雨洪澇災害次數隨時間呈緩慢增長趨勢，年平均次數為0.9次，其中5—6月災害次數占比高達73.1%；災害發生時，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現，發生短時強降水的連續性、承災體抵御災害能力和強降水發生時間是暴雨洪澇災害發生的重要影響因子。當連續2h發生強降水，永定本站暴雨洪澇災害發生概率為100%，若5d及以內連續發生短時強降水，暴雨洪澇災害發生概率達66.7%。