隴南山區(qū)近40年農(nóng)業(yè)冰雹災害發(fā)生規(guī)律與風險區(qū)劃研究

肖志強 趙彥鋒

摘要：從青藏高原東側(cè)邊坡地帶隴南山區(qū)1971—2010年冰雹資料入手，分析得出：隴南山區(qū)冰雹主要集中出現(xiàn)在5—8月，5月和8月為2個雙峰期，降雹時段主要出現(xiàn)在14：00—20：00時，占86%，該時段造成的損失最為嚴重；降雹的空間分布是西北部多于東南部、山區(qū)多于川區(qū)，并由西北向東南呈遞減趨勢，這種分布和當?shù)氐孛驳匦翁攸c也有著較好的對應關(guān)系。結(jié)合人口、GDP、耕地比等資料，利用ArcGIS軟件，得到冰雹災害危險性圖層，再同承災體易損性評價、災害的孕災背景進行疊加、合并以及等級劃分操作，最后得到冰雹災害的風險評估及其區(qū)劃，結(jié)果表明：隴南市冰雹危險性等級由西北1 800 m以上高海拔區(qū)向東南及低海拔區(qū)遞減，宕昌縣、禮縣西北部和武都區(qū)西北部、文縣西北部高海拔區(qū)為冰雹高風險區(qū)，兩當縣、徽縣、成縣、康縣、武都區(qū)、文縣的東南部低海拔區(qū)為冰雹低風險區(qū)。

關(guān)鍵詞：隴南山區(qū)；冰雹；發(fā)生規(guī)律；災害風險區(qū)劃

中圖分類號：S427 文獻標志碼：A 文章編號：1002-1302（2014）03-0323-04

隴南山區(qū)地處青藏高原東側(cè)邊坡地帶，西部向青藏高原北側(cè)邊緣過渡，北部向隴中黃土高原過渡，東部與西秦嶺和漢中盆地連接，南部向四川盆地過渡，西秦嶺和岷山兩大山系分別從東、西兩方伸入全境，由于這種特殊的地理位置和地形環(huán)境，形成了隴南山區(qū)復雜獨特的氣候特點，即屬北亞熱半濕潤氣候向暖溫半干旱氣候的過渡帶，季風性氣候特征顯著。隴南市轄區(qū)內(nèi)溝壑縱橫，高山河谷交錯分布，素以“山大溝深”而著稱，地勢西北高、東南低，是甘肅省唯一的長江流域市區(qū)；境內(nèi)最高山峰雄黃山，海拔為4 187 m，座落在文縣西北部的屯寨鄉(xiāng)境內(nèi)，最低點罐子溝，海拔為550 m，位于文縣東南部的中廟鄉(xiāng)境內(nèi)，亦為甘肅省海拔最低點。由于受山地地形、大氣環(huán)流和太陽幅射的影響，隴南氣候差異懸殊，地域性立體小氣候特點十分明顯，從而形成了“一山有四季，十里不同天”的氣候和自然景觀特征。雨熱同季，四季分明，光熱充足是隴南市主要的氣候特點。因此，隴南既能生產(chǎn)糧食，也是紋黨、當歸、紅芪、油橄欖、茶葉、大紅袍花椒等名貴藥材和稀有樹種的理想適生區(qū)。其中，隴南市白龍江沿岸是公認的全國油橄欖最佳適生區(qū)，現(xiàn)有油橄欖1.333 3萬hm2，是中國油橄欖栽培種植示范重點區(qū)域之一。同時，隴南市又是“中國花椒之鄉(xiāng)”和“中國核桃之鄉(xiāng)”，現(xiàn)有花椒11.339萬hm2，種植面積和產(chǎn)量均居全國第一；核桃22.211萬hm2，約占全國核桃種植面積的1/4，是我國核桃主產(chǎn)區(qū)。

冰雹是隴南市危害最大的氣象災害之一，它降自強對流單體的特定部位，范圍僅幾千米至幾十千米，具有明顯的局地性和分散性。冰雹局地性強、持續(xù)時間短、來勢猛、強度大，一般都伴有暴雨洪澇、大風，對人民生活、生命財產(chǎn)安全等造成嚴重危害，特別是對農(nóng)作物常常造成不可挽回的損失。隴南山區(qū)冰雹天氣的出現(xiàn)受地形地貌影響很大，局地性很強，很多冰雹因觀測地點少而沒有記載。從隴南市近40年各氣象站冰雹記錄分析，冰雹一般出現(xiàn)在3—10月，主要集中在5—8月，其中5月和8月又為2個雙峰期，而此時隴南山區(qū)冬小麥處于抽穗、灌漿、成熟、收割期，各特色經(jīng)濟林果處于芽期、花期和果實生長關(guān)鍵期，如遇冰雹，不但會直接造成作物枝體破損殘缺，而且作物受傷后抗病力下降，往往導致病蟲害嚴重發(fā)生[1-5]，損失慘重。例如：1997年5月5日，宕昌縣5個鄉(xiāng)鎮(zhèn)突降冰雹，致死3人，受傷8人，死亡牛、羊、豬數(shù)百頭（只），造成小麥等作物受災1 919.4 hm2，成災 1 090.9 hm2；2008年6月16日17時20分，武都區(qū)境內(nèi)突降冰雹、暴雨，冰雹將成熟小麥打落在地，川壩地玉米被淤泥掩埋，陡坡地洋芋被沖淌，特別是大面積已經(jīng)掛果的蠶豆和即將成熟的小麥被冰雹襲擊而幾近絕收，致使該區(qū)西北部高半山7個鄉(xiāng)鎮(zhèn)農(nóng)作物大面積受災，給當?shù)厝罕姷纳a(chǎn)生活造成了嚴重的影響，造成直接經(jīng)濟損失2 094.87萬元；2013年5月22日17時20分至19時，武都區(qū)突降冰雹，農(nóng)作物、經(jīng)濟果樹嚴重受損，共有13個鄉(xiāng)鎮(zhèn)134個村20 404戶 86 346 人受災，農(nóng)作物受災面積為6 830 hm2，成災面積 3 500 hm2，絕收 190 hm2，造成經(jīng)濟損失19 367.37萬元，其中農(nóng)業(yè)經(jīng)濟損失11 116萬元。

隴南市1971—2010年冰雹資料分析表明：在冰雹災害中，農(nóng)業(yè)和農(nóng)村損失最為嚴重，占所有雹災的80%以上。過去人們對隴南山區(qū)旱澇方面研究較多[6-9]，而對冰雹的變化和分布規(guī)律只做了一些簡單的研究[10-11]，而基于GIS理論繪制冰雹災害風險區(qū)劃的研究，卻從未見報道。本研究科學分析了隴南山區(qū)近40年來冰雹災害發(fā)生變化規(guī)律，通過對致災因子危險性、孕災環(huán)境敏感性、承災體易損性、防災減災能力等多因子綜合分析，利用GIS技術(shù)科學制作出隴南市冰雹災害風險區(qū)劃，它對指導隴南山區(qū)科學規(guī)劃、周密部署防雹減災工作，趨利避害、合理作物布局，提高應對雹災能力，確保農(nóng)業(yè)增產(chǎn)、農(nóng)民增收，保障人民群眾生命財產(chǎn)安全具有一定的指導意義。

1 資料及方法

冰雹資料由隴南市文縣、康縣、成縣、徽縣、兩當縣、宕昌縣、西和縣、禮縣、武都區(qū)9個氣象站提供，按照《地面氣象觀測規(guī)范》要求的方法測定和統(tǒng)計。人口、GDP、耕地比等資料來自隴南市統(tǒng)計局2011年年鑒。由于過去氣象站點稀少，現(xiàn)在各鄉(xiāng)鎮(zhèn)區(qū)域自動氣象站的記錄年代太短，因此本研究所用各鄉(xiāng)鎮(zhèn)冰雹資料為隴南市8縣1區(qū)9個氣象站1971—2010年冰雹資料，利用各地地理信息建立經(jīng)度、緯度、海拔高度與年平均冰雹日數(shù)多元線性回歸方程計算而得，并以此進行統(tǒng)計分析，其方程如下：

y=52.324 2-0.682 6x1+0.572 4x2+0.000 8x3；

（u=3.492 4，Q=0.867 6，F(xiàn)=41.596 2>F（0.01，3，5）=121，R=0.895）

式中：y為年平均冰雹出現(xiàn)日數(shù)（頻率），x1 為經(jīng)度，x2 為緯度，x3為海拔高度。

2 冰雹時空演變氣候特征及路徑

1971—2010年隴南市各縣（區(qū)）氣象站冰雹記錄統(tǒng)計結(jié)果（表1、圖1）表明：近40年全市每年都有冰雹出現(xiàn)，共出現(xiàn)冰雹232 d，平均每年5.8 d，每站每年約 0.6 d；1981年出現(xiàn)12 d，為最多年份，1991、2005、2010年各出現(xiàn)1 d，為最少年份。宕昌縣共出現(xiàn)冰雹 98 d，平均每年2.5 d，為全市出現(xiàn)冰雹日數(shù)最多的縣；1978年出現(xiàn)7d，為最多年份?；湛h共出現(xiàn)冰雹2 d，分別出現(xiàn)在1976年和1978年，平均每年約0.05 d，為全市出現(xiàn)冰雹日數(shù)最少的縣。冰雹最早出現(xiàn)在3月19日（宕昌縣1972年），最遲出現(xiàn)在11月13日（宕昌縣1961年）。但這只是各縣（區(qū)）氣象站的記錄，實際上高半山冰雹出現(xiàn)日數(shù)會更多。從圖1可見，目前冰雹日數(shù)正處于比較明顯的下降時期。隴南市降雹的時間分布規(guī)律比較明顯，一般出現(xiàn)在14：00—20：00，占86%，說明降雹對熱力條件的要求高。降雹的空間分布規(guī)律也比較明顯，基本上是·西北部多于東南部、山區(qū)多于川區(qū)，并由西北向東南呈遞減趨勢，這種分布和全區(qū)的地貌地形特點也有著較好的對應關(guān)系，是山區(qū)多于川區(qū)，寒冷地區(qū)多于溫暖地區(qū)。這是因為從地形角度分析，山高地涼，陰濕多雨有利于動力抬升、輻射增溫和水汽供給，從而產(chǎn)生冰雹；另外，地形起伏大，造成相當不均勻的上升氣流，也利于冰雹的產(chǎn)生；還有春末夏初季節(jié)，北方冷空氣仍很活躍，常從西方、西北方侵入，有利冰雹形成，所以冰雹的空間分布受盛行氣流、天氣系統(tǒng)、海拔、地形和下墊面性質(zhì)等多種因素制約。由于冰雹的源地不同，因而其移入隴南市的路徑也就不同，進入隴南市的冰雹路徑大體上有西北路和北路兩大類。西北路其一是源于卓尼和岷縣交界的殷家山一帶，經(jīng)岷縣西江鄉(xiāng)東南下侵入宕昌縣境內(nèi)；其二是由渭源進入漳縣，然后東南下，經(jīng)武山西南部進入禮縣境內(nèi)。北路其一是由華家?guī)X通渭一帶，經(jīng)武山、甘谷、秦安、天水縣進入徽縣；其二是由漳縣的綠根山和岷縣蒲麻鄉(xiāng)的蟠桃梁一帶南移進入宕昌縣境內(nèi)分兩股，一股西北—東南下影響韓院、好梯一帶，經(jīng)禮縣侵入武都區(qū)魚龍、甘泉鄉(xiāng)一帶，另一路直接南下，侵入武都龐磨、金廠、馬街一帶。

3 冰雹危險性等級分布

利用ArcGIS軟件和隴南市及周邊氣象站年平均冰雹日數(shù)資料及各鄉(xiāng)鎮(zhèn)提供的冰雹災情資料分析各地冰雹出現(xiàn)頻率，將其分為5級，得到冰雹災害危險性等級分布（圖2）。由圖2可見，隴南市冰雹危險性等級從西北向東南遞減，宕昌和禮縣西北部、文縣西北部以及武都區(qū)的池壩、馬營、坪埡海拔1 800 m以上區(qū)域冰雹危險性等級最高，年平均冰雹日數(shù)大于2 d；東部、東南部的徽成盆地和武都區(qū)的五馬、裕河、外納、洛塘、楓相冰雹危險性等級最低，平均3～10年才降雹1次。

4 冰雹災害風險區(qū)劃

4.1 風險評估模型的建立

開展隴南市冰雹災害風險區(qū)劃，是在對隴南市氣象災害進行調(diào)查、統(tǒng)計和分析的基礎(chǔ)上，通過對致災因子危險性、孕災環(huán)境敏感性、承災體易損性、防災減災能力等多因子綜合分析，構(gòu)建氣象災害風險評價的框架、指標體系、方法與模型[12-14]，對氣象災害風險程度進行評價和等級劃分，采用風險指數(shù)法、層次分析法、加權(quán)綜合評分法等數(shù)量化方法，借助GIS繪制相應的風險區(qū)劃圖系，分為氣象災害高風險區(qū)、次高風險區(qū)、中等風險區(qū)、次低風險區(qū)和低風險區(qū)5級。

致災因子危險性主要由氣象致災因子活動規(guī)模（強度）和活動頻次（概率）決定，強度越大，頻次越高，氣象災害的風險也越大。孕災環(huán)境敏感性是指受到氣象災害威脅的所在地區(qū)外部環(huán)境對災害或損害的敏感程度，敏感程度越高，氣象災害的風險也越大。承災體易損性是指可能受到氣象災害威脅的所有人員和財產(chǎn)的傷害或損失程度，易損性越高，氣象災害風險越大。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，根據(jù)隴南市實際情況，確定出冰雹氣象災害的易損性因子權(quán)重系數(shù)為：人口占0.3，GDP占03，耕地比占0.4。防災減災能力是指受災區(qū)對氣象災害的抵御和恢復程度，防災減災能力越高，氣象災害風險越小。

參照有關(guān)文獻成果[12-14]，建立災害風險指數(shù)評估模型如下：

DRI =（HWh）（EWe）（VWv）（RWr）[0.1（1-a）R+a]；

H=∑WhkXhk、E=∑WekXek、V=∑WvkXvk、R=∑WrkXrk。

式中：DRI是災害風險指數(shù)；H、E、V、R分別表示致災因子危險性、孕災環(huán)境敏感性、承災體易損性和防災減災能力因子指數(shù)；Wh、We、Wv、Wr表示相應的權(quán)重，在該區(qū)劃中通過專家打分，并根據(jù)隴南市氣象災害實際情況，分別賦值0.5、0.2、02、0.1；Xk是指標k量化后的值；Wk為指標k的權(quán)重，表示各指標對形成氣象災害風險的主要因子的相對重要性；a為常數(shù)，用來描述防災減災能力對于減少總的DRI所起的作用，考慮隴南市的實際情況，取值0.5。

4.2 冰雹災害風險區(qū)劃

冰雹災害的風險區(qū)劃主要從致災因子危險性、孕災環(huán)境敏感性、承災體易損性3個方面進行綜合分析得到。致災因子危險性見冰雹危險性等級（圖2）；孕災環(huán)境敏感性將地形地貌作為主要指標，在迎風坡容易形成冰雹的易發(fā)區(qū)域；承災體易損性分析主要以人口密度、經(jīng)濟密度、耕地比為基本要素。最后將上述3個方面內(nèi)容進行加權(quán)疊加、合并以及等級劃分操作，得到冰雹風險區(qū)劃圖（圖3）。由圖3可見，冰雹的風險區(qū)劃總體上與冰雹災害的空間分布相對應，同時又受到地形和經(jīng)濟、人口密度分布的影響，由西北到東南遞減，宕昌縣、禮縣西北部和武都西北部、文縣西北部高海拔區(qū)為冰雹高風險區(qū)；兩當縣、徽縣、成縣、康縣、武都區(qū)、文縣的東南部低海拔區(qū)為冰雹低風險區(qū)。

5 結(jié)論與討論

隴南市每年都有冰雹出現(xiàn)，平均每年5.8 d， 主要集中出

現(xiàn)在5—8月。其中，宕昌縣平均每年出現(xiàn)冰雹 2.5 d，為全市冰雹日數(shù)最多的縣，但這只是各縣（區(qū)）氣象站的記錄，實際上高半山冰雹出現(xiàn)日數(shù)會更多。冰雹的空間分布是西北部多于東南部、山區(qū)多于川區(qū)，并由西北向東南呈遞減趨勢，這種分布和全市的地貌地形特點也有著較好的對應關(guān)系。

進入隴南市的冰雹路徑大體上有西北路和北路兩大類：西北路其一是源于卓尼和岷縣交界的殷家山一帶，經(jīng)岷縣西江鄉(xiāng)東南下侵入宕昌縣境內(nèi)；其二是由渭源進入漳縣，然后東南下，經(jīng)武山西南部進入禮縣境內(nèi)。北路其一是由華家?guī)X通渭一帶，經(jīng)武山、甘谷、秦安、天水縣進入徽縣；其二是由漳縣的綠根山和岷縣蒲麻鄉(xiāng)的蟠桃梁一帶南移進入宕昌縣境內(nèi)分兩股，一股西北—東南下影響韓院、好梯一帶，經(jīng)禮縣侵入武都區(qū)魚龍、甘泉鄉(xiāng)一帶；另一路直接南下，侵入武都龐磨、金廠、馬街一帶。

隴南市冰雹危險性等級從西北向東南遞減，宕昌和禮縣西北部、文縣西北部以及武都區(qū)的池壩、馬營、坪埡海拔 1 800 m 以上區(qū)域冰雹危險性等級最高，年平均冰雹日數(shù)大于2 d；東部、東南部的徽成盆地和武都區(qū)的五馬、裕河、外納、洛塘、楓相冰雹危險性等級最低，平均3～10年才降雹1次。

冰雹災害的風險區(qū)劃總體上與冰雹災害的空間分布相對應，同時又受到地形和經(jīng)濟、人口密度分布的影響，由西北到東南遞減，宕昌縣、禮縣西北部和武都西北部、文縣西北部高海拔區(qū)為冰雹災害高風險區(qū)；兩當縣、徽縣、成縣、康縣、武都區(qū)、文縣的東南部低海拔區(qū)為冰雹災害低風險區(qū)。

利用ArcGIS軟件進行隴南山區(qū)冰雹災害風險評估及其區(qū)劃的研究，由于條件所限，所取氣象資料站點較少，不能包括各種地形地貌地理位置下的氣象站點的資料。因此，建立的計算各地冰雹災害次數(shù)的模型代表性有限，其結(jié)論與實際有一定差距。

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