岳陽市近30年城市氣象災害變化特征分析

許麗麗 陳世文 昌立偉

（湖南省岳陽市氣象局，岳陽 414000）

0 引言

城市氣象災害是指發(fā)生在城市區(qū)域，由于典型或不明顯的氣象要素異?；蚱浣M合異常，對城市各行各業(yè)、居民生命及健康、城市生態(tài)環(huán)境及資源造成損害的各類事件[1]。國內(nèi)外學者對城市氣象災害的關(guān)注及研究由來已久，最早且最透徹的是城市熱島效應的研究，繼而對城市雨島、渾濁島、干島的研究也越來越多。柳笛[2]基于武漢及其周邊區(qū)25年降雨量情況，分析得出市區(qū)降雨明顯高于周邊地區(qū)，驗證了城市雨島效應的存在。陳正洪等[3]提出了中國城市氣象災害的主要幾種類型，如暴雨、高溫熱浪、低溫冰凍等等。汪如良等[4]利用南昌站60年氣候資料，分析了城市氣象災害變化特征，為城市建設(shè)規(guī)劃、如何應對氣候變化提供了策略。

岳陽是長江中游重要的區(qū)域中心城市。城市建成區(qū)由40年前的10 km2到2017年底的105 km2，城鎮(zhèn)化率達到了57.21%。本文分析了岳陽市近30年城市暴洪、高溫熱浪、冰雹、大風等城市氣象災害的變化特征，為氣候宜居城市的建設(shè)、制訂應對氣候變化措施提供參考。

1 資料處理

選取1989—2018年岳陽站的地面觀測資料，對降水、大風、高溫、霧、霾等天氣現(xiàn)象涉及的氣象要素進行對比計算，統(tǒng)計其年、月、日氣候特征值，進一步分析得出岳陽市近30年的城市氣象災害變化特征。基于氣候平均態(tài)數(shù)據(jù)統(tǒng)計發(fā)現(xiàn)，影響岳陽的城市氣象災害中最多為雷電，其次是大氣污染（霧、霾）。氣象災害影響時段覆蓋全年，春夏季多雷電、暴雨、熱害、冰雹等，秋冬季節(jié)有大氣污染、大風、冷凍等災害。春夏季復合災害較多，雷電、局地暴雨、冰雹、大風等會同時出現(xiàn)，災害影響加劇。

2 城市氣象災害變化特征

按照災害發(fā)生時間的長短和緩急，可以將城市氣象災害分為突發(fā)型和累積型兩大類。在城市氣象災害中，內(nèi)澇、大氣污染、高溫等屬于累積型，而雷電、大風等通常被劃分為突發(fā)型。

2.1 累積型

2.1.1 內(nèi)澇

城市內(nèi)澇是重要的城市氣象災害之一，其形成的原因即（局地暴雨）降水強度大、土壤滲水能力減弱、降雨向低洼地區(qū)匯集，進而形成城市內(nèi)澇。內(nèi)澇一旦發(fā)生，交通受阻，房屋受淹，影響市民的正常工作生活，嚴重時甚至會造成人員傷亡。

圖1a為近30年岳陽市年暴雨日數(shù)變化，可以看出，岳陽市共出現(xiàn)暴雨日數(shù)136 d，2000—2014年有下滑趨勢，且整體呈現(xiàn)一定的周期變化，變化幅度為2～4 d。

圖1 1989—2018年岳陽市年暴雨日數(shù)變化（a）、年強降水頻數(shù)及最大1 h和24 h降水量分布（b）Fig. 1 Change of annual rainstorm days (a), frequency of annual heavy precipitation and distribution of maximum 1 h and 24 h precipitation (b) in Yueyang from 1989 to 2018

隨著城市高層建筑越來越多，熱島環(huán)流進而增強，利于城市上空對流云的生成發(fā)展，同時城市大量污染物排放，利于凝結(jié)核形成，促使降水強度進一步與增強。圖1b為年強降水頻數(shù)及最大1 h和24 h降水量分布，分析后可得出，24 h最大降水量在1989—2002年之間年際變化較大，之后3年有所下降，但2005年之后有上升趨勢；R1hmax≥50 mm的次數(shù)每10年均為兩次，但在前15年R1hmax≥45 mm的有6次，近15年則有8次，尤其是近8年間R1hmax≥45 mm的就有6次；R1h≥20 mm和R1h≥30 mm的短時強降水次數(shù)變化規(guī)律大致相近，在1993—2001年兩者頻數(shù)達到最高值，之后年際變化差異較大，但近10年兩者都呈現(xiàn)出上升趨勢。

因此，在氣候不斷增暖的同時，雖然近10年暴雨日數(shù)有所下降，但短時強降水頻數(shù)、24 h最大降水量都是上升態(tài)勢，且1 h最大降水量數(shù)值都較大，極端降水越來越多。隨著城市發(fā)展導致的雨水滲透能力不斷減弱，市區(qū)出現(xiàn)積澇的頻率越來越高。

2.1.2 大氣污染

據(jù)氣象數(shù)據(jù)統(tǒng)計分析，1989—2018年岳陽市共出現(xiàn)霧為711 d，年平均為23.7 d，其中1992—2006年維持在一個穩(wěn)定的數(shù)值（20 d）上下，2006年后年際變化明顯；近30年霾日數(shù)共有614 d，年平均為20.5 d，并呈現(xiàn)增加趨勢，2005年之后增加明顯（圖2）。統(tǒng)計低能見度天氣（霧、霾日數(shù)之和）后得出，2005年之后，低能見度天氣日趨增多，影響城市交通、航空安全，并對人體呼吸道健康產(chǎn)生不利影響。

圖2 1989—2018年岳陽市年霧、霾日數(shù)變化Fig. 2 Change of days of annual fog and haze in Yueyang from 1989 to 2018

岳陽市北部是平原地區(qū)，外來污染物的擴散南下，也是造成岳陽霾日數(shù)明顯增加的原因之一。同時岳陽城鎮(zhèn)化率的增加，意味著城市高層建筑物總量增多、密度增加，風速在洞庭湖得到增強動力，在到達市區(qū)后明顯衰減，污染物不易擴散。再者，城市工企業(yè)發(fā)展、民用汽車量的增加，都造成了廢氣的排放，大氣顆粒物增多，造成低能見度天氣的增多。

2.1.3 高溫

氣象學上，將日最高氣溫≥35 ℃定義為高溫日，高溫炎熱天氣不僅會影響人們的正常工作生活，也對人體健康帶來一定的負面作用，同時還導致用電負荷激增、城市供水緊張等，是重要的城市氣象災害之一。圖3表明，岳陽高溫日數(shù)年際變化較大，并呈增加趨勢，2013年出現(xiàn)極大值（26 d）；≥35 ℃高溫日數(shù)大于10 d的年份共有17年，而近10年就出現(xiàn)7年；1989—2004年，≥37 ℃高溫年份有3年，共計4 d，而2005—2018年，≥37 ℃高溫年份有7年，共計21 d，表明高溫災害日趨嚴重，高溫極值有所提高。

圖3 1989—2018年岳陽市高溫日數(shù)變化Fig. 3 Change of high temperature days in Yueyang from 1989 to 2018

大規(guī)模的城市建設(shè)，導致“熱島效應”加劇；下墊面性質(zhì)的改變，導致城市白天因太陽輻射快速增暖；夜間由于城市空氣中較多的層粒、CO2等氣體反射地面長波輻射，導致輻射降溫減弱，進而加劇后續(xù)高溫的出現(xiàn)。同時，由于大型水體洞庭湖的影響，岳陽國家觀測站的氣溫比城市密集區(qū)的氣溫普遍偏低，出現(xiàn)高溫的頻次不是很高，尤其是37 ℃以上的高溫，所以在城市密集區(qū)高溫災害更加嚴重。

2.2 突發(fā)型

2.2.1 雷電

圖4顯示，雷暴在近30年共出現(xiàn)863 d，年平均為28.8 d；年雷暴日數(shù)呈現(xiàn)下降趨勢，且近12年都在平均數(shù)以下，下降率為-31 d/10 a。究其原因，城市發(fā)展導致城市內(nèi)底層風速明顯減弱，空氣濕度變小，雷暴云不易形成，但近年來城市污染日趨嚴重，空氣中細粒子氣溶膠增多，雷暴強度有所增強，災害影響明顯。

圖4 1989—2018年岳陽市年雷暴日數(shù)變化Fig. 4 Change of thunderstorm days per year in Yueyang from 1989 to 2018

2.2.2 大風

災害性大風，是指風力達到八級或八級以上，即風速≥17 m·s-1，一般可分為冷空氣偏北大風、低壓偏南大風、臺風大風和雷雨大風。圖5表明，岳陽市1989年以來風的觀測資料可得出，大風共計出現(xiàn)115 d，年平均3.8 d；年大風日數(shù)整體呈現(xiàn)下降趨勢，變化率為-7.3 d/10 a；大風日數(shù)出現(xiàn)最多的年份為2006年，為11 d。由于城市規(guī)?；瘮U大，建筑物顯著增多，地面摩擦力增大，造成近地面風速有所減小，大風日數(shù)有所減小。但是因為城市“熱島效應”的增強，城市間環(huán)流增強，加之高層建筑之間“狹管效應”導致城市內(nèi)常出現(xiàn)小尺度的瞬時風力明顯加大的現(xiàn)象，可造成電力、通信等設(shè)施受損，吹倒樹木，吹落戶外廣告牌等，并易造成意外傷害。

圖5 1989—2018年岳陽市大風日數(shù)分布Fig. 5 Change of gale days in Yueyang from 1989 to 2018

3 結(jié)論

1）1989—2018年，岳陽市內(nèi)澇、高溫、大風、雷電、大氣污染等城市氣象災害呈現(xiàn)明顯的變化特征。城市暴雨日數(shù)有2～4 d的變化幅度，近10年暴雨日數(shù)有所下降，但短時強降水頻數(shù)、24 h最大降水量都是上升態(tài)勢，且1 h最大降水量數(shù)值都較大，極端降水越來越多。

2）年雷電日數(shù)呈現(xiàn)下降趨勢，且近12年都在平均數(shù)以下，下降率為-31 d/10 a，但雷電強度有所增強，災害影響明顯。高溫日數(shù)年際變化較大，呈增加趨勢，且高溫極值有所提高。

3）大風日數(shù)呈減少趨勢，但城市內(nèi)小尺度瞬時大風的現(xiàn)象日漸增多。2005年之后，大霧年際變化明顯，霾日數(shù)明顯增加，即惡劣能見度天氣日趨增多。