閩東地質(zhì)災(zāi)害氣象預(yù)警等級(jí)預(yù)報(bào)研究

顏如德 江 洪 顏 瀾

(1.福建省寧德市氣象局，福建 寧德 352100；2.福建省福州市氣象局，福建 福州 350008;3.福建省寧德第一中學(xué)，福建 寧德 352100)

寧德市位于福建省東北部，俗稱“閩東”，東面靠海，西面靠山，山高海闊，地殼構(gòu)造復(fù)雜，滑坡、溜坡等地質(zhì)災(zāi)害頻發(fā)。其中，降水是造成山體滑坡、山體崩塌、泥石流等一系列災(zāi)害的最密切的誘發(fā)因素[1]。閩東地質(zhì)災(zāi)害集中發(fā)生在3～10月，多為暴雨、臺(tái)風(fēng)頻發(fā)的季節(jié)，具有與降水量和降水過程同期的特點(diǎn)。為了找到地質(zhì)災(zāi)害的發(fā)生與降水量之間的聯(lián)系，本文統(tǒng)計(jì)整理，分析了閩東山區(qū)壽寧、周寧、屏南、柘榮、蕉城山區(qū)(虎貝、霍童)發(fā)生地災(zāi)及雨情的特點(diǎn)，收集2009—2018年200個(gè)地質(zhì)災(zāi)害發(fā)生地點(diǎn)及其周圍雨量站的降水量數(shù)據(jù)3000多個(gè)，對(duì)降水量與地質(zhì)災(zāi)害的發(fā)生次數(shù)及影響程度計(jì)算分析，得出相關(guān)比值。

1 降水與地質(zhì)災(zāi)害相關(guān)性分析

降水量和降水次數(shù)均是影響地質(zhì)災(zāi)害發(fā)生的主要因素，通過對(duì)閩東地區(qū)降水次數(shù)與實(shí)際發(fā)生地質(zhì)災(zāi)害的次數(shù)進(jìn)行對(duì)比，對(duì)具有代表性的地區(qū)不同降水等級(jí)進(jìn)行分類，計(jì)算地質(zhì)災(zāi)害的次數(shù)與降水次數(shù)之間相關(guān)比，該比值代表寧德十年中降水的次數(shù)和降水所引發(fā)地質(zhì)災(zāi)害次數(shù)的相關(guān)性(見表1)。

表1 閩東地區(qū)不同降雨等級(jí)地質(zhì)災(zāi)害發(fā)生對(duì)比表

從表1可見，隨著降水量增加，地質(zhì)災(zāi)害的發(fā)生概率隨之增加。因此設(shè)立連續(xù)3日降水量之和大于 50 mm為前期實(shí)況雨量，作為發(fā)生地質(zhì)災(zāi)害的觸發(fā)因子，預(yù)計(jì)未來(lái)雨量預(yù)報(bào)為可變誘發(fā)因子，確立預(yù)報(bào)回歸公式。

2 地質(zhì)災(zāi)害的氣象條件監(jiān)測(cè)與預(yù)警報(bào)

2.1 預(yù)報(bào)等級(jí)劃分

采用降水量—地質(zhì)災(zāi)害氣象預(yù)報(bào)發(fā)布的標(biāo)準(zhǔn)[2]，該標(biāo)準(zhǔn)分為四個(gè)等級(jí)(見表2)。

表2 地質(zhì)災(zāi)害氣象風(fēng)險(xiǎn)等級(jí)劃分表

根據(jù)閩東的氣象災(zāi)害發(fā)生實(shí)際情況，該系統(tǒng)的預(yù)報(bào)等級(jí)模擬從3級(jí)開始，分別對(duì)應(yīng)3級(jí)注意級(jí)(可能性較大)、2級(jí)預(yù)警級(jí)(可能性大)和1級(jí)警報(bào)級(jí)(可能性很大)。

2.2 降水實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)

采用自動(dòng)雨量站、天氣雷達(dá)監(jiān)測(cè)，水利水文站、重要區(qū)域(如農(nóng)業(yè)部門，旅游景區(qū))設(shè)置的觀測(cè)點(diǎn)進(jìn)行降水監(jiān)測(cè)，共享降水量信息。

2.3 模型因子的確定與預(yù)警報(bào)

2.3.1 模型因子的確定

根據(jù)閩東各縣每年降水特征及當(dāng)下所了解的降水量和地質(zhì)災(zāi)害產(chǎn)生的耦合相關(guān)分析，將前期實(shí)況雨量以及預(yù)報(bào)雨量當(dāng)作模型因子，確定短時(shí)間強(qiáng)降水、連續(xù)陰雨以及臺(tái)風(fēng)期暴雨為主導(dǎo)的可變誘發(fā)因子。

2.3.2 預(yù)警報(bào)預(yù)報(bào)公式[2]

預(yù)報(bào)公式:

R=R0+0.84∑Ri

其中，R—預(yù)報(bào)等級(jí)，降水量，mm；R0—預(yù)報(bào)當(dāng)日降水量，mm，連續(xù)陰雨型、短時(shí)間強(qiáng)降水和臺(tái)風(fēng)期暴雨型模型因子；Ri—前i日降水量(i取值1～3)，模型因子，mm；

模型因子在預(yù)報(bào)中也可直接進(jìn)行預(yù)報(bào)，具體說(shuō)明如下[3]：

(1)連續(xù)陰雨型災(zāi)害等級(jí)預(yù)報(bào)

連續(xù)陰雨大多在春季(3～4月)，其連續(xù)降水的時(shí)間長(zhǎng)，累計(jì)降水量多。本系統(tǒng)采用連續(xù)雨量疊加方法(雨量=實(shí)況雨量+預(yù)報(bào)雨量)，當(dāng)接連3日累計(jì)降水量大于50mm時(shí)，當(dāng)預(yù)測(cè)24h降水在25～49.9mm時(shí)，發(fā)布地災(zāi)為注意級(jí)(3級(jí))；預(yù)測(cè)24h降水在50～99.9mm時(shí)，發(fā)布地災(zāi)為預(yù)警級(jí)(2級(jí))；預(yù)測(cè)24h降水大于100mm時(shí)，發(fā)布地災(zāi)警報(bào)級(jí)(1級(jí))。

如果三日累計(jì)雨量大于100mm或150mm,預(yù)報(bào)等級(jí)如表3所示。

表3 連陰雨型地質(zhì)災(zāi)害等級(jí)預(yù)報(bào)

(2)短時(shí)強(qiáng)降水和臺(tái)風(fēng)暴雨型的地質(zhì)災(zāi)害等級(jí)預(yù)報(bào)

短時(shí)強(qiáng)降水主要是在5～10月，其降水時(shí)間短，但降水強(qiáng)度大。7～10月是閩東沿海臺(tái)風(fēng)活躍期，降水量大，極易發(fā)生地質(zhì)災(zāi)害。當(dāng)短時(shí)強(qiáng)降水或臺(tái)風(fēng)暴雨24h降水量大于50mm，則系統(tǒng)隨即啟動(dòng)，發(fā)布地災(zāi)等級(jí)為注意級(jí) (3級(jí))；當(dāng)24h降水量大于100mm，發(fā)布地災(zāi)等級(jí)為預(yù)警級(jí) (2級(jí))；當(dāng)24h降水量大于150mm，則發(fā)布地災(zāi)等級(jí)為警報(bào)級(jí)(1級(jí))[3]。

4 地質(zhì)災(zāi)害氣象預(yù)警信息發(fā)布

(1)4級(jí)(地質(zhì)災(zāi)害不易發(fā)，可能性較小):不進(jìn)行發(fā)布。

(2)黃色預(yù)警注意級(jí)：需要持續(xù)關(guān)注天氣變化，當(dāng)所得的降水量達(dá)到注意級(jí)標(biāo)準(zhǔn)時(shí)，系統(tǒng)隨即開啟，及時(shí)向地災(zāi)防治領(lǐng)導(dǎo)小組成員及各鄉(xiāng)鎮(zhèn)領(lǐng)導(dǎo)、縣地災(zāi)監(jiān)測(cè)中心發(fā)送短信。

(3)橙色預(yù)警預(yù)警級(jí)：加強(qiáng)監(jiān)測(cè)，準(zhǔn)備防范。一旦觀測(cè)所得降水量到預(yù)警級(jí)的指標(biāo)時(shí)，本系統(tǒng)隨即啟動(dòng)如下事項(xiàng)：①通過通訊設(shè)備向各縣地質(zhì)災(zāi)害防控領(lǐng)導(dǎo)小組、各鄉(xiāng)鎮(zhèn)領(lǐng)導(dǎo)、縣內(nèi)監(jiān)測(cè)中心發(fā)送預(yù)警級(jí)短信；②在本縣市內(nèi)電視臺(tái)里的氣象預(yù)報(bào)欄目中發(fā)布?xì)庀箢A(yù)警信息。

(4)紅色預(yù)警警報(bào)級(jí)：應(yīng)急響應(yīng)，及時(shí)處置。當(dāng)所測(cè)得的降水量達(dá)到報(bào)警指標(biāo)，本系統(tǒng)立即開啟：①通過移動(dòng)通訊設(shè)備向縣委縣政府領(lǐng)導(dǎo)班子、縣區(qū)地質(zhì)災(zāi)害防控領(lǐng)導(dǎo)小組成員以及鄉(xiāng)鎮(zhèn)領(lǐng)導(dǎo)、縣內(nèi)監(jiān)測(cè)中心發(fā)送警報(bào)級(jí)短訊；②在電視臺(tái)的氣象頻道中推送警報(bào)級(jí)信號(hào)；③利用無(wú)線頻道(如廣播等)進(jìn)行警報(bào)級(jí)氣象信號(hào)發(fā)布。

5 預(yù)報(bào)檢驗(yàn)

本系統(tǒng)在 2019年初投入運(yùn)行,效果良好，在6月23日大暴雨前24h發(fā)布地質(zhì)災(zāi)害橙色預(yù)警，屏南縣、周寧縣、蕉城區(qū)的洋中鎮(zhèn)降水量較大，前兩日雨量分別為56.3mm、51.4mm、50.9mm。根據(jù)當(dāng)天的天氣預(yù)測(cè)，對(duì)外發(fā)布二級(jí)地質(zhì)災(zāi)害，24h降水量分別為41.7mm、50.1mm、55.2mm。由此引發(fā)屏南縣棠口公路發(fā)生山體滑坡，將道路阻塞?；跉庀蟛块T準(zhǔn)確的預(yù)報(bào)信息，相關(guān)部門積極采取有效措施，在本次地質(zhì)災(zāi)害中沒有發(fā)生人員傷亡問題。2019年，受1909號(hào)臺(tái)風(fēng)“利奇馬”的影響，柘榮堵坪、蕉城區(qū)九都鄉(xiāng)有2處山體滑坡、崩塌，沈海高速?gòu)?fù)錢壽寧段連接處也出現(xiàn)多處崩塌。系統(tǒng)在1天前做出了相應(yīng)范圍災(zāi)害預(yù)警為2級(jí)的預(yù)報(bào)，提醒有關(guān)方面注意布置好安全措施，及時(shí)防范，預(yù)警效果良好。從系統(tǒng)的質(zhì)量分析來(lái)看，雖然對(duì)地質(zhì)災(zāi)害預(yù)報(bào)的準(zhǔn)確率比較高，但也有出現(xiàn)空?qǐng)?bào)、錯(cuò)報(bào)情況，這些問題需要在未來(lái)的工作中進(jìn)行更深入的改進(jìn)，使預(yù)報(bào)更為精確。

6 結(jié)論

研究發(fā)現(xiàn)，地質(zhì)災(zāi)害發(fā)生的情況與各地區(qū)氣象條件密不可分，有數(shù)據(jù)表明，因降水所引發(fā)的地質(zhì)災(zāi)害占全部地質(zhì)災(zāi)害的比例超過85%，因此，對(duì)降水的深入研究能有助于各地做好對(duì)應(yīng)地質(zhì)災(zāi)害的防御工作。因局部的強(qiáng)對(duì)流氣象條件所造成的短時(shí)間強(qiáng)降水，具有時(shí)間短、雨量大等特征，特別是降水量大于100mm以上，極易發(fā)生地質(zhì)災(zāi)害。各地建立的地質(zhì)災(zāi)害預(yù)報(bào)公式不盡相同，研究與探索地質(zhì)災(zāi)害預(yù)報(bào)方法對(duì)于開展和提升氣象預(yù)報(bào)水平具有非常重要的意義。