陕西2012年极端天气气候事件与气象灾害①

雷向杰，程肖侠，毛明策

(陕西省气候中心，陕西西安710014)

2012年极端天气气候事件监测系统在陕西应用，提高了极端天气气候事件监测的时效性和定量化程度，在2012年陕西气象服务和气象灾害应急服务中发挥了重要作用［1－3］。极端天气气候事件监测系统的使用，为研究气候变化特点提供了一个新的定量化的分析工具，为灾情快速评估和预评估，气候年景、气象灾害灾情年景的定量化评估提供了一个新的角度和定量化手段，也丰富了历史重大气象灾害分析的方法［4－9］。基于该系统，本文分析了陕西2012年极端天气气候事件出现次数、强度和气象灾害特点，探讨极端天气气候事件次数与灾情年景评估指数之间的相关性。为极端天气气候事件实时监测结果在今后气象灾害应急服务和气象灾害评估、预评估和气候影响评价工作中更好地发挥作用积累经验。

1 极端天气气候事件的定义和分析方法

1.1 极端天气气候事件的定义

目前关于极端天气气候事件还没有一个明确的定义，并且在不同气候类型下极端事件的定义具有很强的地域性和季节性差异。常用极端事件定义有3种:①事件发生的频率相对较低;②事件有相对较大或较小的强度值;③事件导致了严重的社会经济损失。对某一具体的极端事件，往往并不能同时满足以上3类标准，例如以第一类标准定义出来的干旱区极端降水，强度并不会很大，而且可能对社会经济还是有利的。

IPCC(联合国政府间气候变化专业委员会)第四次评估报告将极端天气事件定义为对一特定时间和地点，发生概率极小的事件，通常发生概率只占该类天气现象的10%或者更低，从这样的定义来看，极端天气事件的特征是随地点而变的;极端气候事件就是在给定时期内，大量极端天气事件的平均状况，这种平均状态相对于该类天气现象的气候平均态也是极端的。从气候学研究的角度来看，这一定义简洁而明确，虽然只涉及事件的发生概率，但却避免了事件的绝对强度随区域不同而差异较大，很难用同一标准作比较的问题。因此，极端天气气候事件可以定义为在一定时期内，某一区域或地点发生的出现频率较低的或有相当强度的对人类社会有重要影响的天气气候事件。

1.2 极端天气气候事件监测对象

极端天气气候事件监测的主要对象包括气温、降水等不同气象要素的极端性以及高影响灾害性天气气候事件，例如高温、干旱、低温、暴雨等。目前陕西极端天气气候事件监测业务使用的资料来源于历史和实时逐日平均气温、日最高气温、日最低气温、日降水量等观测数据。为了使极端天气气候事件监测结果与历史数据具有可比性，监测选用了历史资料较为完整地96个国家自动气象站。

1.3 极端天气气候事件阈值计算

极端事件阈值:采用排位法计算，对指标历史序列从小到大进行排位，定义序列第95百分位值为极端多事件，第5百分位值为极端少事件;具体做法:取气候标准期(目前为1981－2010年，以后根据WMO规定替换)内每年某一指标(如:日降水量)的极值和次值，得到一个包含60个样本的序列。对序列从小到大进行排序，第3个值为发生偏少(小)极端事件阈值，小于该值的事件为极端偏少(小)事件;第58个值为偏多(大)极端事件阈值，大于该值的事件为极端偏多(大)事件。如果该事件在气候标准期内有较多的缺测或没有出现，该站点就不参加计算。

极端事件强度:用广义极值分布模型(GEV)拟合各指标序列的概率分布函数，统计概率事件的重现期，即多年一遇标准。

1.4 极端天气气候事件指标分析方法

1.4.1 绝对域值法

即选择某一气象要素的绝对值大于等于或者小于等于某一特定值的方法，如:高温(日最高气温≥35℃)、暴雨(日降水量≥50 mm)。

1.4.2 百分位法

统计学中把一组按大小排序的数据分为100等分后，选取某个长期序列的固定百分位值(通常取第95或5个百分位数等)作为阈值，超过这个阈值的值被认为是极端值，该事件被认为是极端事件。

1.4.3 历史排位法

657 Single channel laparoscopic extraperitoneal high ligation treating pediatric inguinal hernia

即根据监测值的历史变化序列进行排序，挑选出当年值在序列中所处的位置，如1951年以来历史同期最高、1951年以来次高等。

1.4.4 重现期

指某一现象重复出现的频率，本指标体系中采用广义极值分布(GEV)模型来计算。

2 极端天气气候事件和气象灾害分析

2.1 2012年极端天气气候事件少于多年平均值

陕西全省96个国家自动气象站2012年出现极端天气气候事件50次，少于1981－2010年平均值162次，是1981年以来次少年，仅多于1990年25次;打破历史纪录8次，少于1981－2010年平均值57次，也是1981年以来次少年，仅多于1990年6次(图1)。

图1 陕西历年极端天气气候事件(实线)和打破历史纪录(虚线)次数

相对于2012年极端天气气候事件次数为1981年以来的次少年而言，极端降水事件相对较多。2012年陕西出现极端强降水事件18次，少于1981－2010年平均值39次，在1981年以来的32年中从多到少排第20位;打破历史纪录4次，小于1981－2010年平均值13次，从多到少排第25位(图2)。极端降水事件包括极端日降水量、极端3日降水量、极端连续降水量、极端连续降水日数，本文降水量使用20－20时统计结果。2012年陕西极端连续无降水日数、极端低温和极端高温事件次数和打破历史纪录次数都明显少于1981－2010年平均值。

图2 陕西历年极端降水事件(实线)和打破历史纪录(虚线)次数

2.2 佳县出现历史罕见极端降水事件，灾情严重

2012年6月上旬至9月，陕西大部降水较常年偏多，陕北大部偏多20%以上，佳县偏多100%以上，全省平均降水量较常年偏多3.1%。有12个县出现极端降水事件18次，佳县出现百年不遇的极端降水，榆林地区灾情严重。

6月18－25日定边连续8 d降水、21－29日府谷连续9d降水、7月4日汉阴降水量、华阴降水量、2－4日华阴3 d降水量均大于极端阈值，其中4日华阴降水量、2－4日华阴3 d降水量超过40年一遇(表1)，省内多处道路被冲毁。

7月21日府谷降水量、19－21日府谷3 d降水量大于极端阈值，极端降水造成府谷8人死亡，13人失踪，全县受灾人口达8.98万人，直接经济损失约1.2亿元［10］。21日陕西省气象局启动重大气象灾害(暴雨)Ⅳ应急(表2)。

佳县27日降水量、26－28日3 d降水量、24－28日连续降水量，榆林26－28日3 d降水量均超过30年一遇，其中佳县27日降水量、26－28日3 d降水量突破历史纪录，超过200年一遇。302省道、204省道、210国道多处路段严重水毁，佳县境内佳芦河出现1971年以来最大洪水，佳县通往榆林、米脂、吴堡的三条主干道路全部中断，整个县城断水断电，城区市政等公共设施严重破坏［1］。

8月18日澄城降水量、17日延川降水量超过极端阈值。8月31日至9月2日汉中市11个县区11.7万人受灾，直接经济损失达3.3亿元［11］。17日、30日、31日陕西省气象局启动重大气象灾害(暴雨)Ⅳ应急。

表1 2012年陕西极端降水和极端连续无降水日数

2.3 关中西部1月出现极端低温事件

冬季冷空气活动频繁，全省月平均气温与常年相比1月偏低1.0℃，2月偏低1.8℃，3月偏低0.5℃，1－3月连续三个月月平均气温都偏低为1996年以来第1次出现，有效积温偏少，果区花期较往年推迟。

1月出现4次大范围降温过程，25日岐山、眉县、周至最低气温分别达到－15.5℃、－14.1℃、－13.7℃，低于极端事件阈值;12月20日陕南14个气象站最低气温低于极端事件阈值(表3)。

3月31日宝鸡县日降温9.7℃，6月15日岐山、咸阳日降温分别为11.6℃、11.5℃，10月15日镇坪日降温11.1℃，达到或者大于极端阈值。

2.4 眉县出现极端连续酷热

6月5－13日商南连续暖昼日数达9 d，超过极端阈值，13日31个气象站日最高气温在37℃

表2 2012年陕西省气象局启动重大气象灾害(暴雨)应急情况

表3 2012年陕西极端低温、降温和极端高温事件

以上，蒲城、华县最高气温达39.8℃。6月23日眉县连续酷热日数3 d，达到极端阈值(表3)。2012年陕西高温天气主要集中在6月，上中旬果园旱象显现，苹果生长缓慢，关中西部部分果园果实出现高温“灼伤”和病虫害。

气候标准期内当日及前后各两天日最高气温90%的阈值称为暖昼阈值;如果日最高气温连续高于暖昼阈值称出现连续暖昼。连续暖昼日数达到或超过极端连续暖昼日数阈值称出现了极端连续暖昼。极端连续酷热日数是截至某日日最高气温≥37℃的连续日数大于极端连续高温日数的阈值。气候标准期内当日及前后各两天日最低气温90%的阈值称为暖夜阈值;如果日最低气温连续高于暖夜阈值称出现连续暖夜。连续暖夜日数达到或超过极端连续暖夜日数阈值称出现了极端连续暖夜。

表4 陕西历年春季第一场透墒雨出现日期

2.5 旬阳连续无降水日数破历史纪录

2月29日洋县、城固连续无降水日数46 d，3月14日汉阴、旬阳连续无降水日数分别为53 d和60 d，超过极端阈值，其中旬阳突破历史极值(1998年至12月29日59 d)。

全省月平均降水量与常年同期相比2月偏少82%、3月偏少40%、4月偏少52%，春季第一场透墒雨(关中、陕南30个指标气象站半数或者半数以上过程降水量≥20 mm)开始时间为5月10日，出现日期偏晚(表4)。3月下旬中后期陕北和关中部分地区出现轻旱，陕南南部出现中旱。

3 极端天气气候事件次数与灾情年景相关分析

极端天气气候事件可能导致严重自然灾害，也可能无明显灾害，类似于有暴雨不一定有灾害，暴雨灾害的严重程度与暴雨强度和当地的环境状况密切相关。研究极端天气气候事件次数与灾情的相关性，可以为今后把极端天气气候事件实时监测结果更好地应用到气象灾害的快速评估和预评估，有效组织气象灾害应急工作积累背景资料和信息。

陕西1984－2010年历年极端天气气候事件、突破历史纪录次数和陕西气象灾害灾情综合评估指数、人员死亡率、农作物受灾率、直接经济损失率［12－13］相关分析结果表明:陕西极端天气气候事件、突破历史纪录次数和综合灾情指数、人员死亡率、农作物受灾率、直接经济损失率的相关系数均没有通过信度为0.10的显著性检验，但极端天气气候事件出现次数和气象灾害造成的农作物受灾率之间的相关系数达0.24。分类统计结果表明极端高温事件次数与农作物受灾率之间的相关系数为0.33，超过信度为0.10的显著性水平检验，可能与极端高温事件常伴随较为严重的干旱，严重的夏季干旱往往影响夏、秋两季作物，造成大面积农作物受灾有关。极端降水事件次数和直接经济损失率的相关系数也较高，为0.25。

上述结果仅是对全省年极端天气气候事件、突破历史纪录次数与各种灾情年景评估指数相关性的宏观分析，相关性不太显著是可以理解的。如果进一步加大分析的针对性，例如专门分析陕南秦巴山区历年极端降水事件次数与暴雨洪涝灾害造成的人员死亡率、直接经济损失率，或者是分析秦巴山区典型暴雨洪涝灾害中出现极端事件站数、强度与其造成的人员死亡率、直接经济损失率的相关性应该会高一些。

4 结论与讨论

(1)2012年陕西极端天气气候事件出现次数较多年平均值少，气象灾害总体较轻，但佳县百年不遇的极端降水造成严重人员伤亡和经济损失，说明即便是气候年景较好的年份，局地仍有可能出现强度极大的极端天气气候事件，造成严重灾情。文中极端天气气候事件的定义和分析方法引自极端天气气候事件监测系统技术手册和相关技术材料［14－16］。本文统计历年极端天气气候事件次数为选定时段1月1日至12月31日只进行一次查询的统计结果，与每年逐日查询的统计结果相比，前者等于或者小于后者。

(2)我们曾经将春季透雨指标站扩充到关中、陕南历史资料比较完整的59个气象站，计算1961以来每年春季第一场透雨出现日期与30个指标气象站的计算结果进行对比，两者相差3天或者3天以上的有 8年:1968、1979、1984、1986、1992、1993、1995、1996年，其余年份基本一致。

(3)极端天气气候事件，特别是极端降水事件出现次数和强度与重大气象灾害应急启动次数有一定的关系。近3年陕西省气象局启动重大气象灾害应急次数:2010年7次(不完全统计):干旱四级1次，暴雨二级3次，暴雨三级2次，暴雨四级1次。2011年8次:暴雨二级1次，暴雨三级2次，暴雨四级5次。2012年8次均为暴雨四级。从启动应急响应的次数和级别看，2012年陕西重大气象灾害影响范围和强度为近三年较轻的一年。

(4)极端天气气候事件出现次数和领导对气象服务的关注程度有一定关系。省长、副省长在气象服务材料批示情况:2010年25次，2011年24次，2012年22次。2010年是近几年极端降水出现次数最多，灾情最重的一年［17－19］，2012年灾情较轻，批示相对较少。

致谢:陕西省气象局减灾中心提供启动重大气象灾害应急和领导批示有关资料，在此表示衷心感谢。

［1］ 中华人民共和国科学技术部．国家科技支撑计划项目“我国主要极端天气气候事件及重大气象灾害监测、检测和预测关键技术研究”通过验收［EB/OL］．(2012－10－11)［2012－12 － 18］．http://news．hexun．com/2012 － 10 － 11/146637134．html．

［2］ 何孟洁．实时监测五种极端天气气候事件［N］．中国气象报，2012－3－27(A3)．

［3］ 游雪晴．我国极端天气气候事件监测诊断预测系统基本确立［N］．科技日报，2012－09－22(A1)．

［4］ 许永丽，孙博，刘楠．国家气象灾害应急预案:防御极端天气气候事件国家总动员［N］．中国气象报，2010－01－04(A4)．

［5］ 翟盘茂，刘静．气候变暖背景下的极端天气气候事件与防灾减灾［J］．中国工程科学，2012，14(9):55－63．

［6］ 黄雪松，李艳兰，覃志年．桂林市极端天气气候事件分析［J］．灾害学，2005，20(4):87－90．

［7］ 胡宜昌，董文杰，何勇．21世纪初极端天气气候事件研究进展［J］．地球科学进展，2007，22(10):1066－1075．

［8］ 刘杰，许小峰，罗慧．极端天气气候事件影响我国农业经济产出的实证研究［J］．中国科学:地球科学，2012，42(7):1076－1082．

［9］ 吴绍洪，尹云鹤．极端事件对人类系统的影响［J］．气候变化研究进展，2012，8(2):99－102．

［10］ 宋飞鸿．陕西榆林地区半个月三次暴雨 近40万人受灾［N］．华商报，2012－08－01(A7)．

［11］ 杨建平．汉中暴雨造成11．7万人受灾［N］．陕西日报，2012－02－0(A2)．

［12］ 雷向杰，蔡新玲，王娜．气象灾害灾情评估指标研究与应用——以陕西为例［J］．灾害学，2011，26(3):22－27．

［13］ 雷向杰，2010年陕西主要气象灾害及灾情年景评估［J］．陕西气象，2012(2):27－29．

［14］ 张雁．极端天气气候事件指标体系研讨会暨项目进展会召开［J］．气候变化研究进展，2009，5(3):133．

［15］ 张雁．极端天气气候事件项目中期进展研讨会召开［J］．气候变化研究进展，2010，6(4):289．

［16］ 国家气象中心科技发展处．IPCC极端天气和气候事件变化研讨会在京召开［J］．应用气象学报，2002，13(4):496．

［17］ 谈媛，缪旭明．极端天气气候事件频现气象应急“常态化”——2010年极端天气气候事件引发的思考［J］．中国应急管理，2011(4):56－59．

［18］ 王奉安．全球气候变化的影响及后果:阈值突变和极端天气气候事件——访中国工程院院士、国家气候中心研究员丁一汇［J］．环境保护与循环经济，2010，30(11):9－11．

［19］ 何孟洁，胡亚．天气气候极端事件创本世纪以来之最［N］．中国气象报，2011－01－13(A3)．