关中地区气象灾害分析评价

赵阿玲,刘引鸽,雷 晶,武洋洋

(陕西省灾害监测与机理模拟重点实验室/宝鸡文理学院 地理与环境学院,陕西 宝鸡 721013)

关中地区气象灾害分析评价

赵阿玲,刘引鸽*,雷 晶,武洋洋

(陕西省灾害监测与机理模拟重点实验室/宝鸡文理学院 地理与环境学院,陕西 宝鸡 721013)

根据陕西省关中地区42个站点1951～2005年冰雹、大风以及雷电灾害的观测资料，对关中地区这3种气象灾害进行了分析评价。结果表明:(1)关中地区的3种气象灾害主要发生在4～9月份,其中冰雹和大风的发生频率较高，而雷暴的发生频率较小；(2)关中平原地区的灾害性天气发生最少;北部地区的白水，东部的华山、华阴等地,西部以及西南部的太白、凤县、陇县、千阳等地的气象灾害最为严重。

气象灾害;分析评价;关中地区

近年来,过分追逐社会、经济的发展使得人类对自然灾害的抵御能力十分脆弱,自然灾害造成的经济损失急剧上升,尤其是气象灾害对整个社会及自然生态环境的影响更加严重和广泛。关中地区地处秦岭北麓渭河冲积平原,平均海拔约500 m,又称关中盆地,其北部为陕北黄土高原,向南则是陕南山地、秦巴山地、秦巴山脉。以西安为中心的关中地区,为陕西省的工、农业发达与人口密集地区,在全国区域经济格局中占有重要地位,并被国家确定为全国16个重点建设地区之一。由于独特的地理位置与气候环境特征,加之受地形复杂和区域地质构造独特等自然因素的影响,关中地区尤其是关中地区西部已经成为自然灾害多发区。目前气象灾害已经成为制约整个关中地区经济、社会发展的一大因素,且防灾减灾任务艰巨。对关中地区的气象灾害进行综合分析和评价,掌握自然灾害发生规律,有利于提高民众对自然灾害的抵御能力，同时对关中地区乃至陕西省的可持续发展与防灾减灾具有重要意义。

1 资料和方法

根据关中地区具有代表性的42个测站点在1951～2005年的冰雹、大风以及雷暴日数资料,对这些站点55年来冰雹、大风、雷暴3种气象灾害分别进行灾害发生总日数、年平均发生日数、年平均发生频率、月发生率、月平均发生率等指标的分析比较,得出关中地区3种气象灾害的季节变化及多年变化趋势。将关中地区分成不同等级的气象灾害区域,得出关中地区不同强度冰雹、大风、雷暴灾害的空间分布规律。分别对关中地区3种气象灾害的时空分布规律成因进行分析。最后对3种气象灾害数据进行综合分析,按各个站点发生灾害所占比例将整个关中地区分为多灾区、中灾区以及轻灾区,并分别对其进行分析评价。

2 气象灾害的时空分布规律

2.1 冰雹

冰雹是在强烈发展的积雨云中出现的固体降水,是一种严重的气象灾害。根据陕西省关中地区42个站点1951～2005年气象灾害日数统计资料,关中地区各地均有冰雹发生,但是发生的频率差异很大。具体来说,1951～2005年,冰雹灾害以在华山发生的次数最多,共有95次,年平均发生1.7925次；紧跟其后的是旬邑、铜川、太白,1951～2005年冰雹灾害发生总次数分别为73、71、59次，年平均发生次数分别为1.4898、1.3922、1.2041次；白水、澄城、麟游、长武、韩城、淳化、合阳、陇县、彬县等站点55年冰雹灾害发生总次数相差不大,在31～40间变化;而华阴、宝鸡县、周至、户县、眉县55年来冰雹灾害发生总次数较少,分别为5、3、3、2和2次。

统计分析得出关中地区冰雹以华山、旬邑、铜川的发生频率较大,年平均发生频率分别为9.5%、7.3%、7.1%；太白、白水次之,年平均发生频率分别为5.9%、4.0%；宝鸡县、周至、户县、眉县较小,年平均发生频率分别为0.3%、0.3%、0.2%、0.2%。

为了了解关中地区冰雹灾害发生的季节性分布规律,对42个测站点55年的雹灾数据进行统计分析,得出关中地区雹灾的月平均发生频率,见图1。

图1 1951～2005年关中地区雹灾发生频率的季节变化

图1中曲线为双峰型,双峰峰值分别出现在6月和8月,然而6月的发生率高于8月的。11月、12月、1月、2月的发生率几乎为0,月均发生率小于0.0015；3月份雹灾发生的几率也较小,到4、5月急剧上升,6月份达到最大峰值(0.1098)；7月又急剧下降,8月份又略有回升,形成第二个峰值；9、10月缓慢下降。就整个关中地区来说,一年之中雹灾一般出现在4～10月份,其中以5、6月份为雹灾集中出现的月份,其月均发生率最高,分别达到1.098和1.1031；而12月、1月的发生率较小,月均发生率分别只有0.005、0.004。

为了分析关中地区雹灾的空间分布,根据各站点冰雹年平均发生频率,将关中地区划分为4个雹灾区域:特重雹灾区Ⅰ,年平均发生频率>4%;重雹灾区Ⅱ,4%～2%;轻雹灾区Ⅲ,2%～1%;少雹灾区或无雹灾区Ⅳ,<1%。同时得到关中地区冰雹区域分布图(图2)。

由图2可以看出,整个关中地区以东北部的华山、铜川、合阳、澄城、富平等地,西北部的陇县、千阳、旬邑、长武、彬县等地和西南部的太白、凤县等地为冰雹重灾区;而处于关中平原腹地渭河两岸的兴平、咸阳、西安、长安、高陵等地,则主要为冰雹灾害分布的轻灾区和少灾区。这主要与关中地区的地形、影响的天气系统、冰雹的移动路线，以及下垫面的性质(主要是植被覆盖度)有很大的关系[1]。

图2 关中地区冰雹灾害的等级划分

关中地区东北部为黄土高原向南延伸的塬地和川地,西北为千山山脉南侧延伸地带,由于山体的阻挡作用,当东北或西北来的气流或冰雹云移动到此地区时,会在该地区产生强烈的上升运动,极可能发生冰雹灾害。对于地形复杂的关中西北部地区,典型的喇叭口形状的地形会加剧气流、冰雹云的汇聚、辐合发展, 造成不稳定能量积聚,使冰雹灾害发生的可能性加大。据有关研究,关中西北部地区的雹灾与雹灾移动的路径有很大的关系,千阳、陇县等地的雹灾主要来自上游的平凉地区的六盘山区[2]。此外,雹灾的分布也与植被有一定程度的关系，主要集中在小块林地、草地、耕地交错地带以及无林地；国内外的雹灾研究也表明森林区雹灾比无林区少,少林区雹灾比森林区重[3]。

2.2 大风

通过对关中地区42个测站点55年大风日数的统计分析,得出关中地区大风灾害以华阴、太白、潼关出现的次数最多,分别为793、673、636次,年平均发生次数分别为22.028、13.735、12.980次。同时华阴大风的发生频率最大,年均发生频率达到7.27%；太白、潼关次之,年平均发生频率分别达到6.17%、5.83%。高陵、宝鸡县大风出现的次数较少,分别为58、57次,年均发生频率分别只有0.53%、0.52%。

关中地区大风的月均发生频率见图3。由图3可以看出,曲线为双峰型,最大峰值出现在4月份,其次为6月份,而最小值出现在1月份,3月份急剧上升,4月达到最大峰值。对于整个关中地区来说,一年内大风一般出现在3、4、5、6月份,其中以4月份和6月份出现的几率较大,而1、2、9月份出现大风的频率比较低。而实际上,由于地形影响,华山、华阴、太白3个测站大风发生的主要时间段与其他测站点有较明显的差异,其大风灾害大多出现在12、1、2、3月份。

图3 1951～2005年关中地区大风月均发生频率的变化

为了进一步明确关中地区不同等级大风灾害的空间分布规律,按照各站点大风灾害的年平均发生日数,将关中地区划分为5级区：Ⅰ级区，大风年平均发生日数>20 d;Ⅱ级区,20～16 d;Ⅲ级区,15～11 d;Ⅳ级区,10～5 d;Ⅴ级区,<5 d。

由图4可见：关中地区的高频率大风主要发生在关中平原东部的华阴、潼关、合阳、白水、华山等地,以及西南部的太白地区。这主要与关中地区的地形有关，因为华阴、潼关等地处于关中平原口袋型地形的开口处,形成漏斗形峡谷效应，当空气移动到此处时,受地形影响,空气被从宽阔的地域急速抬升并汇集,从而风速加大,风力增强。

图4 关中地区大风日数的等级划分

2.3 雷暴

通过对关中地区42个测站点55年雷暴观测数据进行分析,得出关中地区雷暴以韩城出现日数最多,年平均发生次数达到28.776次,年平均雷暴发生频率为3.84%；铜川、华山、旬邑次之,年平均雷暴发生次数分别达到26.098、24.755、24.755次,年平均雷暴发生频率分别达到3.62%、3.57%、3.30%；高陵和宝鸡县的年平均雷暴发生次数较少,年平均发生频率分别仅为1.33%、1.25%。这里的雷暴集中在夏季，而春秋季雷暴较少。

对42个测站点55年的雷暴日数进行统计分析,得出各月雷暴平均发生频率(图5)。由图5可见,曲线为单峰型,峰值出现在7月份(约为5.51),11月、12月、1月、2月几乎没有雷暴出现,以1月和12月的发生频率较小,分别仅为0.009和0,3月和10月份的发生频率不到0.4。雷暴发生日数从4月开始逐月增加,7月达到峰值,8月略有回落,9月急剧减少。就整个关中地区而言,一年之中雷暴出现频率最高的是夏季,其次为春秋季,冬季极少出现。

图5 1951～2005年关中地区雷暴月均发生频率的变化

按照年均雷暴日数，本文将关中地区划分为强雷区(年均雷暴日数>90 d)、高雷区(90～41 d)、多雷区(40～15 d)、少雷区(<15 d)。各强度雷暴所分布的区域如图6所示。

图6 关中地区雷暴日数的等级划分

从图6可以看出：整个关中地区没有强雷区和高雷区,大部分地区为多雷区,小部分为少雷区。关中地区的雷暴区主要分布于具有坡度的地形,多为西部山区和东部川地、塬地。雷暴产生于中尺度对流天气系统,具有明显的局地和实效特征,其空间分布受盛行气流、天气系统、地形和下垫面性质等多种因素的制约[4]。

关中地区夏季受东南季风影响,盛行上升气流,尤其集中于夏季、初秋季节午后到夜晚时段,这也是雷暴主要发生于7、8月份的主要原因。其次,关中西部山区、东部塬地由于空气受地形的剧烈抬升作用,形成强对流天气,因此雷暴灾害发生的频次多于其他平原地区。另外,雷暴的发生通常与下垫面的性质有很大联系，一般而言,在多水域的地区雷暴发生的可能性会更大一些。但雷暴云是可以移动的,若地形阻挡使其只能在本地区上空回旋,则雷暴的频次、强度较其他不具备这些条件的地域更强;如有缺口则雷暴顺着山口移动[7]。

3 气象灾害分区评价

通过对关中地区42个测站点55年的冰雹、大风和雷暴3种气象灾害数据的统计分析,得出各个测站点气象灾害发生的比例(表1)。按照气象灾害发生的比例,将关中地区分成3种灾害区：比例大于3.5%为多灾区；小于2.0%为轻灾区；2.0%～3.5%为中灾区。分区结果见图7。

表1 关中地区各测站点3种气象灾害所占的比例

图7 关中地区3种气象灾害等级的划分

由图7中可见,多灾区主要分布于关中地区东部的华阴、华山,中部地区的白水,以及西部的太白地区,主要发生的灾害有大风和冰雹,这些气象灾害的发生与其所处的地理位置和地形地貌有关。在这些多灾区，川地和山间盆地土壤地质优良,灌溉水源充沛,可大面积种植农作物；在山地和荒地等应以林业为主,建立防雹、防大风林带；此外,应加强对大风、雹灾等气象灾害的监测,及时做出灾害等级预测,发布灾害信息,减轻气象灾害的危害。

中灾区主要分布在北部山地、塬地以及南部部分山地地区，主要包括西部的陇县、千阳、凤县、麟游、长武等地,中部的旬邑、泾阳、淳化等地,东部的韩城、合阳、大荔、澄城、蒲城等地。该区气象灾害以雷暴和冰雹为主。在这些中灾区，应结合本区实际自然状况,加强水土保持工作,其中在低山、丘陵、缓塬以及陡坡等区域应以生物治理和工程治理相结合,多种植林木,以达到防灾减灾的目的。

轻灾区主要分布在以渭河为主轴的关中平原地区,西部的宝鸡、岐山、扶风、眉县等地,中部的兴平、咸阳、户县、西安、高陵等地,以及东部的渭南、华县等地。本区域的气象灾害较少,只有少数地区冰雹灾害较为严重。在这些轻灾区，应注意对生态环境的保护,以保证经济与环境的协调发展。

4 影响关中地区气象灾害的因素

4.1 地形

关中地区位于黄土高原南部,陕南山地、秦巴山地、秦巴山脉北部,秦岭北麓的渭河冲积平原,区内三面环山,中部为平坦开阔的渭河冲积平原,东部有开口,总体呈口袋状。这就在一定程度上决定了雷暴、冰雹等一些受地形影响明显的气象灾害在地面的分布。雷暴主要产生于强烈发展的对流性天气,因而往往与地形有着密切的联系。关中地区北部山区、缓塬、低缓丘陵以及南部山区的雷暴发生较多。对流云在发展过程中,当遇到高原、山地等地形时会被迫抬升,形成对流天气;而关中地区部分微地形呈现峡谷或口袋状,这对上升中的气流有强化辐合作用,从而形成强对流天气。强对流性天气的发展有时也会伴有冰雹灾害的发生。因而,地形对于冰雹和雷暴有很大影响。高地形地区风力通常大于其周边地区,尤其是高山地区以及高原面上,由于其海拔较高,近地面大气运动所受的阻力相对于其他地区而言要小,因而瞬时风速大,风力等级高。同时,峡谷地区和口袋状微地形地区则可以在短时间内突然增强风力,瞬时风速极速增大,风力变大。地形条件对雷电的影响也很突出。雷电云生成后,通常会沿该地区地形移动。山区的雷电云沿山区地形运动,若有出口,则会向其他区域移动，若没有出口,则一直停留在该区域,雷暴灾害发生的可能性就会增强。

4.2 大气环流与气候条件

关中地区的气候为温带季风气候。在冬季,关中地区受极地大陆气团与冬季风的影响,空气干燥,气温较低;在春季,关中地区处于冬夏季风的更替过渡时期,冷空气活动比较频繁,冷风较多,霜冻、低温等灾害较为频繁;在夏季，受热带海洋气团与极地大陆气团的影响,锋面活动频繁,常出现暴雨、雷暴、冰雹等灾害性天气;在秋季,冷暖气团交绥,常形成连阴雨等灾害。在实际状况中,在气温、气压、地形以及纬度等因素的综合影响下,各种气象灾害的时空分布会更加复杂多变。

4.3 下垫面性质

气象灾害是气象条件的变异和激烈变化,是灾害性天气对自然环境以及人类社会的不同程度的破坏。因此,近地面水、热状况会直接影响灾害性天气的发生。通常,地面植被覆盖率高的地区气象灾害发生频率较低；相反,地面裸露面积较多的地区发生灾害性天气的可能性会更高。有研究表明,裸地、戈壁的灾害性天气最多,自然条件最差;其次为荒地、荒山等；而植被覆盖率高的山地以及森林等区域灾害性天气发生最少,而且气候相对稳定。就整个关中地区而言,冰雹的发生主要集中在小块林地、草地、耕地交错地带以及无林地。

5 结论

本研究结果表明:(1)关中地区的冰雹、大风以及雷电3种气象灾害主要发生在4～9月份,其中冰雹和大风的发生频率较高,尤其是冰雹灾害,已成为关中西部地区、北部地区最为严重的气象灾害，而雷暴的发生频率较小；(2)关中地区的冰雹、大风以及雷电3种气象灾害的发生具有重叠性和地域性。关中平原地区的灾害性天气发生最少;北部地区的白水，东部的华山、华阴等地,西部以及西南部的太白、凤县、陇县、千阳等地的气象灾害最为严重。

[1] 刘引鸽,张掌权,惠崇江.宝鸡渭北冰雹成因及其对策[J].宝鸡文理学院学报：自然科学版,2006(9):237-240.

[2] 刘引鸽.地形对对流天气和暴雨的作用[J].宝鸡文理学院学报:自然科学版,1995(3):68-70.

[3] 刘引鸽,幕建利,葛永刚.宝鸡渭北冰雹时空分布规律[J].陕西气象,2006(3)：6-8.

[4] 李照荣,康凤琴,马胜萍.西北地区雷暴气候特征分析[J].灾害学,2005(6):83-88.

[5] 王秀俊.浅谈大风灾害及其预防[J].科技风,2011(10):21-22.

[6] 白丽萍.风灾及其防治[J].城市环境,2008(6):76-78.

[7] 孟祥秋,姜维军,郭阳.雷暴灾害及其天气要素的变化[J].黑龙江气象,2004(4):16.

[8] 王秋京,马国忠,李宇光,等.黑龙江省主要农业气象灾害特征及其对粮食产量影响的灰色关联分析[J].南方农业学报,2015,46(5):823-827.

[9] 杨蓉蓉,董婕.气候变暖背景下甘肃省气象灾害发生趋势[J].江西农业学报,2015,27(11):77-82.

(责任编辑:黄荣华)

Analysis and Assessment of Meteorological Disasters in Guanzhong Region

ZHAO A-ling, LIU Yin-ge*, LEI Jing, WU Yang-yang

(Key Laboratory of Disaster Monitoring and Mechanism Simulating in Shaanxi Province / College of Geography and Environment, Baoji University of Arts and Sciences, Baoji 721013, China)

According to the observation data of hailstone, gale, and thunderstorm disasters in 42 stations of Guanzhong region in Shaanxi province during 1951～2005, the author analyzed and assessed these 3 kinds of meteorological disasters in Guanzhong region. The results indicated that: these 3 kinds of meteorological disasters in Guanzhong region occurred mainly from April to September, and the occurrence frequency of hailstone and gale was relatively high, while that of thunderstorm was relatively low; the occurrence of disastrous weather in Guanzhong plain region was the least; while the meteorological disasters were the most serious in Baishui, Huashan, Huayin, Taibai, Fengxian, Longxian and Qianyang of Guanzhong region.

Meteorological disaster; Analysis and assessment; Guanzhong region

2016-12-12

国家社会科学基金项目(15XZZ012);陕西省教育厅计划项目(13JS010);宝鸡文理学院重点项目(ZK16061)。

赵阿玲(1992─),女,陕西咸阳人,硕士研究生,从事资源环境研究。*通讯作者:刘引鸽。

S42

A

1001-8581(2017)05-0112-05