閩東地質(zhì)災害氣象預警等級預報研究

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，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)造復雜，滑坡、溜坡等地質(zhì)災害頻發(fā)。其中，降水是造成山體滑坡、山體崩塌、泥石流等一系列災害的最密切的誘發(fā)因素[1]。閩東地質(zhì)災害集中發(fā)生在3～10月，多為暴雨、臺風頻發(fā)的季節(jié)，具有與降水量和降水過程同期的特點。為了找到地質(zhì)災害的發(fā)生與降水量之間的聯(lián)系，本文統(tǒng)計整理，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)生地災及雨情的特點，收集2009—2018年200個地質(zhì)災害發(fā)生地點及其周圍雨量站的降水量數(shù)據(jù)3000多個，對降水量與地質(zhì)災害的發(fā)生次數(shù)及影響程度計算分析，得出相關比值。

1 降水與地質(zhì)災害相關性分析

降水量和降水次數(shù)均是影響地質(zhì)災害發(fā)生的主要因素，通過對閩東地區(qū)降水次數(shù)與實際發(fā)生地質(zhì)災害的次數(shù)進行對比，對具有代表性的地區(qū)不同降水等級進行分類，計算地質(zhì)災害的次數(shù)與降水次數(shù)之間相關比，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)災害次數(shù)的相關性(見表1)。

表1 閩東地區(qū)不同降雨等級地質(zhì)災害發(fā)生對比表

從表1可見，隨著降水量增加，地質(zhì)災害的發(fā)生概率隨之增加。因此設立連續(xù)3日降水量之和大于 50 mm為前期實況雨量，作為發(fā)生地質(zhì)災害的觸發(fā)因子，預計未來雨量預報為可變誘發(fā)因子，確立預報回歸公式。

2 地質(zhì)災害的氣象條件監(jiān)測與預警報

2.1 預報等級劃分

采用降水量—地質(zhì)災害氣象預報發(fā)布的標準[2]，該標準分為四個等級(見表2)。

表2 地質(zhì)災害氣象風險等級劃分表

根據(jù)閩東的氣象災害發(fā)生實際情況，該系統(tǒng)的預報等級模擬從3級開始，分別對應3級注意級(可能性較大)、2級預警級(可能性大)和1級警報級(可能性很大)。

2.2 降水實時監(jiān)測

采用自動雨量站、天氣雷達監(jiān)測，水利水文站、重要區(qū)域(如農(nóng)業(yè)部門，旅游景區(qū))設置的觀測點進行降水監(jiān)測，共享降水量信息。

2.3 模型因子的確定與預警報

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下所了解的降水量和地質(zhì)災害產(chǎn)生的耦合相關分析，將前期實況雨量以及預報雨量當作模型因子，確定短時間強降水、連續(xù)陰雨以及臺風期暴雨為主導的可變誘發(fā)因子。

2.3.2 預警報預報公式[2]

預報公式:

R=R0+0.84∑Ri

其中，R—預報等級，降水量，mm；R0—預報當日降水量，mm，連續(xù)陰雨型、短時間強降水和臺風期暴雨型模型因子；Ri—前i日降水量(i取值1～3)，模型因子，mm；

模型因子在預報中也可直接進行預報，具體說明如下[3]：

(1)連續(xù)陰雨型災害等級預報

連續(xù)陰雨大多在春季(3～4月)，其連續(xù)降水的時間長，累計降水量多。本系統(tǒng)采用連續(xù)雨量疊加方法(雨量=實況雨量+預報雨量)，當接連3日累計降水量大于50mm時，當預測24h降水在25～49.9mm時，發(fā)布地災為注意級(3級)；預測24h降水在50～99.9mm時，發(fā)布地災為預警級(2級)；預測24h降水大于100mm時，發(fā)布地災警報級(1級)。

如果三日累計雨量大于100mm或150mm,預報等級如表3所示。

表3 連陰雨型地質(zhì)災害等級預報

(2)短時強降水和臺風暴雨型的地質(zhì)災害等級預報

短時強降水主要是在5～10月，其降水時間短，但降水強度大。7～10月是閩東沿海臺風活躍期，降水量大，極易發(fā)生地質(zhì)災害。當短時強降水或臺風暴雨24h降水量大于50mm，則系統(tǒng)隨即啟動，發(fā)布地災等級為注意級 (3級)；當24h降水量大于100mm，發(fā)布地災等級為預警級 (2級)；當24h降水量大于150mm，則發(fā)布地災等級為警報級(1級)[3]。

4 地質(zhì)災害氣象預警信息發(fā)布

(1)4級(地質(zhì)災害不易發(fā)，可能性較小):不進行發(fā)布。

(2)黃色預警注意級：需要持續(xù)關注天氣變化，當所得的降水量達到注意級標準時，系統(tǒng)隨即開啟，及時向地災防治領導小組成員及各鄉(xiāng)鎮(zhèn)領導、縣地災監(jiān)測中心發(fā)送短信。

(3)橙色預警預警級：加強監(jiān)測，準備防范。一旦觀測所得降水量到預警級的指標時，本系統(tǒng)隨即啟動如下事項：①通過通訊設備向各縣地質(zhì)災害防控領導小組、各鄉(xiāng)鎮(zhèn)領導、縣內(nèi)監(jiān)測中心發(fā)送預警級短信；②在本縣市內(nèi)電視臺里的氣象預報欄目中發(fā)布氣象預警信息。

(4)紅色預警警報級：應急響應，及時處置。當所測得的降水量達到報警指標，本系統(tǒng)立即開啟：①通過移動通訊設備向縣委縣政府領導班子、縣區(qū)地質(zhì)災害防控領導小組成員以及鄉(xiāng)鎮(zhèn)領導、縣內(nèi)監(jiān)測中心發(fā)送警報級短訊；②在電視臺的氣象頻道中推送警報級信號；③利用無線頻道(如廣播等)進行警報級氣象信號發(fā)布。

5 預報檢驗

本系統(tǒng)在 2019年初投入運行,效果良好，在6月23日大暴雨前24h發(fā)布地質(zhì)災害橙色預警，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)當天的天氣預測，對外發(fā)布二級地質(zhì)災害，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。基于氣象部門準確的預報信息，相關部門積極采取有效措施，在本次地質(zhì)災害中沒有發(fā)生人員傷亡問題。2019年，受1909號臺風“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，沈海高速復錢壽寧段連接處也出現(xiàn)多處崩塌。系統(tǒng)在1天前做出了相應范圍災害預警為2級的預報，提醒有關方面注意布置好安全措施，及時防范，預警效果良好。從系統(tǒng)的質(zhì)量分析來看，雖然對地質(zhì)災害預報的準確率比較高，但也有出現(xiàn)空報、錯報情況，這些問題需要在未來的工作中進行更深入的改進，使預報更為精確。

6 結(jié)論

研究發(fā)現(xiàn)，地質(zhì)災害發(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)災害占全部地質(zhì)災害的比例超過85%，因此，對降水的深入研究能有助于各地做好對應地質(zhì)災害的防御工作。因局部的強對流氣象條件所造成的短時間強降水，具有時間短、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)災害。各地建立的地質(zhì)災害預報公式不盡相同，研究與探索地質(zhì)災害預報方法對于開展和提升氣象預報水平具有非常重要的意義。