延安市冰雹時空分布及災害特征

仇 莉，王凌軍，鄭小陽，蔣小莉

(1.延安市氣象局，陜西延安 716000；2.洛川縣氣象局，陜西洛川 727499)

延安市位于陜西省北部，地處黃河中游，屬黃土高原丘陵溝壑區(qū)。地貌以黃土高原、丘陵為主。地勢西北高東南低，平均海拔高度1 200 m左右。北有白于山，西有子午嶺，東南有黃龍山，中部有勞山，黃土殘塬、丘陵、溝壑、梁、峁等構成了延安特殊的地理地貌。共轄10縣(洛川、黃陵、吳起、延川等)、2區(qū)(寶塔、安塞)、1個縣級市(子長)。由于特殊的地理環(huán)境，氣候脆弱，氣象災害頻發(fā)。據統計，延安市氣象災害所造成的損失占各種自然災害的70%，而冰雹天氣是最具破壞力的氣象災害之一，與干旱、洪澇等其它氣象災害相比，冰雹災害雖然范圍小，持續(xù)時間短，但突發(fā)性強，破壞力大，全市每年因冰雹天氣造成幾千萬甚至上億元的經濟損失。近年來，國內很多學者對冰雹分布特征及災害進行了詳細研究[1-4]。如張昆等[5]對湖南懷化降雹時空分布及環(huán)境參量特征進行了分析；王峰等[6]對濱州市冰雹災害特征及區(qū)劃進行了研究；龍余良[7]等對江西省冰雹氣候特征及冰雹災害進行了研究；孟妙志等[8]對關中西部致災大冰雹天氣進行了分析研究；雷崇典等[9]分析研究了延安市降雹氣候特征及雹云回波移動路徑；曹雪梅等[10]分析了寶塔區(qū)冰雹時空分布特征，并與歷史統計資料進行了對比分析。但針對近些年延安冰雹災害分布特征研究的比較少。本文利用延安市2011—2020年13個國家氣象站的冰雹觀測資料和各縣區(qū)防雹作業(yè)點收集的冰雹資料，對延安市近10 a冰雹時空分布及災害特征進行分析，為今后人工影響天氣預報、預警、科學作業(yè)及防災減災工作提供參考。

1 資料來源與整理

1.1 資料來源

冰雹資料取自2011—2020年延安市13個國家氣象站觀測資料和各縣區(qū)防雹作業(yè)點收集上報的資料，包含出現時間、地點、直徑等。冰雹災情資料取自2011—2020年延安市各縣區(qū)氣象局通過當地民政、應急部門收集的災情信息，包括受災地點、受災面積、受災作物種類、經濟損失等。

1.2 資料整理

一日內(北京時間20—20時)延安市只要出現降雹過程，無論次數多少和時間長短均記為1個冰雹日(單位為d)。針對縣區(qū)(或鄉(xiāng)鎮(zhèn))統計時，則縣區(qū)(或鄉(xiāng)鎮(zhèn))只要出現冰雹，均記錄其冰雹頻次為1次(單位為縣次(或鎮(zhèn)次))。降雹日變化統計時，1個冰雹日中，不論幾個縣區(qū)出現降雹，只要出現在某個時段，則該時段降雹頻次記為1次(單位為次)。冰雹直徑按一個冰雹日中各縣區(qū)出現的最大冰雹的最大直徑分別統計，最大冰雹直徑的定性描述轉換為定量數據[11]。

災情記錄中如果1個冰雹日內延安市只要出現冰雹災害，并且造成經濟損失，無論災情輕重均記為1個冰雹災害日，即成災日(單位為d)。冰雹過程常伴有暴雨(強降水)、大風、雷電等天氣現象，災情統計時不再細分，均統計為雹災。

2 延安市冰雹時空分布特征

2.1 冰雹日的年變化

延安市2011—2020年每年都有冰雹發(fā)生，10 a間共出現冰雹日232 d，年平均冰雹日23.2 d。冰雹日數年際差異較大，2015—2017年為多雹年份，共出現冰雹日104 d，占10 a總冰雹日數的44.8%。2015年最多為39 d，占總冰雹日數的16.8%，2016年為35 d，占15.1%，2017年30 d，占12.9%，2018年冰雹日數最少，僅有13 d，只占總冰雹日數的5.6%(圖1)。

圖1 2011—2020年延安市冰雹日數年際變化

2.2 冰雹日的月變化

延安市冰雹月變化特征明顯。2011—2020年3—10月均有冰雹出現，11月至次年2月未出現冰雹。冰雹主要出現在6—8月，累計出現冰雹日174 d，占總冰雹日數的75%。其中7月冰雹日數最多(76 d)，占總冰雹日數的32.8%，其次是6月(58 d)，占25.0%，冰雹最早出現在3月25日(2016年洛川縣)，最晚出現在10月11日(2011年寶塔區(qū))(圖2)。

圖2 2011—2020年延安市3—10月冰雹日數分布

2.3 降雹頻次的日變化

延安市冰雹的日變化特征非常明顯，多發(fā)生在午后到傍晚。冰雹主要出現在13—20時，該時段累計出現降雹419次，占總時段降雹頻次(503次)的83.3%，13時、21—22時為降雹較少時段，累計47次，占總降雹頻次的9.3%，23—12時降雹最少共37次，僅占7.4%。15—18時為降雹的高峰時段，02—12時為冰雹出現最少時段(圖3)。

圖3 2011—2020年延安市降雹頻次日變化圖

2.4 冰雹直徑

據統計2011—2020年延安市有冰雹直徑記錄的冰雹頻次共有482縣次。冰雹直徑主要在10 mm以下，達402縣次，占總頻次的83.4%；11～20 mm的有55縣次，占11.4%；21～30 mm的有15縣次，占3.1%；直徑30 mm以上(不含30 mm)的大冰雹出現較少，共出現了10縣次，僅占總頻次的2.1%。其中31～40 mm有5縣次，41～50 mm有4縣次，51～60 mm只有1縣次(圖略)。最大冰雹直徑達60 mm,出現在2016年6月12日(安塞區(qū))。

2.5 影響范圍

延安市2011—2020年冰雹落區(qū)離散性強。由表1可知，10 a間單個冰雹日中影響范圍為1～2縣區(qū)的達145 d，占總冰雹日數的63%；3～5縣區(qū)的有56 d，占24%；6～8縣區(qū)的有25 d，占11%；9縣區(qū)的2 d,占1%；10縣區(qū)的3 d，占1%；11縣區(qū)的僅有1 d，出現在2015年7月17日，也是延安市有冰雹觀測記錄以來單日冰雹過程涉及縣區(qū)最多的一次。

表1 2011—2020年延安市冰雹日影響范圍分布情況

2.6 持續(xù)日數

由圖4可知，在延安市232個冰雹日中，冰雹日只出現了1 d的有101次，連續(xù)出現2 d的有26次，3 d的12次，4 d的4次，連續(xù)出現7 d(2011年7月13—19日)、9 d(2015年7月14—22日)、11 d(2016年6月3—13日)各1次。說明延安冰雹過程以1 d 為主，隨著持續(xù)日數的增加，出現次數明顯減少。2016年連續(xù)11 d出現冰雹天氣過程，期間有10 d造成雹災，屬歷史罕見。1 d內冰雹最長持續(xù)時間為間歇性持續(xù)120 min,出現在吳起縣(2012年6月21日)。

圖4 2011—2020年延安市不同持續(xù)日數冰雹過程的出現次數

2.7 空間分布

2.7.1 各縣區(qū)冰雹頻次分布 2011—2020年延安市10 a間累計冰雹頻次為638縣次。其中寶塔區(qū)最多達89縣次，占總冰雹頻次的13.9%,年均冰雹頻次8.9 d；黃龍縣、洛川縣并列第二，均為69縣次，各占10.8%；富縣64縣次，占10%；延長63縣次，占9.9%；宜川58縣次，占9.1%；其他縣區(qū)冰雹頻次在24～42縣次之間。吳起縣最少為24縣次，僅占3.8%。總體上，延安中南部縣區(qū)(寶塔區(qū)、黃龍縣、洛川縣、富縣、延長縣、宜川縣，甘泉縣、黃陵縣除外)冰雹出現頻率明顯高于北部縣區(qū)(吳起縣、志丹縣、安塞區(qū)、子長市、延川縣)。寶塔區(qū)、黃龍縣、洛川縣、富縣、延長縣、宜川縣為冰雹多發(fā)地帶(圖5)。

圖5 2011—2020年延安市冰雹頻次空間分布圖(單位為鎮(zhèn)次)

2.7.2 各鄉(xiāng)鎮(zhèn)冰雹頻次分布 利用ArcGIS對2011—2020年延安市13個國家氣象觀測站和134個鄉(xiāng)鎮(zhèn)冰雹資料進行分析，10 a間延安市各縣區(qū)鄉(xiāng)鎮(zhèn)累計冰雹頻次1 204鎮(zhèn)次(圖5)。其中出現1～5次的有68鎮(zhèn)次，6～10次的41鎮(zhèn)次，11～15次的15鎮(zhèn)次，16～20次的11鎮(zhèn)次，21～25次的7鎮(zhèn)次，大于等于26次的5鎮(zhèn)次。寶塔區(qū)、洛川縣、富縣、延長縣、宜川縣、黃龍縣各鄉(xiāng)鎮(zhèn)累計冰雹頻次較高，均在100鎮(zhèn)次以上，共計824鎮(zhèn)次，占全市各鄉(xiāng)鎮(zhèn)總冰雹頻次的68.4%；其余縣區(qū)在32～81鎮(zhèn)次之間，累計380鎮(zhèn)次，占31.6%。寶塔區(qū)各鄉(xiāng)鎮(zhèn)10 a間出現冰雹頻次最多，達209鎮(zhèn)次，占全市總冰雹頻次的17.4%；洛川縣次之，為140鎮(zhèn)次，占11.6%；富縣134鎮(zhèn)次，占11.1%， 延長縣124鎮(zhèn)次，占10.3%；宜川縣113鎮(zhèn)次，占9.4%；吳起縣最少，僅有32鎮(zhèn)次，只占2.7%。寶塔區(qū)的臨鎮(zhèn)、姚店、柳林鎮(zhèn)為冰雹主要密集區(qū)，分別出現32、29、25次。富縣主要冰雹密集區(qū)位于北道徳、仙寺鎮(zhèn)一帶，分別出現30、27次，西部子午嶺林區(qū)無冰雹資料。黃龍縣三岔鄉(xiāng)、界頭廟鎮(zhèn)為冰雹密集區(qū)，分別出現30、21次，其余地區(qū)為林區(qū)，無冰雹資料。洛川縣冰雹密集區(qū)位于槐柏、舊縣鎮(zhèn)，分別為24、21次。延長縣冰雹高密集區(qū)主要集中在中部和北部，位于交口、安溝鎮(zhèn)，分別為22、20次。宜川縣高密集區(qū)位于云巖、秋林鎮(zhèn)，分別為24、22次。其他縣區(qū)冰雹頻次較多的鄉(xiāng)鎮(zhèn)，均未超過15次。

3 冰雹災害特征

3.1 年變化特征

延安市2011—2020年10 a間出現冰雹日232 d，成災日116 d，成災率50.0%。其中2016年出現冰雹日35 d，成災日21 d，成災率高達60.0%；2014年冰雹日22 d，成災日13 d,成災率59.1%，僅次于2016年；2019年出現冰雹日18 d，成災日6 d，成災率33.3%，為10 a間最低年份；2015年冰雹日39 d，為10 a間最多，成災日21 d,成災率53.8%(表2)。

表2 延安市2011—2020年冰雹日數及成災日數統計 單位：d

3.2 月分布特征

10 a間延安市冰雹災害在4—10月均有發(fā)生。9月累計出現冰雹日16 d，成災日11 d，成災率最高，達68.8%；其次為5月，有冰雹日22 d，成災日14 d，成災率63.6%；8月有冰雹日40 d，成災日15 d，成災率37.5%，為最低月份。7月冰雹日為10 a間最多(76 d)，成災日40 d，成災率52.6%。6月冰雹日58 d，成災日28 d，成災率48.3%(表2)。

3.3 各縣區(qū)分布特征

延安各縣區(qū)10 a間累計出現冰雹頻次達638縣次，成災日227縣次，縣區(qū)成災率35.6%。寶塔區(qū)冰雹頻次和成災頻次均為最高，分別為89縣次和32縣次，成災率近36.1%；黃龍縣冰雹頻次和成災頻次均次之，為69縣次和25縣次，成災率39.1%。吳起縣降雹頻次最少，但成災率最高，為45.8%，可能原因是吳起縣處于延安市境內的白玉山冰雹源地，對流云一般從榆林定邊進入延安市境內，途徑吳起—志丹—安塞等地。雖然吳起縣冰雹頻次最少；但是由于延安市多普勒雷達監(jiān)測在吳起縣有盲區(qū)，預警不夠及時，加之作業(yè)點覆蓋面小，僅有3個火箭作業(yè)點，所以當出現強對流天氣時，成災率較高。安塞區(qū)成災率最低，為24.4%，可能是因為對流云途徑吳起縣、志丹縣后，經過實施人工防雹作業(yè)，對流云強度有所減弱，到達安塞區(qū)時，預警及時，能夠提前作業(yè)，所以致災率低。寶塔區(qū)、延長縣、宜川縣、富縣、黃龍縣、洛川縣為多雹災區(qū)，冰雹頻次也較多，可能的原因有兩個：一是在白于山、子午嶺、黃龍山3個冰雹源地發(fā)展起來的對流云均有可能經過以上6個縣區(qū)，且對流云匯集后強度有時變強，冰雹過程持續(xù)時間較長；二是以上6個縣區(qū)均為果業(yè)大縣，只要出現冰雹天氣，都會對果業(yè)造成不同程度的災害，致災性較強。

根據以上分析，延安市冰雹的成災率與冰雹日數的關系并不密切，而與降雹的季節(jié)、冰雹直徑、持續(xù)時間、影響范圍等密切相關。比如春末夏初、夏末秋初冰雹成災率高；冰雹直徑越大，持續(xù)時間越長，影響范圍越大，冰雹的成災率越高，造成的損失也越嚴重。據各縣區(qū)氣象局通過當地民政、應急部門獲取的災情信息統計，10 a間冰雹災害造成的直接經濟損失累計達30余億元，其中2016年最為嚴重，達20多億元，損失嚴重。

4 結論

(1)延安市冰雹災害多發(fā)，年均發(fā)生冰雹日23.2 d。冰雹主要發(fā)生在6—8月，占總冰雹日數的75.0%，其中7月最多。一日中冰雹主要集中發(fā)生在13—20時，占總時段降雹次數的83.3%，15—18時為高峰時段。

(2)冰雹直徑主要在10 mm以下，占總冰雹頻次的83.4%，最大冰雹直徑達60 mm。

(3)延安冰雹落區(qū)離散性強。單個冰雹日落區(qū)主要以影響1～2縣區(qū)為主，占總冰雹日數的63%。1 d內影響范圍涉及11縣區(qū)的僅有1次。冰雹日以出現1 d為主，達101 d。2016年6月連續(xù)11 d出現冰雹天氣過程，期間有10 d均造成雹災，屬歷史罕見。

(4)寶塔區(qū)、黃龍縣、洛川縣、富縣、延長縣、宜川縣為冰雹多發(fā)地帶，也是多雹災區(qū)。寶塔區(qū)年冰雹日8.9 d。

(5)延安市10 a間冰雹成災率50.0%。4—10月均有冰雹災害發(fā)生，9月成災率最高，達68.8%。