甘肃岷县2012年“5.10”强降水成因及此类天气的减灾措施

2013-03-01冯军

地质灾害与环境保护 2013年4期

冯军

（陇南市气象局，武都 746000）

1 引言

冰雹、暴雨天气是一种局地突发性强、剧烈的强对流雷雹暴灾害性天气，社会影响较大。每年的4～6月份，在甘肃南部，其发生区域小，成灾重，预报难度大，2000年“5.31”宕昌阿坞一带26个乡镇出现暴雨泥石流造成陇南34人死亡，成灾1.7亿元的损失，与其相邻的岷县也有2千万元的财产损失；2008年7月21日、2009年7月14～17日两次特大暴雨相继发生，特大暴雨导致了滑坡、泥石流灾害的发生，损失超过历史上陇南暴雨之和，暴洪灾害共造成全市7县区、101个乡镇、1 295个村受灾，11.88万户、53.29万人受灾。这次暴洪灾害造成直接经济损失29.2亿元。2010年8月7日晚11时左右，甘肃南部舟曲、宕昌县局部地区普降暴雨，40多分钟持续暴雨雨量达97 mm，晚上12时左右，舟曲县三眼峪沟、罗家峪沟发生特大山洪泥石流地质灾害，三眼峪、罗家峪沟流域面积达25 k m2，舟曲县特大山洪地质灾害共造成1 450余人遇难。2010年8月11日～13日，陇南市八县一区大部分乡镇连续发生强降雨，引发暴洪、泥石流、滑坡等地质灾害，此次洪涝灾害造成陇南市9个县区155个乡镇、1 612个村、200 781户936 562人受灾，37人遇难，11人失踪，受伤405人，农作物受灾面积52 193.24 h m2，造成直接经济损失73.2亿元。面对如次沉重的灾难，政府采取了多重措施，我们就天气成因和泥石流灾害形成做一些分析，以提前预报，减免损失。对甘肃南部暴雨、冰雹、泥石流天气，冯军［1]等对2007年4月28日高原气旋结构进行了研究，康凤琴、张强、渠永兴等［2]对微物理过程作了研究；王锡稳［3]等人对陇南地质灾害等级进行了研究；冯军［4]等对典型流域区域临界雨量作了研究。长江上游滑坡、泥石流预警陇南一级站对部分滑、泥点资料进行了汇编［5]。对甘肃的冰雹产生条件，白肇晔、徐国昌等［6]对降雹的天气系统作了研究，指出高、低空低涡，高、低空切变线，高空槽，高、中、低空急流，锋面，温带气旋等大尺度天气系统，都可产生冰雹并分析了一些抬升触发机制条件；王锡稳、陶建红、刘治国［7]等对2003年5月26日局地冰雹天气利用物理量诊断、卫星云图、雷达资料结合天气实况作了综合分析；端木礼寅、李照荣、张强等［8]分析了甘肃中部冰雹的多普勒雷达和闪电特征；付双喜，安林、康凤琴［9]等利用多普勒雷达VIL产品资料，提出了VIL识别冰雹云的判别指标；刘德祥、白虎志、董安祥［10]对中国西北地区冰雹的气候特征及异常作了研究；陇南未建新一代天气探测雷达，缺乏中小尺度的资料分析冰雹特征。对以上几次重大成灾的天气粗略研究发现，每次天气都是在青藏高原上有气旋过境，本文从高空天气形势分析了产生暴雨、泥石流的天气影响系统——高原气旋的特性、层结、云图、和SWAN系统所提供的该系统雷达强回波入手，指出了本次暴雨过程的强度物理机制，提出了应对此类天气的防御措施。

2 天气概括

2012年5月10日下午到夜间，甘肃岷县发生特大冰雹山洪泥石流灾害，造成岷县42人死亡、18人失踪，漳县4人死亡、8人失踪和桥梁道路、房屋、农田毁坏十分严重的自然灾害。降水主要集中时段10日17时至11日8时，定西市普降中－大雨，局部地方暴雨，最大降水出现在岷县麻子川，降水量69.2 mm。而与次相邻的陇南市宕昌县、武都区、文县、康县、礼县、成县出现了区域性暴雨，宕昌县阿坞乡（49.0 mm），武都区裕河（108.0 mm），康县康南林场（65.7 mm）、白杨乡（56.8 mm）、文县中庙乡（52.0 mm）等11个站点出现暴雨，武都裕河乡出现1 h雨量达72.6 mm，12 h雨量达108 mm的强降水，降雨持续至11日凌晨2时，宕昌县、武都区发生洪涝灾害，宕昌县、武都区已造成直接经济损失5 250万元，无人员伤亡的报告。据监测到，裕河最强10 min为20 mm，30 min为44.4 mm，1 h为72.6 mm。现分析其降水前的征兆，找出强天气发生特征，供在预报中参考。

3 高原气旋对形成强对流天气产生冰雹、暴雨过程的机理成因分析

3.1 高空天气系统——高原气旋结构特征分析

2012年5月10日08时，500 h Pa高空图上（图1），主要影响天气系统为新疆北部到蒙古国的低涡冷中心槽，此系统为闭合低涡且配合有冷中心，长度横跨5个经距，宽度为20个纬距，冷中心内温度为小于－32℃，槽区从新疆北部经河西走廊南伸到青海中部，08时气旋的头部云区集中在河西走廊，为亮温低的中高云，槽区云系为中低云，甘肃中部到陇南为浅的暖脊，青海东南部有一条西南暖湿急流带，向北延伸到河套地区，此区域暂为暖区；700 h Pa也有同样的系统，且移动超前于500 h Pa，但在陇南境内为是冷暖空气的交界处，陇南境内为偏南风，武都本站温度为9℃，高空是大而且厚的深厚系统，决定了影响时间长，范围广。

图1 2012年5月10日08时500 h Pa高空图、云图Fig.1 500 h Pa synoptic situation and cloud picture at 8 p m of May 10，2012

3.2 前期的高温天气为强对流发生提供了条件

前期地面天气实况：3月28日出现全市性第一场透雨，较常年偏早。4月9日，又出现全市性的透雨，4月11日，宕昌出现大范围的雷雨天气，韩院乡、南阳部分乡镇出现暴雨，韩院雨量达74.5 mm，为今年来第一场暴雨，特别是18～19时1 h雨量达46.6 mm，降水强度大，汛期降水形势提前到来，16日、19日，出现了全市性的小到中雨，23日，又出现全市性的小到中雨，文县的铁楼乡雨量为82.4 mm，小时雨量为35.9 mm。此种降雨形势都和往年有很大的不同，局地强降雨提早、提前到来。4月上旬最高气温武都为27.8℃，28日下午到5月5日出现连续性阴雨天气，6～7日，转为雷阵雨，8日转晴；5月7日武都最高气温29.5℃，文县为30.7℃，为入夏以来的最高值。8、9、10日，连续3天高温，9日武都本站气温最高为32.1℃，10日持续高温，也超过30℃。和高空相比，是暖空气面对着强冷空气的南下。根据往年的天气发生的经验，肯定有强对流天气发生。前面提到高空有冷中心，温度小于32℃，如果此形势发生在3～4月，根据经验，应该发生一次寒潮天气。但地面温度增高到和盛夏接近，那么，降到地面的就是冰雹或者大风或者雷暴雨，或者三者同时具足。

3.3 物理量特征

10日20时K指数在陇南境内和四川是36℃～40℃的区域，强度为强，T－log P图（图2）500～250 h Pa为正不稳定能量，近地面层到600 h Pa湿度较大，最大上升速度为38.2 m／s，CAPE值为730.9 J·kg－1，和2011年5月18日下午发生强雷阵雨天气时的值相当，不稳定指数均指向强度为强，和盛夏相当。

水汽输送：700 HPA水汽均显示从四川盆地有向北输送的充足水汽，到裕河乡发生大暴雨为止，四川盆地的大区域水汽中心已经全部北移到陇南境内。在对流云团内产生暴雨降落。

图2 10日20时K指数和T－log P图Fig.2 K index and T－log P at 20 a m on May 10，2012

3.4 天气系统的图像特征

FY－2云图特征为（图3）：影响天气系统为气旋的槽区，和头部不相连结，系统为一强对流云团，气旋尾部，在岷县和宕昌交界处有V风场的切变，初发的云团呈斜压叶片状，能造成强烈的天气现象（见《气象科技》2001年第3期2000年5月31日宕昌特大暴雨天气过程），发生了雷雨、冰雹大风等强对流天气两地受灾重。

图3 5月10日18时、23时FY2－D星云图Fig.3 FY2－D nebular at 18 and 23 am of May 10，2012

3.5 暴雨强天气的落区

根据云图分析，强暴雨落在了气旋旋转的亮温低的云区内，和四川北上输送具足暖湿气流的岷县、宕昌、武都、康县，岷县、宕昌因地质地貌的原因发生了泥石流。

3.6 强天气发生的契入点

5月10日20时19分，SWAN系统显示在宕昌县西北部有雷暴报警，同时显示有TTIAN风暴对流中心在宕昌县形成，22时30分，3 k m强度CAPPI雷达回波显示陇南南部的康县、武都、成县有强回波生成，强对流天气开始发生，本地实况也显示武都有强雷暴发生，但雨强不大（图4）。

从上面两张云图可以看出，10日23时，陇南强对流天气已经发生，但雨强不强，对流云团主体在天水，11日1时，从四川北部有对流云团北上到陇南的武都和康县的交界处，亦即裕河、阳坝附近，根据早晨08时到20时的水汽通量散度分析，四川盆地的水汽条件很好，在5～10的区域范围。此水汽团北上后，陇南的降雨强度聚增，量级在1 h内达暴雨，过程总量武都裕河出现大暴雨。

图4 SWAN监测到宕昌北部TTIAN风暴和3 k m强度CAPPI雷达回波图Fig.4 TTIAN storm in north Dangchang and CAPPI radar echo of 3 km intensity by SWAN

4 泥石流成灾原因分析

宕昌阿坞一带的地质环境：岷县麻子川到宕昌县北部的阿坞、哈达铺镇－理川镇－八力乡及东部的南阳镇等地区，海拔1 900～2 500 m，南北两列山系之间抗风化能力弱的第三系红层分布区，地形起伏小，山梁宽缓，相对高差300～500 m，山坡坡度18°～25°之间，T M1∶25万多波段合成遥感图像上呈紫灰色，树枝状水系发育。由于植被稀少，水土流失严重，为泥石流滑坡的主要分布区。降雨强度大，植被条件差。地层岩性：阿坞、庞家等地区，其岩性为紫红色粉砂岩及砾岩等。与下伏泥盆系呈角度不整合接触，2000年“5.31”在此地26个乡镇出现暴雨泥石流造成陇南34人死亡，成灾1.7亿元的损失，与其相邻的岷县也有2千万元的财产损失，10 a过后，因遭重创的陇南进行了重点治理，植被增加，和岷县麻子川，降水量69.2 mm相邻的宕昌阿坞也有49 mm的强降水，因预防措施得力未有人员伤亡。事后，宕昌县调查发现，和阿坞仅隔一道山梁的岷县麻子川的植被远不如宕昌，因强降雨夹杂冰雹，在短时间内产生泥石流。

5 预防措施

5.1 人员的及时撤离

5.1.1 做好天气系统特征的分析

分析高空影响系统深厚是最主要的因素，气旋配合有冷中心，据经验如果在4月份可能爆发寒潮，5月，因地面温度已经达到盛夏的温度，高低层温差很大，强对流降雨发生的条件已经具备，故落地就是冰雹，实况表明，岷县降特大雹灾。

5.1.2 做好短时强降雨的监测和预报

陇南已经建立了强降雨自然灾害监测预报系统：按照陇南市政府统一部署，整合气象、水务、国土、泥石流预警站、水文等部门资源，由市气象局牵头建设完成了陇南市自然灾害监测指挥系统并投入使用，功能包括1 156个雨量监测点10 min雨量数据、数据查询、水情监测、泥石流监测、尾矿库监测、环境监测、天气预报、信息共享、预警信息、应急响应、基本信息、站点信息、信息发布通道、系统管理等十四大功能（图5、图6）。

图5 陇南武都区裕河乡区域气象站1 h雨量分布图Fig.5 The distributing of hourly rainfall fro m weather station in Yu He countryside Wu Du borough Long Nan city

图6 陇南市自然灾害监测预报系统和雨情监测报警系统界面Fig.6 The interface of nature disaster and rain stakeout forecast system in Long Nan city

降雨的落区判断：根据区域气象站10 min雨强确定，当宕昌阿坞出现半小时30.3 mm的降水后，后一个10 min在没有了强降水，故观望等待。当裕河出现半小时44.4 mm的降水时，赶快第一时间通知区防汛办抢险，接着后一个10 min雨强为20 mm，抢时间发布暴雨红色预警。周边10 k m范围都发布暴雨红色预警。因定西未有10 min雨量数据，可能耽误了报警，致使部分人员出现伤亡。

5.2 做好人员素质和环境质量建设的提高

整个天气过程中，从定西和陇南两边的环境和预防措施来看，泥石流的发生虽系天灾，实系人祸，仅隔一道山梁的岷县麻子川和宕昌阿坞植被相差悬殊，监测强降雨的措施不一样，强降雨出现后报警撤离的的意识和速度不一样，陇南经过了宕昌“5.31”、舟曲“8.8”、成县“8.12”几次暴雨后，政府有着刻心铭骨的疼痛，从人员素质教育和环境建设上都下了大力气，从防范于未然上下工夫，才有轻灾的成果，经验做法值得推广。