云南丽江暴雨灾害的自动雨量站预警指标研究.pdf
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1、Climate Change Research Letters 气候变化研究快报气候变化研究快报,2023,12(4),707-714 Published Online July 2023 in Hans.https:/www.hanspub.org/journal/ccrl https:/doi.org/10.12677/ccrl.2023.124073 文章引用文章引用:和三强,靳宗许,和卫东.云南丽江暴雨灾害的自动雨量站预警指标研究J.气候变化研究快报,2023,12(4):707-714.DOI:10.12677/ccrl.2023.124073 云南丽江暴雨灾害的自动雨量站预警指标研
2、究云南丽江暴雨灾害的自动雨量站预警指标研究 和三强和三强1*,靳宗许,靳宗许2,和卫东,和卫东2#1华坪县气象局,云南 丽江 2丽江市气象局,云南 丽江 收稿日期:2023年6月15日;录用日期:2023年7月13日;发布日期:2023年7月21日 摘摘 要要 收集整理云南省丽江市历史上暴雨灾情资料、降水资料特别是近收集整理云南省丽江市历史上暴雨灾情资料、降水资料特别是近9年自动雨量站逐小时雨量资料及闪电年自动雨量站逐小时雨量资料及闪电定位资料,使用统计学方法分析诊断暴雨灾害的致灾成因。结果表明:定位资料,使用统计学方法分析诊断暴雨灾害的致灾成因。结果表明:1)丽江市暴雨灾害主要发生在每丽江市
3、暴雨灾害主要发生在每年的年的510月,尤以月,尤以7月份最为突出;月份最为突出;2)丽江市华坪县西北部是暴雨灾害的多发区和重灾区;丽江市华坪县西北部是暴雨灾害的多发区和重灾区;3)暴雨灾暴雨灾害可分为中尺度雨团造成对流性强降水和中尺度雨团参与的连续性降水两类,而且尤以对流性降水类居害可分为中尺度雨团造成对流性强降水和中尺度雨团参与的连续性降水两类,而且尤以对流性降水类居多多;4)丽江市境内任意丽江市境内任意1个自动雨量站点出现个自动雨量站点出现29.4 mm/h以上的对流性短时强降水或以上的对流性短时强降水或2个县个县(区区)以上的以上的任意任意1个站点出现个站点出现R6 34.2 mm的非对
4、流性的非对流性降水时,发布相关暴雨预警,预警时间提前量平均为降水时,发布相关暴雨预警,预警时间提前量平均为7.1小时,小时,用此临界指标对用此临界指标对2022年年510月份进行逐日检验,效果较好月份进行逐日检验,效果较好。关键词关键词 暴雨灾害暴雨灾害,降水量预警指标降水量预警指标,云南丽江云南丽江 Study on the Early Warning Index of Automatic Rainfall Station for Rainstorm Disaster in Lijiang,Yunnan Sanqiang He1*,Zongxu Jin2,Weidong He2#1Meteo
5、rological Bureau of Huaping County,Lijiang Yunnan 2Lijiang Meteorological Bureau,Lijiang Yunnan Received:Jun.15th,2023;accepted:Jul.13th,2023;published:Jul.21st,2023 Abstract Collect and sort out the historical rainstorm disaster data,precipitation data,especially the hourly *第一作者。#通讯作者。和三强 等 DOI:10
6、.12677/ccrl.2023.124073 708 气候变化研究快报 rainfall data and lightning location data of the automatic rainfall station in recent 9 years in Li-jiang City,Yunnan Province,and use statistical methods to analyze and diagnose the causes of rainstorm disasters.The results show that:1)rainstorm disasters in Lij
7、iang mainly occur from May to October every year,especially in July;2)the northwest of Huaping County,Lijiang City is the area with frequent and severe rainstorm disasters;3)the rainstorm disaster can be divided into two types:the convective heavy precipitation caused by the mesoscale rain cluster a
8、nd the continuous precipitation participated by the mesoscale rain cluster,especially the convective pre-cipitation;4)when any one automatic rainfall station in Lijiang has convective short-term strong precipitation of more than 29.4 mm/h or R6 34.2 mm precipitation at any one station in more than t
9、wo counties(districts),the relevant rainstorm warning will be issued,with an average ad-vance of 7.1 hours.This critical index is used to conduct daily inspection from May to October 2022,and the effect is good.Keywords Storm Disaster,Precipitation Early Warning Indicators,Lijiang,Yunnan Copyright 2
10、023 by author(s)and Hans Publishers Inc.This work is licensed under the Creative Commons Attribution International License(CC BY 4.0).http:/creativecommons.org/licenses/by/4.0/1.引言引言 暴雨造成的洪涝和泥石流、山体滑坡、崩塌等地质灾害是一种严重的气象灾害,给全世界各国人民的生命和财产造成了严重的威胁,因而是国内外气象预报预警中的重之重。目前,随着气象科学技术及相关领域的飞速发展,对暴雨过程预报水平有了显著的提高,特别
11、是随着数值预报技术的显著提高,近年来 10 天以内的天气过程预报水平有了实质性的飞跃,但由于世界各国地形地貌的特殊性给暴雨落点的精准度离我们预期还有很大的差距,即:目前世界各国对暴雨落点的预报还有很大的难度,这就需要我们的预警技术弥补。对暴雨灾害的预警技术,国内外也投入了大量的先进的监测设备并借助计算机和互联网等先进手段研制了多种预警业务系统,并在防灾减灾的实际工作中取得了显著的成效。但也还存在很多的不足,如预警提前量不足,预警频发造成空报现象较多,给我们的防灾减灾工作带来了一些被动,浪费了大量的人力、物力和财力。就目前而言,我市气象部门已建立了 127 个自动气象观测站,全省已建立了上千个自
12、动气象观测站,已建立了全国气象息信综合分析应用系统(MICAPS 系统)、云南智能预警业务平台、云南气象 APP 等先进的业务系统,对气象灾害预报预警起到了核心的作用,也是我国成为气象大国、气象强国、气象现代化的重要标志。近年来,云南气象工作者对引起云南暴雨灾害的天气系统进行了整理和详尽的分析 1-6,对云南暴雨灾害的认识及提高暴雨预报准确率起到了积极的作用;同时,随着观测手段增加和高分辨率模式发展,从中尺度甚至更小尺度认识暴雨、强对流等强对流天气事件的可预报性引起了更多的关注 7,对云南暴雨模拟研究也取得了一些成果 8 9 10 11 12。但关于如何做好暴雨灾害预警的研究及相关文献目前并不
13、多见,特别是用自动气象站降水量数据作预警的研究及暴雨灾害的历史数据作时空分布研究、暴雨灾害的气象成因等研究在省内甚至国内未发表相关论文,因而本文的研究对提高我市乃至我省及我国暴雨灾害预警水平的提高具有重要业务价值和现实意义。本文使用文献 13的思路及方法,应用 19812021 年近 41 年丽江市暴雨灾情资料,特别是近 9 年完整的自动雨量站资料及闪电定位资料,分析丽江市暴雨灾害的时空分布特征和暴雨灾害的直接成因,并Open AccessOpen Access和三强 等 DOI:10.12677/ccrl.2023.124073 709 气候变化研究快报 提炼出丽江市暴雨灾害的本地化降水量预
14、警指标,以期提高我市暴雨灾害的预警准确率和预警效果。2.资料和方法资料和方法 2.1.资料资料 19812000 年的丽江市洪涝灾情数据采用文献 14所记载的灾情资料;20012021 年的洪涝灾情数据采用丽江市民政局提供的灾情快讯中核报数据及中国气象局气象灾害管理系统(气象内网)(http:/10.1.64.146/disaster/index)中的核报数据;20132021 年自动雨量站及闪电定位数据采用云南省气象台 Wfois.YN(2020)系统上的数据。2.2.方法方法 Figure 1.Impact of mesoscale rain masses in Tianping,Huap
15、ing County,Lijiang City,during the night of 2015-9-15 for extraordinarily heavy rainfall(a)at 22:00 on the 15th;(b)at 23:00 on the 15th;(c)at 01:00 on the 16th;(d)at 02:00 on the 16th 图图 1.2015-9-15 日夜间丽江市华坪县田坪特大暴雨的中尺度雨团影响情况(a)15 日 22 时;(b)15 日 23 时;(c)16 日01 时;(d)16 日 02 时 1)使用 19812021 年的灾情数据统计出丽江
16、市暴雨灾害的时间分布特征,作为暴雨灾害预警的气候背景。使用 20132021 年的灾情资料及自动雨量站的数据构建暴雨灾害指数 K,根据 K 值使用 ArcGis 软件绘制出丽江市暴雨灾害的空间分布图。K 值计算公式如下:()1i1,KRin=(1)其中 n 表示某个乡镇某个自动雨量站出现暴雨灾情的次数;Ri 表示出现第 i 次暴雨灾情时某个自动雨量站的 24 小时降水量值,单位:mm;=50.0 mm。K 值(无量纲)的物理意义为:某个乡镇某个站点暴雨灾情出现的次数越多,对应的累计暴雨量值越大,则 K 值就越大,就越有可能成为暴雨灾害的多发区、易发区和重灾区,这样通过 K 值的不同大小就可绘出
17、暴雨灾害指数的空间分布状况。目前因丽江市自动雨量站仅为 137 个,无法满足全境绘图,因而采用降水量等值线内插的办法进行了处理。2)暴雨的时空分布特征能反映丽江市暴雨灾害的时空特点,分析暴雨灾害的时空变化规律是做好预警的基础性工作。本文分析的重点是找出丽江市主要降水过程中有预兆暴雨出现的短时或累计降水量临和三强 等 DOI:10.12677/ccrl.2023.124073 710 气候变化研究快报 界值,以便在保证暴雨预警准确率的基础上增大暴雨预警的提前量。众所周知,暴雨是强对流天气的产物,是中尺度雨团多次影响的结果 15 16,同时暴雨又是较长时间持续降水的结果 17。因此,通过分析自动站
18、逐小时雨量数据,特别是分析中尺度雨团和 10.0 mm/h 以上的短时雨强数据(次数),以及闪电定位数据,寻找暴雨灾害发生的对流性特征、中尺度雨团影响特征、连续中等强度降水特征,及其与前兆雨团活动的先后关系,就可确定丽江市暴雨预警的小时雨量值。下面给出两个特例来说明利用前兆雨团来预警暴雨灾害的可行性。特例 1 13:图 1 是丽江市华坪县历史上最大洪涝灾害过程的中尺度雨团影响变化过程。由图可见,2015 年 9 月 15 日晚 22 时(图 1(a)25.0 mm/h 以上的中尺度雨团影响田坪,田坪中心雨量达 69.1 mm/h;23 时(图 1(b)25.0 mm/h 以上的中尺度雨团继续影
19、响田坪,田坪中心雨量达 72.9 mm/h;16 日 01 时(图 1(c)25.0 mm/h 以上的中尺度雨团继续影响田坪,田坪中心雨量达 51.0 mm/h;16 日 02 时(图 1(d)50.0 mm/h以上特强雨团再次影响田坪,田坪中心雨量高达 83.6 mm/h。受 4 次超强雨团影响,24 小时过程雨量达285.7 mm,出现历史上超大洪灾,直接经济损失高达 30,083.1 万元。此次过程完全由伴有强对流(对应有大片正负闪电)的 4 次超级中尺度雨团影响而造成,雨团总降水量 276.6 mm,占总过程雨量的 96.8%。如果第 1 次雨团影响时便发布暴雨预警,至少可提前 1 小
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