龙卷风广东暴雨现龙吸水

DisastercharacteristicsoftornadoesoverChinaduringthepast30yearsHUANGDapeng1,2,ZHAOShanshan1,2,GAOGe1,2,XIAOChan1(1.
NationalClimateCenter,ChinaMeteorologicalAdministration,Beijing100081;2.
CollaborativeInnovationCenteronForecastandEvaluationofMeteorologicalDisasters,NanjingUniversityofInformationScience&Technology,Nanjing210044)Abstract:BasedonhistoricaldamagedataoftornadosextractedfromthemeteorologicaldisasterdatabaseinChinaMeteorologicalAdmin-istration,wehavecountedthefrequencyanddisastersituationoftornadooverChinafrom1984to2013,andthenanalyzedtheirspatial-tem-poralcharacteristicsbyusingtimeseriesstatisticalanalysis,trendanalysisandGISspatialanalysismethods.
Resultsshowthatthedecreas-ingtrendsofthetornadooccurrencefrequencyandthenumberofdeadormissingpersonscausedbytornadosareevidentinChinafrom1984to2013.
Thenumberofdamagedorcollapsedhousesshowsadecreasedtrend,whilethedirecteconomiclossesonlydecreasedslightly.
Tor-nadoesoccurmainlyinsummer,especiallyinJuly,andrarelyoccurinwinter.
Mostofthedeadormissingpeople,mostofthedamagedorcol-lapsedhousesandmostofthedirecteconomiclossesoccurinsummer,especiallyinJuly.
FromwesttoeastinChina,theoccurrencefrequen-cyoftornadoandthedirecteconomiclossesincreasespatially.
Thedeadormissingpeopleandthedamaged(orcollapsed)housesaremainlydistributedinsouthernpartofEastChina.
TornadosrarelyoccurinNorthwestChinaandSouthwestChina,andthedamagesarelessserioustheseregionsthanthatineast-centralChina.
TornadosoccurfrequentlyinJiangsu,Anhui,Hubei,Hunan,JiangxiandGuangdongprovinceswithseriouseconomiclossesandmanypeoplediefromthetornadointheseprovinces.
ThetornadodamageisthemostseriousinJiangsuprovinceandAnhuiprovince.
Keywords:tornado;trendanalysis;GISspatialanalysis;disastercharacteristics第35卷第2期2016年4月Vol.
35No.
2Apr.
2016暴雨灾害TORRENTIALRAINANDDISASTERS引言龙卷风是在强烈不稳定天气条件下产生的一种小范围空气涡旋,其中心风力100~200m·s-1,直径一般为几米到数百米.
龙卷风形成后,一般维持十几分钟到几小时,其袭击范围很小,但破坏力大.
龙卷风属于小尺度天气事件,其出现的时空随机性较强,气象探测设备和探测系统都难以有效准确监测和追踪它的发黄大鹏,赵珊珊,高歌,等.
近30a中国龙卷风灾害特征研究[J].
暴雨灾害,2016,35(2):97-101HUANGDapeng,ZHAOShanshan,GAOGe,etal.
DisastercharacteristicsoftornadoesoverChinaduringthepast30years[J].
TorrentialRainandDisasters,2016,35(2):97-101近30a中国龙卷风灾害特征研究黄大鹏1,2,赵珊珊1,2,高歌1,2,肖潺1(1.
中国气象局国家气候中心,北京100081;2.
南京信息工程大学气象灾害预报预警与评估协同创新中心,南京210044)摘要:基于中国气象局气象灾害灾情普查数据库中龙卷风灾情数据,采用时间序列统计分析、趋势分析和GIS空间分析方法,对1984—2013年中国龙卷风发生频次及其灾情进行了统计分析,同时分析了中国龙卷风及其灾害的时空分布特征.
结果表明:近30a,中国龙卷风灾害年发生次数和龙卷风导致的死亡(含失踪)人数、倒损房屋数量和直接经济损失均呈现下降趋势,其中龙卷风灾害发生频次和死亡人数下降趋势明显,而直接经济损失下降趋势较弱;中国龙卷风灾害发生次数及其导致的死亡人数、倒损房屋和直接经济损失均表现为夏季最多,春季次之,其中,7月份龙卷风发生次数最多且灾情最重;空间分布上,中国龙卷风灾害发生次数和直接经济损失均表现为西少东多的特征,死亡人数和倒损房屋数量主要分布在我国东部偏南地区;西北和西南地区龙卷风灾害发生少、灾情轻,而中东部地区的江苏、安徽、湖北、湖南、江西和广东龙卷风发生频次高、死亡(含失踪)人数多且经济损失较重,其中江苏和安徽最为严重.
关键词:龙卷风;趋势分析;GIS空间分析;灾害特征中图法分类号:P445+.
1文献标志码:Adoi:10.
3969/j.
issn.
1004-9045.
2016.
02.
001收稿日期:2015-09-11;定稿日期:2015-10-29资助项目:国家自然科学基金项目(41101517);中国气象局气象关键技术集成与应用项目(CMAGJ2015Z12)第一作者:黄大鹏,主要从事灾害风险评估、气候变化影响评估、遥感与GIS应用研究.
E-mail:huangdp@cma.
gov.
cn通讯作者:肖潺,主要从事气候与气候变化影响评估工作.
E-mail:xiaochan@cma.
gov.
cn暴雨灾害第35卷生发展,要准确对其进行预报就更难了,即使在美国这样的龙卷风多发、预警较为先进的国家,目前也仍然难以准确对其作出预报,其预警时间也有限.
国内学者围绕龙卷风统计特征[1-7]、天气特点[5-9]、单次过程[8-12]及其产生机制[13-15]、龙卷风监测[16,17]与数值模式预报[18]等进行了大量研究,并取得丰硕成果[19].
已有的研究结果表明:中国各地的龙卷风主要发生在夏季,东部地区发生多[2-3].
山东省龙卷风夏季多发,山东半岛、鲁中、鲁南出现次数较多,鲁西北较少[4];福建省龙卷主要发生在春夏两季和沿海地区[5];山西省龙卷风夏季发生多,西南部多发,西部偏少,东部偏多[6];黑龙江省龙卷风主要集中在夏季,平原地区是高发地带[7].
上述研究主要集中在对龙卷风时空特征的分析方面,但对龙卷风灾害特征的研究较少.
周超等[20]利用2004—2011年《中国气象灾害年鉴》资料研究表明,我国龙卷分布具有平原多山地少、沿海多内陆少的特征;范雯杰等[21]利用《中国气象灾害大典》和《中国气象灾害年鉴》等资料,对1961—2010年间发生在中国的EF2级或以上的强龙卷及2004—2013年间EF1级或以上龙卷的时空分布、发生频率和灾害特征进行了统计分析,发现我国强龙卷主要分布在江淮、两湖平原、华南、东北和华北东南部等平原地区.
但已有的对全国龙卷风的研究工作中,使用的龙卷风资料样本数相对较少.
因此,本文基于中国气象局建立的全国气象灾害灾情普查数据库,对1984—2013年近30a中国龙卷风灾害时空分布特征进行研究,期望能进一步揭示中国龙卷风灾害时空规律,为我国龙卷风防灾减灾与灾害管理决策提供参考依据.
1数据来源与分析方法本文使用的1984—2013年龙卷风灾情资料来自中国气象局气象灾害灾情普查数据库.
该数据库经由我国各省(区、市)气象局收集、汇总及质量检查整理而成,具有较高的可信度.
数据库收集了中国大陆地区(不包括香港、澳门和台湾地区)各省(区、市)龙卷风灾情,共有2202条灾情记录.
本文将每条灾情记录视为一次龙卷风事件,其主要包括龙卷风发生日期、地点、死亡人口、失踪人口、损坏房屋、倒塌房屋、直接经济损失等.
这套灾情资料的各项数据保持了时间上的连续性和空间上的完整性,能较为客观地反映我国龙卷风灾害的时空分布.
本研究中,主要使用了时间序列统计分析、趋势分析和GIS空间分析方法.
为了客观比较不同年份龙卷风灾害造成的直接经济损失,利用通货膨胀率将历年的直接经济损失折算到2010年价格基础上.
2龙卷风灾害的时间变化特征2.
1年际变化特征统计结果表明,1984—2013年全国共发生2201次龙卷风灾害事件,平均每年73次.
已有研究表明[2],1980—2009年中国龙卷风事件呈明显的减少趋势,其中20世纪90年代以后明显减少.
图1给出近30a中国龙卷风灾害事件的年际变化.
从中可见,中国龙卷风灾害年发生次数总体上也呈现明显的减少趋势,且具有明显的阶段性;1984—1998年龙卷风灾害发生次数相对较多;1999—2002年龙卷风灾害发生次数明显偏少;2003年后年龙卷风灾害发生次数处于下降趋势,2009—2013年明显偏少.
1990年龙卷风灾害发生频次最多,达114次,而2001年最少,仅38次.
周超等[20]认为,近年来我国城市化进程加快,导致下垫面粗糙度增加、混合层高度升高,可能对龙卷逐年减弱、减少的变化趋势有一定贡献.
近30a,我国龙卷风造成的死亡(含失踪,下同)人数呈现明显的减少趋势(图2).
死亡人数最多的年份是1992年,达150人;1999年后,死亡人数均在50人以下,其中2001年和2012年少于10人.
由近30a我国龙卷风导致的倒损房屋数的统计结果可知(图3),倒损房屋数最多的年份是1995年,倒1984198819921996200020042008201213012011010090807060504030龙卷风灾害事件频次龙卷风灾害事件频次多年平均线线性趋势线年份图11984—2013年中国龙卷风灾害事件频次逐年变化Fig.
1AnnualvariationsofthefrequencyfortornadoeventsoverChinafrom1984to2013.
19841988199219962000200420082012年份死亡人数160140120100806040200死亡人数线性趋势线图21984—2013年中国龙卷风造成的死亡(含失踪)人数逐年变化Fig.
2AnnualvariationsofthenumberofthedeadormissingpeoplecausedbytornadoesoverChinafrom1984to2013.
98第2期黄大鹏,等:近30a中国龙卷风灾害特征研究损房屋34.
2万间;2004年后,每年倒损房屋数均在10万间以下,其中2011年最少,仅1322间.
另外,由近30a我国龙卷风导致的直接经济损失的统计结果可知(图4),其直接经济损失(按2010年的折算价)呈弱的下降趋势;直接经济损失在1989年最多,达36亿元,而在2011年最少,仅0.
7亿元.
2.
2季节变化特征本文将全年划分四个季节,分别为春季(3—5月)、夏季(6—8月)、秋季(9—11月)和冬季(当年12月至次年2月).
绝大多数情况下,龙卷发生在条件不稳定的大气层结下[1].
因此,龙卷风通常在暖季发生较为频繁.
统计结果表明(表1),中国龙卷风灾害的季节变化特征较为明显,夏季最多,占全年发生次数的67.
3%,春季次之,占26.
4%,冬季发生次数最少,仅占0.
7%;中国龙卷风导致的死亡人数、倒损房屋数以及直接经济损失均集中在夏季和春季,其中,夏季死亡人数和直接经济损失均占其全年的60%以上,而春季倒损房屋比例则高达40.
7%.
表2给出1984—2013年中国龙卷风灾害的逐月变化.
从中可见,7月中国龙卷风发生最为频繁,其频次占全年发生总次数的34.
2%,8月和6月次之,分别占19.
1%和14.
0%;1—2月、11—12月各月龙卷风发生次数均较少,其中1月份最少,仅3次;龙卷风导致的死亡人数主要集中在3—8月,其中,7月最多,达582人,8月和4月次之;倒损房屋主要发生在4—8月,其中,7月最多,4月和5月次之;直接经济损失也集中发生在4—8月,其中,7月最多,8月和5月次之.
3龙卷风灾害的空间分布特征利用ArcGIS的自然断裂法(NaturalBreaksclassification)[22],将我国龙卷风灾害发生频次以及龙卷风灾害造成的死亡人数、倒损房屋数以及直接经济损失分为5个等级,其结果见表3.
根据表3中的结果,绘制出我国龙卷风灾情的空间分布图(图5).
由图5a可知,1984—2013年我国龙卷风灾害发生频次的分布总体上表现为西少东多的特征:西北、西南及北京市属于龙卷风灾害少发区;山西和天津属于龙卷风灾害较少发生区;吉林、辽宁、内蒙古、上海、图31984—2013年中国龙卷风导致的倒损房屋数量逐年变化(单位:104间)Fig.
3Annualvariationsofthenumber(unit:104)ofdamagedorcollapsedhousescausedbytornadoesoverChinafrom1984to2013.
50403020100直接经济损失/亿元直接经济损失(按2010年价格折算)线性趋势线19841988199219962000200420082012年份图41984—2013年中国龙卷风导致的直接经济损失逐年变化(单位:亿元)Fig.
4Annualvariationsofthedirecteconomicloss(unit:108yuan)causedbytornadoesoverChinafrom1984to2013.
表11984—2013年中国龙卷风频次及其导致的死亡人数、倒损房屋与直接经济损失的季节变化Table1Seasonalvariationsoftornadofrequency,anddeadormissingnumber,damagedorcollapsedhousenumberanddirecteconomiclosscausedbytornadoesoverChinafrom1984to2013.
特征量龙卷风灾害发生频次(F)各季占全年F的百分率/%死亡人数倒损房屋/万间直接经济损失/亿元春季58226.
4550125.
253.
4夏季148167.
31042170.
3135.
7秋季1245.
66110.
09.
5冬季140.
7132.
21.
6月份123456789101112龙卷风灾害发生频次(F)3757230295309753419912494各月占全年F的百分率/%0.
10.
32.
610.
513.
414.
034.
219.
14.
11.
10.
40.
2死亡人数0514922517617758224850838倒损房屋/万间0.
10.
69.
553.
950.
841.
090.
238.
87.
02.
10.
91.
6直接经济损失/万元73.
23375.
048663.
5204440.
4280747.
6223858.
6656744.
5466699.
280565.
03620.
410858.
912557.
3表21984—2013年中国龙卷风频次及其导致的死亡人数、倒损房屋与直接经济损失的逐月变化Table2Monthlyvariationsoftornadofrequency,anddeadormissingnumber,damagedorcollapsedhousenumberanddirecteconomiclosscausedbytornadoesoverChinafrom1984to2013.
4035302520151050倒损房屋/(104间)19841988199219962000200420082012年份倒损房屋线性趋势线99暴雨灾害第35卷<1.
31.
3~3.
83.
8~12.
612.
6~26.
926.
9~64.
8无数据倒损房屋(万间)<0.
50.
5~2.
02.
0~4.
84.
8~15.
215.
2~34.
4无数据直接经济损失(亿元)0~89~2526~7273~147148~266无数据死亡失踪人口(人)0~78~2122~6667~137138-313无数据龙卷风发生次数(次)(a)(b)(c)(d)福建、广西和海南属于龙卷风中等发生区;黑龙江、河北、山东、浙江、江西和湖南属于龙卷风较多发生区;江苏、安徽、河南、湖北和广东属于龙卷风多发区,其中,江苏龙卷风灾害发生最多,达313次,安徽和广东次之,分别为253次和201次,西藏、云南、贵州和北京发生次数最少,仅为1次.
由图5b可知,1984—2013年,我国龙卷风导致的死亡人数主要分布在我国东南地区:西北地区、西南地区及内蒙古、吉林、北京和天津死亡人数少;辽宁、河北、山西、福建和海南死亡人数较少;黑龙江、山东、河南、上海和浙江死亡人数中等;江西、湖南和广西死亡人数较多;江苏、安徽、湖北和广东死亡人口多,其中,江苏省死亡人数最多,达266人,湖北和广东次之,分别为216人和199人,新疆、青海、甘肃、陕西、四川、重庆、贵州、云南、天津和北京发生的龙卷风造成的死亡人数为零.
由图5c可知,1984—2013年,我国龙卷风导致的倒损房屋主要分布在我国东部偏南地区:西北地区、西南地区及辽宁、北京、天津、山西和海南倒损房屋数量少;吉林、内蒙古、河北、上海、福建和广西倒损房屋较少;黑龙江、浙江和广东倒损房屋数量中等;山东、河南、湖北和江西倒损房屋较多;江苏、安徽和湖南倒损房屋数量多,其中,安徽省龙卷风导致倒损房屋最多,达64.
8万间,江苏和湖南次之,分别为54.
0万间和45.
4万间,西藏、新疆、陕西、云南、甘肃、青海和北京龙卷风导致的倒损房屋在100间以下.
由图5d可知,1984—2013年我国龙卷风导致的直接经济损失分布总体上表现为西少东多的特征:西北表31984—2013年中国龙卷风灾害发生频次及其导致的死亡人数、倒损房屋与直接经济损失的等级划分Table3Gradeclassificationsoftornadofrequency,anddeadormissingnumber,damagedorcollapsedhousenumberanddirecteconomiclosscausedbytornadoesoverChinafrom1984to2013.
等级ⅠⅡⅢⅣⅤ龙卷风灾害发生频次<78~2122~6667~137≥138死亡人数<89~2526~7273~147≥148倒损房屋/万间<1.
31.
3~3.
83.
8~12.
612.
6~26.
9≥26.
9直接经济损失/亿元<0.
50.
5~2.
02.
0~4.
84.
8~15.
2≥15.
2灾情说明少较少中等较多多图51984—2013年中国龙卷风灾害(a.
龙卷风发生次数;b.
死亡失踪人数;c.
倒损房屋;d.
直接经济损失)空间分布Fig.
5Spatialdistributionofdisastersituationsincluding(a)tornadofrequency,(b)deadormissingnumber,(c)damagedorcollapsedhousesand(d)directeconomiclossoverChinafrom1984to2013.
100第2期黄大鹏,等:近30a中国龙卷风灾害特征研究地区、西南地区及北京、天津、海南直接经济损失少;上海、福建和广西直接经济损失较少;吉林、辽宁、内蒙古和福建直接经济损失中等;黑龙江、河北、河南、湖北、湖南、江西和广东直接经济损失较多;江苏、安徽和山东直接经济损失多,其中,安徽省龙卷风导致的直接经济损失最多,达34.
4亿元,山东和江苏次之,分别为31.
3亿元和31.
0亿元,云南、西藏和新疆的直接经济损失在10万元以下.
4结论与讨论本文利用中国气象局气象灾害灾情普查数据库中龙卷风灾情数据,分析了1984—2013年我国龙卷风灾害影响的时间和空间变化特征.
主要结论如下:(1)近30a,中国龙卷风年发生次数总体上呈现明显的减少趋势,且阶段性变化特征明显;龙卷风导致的死亡人数也呈现明显的减少趋势;倒损房屋数量呈现减少趋势;而直接经济损失则呈现弱的减少趋势,这可能与我国改革开放以来经济快速发展有关.
(2)中国龙卷风季节变化特征明显:其发生频次及其导致的死亡人数、倒损房屋数和直接经济损失均集中在夏季,其次是春季,7月最为频繁且灾情最重.
(3)总体上,中国龙卷风发生次数和直接经济损失均表现出西少东多的分布特征,龙卷风造成的死亡人数和倒损房屋数量在我国东部偏南地区较多.
江苏、安徽、湖北、湖南、江西和广东为中国龙卷风灾害发生频次高、死亡人数多且经济损失较重的省份,其中江苏和安徽最为严重.
本文对近30a间发生在中国的龙卷数量、死亡人数和灾情的年代际、年际变化以及平均值进行了统计分析,也对龙卷风频次高、灾情重的区域进行了大致划分,并得出了我国东部偏南地区春季和夏季龙卷风发生较多、造成的灾情较重.
这提示有关部门,这些地区更需要加强季节性龙卷风监测,并做好相应的预防工作.
总体上,本研究还停留在基础数据资料的统计分析上,下一步将开展精细化空间尺度的中国龙卷风灾情分析与危险性评估工作,有望更深层次地揭示中国龙卷风灾害的时空分布规律.
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