陶瑋，郭婷，吳瑞姣，周昆，邱學(xué)興

(1.安徽省氣象臺，合肥230031；2.安徽省蚌埠市氣象局，蚌埠233000)

引言

暴雨尤其是持續(xù)時間長、強(qiáng)度大、范圍廣的暴雨，常常引發(fā)洪澇、城市內(nèi)澇以及山洪、泥石流、滑坡等嚴(yán)重地質(zhì)災(zāi)害，造成重大經(jīng)濟(jì)損失和人員傷亡。我國降水量時空分布不均，不同區(qū)域地質(zhì)條件、抗災(zāi)能力差異較大，因此，暴雨災(zāi)害的預(yù)警和預(yù)防需要綜合考慮暴雨和各地氣候特點(diǎn)及災(zāi)情。目前，中國氣象局制定有《暴雨災(zāi)害等級》(GB/T 33680-2017)標(biāo)準(zhǔn)和《暴雨預(yù)警信號及防御指南》(見氣發(fā)〔2004〕206號文附件,以下簡稱《暴雨預(yù)警指南》)。其中，《暴雨災(zāi)害等級》標(biāo)準(zhǔn)是根據(jù)暴雨結(jié)束后的災(zāi)情調(diào)查得到的損失數(shù)據(jù)確定的，實(shí)際氣象服務(wù)工作中難以在暴雨前預(yù)估災(zāi)害，也難以提前預(yù)警和預(yù)防暴雨災(zāi)害?！侗┯觐A(yù)警指南》是基于全國暴雨樣本的統(tǒng)計(jì)結(jié)果，而我國降水空間分布差異大(閔愛榮等，2016)，年最大和年平均暴雨日數(shù)分布呈南多北少、東多西少的特征；同時受地形影響明顯，表現(xiàn)為多中心，沿海地區(qū)多于內(nèi)陸區(qū)域，山區(qū)迎風(fēng)坡多于背風(fēng)坡，其中大別山區(qū)西南側(cè)是年暴雨日數(shù)大值區(qū)之一(林建和楊貴名，2014；劉雨佳等，2017)，因此全國使用同樣的暴雨預(yù)警標(biāo)準(zhǔn)并不合理。即使一個省，降水分布不均也較明顯。如安徽，夏季暴雨雨量、日數(shù)、強(qiáng)度的年平均值分布同樣表現(xiàn)為南多北少的氣候差異(楊明等，2015)。安徽省以平原(占31.3%)、丘陵和山地(占60.7%)為主，湖沼洼地僅占8%，復(fù)雜地形的組合效應(yīng)是形成大暴雨的原因之一(趙玉春等，2012；趙瑜等，2015；朱紅芳等，2019)。因此，安徽省暴雨災(zāi)害預(yù)警等級應(yīng)根據(jù)不同區(qū)域和地形類型制定。

此外，《暴雨預(yù)警指南》沒有考慮降水與災(zāi)情的關(guān)系。近年來，暴雨造成的直接經(jīng)濟(jì)損失呈增加趨勢，損失較大的地區(qū)主要集中在我國南方(於莉等，2018)。不同地形條件下，暴雨造成的災(zāi)害也不相同。短時強(qiáng)降水在山地易誘發(fā)滑坡和泥石流等災(zāi)害(王秀榮等，2007)，而持續(xù)性暴雨在平原易引起城市內(nèi)澇、河流洪澇、農(nóng)田漬澇等災(zāi)害(丁一匯，2019)。另外，暴雨災(zāi)害也受城鄉(xiāng)經(jīng)濟(jì)發(fā)展不平衡的影響。隨著經(jīng)濟(jì)快速發(fā)展，暴雨造成的城鎮(zhèn)經(jīng)濟(jì)損失更大。針對不同致災(zāi)影響的暴雨，建立健全不同等級的氣象災(zāi)害應(yīng)急響應(yīng)機(jī)制，不僅能加深公眾對暴雨災(zāi)害嚴(yán)重程度的認(rèn)識，還能提高政府和公眾對暴雨災(zāi)害的防御與應(yīng)對能力，減少人員傷亡和財(cái)產(chǎn)損失。

綜合考慮各地降水分布、地質(zhì)條件、經(jīng)濟(jì)水平等差異，制定適合當(dāng)?shù)貧夂蛱攸c(diǎn)和業(yè)務(wù)服務(wù)需求的暴雨災(zāi)害預(yù)警等級具有重要意義。已有人對遼寧、福建、四川等省暴雨災(zāi)害作了災(zāi)害指標(biāo)、風(fēng)險、評估等方面的研究，但選取的暴雨樣本多基于24 h 降水量(韓秀君等，2014；陳香，2007；張順謙等，2019)，未考慮短時強(qiáng)降水的危害(童金等，2017)?；春恿饔驓庀笾行拇_定的預(yù)警指標(biāo)也僅限于山洪氣象災(zāi)害(葉金印等，2016)。為此，本文針對安徽省北有淮河、南有長江，西為大別山、東為平原，南有皖南山區(qū)的特殊地理位置，參考國家標(biāo)準(zhǔn)《暴雨災(zāi)害等級》和《暴雨預(yù)警指南》，基于1 h、24 h降水量分析安徽省暴雨特征，通過百分位法建立暴雨和災(zāi)情的統(tǒng)計(jì)關(guān)系，劃分安徽省暴雨災(zāi)害預(yù)警等級，以期為氣象部門啟動暴雨應(yīng)急響應(yīng)提供技術(shù)參考。

1 資料與方法

本文使用的資料包括： (1) 安徽省1961—2016 年81 個國家級地面氣象觀測站逐日降水量和2006—2016 年1 162 個地面自動觀測站逐小時雨量資料，均源自國家氣象信息中心的全國綜合氣象信息共享平臺CIMISS，并由該平臺進(jìn)行了質(zhì)控。前者用于統(tǒng)計(jì)暴雨過程的日數(shù)、范圍和降水量，后者用于分析短時強(qiáng)降水。(2)227個暴雨過程的災(zāi)情數(shù)據(jù)，此數(shù)據(jù)來源于1961—2016年安徽省民政廳和2006—2016年《安徽省氣象災(zāi)害年鑒》，并由省民政廳對其進(jìn)行了審核。

為了明確暴雨災(zāi)害預(yù)警等級的劃分依據(jù)，對相關(guān)概念定義如下：(1)暴雨日為前一日20 時至當(dāng)日20 時有一個或以上國家站降水超過50 mm。(2)暴雨過程，指發(fā)生在安徽省范圍內(nèi)的一次暴雨日在1 d及以上且暴雨區(qū)不少于3 個國家站的降水過程。(3)暴雨過程持續(xù)天數(shù)，指一次暴雨過程中連續(xù)出現(xiàn)暴雨的日數(shù)，一次暴雨過程的開始日為暴雨出現(xiàn)的第一天，結(jié)束日為連續(xù)出現(xiàn)暴雨的最后一天。如2006 年7 月2 日20時—3日20時安徽有1個國家地面觀測站出現(xiàn)暴雨，3日20 時—4 日20 時有12 站出現(xiàn)暴雨，4 日20 時—5 日20 時有21 個站暴雨，那么，2006 年7 月3—5日連續(xù)暴雨應(yīng)統(tǒng)計(jì)為一次暴雨過程，持續(xù)時間為3 d，暴雨過程的開始日和結(jié)束日分別為7月3日和5日。(4)暴雨區(qū)，為暴雨過程中出現(xiàn)暴雨的國家觀測站總數(shù)，重復(fù)出現(xiàn)暴雨的站點(diǎn)只記一次。(5)暴雨過程累積降水量，指暴雨過程持續(xù)期間暴雨區(qū)中各站累積降水量的平均值。

首先，本文采取氣候平均法分析安徽省年暴雨日數(shù)分布特征，使用頻率統(tǒng)計(jì)方法分析區(qū)域性暴雨持續(xù)天數(shù)及其與災(zāi)情的關(guān)系。然后，在使用氣候平均、廣義極值方法分析的基礎(chǔ)上，使用概率密度函數(shù)(PDF)計(jì)算平均日降水量和小時雨量，將安徽省分為沿淮淮北、大別山區(qū)及皖南山區(qū)、沿江及江淮之間三個區(qū)域。結(jié)合百分位法研究暴雨區(qū)平均日降水量、小時雨量與災(zāi)情等級的對應(yīng)關(guān)系。其中，災(zāi)情等級參照《暴雨災(zāi)害等級》和《地質(zhì)災(zāi)害防治條例》進(jìn)行劃分，具體分級見表1。最后，根據(jù)以上建立的暴雨與災(zāi)情的統(tǒng)計(jì)關(guān)系劃分暴雨災(zāi)害預(yù)警等級，共四級，即Ⅳ級(輕度)、Ⅲ級(中度)、Ⅱ級(重度)、Ⅰ級(特重)。

表1 安徽省暴雨災(zāi)害等級劃分Table 1 Indices for grade classification of rainstorm disaster events in Anhui Province.

2 暴雨災(zāi)害預(yù)警等級的劃分

如前所述，全國性標(biāo)準(zhǔn)未能體現(xiàn)暴雨災(zāi)害的區(qū)域性差異，且現(xiàn)有暴雨預(yù)警規(guī)范和災(zāi)害等級標(biāo)準(zhǔn)僅只關(guān)注暴雨或?yàn)?zāi)情，未將二者結(jié)合起來，難以根據(jù)暴雨預(yù)報提前制定防災(zāi)減災(zāi)措施。因此，下文從暴雨過程持續(xù)天數(shù)、區(qū)域、范圍、日降水量、小時雨量5個方面來確定安徽省暴雨災(zāi)害預(yù)警等級。此外，統(tǒng)計(jì)安徽省1981—2010年降水氣候資料顯示，5—9月暴雨日數(shù)占比為85.9%，其他月份暴雨極少(于波等，2013)。因此，本文選取5—9月作為暴雨災(zāi)害預(yù)警等級劃分時段。

2.1 持續(xù)天數(shù)

安徽省81個國家級地面氣象觀測站平均年暴雨日為4 d(于波等，2013)，年暴雨日數(shù)從南向北遞減。其高值區(qū)位于大別山區(qū)和皖南山區(qū)，低值區(qū)位于沿淮淮北地區(qū)。同時，安徽省暴雨量與年暴雨日數(shù)的分布非常一致，隨緯度增加而減小(少)，隨海拔高度增加而有所增加(謝五三和田紅，2011；黃勇等，2012)。葉殿秀等(2019)的統(tǒng)計(jì)研究表明，1961—2016年我國年均單次區(qū)域性暴雨過程持續(xù)日數(shù)呈增長趨勢，區(qū)域性暴雨過程的持續(xù)日數(shù)平均為2.1d，其中南方型平均2.2 d；持續(xù)日數(shù)在1～2 d的過程數(shù)占總過程數(shù)的73.3%，持續(xù)日數(shù)為3～5 d的過程數(shù)占總數(shù)的21.7%。而安徽地區(qū)持續(xù)時間在2 d以內(nèi)的暴雨過程占81%，3 d 的占14.5%，4 d 或以上的占4.5%。中國氣象局規(guī)定的暴雨藍(lán)色、黃色、橙色預(yù)警對應(yīng)的暴雨過程持續(xù)天數(shù)分別為1、2、3 d，但紅色預(yù)警仍只考慮暴雨過程持續(xù)3 d的情況，而3 d及以上的暴雨過程在安徽的比例接近20%，難以體現(xiàn)其極端性，最高級別的預(yù)警應(yīng)規(guī)定暴雨過程持續(xù)天數(shù)至少4 d，況且一旦到4 d左右，災(zāi)情往往較重，如1996年6月29日—7月2日安徽黃山、2008年7月29日—8月2日滁州的持續(xù)暴雨均導(dǎo)致重大災(zāi)情(表2)。因此，對應(yīng)暴雨災(zāi)害預(yù)警等級的暴雨持續(xù)天數(shù)(D)分別為：Ⅳ級(輕度)，D≥1 d；Ⅲ級(中度)，D≥2 d；Ⅱ級(重度)，D≥3 d；Ⅰ級(特重)，D≥4 d。

表2 1996年6月29日—7月2日和2008年7月29日—8月2日安徽暴雨過程的特征與災(zāi)情Table 2 Characteristics and disaster situation of two rainstorm events occurred in Anhui during June 29 to July 2 in 1996 and July 29 to August 2 in 2008.

2.2 暴雨區(qū)域

參考安徽省地方標(biāo)準(zhǔn)《安徽氣象地理分區(qū)》和本省暴雨日數(shù)的空間分布，將安徽省劃分為沿淮淮北(Ⅰ)、大別山區(qū)及皖南山區(qū)(Ⅱ)、沿江及江淮之間(Ⅲ)三個區(qū)域(圖1)，三個區(qū)域所包含的國家站分別為27個、24個和30個。

在氣候統(tǒng)計(jì)的基礎(chǔ)上，選出1961—2016 年安徽省每年持續(xù)時間最長、過程累計(jì)降水量最大的暴雨過程各3個作為初始樣本，在初始樣本中選出滿足以下兩個條件的暴雨過程：(1)暴雨過程至少有1個國家地面觀測站日降雨量超過80 mm；(2)至少有1個站日降雨量居有氣象記錄以來前20位。由此統(tǒng)計(jì)得到93次暴雨過程，記為93 個暴雨極值樣本，共164 個暴雨日。將日降水量劃分為15 個區(qū)間，其中第一個區(qū)間為1～10 mm，最后一個區(qū)間為＞140 mm，其他區(qū)間以10 mm 為間隔，其24 h 降水量落在每個區(qū)間的概率(PDF)分布見圖2。

圖1 安徽沿淮淮北(Ⅰ)、大別山區(qū)及皖南山區(qū)(Ⅱ)、沿江及江淮之間(Ⅲ)三個區(qū)域的劃分Fig.1 Division of the three areas that are the northern Anhui along Huaihe River(I),the Dabie Mountain and southern Anhui mountain regions(II)and the region between Yangtze River and Huaihe River(Ⅲ)in Anhui.

圖2 1961—2016年沿淮淮北、大別山區(qū)及皖南山區(qū)、沿江及江淮之間三個區(qū)域極值暴雨過程日降水量概率(PDF，單位:%)分布Fig.2 Daily rainfall probability density function(PDF,unit:%)of extreme rainstorm events in the northern Anhui along Huaihe River,the Dabie Mountain and southern Anhui mountain regions and the region between Yangtze River and Huaihe River of Anhui from 1961 to 2016.

式(1)中，Nk為降水量落在第k 個區(qū)間的站次數(shù)。極值樣本中三個區(qū)域24 h降水量的PDF顯示(圖2)，＞50、＞100、＞140 mm·(24 h)-1的PDF與6月平均暴雨日數(shù)分布一致，南部山區(qū)明顯大于沿淮淮北，且隨著降水量增大，PDF 減小。大別山區(qū)及皖南山區(qū)的暴雨P(guān)DF最大，沿淮淮北的數(shù)值明顯小于山區(qū)，沿江及江淮之間的PDF 介于前兩者之間，且當(dāng)日降水量為50～80 mm·(24 h)-1時，沿江及江淮之間的PDF 接近山區(qū)，當(dāng)日降水量＞80 mm·(24 h)-1時，沿江及江淮之間PDF 向沿淮淮北的靠近。另外，三個區(qū)域代表站的＞50 mm·(12 h)-1、＞30 mm·(1 h)-1的PDF 也顯示出類似的空間分布(圖略)。

綜上所述，安徽省內(nèi)沿淮淮北、大別山區(qū)及皖南山區(qū)、沿江及江淮之間三個區(qū)域的暴雨表現(xiàn)為不同的暴雨日數(shù)和降水量PDF 特征，且地形分別以平原、山地、丘陵為主，暴雨致災(zāi)影響不同，所以要對這三個區(qū)域分別劃分暴雨災(zāi)害預(yù)警等級。

2.3 暴雨過程的范圍

利用本文第2.2節(jié)選出的1961—2016年暴雨極值樣本，統(tǒng)計(jì)各暴雨過程中暴雨區(qū)的大小(除去重復(fù)站的暴雨站數(shù)之和)，其結(jié)果見圖3。從中看到，安徽省出現(xiàn)暴雨的站數(shù)普遍超過5個(全省共有81個站，5站約占全省總站數(shù)的6%)，大多數(shù)暴雨過程影響區(qū)域的站點(diǎn)數(shù)在10～40 之間，涉及第2.2 節(jié)劃分的三個區(qū)域中的兩個，平均每個區(qū)域出現(xiàn)5～20個暴雨站。當(dāng)相鄰5站出現(xiàn)暴雨時，則暴雨面積在每個分區(qū)中所占面積超過20%，當(dāng)相鄰22站出現(xiàn)暴雨時，占比可達(dá)90%，甚至覆蓋整個分區(qū)。此外，線性回歸分析顯示，近56 a 來安徽暴雨過程影響范圍呈擴(kuò)大趨勢，平均每年增加0.409個站，此趨勢通過0.05顯著性水平檢驗(yàn)。

圖3 1961—2016年安徽省極值暴雨過程影響區(qū)內(nèi)國家級氣象觀測站點(diǎn)數(shù)的時間序列Fig.3 Time series of the number of national weather stations within the area affected by the extreme rainstorm events in Anhui from 1961 to 2016.

參照中國氣象局《暴雨預(yù)警指南》中暴雨過程的范圍(四個等級均要求暴雨過程的范圍約占全國面積的6%及以上)，并結(jié)合安徽實(shí)際情況，從IV 級到I 級，劃分等級的暴雨面積逐級增大，確定暴雨過程范圍如下：占全省面積比例分別為Ⅳ級(輕度)≥20%，Ⅲ級(中度)≥40%，Ⅱ級(重度)≥60%，Ⅰ級(特重)≥80%。對應(yīng)的國家級地面氣象觀測站數(shù)見表3。

2.4 暴雨區(qū)平均日降水量

在全球氣候變暖背景下，我國極端強(qiáng)降水的平均值和極值均呈增加趨勢，極端強(qiáng)降水事件也逐漸增多(高濤和謝立安，2014)。安徽省24 h 降水極大值分布不均，全省普遍為180～240 mm；其高值區(qū)主要分布在大別山區(qū)，最大值在岳西，達(dá)544 mm；沿淮為一低值區(qū)，最低值在懷遠(yuǎn)，為186 mm(于波等，2013)。安徽省極端強(qiáng)降水主要發(fā)生在梅雨期和臺風(fēng)引發(fā)的強(qiáng)降水過程中(謝五三等，2017)。

表3 安徽省三個區(qū)域不同等級暴雨過程的站數(shù)指標(biāo)Table 3 Station number thresholds of the different grades for rainstorm events in three areas of Anhui Province.

暴雨致災(zāi)性不僅與降水量有關(guān)，還受地域防洪抗災(zāi)能力影響。如，山區(qū)暴雨會誘發(fā)滑坡、泥石流等災(zāi)害，而江河流域排澇能力較強(qiáng)，對其災(zāi)害相對容易防控。為了定量統(tǒng)計(jì)暴雨日降水量與災(zāi)情的對應(yīng)關(guān)系，將1961—2016 年安徽省民政廳提供的災(zāi)情和2006—2016《安徽省氣象災(zāi)害年鑒》中收錄的227個暴雨過程的災(zāi)情數(shù)據(jù)，按照表1 的規(guī)定將所有暴雨災(zāi)害過程劃分為四種類型，即小型(light)、中型(Mediumn)、大型(Heavy)和特大型(Extreme)，分別對應(yīng)本文規(guī)定的Ⅳ級、Ⅲ級、Ⅱ級、Ⅰ級由輕到重的暴雨災(zāi)害預(yù)警等級，每級樣本數(shù)分別為89、68、44、16。其中，特大型災(zāi)害的極端性較突出，約5～10 a一遇，其樣本較少。對于每級暴雨災(zāi)害，分析其對應(yīng)的暴雨區(qū)平均日降水量的百分位分布特征(圖4)。根據(jù)圖4的統(tǒng)計(jì)結(jié)果，沿淮淮北和沿江及江淮之間的Ⅳ級、Ⅲ級、Ⅱ級、Ⅰ級預(yù)警的降水閾值分別由輕度、中度、重度、特重災(zāi)害對應(yīng)的25、50、50、75百分位決定，山區(qū)由于地質(zhì)條件脆弱且發(fā)生山洪、泥石流的隱患大，故適當(dāng)降低閾值，由輕度、中度、重度、特重對應(yīng)的10(Ⅳ級)、50(Ⅲ級)、50(Ⅱ級)、50(Ⅰ級)百分位決定。暴雨區(qū)平均日降水量的等級劃分見表4。

圖4 沿淮淮北(a)、沿江及江淮之間(b)、大別山區(qū)及皖南山區(qū)(c)各災(zāi)情等級暴雨區(qū)不同百分位平均日降水量(單位：mm)分布Fig.4 Distribution of the different percentiles of mean daily precipitation(unit：mm)in the rainstorm areas of different disaster grades in(a)the northern Anhui along Huaihe River,(b)the Dabie Mountain and southern Anhui mountain regions and(c)the region between Yangtze River and Huaihe River of Anhui.

表4 安徽三個區(qū)域不同等級暴雨過程的平均日降水量指標(biāo)(單位:mm)Table 4 Thresholds(unit：mm)of mean daily precipitation for the different grades of rainstorm events in three areas of Anhui Province.

圖5 給出1961—2016 年安徽省93 次極值暴雨過程累計(jì)降水量的年變化，其大都在100 mm以上，且有緩慢增長趨勢（通過0.05顯著性水平檢驗(yàn)），其增長趨勢明顯。通過災(zāi)情統(tǒng)計(jì)發(fā)現(xiàn)，持續(xù)時間長、范圍廣、強(qiáng)度大的暴雨嚴(yán)重影響人民生命財(cái)產(chǎn)安全和經(jīng)濟(jì)社會發(fā)展，當(dāng)暴雨過程累計(jì)雨量超過300 mm或暴雨區(qū)日平均降水量超過120 mm時，其造成的災(zāi)情較重。如，1991年7 月5—8 日暴雨區(qū)日平均降水量達(dá)到138.9 mm，過程總雨量374.8 mm，暴雨過程影響范圍約占到全省面積的33%，導(dǎo)致88 人死亡和27.6 億元經(jīng)濟(jì)損失；再如，1996年6月29日—7月2日暴雨區(qū)日平均降水量達(dá)到157.2 mm，過程總雨量492 mm，暴雨過程涉及范圍占全省面積的31%，造成66 人死亡、57.75 億元經(jīng)濟(jì)損失。根據(jù)表3、表4中的指標(biāo)，可以確定這兩次過程的降水量和范圍均達(dá)到了I級暴雨災(zāi)害預(yù)警標(biāo)準(zhǔn)。

2.5 小時雨量

安徽省30 a氣候資料統(tǒng)計(jì)顯示(于波等，2013)，各地1 h降水極大值同樣呈現(xiàn)出多個大值中心，極大值中心主要分布在大別山區(qū)，最大值在霍山，達(dá)109 mm；其低值區(qū)主要在馬鞍山和蕪湖，分別為56、67 mm。可見，暴雨強(qiáng)度越大，越易致災(zāi)。如2013年6月30日黃山大暴雨，1 h最大雨量達(dá)83.4 mm(歙縣洽舍)，造成山洪暴發(fā)、塌方等災(zāi)害，多地江河水位迅速上升，因?yàn)?zāi)死亡5人、失蹤1人、緊急轉(zhuǎn)移1.09萬人，直接經(jīng)濟(jì)損失2.7億元。

圖5 1961—2016年安徽省極值暴雨過程的累積降水量(單位:mm)時間序列Fig.5 Time series of the accumulated rainfall(unit:mm)of extreme rainstorm events in Anhui from 1961 to 2016.

為了統(tǒng)計(jì)小時雨量的分布特征，分別計(jì)算2006年以來沿淮淮北、大別山區(qū)及皖南山區(qū)、沿江及江淮之間小時雨量的95、99.5、99.9、99.95、99.99百分位值(表5)。其中95、99.5、99.9 百分位值分別對應(yīng)《短時臨近降雨強(qiáng)度等級劃分》中的暴雨、大暴雨和特大暴雨。沿淮淮北、大別山區(qū)及皖南山區(qū)、沿江及江淮之間95百分位值對應(yīng)的小時雨量分別為14.8 mm、11.3 mm、17.2 mm(與《短時臨近降雨強(qiáng)度等級劃分》中暴雨的范圍8.0～19.9 mm·h-1相一致),均小于短時強(qiáng)降水(20 mm·h-1)的閾值，每年發(fā)生的頻數(shù)在10次左右，若以此為Ⅳ級預(yù)警的閾值會導(dǎo)致應(yīng)急響應(yīng)的次數(shù)過多。因此，Ⅳ級、Ⅲ級、Ⅱ級、Ⅰ級預(yù)警對應(yīng)的最大小時降水量閾值分別由99.5、99.9、99.95、99.99 百分位值決定，其具體設(shè)置見表5。

表5 安徽三個區(qū)域不同百分位小時雨量分布與不同等級暴雨小時最大降水量指標(biāo)(單位:mm)Table 5 Different percentiles of hourly precipitation(unit：mm)and the maximum hourly precipitation thresholds(unit：mm)for the different levels of rainstorm events in the three areas of Anhui.

3 暴雨災(zāi)害預(yù)警等級的劃分及其應(yīng)用

綜合以上分析結(jié)果，可以得到安徽省沿淮淮北、大別山區(qū)及皖南山區(qū)、沿江及江淮之間三個區(qū)域的暴雨災(zāi)害預(yù)警等級見表6。在實(shí)際運(yùn)用中，滿足表6中4個指標(biāo)中的任意2 個，則發(fā)布相應(yīng)等級的預(yù)警。如預(yù)計(jì)某一暴雨過程有一個指標(biāo)達(dá)到Ⅰ級，另一個指標(biāo)達(dá)到Ⅱ級，則發(fā)布暴雨災(zāi)害Ⅱ級預(yù)警(達(dá)到Ⅰ級指標(biāo)必然滿足Ⅱ級，合計(jì)有兩項(xiàng)達(dá)到Ⅱ級)，若有2 個指標(biāo)達(dá)到Ⅰ級，則發(fā)布Ⅰ級預(yù)警。

對安徽省不同區(qū)域暴雨災(zāi)害預(yù)警等級劃分指標(biāo)的應(yīng)用效果從以下三個方面進(jìn)行了檢驗(yàn)。首先，統(tǒng)計(jì)1981—2018 年全省致災(zāi)的149 個暴雨過程，針對三個區(qū)域分別進(jìn)行暴雨災(zāi)害預(yù)警等級回代檢驗(yàn)，得到預(yù)警發(fā)布周期為Ⅳ級(輕度)在0.66～0.82 a 之間，Ⅲ級(中度)約為1.15～1.90 a，Ⅱ級(重度)為3.16～3.80 a，Ⅰ級(特重)為9.5～12.6 a。這說明該標(biāo)準(zhǔn)符合安徽暴雨災(zāi)害特征，也能體現(xiàn)不同等級預(yù)警的極端性。預(yù)警發(fā)布準(zhǔn)確率為75%～80%，96%的偏差在一個級別以內(nèi)。Ⅳ級預(yù)警的漏報率在2%以內(nèi)，說明上述等級劃分可以對暴雨災(zāi)害起到有效的預(yù)警作用。雖然Ⅱ級以上預(yù)警漏報率在40%左右，但80%以上漏報樣本發(fā)生在2000 年前，受當(dāng)時預(yù)報能力和交通、通訊水平限制難以及時有效轉(zhuǎn)移人口，易發(fā)生群死群傷大型災(zāi)害，2000年以后，漏報率下降到15%以下。

分析1981年以來Ⅰ級(特重)預(yù)警在安徽汛期的應(yīng)用情況顯示，40 a內(nèi)沿淮淮北地區(qū)有3次達(dá)到Ⅰ級(特重)預(yù)警等級，其他兩個區(qū)域均有4次。沿淮淮北地區(qū)I級預(yù)警發(fā)生在1983年7月、1998年6月、2000年6月；大別山區(qū)和皖南山區(qū)I 級預(yù)警發(fā)生在1984 年8 月、1996年6月底7月初、2010年7月和2020年7月；江淮之間和沿江地區(qū)I級預(yù)警發(fā)生在1991年7月、1999年6月；2010年7月和2020年7月。

最后，為了顯示暴雨災(zāi)害預(yù)警等級在安徽2020年應(yīng)用情況，對該年6月1日—7月31日的暴雨過程進(jìn)行應(yīng)用。2020年安徽省梅雨期60 d、平均暴雨日數(shù)4.9 d(最多桐城、黟縣、祁門和黃山光明頂達(dá)12 d)、平均降水量為856 mm(岳西鷂落坪最大為2 161 mm)，累計(jì)雨量超過600 mm的面積占全省61.3%(超過1 200 mm的國家站有12個)、金寨(7月18日309.5 mm，為最大日雨量)和六安出現(xiàn)特大暴雨，以上5個方面數(shù)據(jù)均為1961年有完整氣象記錄以來歷史同期第一位。

6月5、10日大別山區(qū)及皖南山區(qū)有5個國家站出現(xiàn)了暴雨，暴雨區(qū)平均日降水量分別為66.7 mm 和68.3 mm，災(zāi)害預(yù)警等級達(dá)到Ⅳ級(輕度)，在6月21—22日，暴雨區(qū)平均日降水量上升至80.9 mm，災(zāi)害預(yù)警升級到Ⅲ級(中度)，期間因?yàn)?zāi)死亡1人，直接經(jīng)濟(jì)損失3.3億元。7 月5—8 日皖南山區(qū)84%的面積發(fā)生暴雨，暴雨區(qū)平均日降水量99.5 mm，最大小時雨量80 mm，災(zāi)害預(yù)警達(dá)到Ⅱ級(重度)。該過程造成4人死亡，直接經(jīng)濟(jì)損失86.9億元，其中7日因暴雨內(nèi)澇嚴(yán)重，黃山市歙縣高考延期。7 月17—19 日，江淮之間和沿江86%的面積有暴雨，暴雨區(qū)平均日降水量143.5 mm，發(fā)布暴雨災(zāi)害Ⅰ級(特重)預(yù)警。該過程因?yàn)?zāi)死亡或失蹤4人，直接經(jīng)濟(jì)損失86 億元，長江、巢湖流域17個站超歷史最高水位，僅合肥市就啟用了9 個666.667 hm2(折合1萬畝)以上的大圩蓄洪。沿淮淮北76%以上的區(qū)域在7月11日、17日、22日發(fā)生暴雨，日平均降水量超過90 mm，達(dá)到Ⅱ級(重度)暴雨災(zāi)害預(yù)警級別，淮河王家壩水位超保證水位0.29 m，于7 月20 日開閘泄洪。由暴雨災(zāi)害預(yù)警標(biāo)準(zhǔn)在2020年安徽汛期的應(yīng)用情況可知，其符合安徽暴雨災(zāi)害特征，能夠?yàn)檎兔癖娬_決策提供參考。

4 結(jié)論與討論

本文利用1961—2016 年安徽省81 個國家級地面氣象觀測站雨量和2006—2016 年地面自動觀測站小時降水量資料以及1961—2016 安徽省民政廳災(zāi)情與2006—2016《安徽省氣象災(zāi)害年鑒》中收錄的227次暴雨過程災(zāi)情數(shù)據(jù)，對安徽暴雨和災(zāi)情進(jìn)行了統(tǒng)計(jì)分析，并根據(jù)暴雨過程的持續(xù)天數(shù)、位置、范圍、降水量確定了Ⅰ—Ⅳ級暴雨災(zāi)害預(yù)警等級。主要結(jié)論如下：

(1)對暴雨過程的持續(xù)天數(shù)指標(biāo)，按1—4 d劃分為4 個等級。相比中國氣象局《暴雨預(yù)警指南》，此暴雨災(zāi)害預(yù)警等級的Ⅰ級暴雨過程持續(xù)時間從3 d增加到4 d，4 d 及以上的暴雨過程約占樣本總數(shù)的5%，此標(biāo)準(zhǔn)符合安徽暴雨的氣候特點(diǎn)和災(zāi)情。

(2)將安徽全省劃分沿淮淮北、大別山區(qū)及皖南山區(qū)、沿江及江淮之間三個區(qū)域，分別根據(jù)日平均降水量和小時降水量制定預(yù)警等級，更符合本省暴雨雨情。對于每個區(qū)域，根據(jù)暴雨區(qū)占區(qū)域總面積的百分比確定暴雨災(zāi)害預(yù)警范圍指標(biāo), Ⅰ—Ⅳ級分別為80%、60%、40%、20%。

(3)根據(jù)不同區(qū)域特征，建立暴雨預(yù)警降水量閾值和災(zāi)情的對應(yīng)關(guān)系。IV級(輕度)預(yù)警山區(qū)、沿淮淮北、沿江及江淮之間日降水量閾值分別為55 mm、65 mm和70 mm，山區(qū)易發(fā)生滑坡、泥石流等災(zāi)害，較低的閾值可保證一旦暴雨發(fā)生就能啟動最基本的應(yīng)急響應(yīng)，而長江排澇能力較強(qiáng)，較高的閾值可以減少空報，降低防災(zāi)成本。此外，山區(qū)易發(fā)生強(qiáng)降水，該區(qū)域I級預(yù)警的日降水量閾值達(dá)到150 mm，也符合安徽實(shí)際情況。

(4)中國氣象局《暴雨預(yù)警指南》指標(biāo)中無小時雨量，考慮短時強(qiáng)降水對地質(zhì)災(zāi)害和城市內(nèi)澇的影響，本標(biāo)準(zhǔn)增加了小時雨量指標(biāo)。

(5) 暴雨災(zāi)害預(yù)警發(fā)布周期為，Ⅳ級(輕度) 0.66～0.82 a，Ⅲ級(中度)1.15～1.90 a，Ⅱ級(重度)3.16～3.80 a，Ⅰ級(特重)9.50～12.60 a。該標(biāo)準(zhǔn)在2020年6—7月安徽的實(shí)際應(yīng)用顯示，其中7月17—19日，根據(jù)該標(biāo)準(zhǔn)，全省暴雨災(zāi)害預(yù)警達(dá)到Ⅰ級(特重)，安徽省防汛指揮部采納省氣象局應(yīng)急響應(yīng)建議，于7月20日打開淮河王家壩閘泄洪，極大地減輕了災(zāi)害可能造成的損失。

作為安徽省地方標(biāo)準(zhǔn)，本文制定的暴雨災(zāi)害預(yù)警等級標(biāo)準(zhǔn)已由安徽省市場監(jiān)督管理局于2020 年1 月25日發(fā)布實(shí)施。今后還將針對強(qiáng)對流、大霧、暴雪、低溫冰凍、高溫等展開氣象災(zāi)害預(yù)警等級的地方標(biāo)準(zhǔn)制定工作，以便更好地服務(wù)于地方黨委政府及其職能部門和社會公眾。