廣州市雷雨大風災害風險區劃

彭曉丹

（廣州市氣候與農業氣象中心，廣東廣州 511400）

雷雨大風是廣州汛期主要的災害性天氣之一。因雷雨大風導致房屋倒塌、倒桿倒牌、樹木折斷和農作物倒伏等屢見報道，影響城市經濟運行和安全生產。國內學者對雷雨大風的研究多集中于特征［1-5］和過程的個例分析［6-8］。在全球氣候變暖的背景下，極端天氣事件頻發導致的氣象災害以及引發的次生災害發生發展趨于嚴重，越來越多的學者關注和研究氣象災害風險評估。目前已有學者對廣東地區的雷電［9］、臺風［10］和暴雨［11］等風險區劃進行研究，但對廣州地區的雷雨大風風險評估仍未開展研究。本研究旨在利用地理信息技術建立廣州市雷雨大風災害風險評價模型，對廣州市各區的雷雨大風風險進行評估，研究結果可以為廣州各區的雷雨大風災害防御提供科學依據。

1 數據與方法

1.1 數據來源與指標選取

1）廣州市5個國家氣象觀測站1999—2018年觀測資料和資料完整度高的廣州市86個自動氣象站2014—2018年的觀測資料，以20：00（北京時，下同）為日界，一天內測站出現陣風風力≥8級同時伴有降水，并在前后1 h出現雷暴的過程（自動站以雷雨大風預警信號生效時間段內的過程），計為1個雷雨大風日。歷史資料中達到8級以上大風的數據較少，而根據2019年前廣東省雷雨大風預警信號定義，本研究將陣風達到7級以上伴有降水和雷暴的過程也并入雷雨大風天氣的分析［12］。

2）廣州市基礎地理信息數據；人口、GDP及農業等社會經濟數據來源于廣州市2017年統計年鑒。

1.2 雷雨大風災害風險評價指標

雷雨大風災害風險指數（f）是一個綜合性指數，由4個因子：致災因子危險性、孕災環境敏感性、承載體易損性、防災減災能力構成，其中致災因子、孕災環境、承載體與風險大小成正比，防災減災能力與風險大小成反比，災害風險的形成受各評價因子的作用強度各不相同，需要將不同的權重值賦予各評價因子。廣州市雷雨大風災害風險評價模型為

其中，ITS為廣州市雷雨大風災害風險指數；VH為雷雨大風災害致災因子危險性指數；VE為孕災環境敏感性指數；Vs為承災體脆弱性指數；VR表示防災減災能力指數。計算前需進行歸一化處理。WH、WE、WS、WR表示各評價因子的權重，且｜WH｜+｜WE｜+｜WS｜+｜WR｜＝1。各因子權重通過層次分析法（analytic-hierarchy process，AHP）獲得。

2 雷雨大風的時空特征和風險區劃

2.1 年變化特征

1999—2018年廣州逐年雷雨大風平均日數趨勢變化大致呈雙峰型，峰值分別出現在2005和2016年，進入21世紀后廣州雷雨大風平均日數逐年增加，自2006年開始呈減少趨勢，2011年雷雨大風日數達最少后開始呈增加趨勢，2016年后出現第2個峰值（圖1）。廣州各站雷雨大風天氣變化趨勢并不一致，從化、增城和番禺站在進入21世紀的前10年總體上呈上升趨勢，而后在2012年減少到最小值；花都站雷雨天氣發生頻繁，且大多數年份的雷雨大風日數高于其他各站記錄；廣州站在21世紀的前10年基本沒有雷雨大風天氣發生，2012年開始呈明顯增加趨勢，2011年開始廣州站遷至新站，觀測場地更為開闊，更易形成大風天氣。2016年為5個站雷雨大風天氣高發年份，而在2017年開始5個站均發生驟減。

圖1 1999—2018年廣州國家氣象站逐年的雷雨大風日數

2.2 多時間尺度分析

廣州5個國家站中以廣州站的雷雨大風資料時間序列最長，因此以該站的雷雨大風資料為研究對象，進行周期震蕩的小波分析，為保持數據序列的連續性，2011年后的數據仍沿用遷站前的原站點數據。由圖2可以看出，雷雨大風日數在8年以下尺度上沒有明顯的規律；隨著時間尺度的增加，在8～15年周期震蕩趨于平緩，表現為多-少的8個循環交替；15年以上尺度，周期規律越來越明顯；從即將閉合的等值線看，2017年以后雷雨大風天氣趨于減少。

2.3 風險區劃

因缺少雷雨大風災害資料，參考繆霄龍等［13］研究雷雨大風致災因子危險性區劃的方法，以風速大?。◤姸龋┖桶l生各級大風的年平均次數（頻次）作為致災指標，利用廣州5個國家站和86個自動站近5年的數據進行雷雨大風災害危險性區劃。

由圖3可以看出，南沙區中南部一帶以及黃埔區的中部地區易發生雷雨大風災害；其次為從化區中南部，黃埔區大部，南沙區中南部；花都區、中心城區、從化區北部、增城區以及番禺區中北部發生雷雨大風災害的可能性較低。分析認為，廣州市雷雨大風高危險區集中在流溪河流域及沿海地區。這些區域常受冷空氣和暖濕氣流的共同影響，汛期持續高溫積累的不穩定能量往往容易產生對流性天氣，且這些區域地勢平坦，風力往往比較大，因而雷雨大風天氣容易形成。

圖2 小波變換實部圖

圖3 廣州市雷雨大風危險性分布

基于廣州雷雨大風進行綜合風險區劃，廣州地區雷雨大風災害風險基本上由四周向中心城區遞減（圖4）。

圖4 廣州地區雷雨大風災害綜合風險區劃

從化人口密集區、增城區北部、黃埔區中部和南沙區中南部為高風險和次高風險區域。南沙區地處東部沿海，從化區河網密布，白云區和增城區農業產值高，醫療水平較低，因此雷雨大風災害風險較高。主城區因為經濟產值高，政府可投入的財政支持多，防災減災能力較強，雷雨大風天氣較少，處于次低和低風險等級區。其他次低風險區域主要分布在增城區的中南部和黃埔區的中北部，番禺區雷雨大風天氣發生次數較其他區域少，基礎設施和醫療水平較高，所以雷雨大風災害風險低。

3 結論

1）1999—2018年廣州市雷雨大風逐年變化呈雙峰型，其中2005和2016年為雷雨大風平均日數的峰值年，2016年達到第2個峰值后趨于減少。

2）廣州站近63年的雷雨大風日數在8～15年周期震蕩趨于平緩，表現為多-少的循環交替。2016年后雷雨大風天氣趨于減少。

3）廣州市雷雨大風災害風險由中心城區向四周遞增。高風險和次高風險的區域主要分布在從化區人口密集區、增城區北部、黃埔區中部和南沙區中南部。

雷雨大風災害風險區劃與諸多因素有關，易受資料數據及其準確性的限制，AHP分析法將定性和定量結合，但仍有主觀因素存在，區劃結果會存在一定的誤差。本研究評估單位到區級，以后可考慮使用各鎮街數據，結果將進一步精細化。