黃南地區氣象災害特征分析及公路降雨預警研究
丁立善張長(cháng)棟石榮善
青海省防災減災重點(diǎn)實(shí)驗室青海省雜多縣氣象局青海省河南縣氣象局
摘 要：利用2009-2019年黃南地區氣象年報表中氣象災害的記錄進(jìn)行特征分析，結果表明黃南地區的氣象災害類(lèi)別有9類(lèi)，主要是暴雨洪澇、冰雹、雪災、地質(zhì)災害，主要發(fā)生在*-9月，按空間分析黃南河南是氣象災害高發(fā)地，公路氣象災害與氣象災害發(fā)生時(shí)間一致，但空間上公路氣象災害與氣象災害發(fā)生的高發(fā)地不同，公路氣象災害高發(fā)地是同仁黃南。基于降雨量、預警站點(diǎn)和地形結構建立的黃南公路降雨預警，預警效果較好，可以用于黃南地區公路的氣象業(yè)務(wù)服務(wù)中。
關(guān)鍵詞：氣象災害;公路預警;黃南地區;
作者簡(jiǎn)介：丁立善(19*9-),男，工程師，主要研究方向：氣象服務(wù)黃南。;
隨著(zhù)西北暖濕化日益顯著(zhù)，造成西北氣象災害次數增加、強度增大，對本地化的氣象災害進(jìn)行分析可以針對性開(kāi)展氣象服務(wù)，通過(guò)建立有效的公路預警指標，可及時(shí)地減少氣象災害對公路通行的危害黃南。早在20世紀*0年代代歐洲就建立了實(shí)時(shí)公路預報系統，我國公路氣象服務(wù)起步較晚，但發(fā)展速度較快，主要得益于氣象觀(guān)測技術(shù)的進(jìn)步和我國公路交通建設的快速發(fā)展[1]。國內學(xué)者也對公路的氣象災害進(jìn)行了研究，張曉美等[2]研究指出青海省公路交通的氣象災害主要是強降雨和公路積雪，張金滿(mǎn)等[*]開(kāi)展了災害性天氣交通事故特征及霧天公路通行預警指標體系的研究，德慶卓嘎等[*]開(kāi)展了公路交通地質(zhì)災害氣象預警， 保廣裕等[*] 對青海省公路沿線(xiàn)強降雪天氣災害風(fēng)險進(jìn)行了區劃研究，金欣等[*]對海東市G*京藏高速公路(馬場(chǎng)垣至平安段)進(jìn)行了氣象災害風(fēng)險普查與防范對策的研究。氣象災害影響黃南地區的公路安全通行時(shí)有發(fā)生，如暴雨、強降水引發(fā)的落石、滑坡、泥石流、洪澇，導致公路的通行條件下降，影響著(zhù)公路交通的安全和保障，如2010年9月21日同仁氣象站測降水量達到7*.1mm, 2*h達到黃色暴雨量級，引發(fā)洪水、泥石流，致使省道20*公路同仁境內出現約*00余米公路被泥石流掩埋，公路中斷*h, 經(jīng)交通部門(mén)的組織搶修，于21日凌晨1時(shí)*0分左右公路基本恢復通車(chē)。因此通過(guò)研究本地化的氣象災害的時(shí)空特征發(fā)生及其規律，采用在公路沿線(xiàn)已建立的氣象自動(dòng)站針對性的開(kāi)展公路氣象服務(wù)，建立氣象災害公路防范機制，實(shí)現公路的安全通行就顯得十分必要。在黃南地區降雨、降雪是造成交通事故最嚴重的災害性天氣[7],因此加強對氣象災害的分析研究，并制定相應的對策，可以保障公路安全通行，并提高本地化專(zhuān)業(yè)氣象服務(wù)的水平。
1 區域概況與資料
黃南藏族自治州是青海省的*個(gè)地級行政區之一，位于青海省東南部，因地處黃河之南而得名[*]黃南。黃南地區地形復雜，呈北低南高，海拔在19**～*9**m之間。黃南地區交通方式單一，澤庫機場(chǎng)項目和西成高鐵項目還在建設中，目前交通方式主要依靠張汶高速公路G0*11(平安—同仁)、省道S20*(平安—河南),所以黃南地區公路的通行直接影響著(zhù)黃南人民的生產(chǎn)生活，因此針對本地化的公路建立氣象公路預警保障工作就顯得十分重要。
本文采用的氣象災害資料是根據各縣年報表中統計而來(lái)的2009-2019年的災情信息黃南。災情信息主要來(lái)源為氣象部門(mén)收集民政局、交通局、應急管理局等部門(mén)獲取后記錄在每月A文件中，在年底的時(shí)候統一制作J文件中備注保存，降水資料為通過(guò)CIMISS氣象數據統一服務(wù)接口下載的每日降水量得到，所以數據可靠。
2 氣象災害特征分析
2.1 氣象災害特征
圖1 黃南地區氣象災害圖
根據201*年執行的《全國氣象災情收集上報技術(shù)規范》[9]對黃南地區2009-2019年氣象災害信息統計分析可得黃南地區氣象災害圖如圖1所示，分析可得黃南地區的氣象災害有9類(lèi)，分別是暴雨洪澇、冰雹、雪災、地質(zhì)災害、大風(fēng)、雷電、其他、干旱和沙塵暴，共有11*條災情信息記錄，年均10.*條黃南。從氣象災害類(lèi)別的占比分析可得，暴雨洪澇占*1.2%,其余為冰雹21.9%、雪災9.*%、地質(zhì)災害*.7%、大風(fēng)7.0%、雷電7.0%、其他2.*%、干旱0.9%、沙塵暴0.9%,由此分析可得，黃南地區的主要氣象災害類(lèi)別是暴雨洪澇、冰雹、雪災、地質(zhì)災害，主要氣象災害類(lèi)別占比高達*1.*%且主要災害容易造成公路、損壞、受阻中斷。
2.2 氣象災害時(shí)空分布特征
按月統計2009-2019年黃南地區氣象災害如圖2(a)可得，氣象災害主要發(fā)生在*-9月，占比高達**.2%,其中7月和*月是高發(fā)期，主要是暴雨洪澇、地質(zhì)災害、冰雹、雷電，其中2月是雪災的高發(fā)期，比較特殊的是12月未有災情發(fā)生黃南。按空間分析黃南地區氣象災害如圖2(b)可得，氣象災害依次是為河南、同仁、尖扎、澤庫，河南縣最多高達**次，澤庫最少為*次，其余為同仁*1次，尖扎21次，河南是氣象災害高發(fā)地。
2.* 公路氣象災害時(shí)空分布特征
圖2 黃南地區氣象災害時(shí)空分布特征圖
圖* 黃南地區公路氣象災害
黃南地區影響公路通行的主要因素是降水誘發(fā)的暴雨洪澇、地質(zhì)災害、雪災及其伴生災害洪水、滑坡、泥石流、積雪、道路結冰等黃南。2009-2019年發(fā)生的11*條災情信息記錄中有**條公路氣象災害，其中暴雨洪澇為2*次，雪災*次，地質(zhì)災害*次，如圖*(a)所示按月統計分析可得，主要集中在*-9月，占全年的**.*%,其中7月和*月是高發(fā)期，氣象災害影響公路通行主要以暴雨洪澇、地質(zhì)災害等造成，其余為降雪應發(fā)的雪災造成，集中在10-*月，占全年的1*.7%,氣象災害影響公路通行主要以積雪、道路結冰等造成。如圖*(b)所示從空間上分析公路氣象災害可得，氣象災害影響公路通行與氣象災害發(fā)生的次數不同，氣象災害影響公路通行依次是為同仁1*次、河南11次、尖扎*次、澤庫*次，同仁是公路氣象災害最高發(fā)地。
* 降雨公路預警指標研究
每年*-9月的降雨是造成黃南地區公路通行的主要氣象因素，所以以降雨天氣現象為例，針對降雨開(kāi)展黃南公路通行的預警研究黃南。
*.1 主干道的預警站點(diǎn)選取
以黃南地區主要公路張汶高速公路G0*11(平安—同仁段)、省道S20*(平安—河南段)主干道，通過(guò)對黃南地區已建使用的國家站、天氣站、交通站、區域站中選取預警站點(diǎn)，研究篩選確定*個(gè)國家站、*個(gè)沿線(xiàn)區域站，每個(gè)縣1個(gè)國家氣象站，2個(gè)具有代表性的區域站如圖*所示黃南。
圖* 黃南地區主干道預警站點(diǎn)圖
*.2 預警建立
降雨天氣過(guò)程對公路通行的影響與降水的強度、大小、范圍和地質(zhì)條件密切相關(guān)黃南。因此本文以霧天、冰雪天公路通行預警指標體系[*,10]和2009-2019年降雨引發(fā)的公路通行情況，建立黃南地區的降雨公路通行條件預警。
V
為降雨公路預警黃南，綜合定義為：
V=∑i=1*a1Ai+∑i=1*a2Bi+∑i=12a*Ci?????????(1)V=∑i=1*a1Ai+∑i=1*a2Bi+∑i=12a*Ci?????????(1)
其中：
(1)
Ai
為降雨情況描述黃南，依據預警站點(diǎn)單站可能或已出現青海省暴雨災害等級暴雨的降水量情況判斷取值，分為
A
1、
A
2、
A
A
*共*類(lèi)黃南，分別對應暴雨紅色(2*h≥1*1mm)、橙色(91mm≤2*h≤1*0mm)、黃色(*1mm≤2*h≤90mm)和藍色(2*mm≤2*h≤*0mm)預警信號[11];
(2)
Bi
為影響范圍黃南，依據預警站點(diǎn)出現暴雨的站點(diǎn)數量判斷取值，
B
1、
B
2、
B
B
*共*類(lèi)分別為
B
1=(10～12站)、
B
2 =(7～9站)、
B
*=(*～*站)、
B
* =(1～*站);
Ci
為地質(zhì)條件黃南，考慮氣象災害對公路影響和地質(zhì)條件相關(guān)將河谷山地
C
1和草原微丘
C
2,2 類(lèi)黃南，即同仁和尖扎為河谷山地為
C
1,河南和澤庫為草原微丘為
C
2;
a
1、
a
2、
a
*為指標權重黃南。
運用專(zhuān)家評判法對降雨天氣公路的通行條件預警各項指標賦值、賦權重，將其均值作為黃南地區雨天公路通行預警的權重系數和指標(表1)黃南。同時(shí)根據降雨情況及其影響范圍和地質(zhì)因素，將黃南地區降雨公路預警級別按由弱到強分為*個(gè)等級：當0
V
≤*.0 時(shí)黃南，為降雨公路黃色預警，*.0
V
≤7.0時(shí)黃南，為降雨公路橙色預警；7.0
V
≤10.0時(shí)，為降雨公路紅色預警黃南。
表1 黃南地區雨天公路通行預警指標的權重系數和指標
表1 黃南地區雨天公路通行預警指標的權重系數和指標
*.* 預警的檢驗
通過(guò)降雨公路預警綜合指標定義對2009-2019年降雨造成2*次公路氣象災害信息進(jìn)行預警指標檢驗，*次未能通過(guò)檢驗，20次通過(guò)檢驗，其中黃色預警11個(gè)，橙色預警9個(gè)，紅色預警0個(gè)黃南。
* 結論
(1)黃南地區的氣象災害類(lèi)別有9類(lèi)，主要氣象災害類(lèi)別是暴雨洪澇、冰雹、雪災、地質(zhì)災害黃南。
(2)按時(shí)間分析氣象災害主要發(fā)生在*-9月，占比高達72.*%,2月是雪災的高發(fā)期，比較特殊的是12月未有災情發(fā)生，按空間分析河南是氣象災害高發(fā)地黃南。
(*)公路氣象災害與氣象災害發(fā)生時(shí)間一致，但空間上分析公路氣象災害與氣象災害發(fā)生的高發(fā)地不同，公路氣象災害高發(fā)地是同仁黃南。
(*)建立的黃南降雨公路通行預警體系，其預警級別由弱到強為*級，通過(guò)對2*次降雨引發(fā)的公路氣象災害進(jìn)行檢驗，預警效果較好，可以用于黃南地區降雨公路的氣象業(yè)務(wù)服務(wù)中黃南。
參考文獻
[1] 豐德恩黃南，唐衛，柳艷香，等.中國高速公路交通氣象災害風(fēng)險預警業(yè)務(wù)系統設計與應用[J].氣象科技，201*,**(*):*22-*2*.
[2] 張曉美黃南，呂明輝，王毅，等.我國公路交通氣象災害風(fēng)險隱患特征分析[J].災害學(xué)，2019,**(*):19-2*.
[*] 張金滿(mǎn)黃南，譚桂容，武輝芹，等.災害性天氣交通事故特征及霧天公路通行預警指標體系[J].干旱氣象，201*,**(2):*70-*7*.
[*] 德慶卓嘎黃南，張國平，胡駿楠，等.西藏公路交通地質(zhì)災害氣象預警[J].中國地質(zhì)災害與防治學(xué)報，201*,29(*):121-129.
[*] 保廣裕黃南，周丹，鄭玲，等.青海省公路沿線(xiàn)強降雪天氣災害風(fēng)險區劃研究[J].沙漠與綠洲氣象，2019,1*(*):109-11*.
[*] 金欣黃南，祁亞楠，唐生昊，等.海東市主要高速公路氣象災害風(fēng)險普查與防范對策[J].青?？萍?，2020,27(*):*1-**.
[7] 王敏黃南，代青措.黃南阿賽公路沿線(xiàn)不良氣象條件分析[J].青海氣象，201*(1):2*-2*.
[*] 李國順黃南，張連葵.以青海藏族民歌為例談區域民族音樂(lè )的多元文化屬性[J].青海教育，201*(Z1):**.
[9] 國家氣候中心.全國氣象災情收集上報技術(shù)規范[S].北京：中國氣象局黃南，201*.
[10] 張金滿(mǎn)黃南，譚桂容，李飛，等.冰雪天氣公路通行條件預警指標[J].氣象科技，201*,**(2):**1-***.
[11] 青海省地方標準.氣象災害分級指標( DB**T*72—201*)[S].西寧：青海省質(zhì)量技術(shù)監督局黃南，201*:*.