广州市雷雨大风灾害风险区划

彭晓丹

（广州市气候与农业气象中心，广东广州 511400）

雷雨大风是广州汛期主要的灾害性天气之一。因雷雨大风导致房屋倒塌、倒杆倒牌、树木折断和农作物倒伏等屡见报道，影响城市经济运行和安全生产。国内学者对雷雨大风的研究多集中于特征［1-5］和过程的个例分析［6-8］。在全球气候变暖的背景下，极端天气事件频发导致的气象灾害以及引发的次生灾害发生发展趋于严重，越来越多的学者关注和研究气象灾害风险评估。目前已有学者对广东地区的雷电［9］、台风［10］和暴雨［11］等风险区划进行研究，但对广州地区的雷雨大风风险评估仍未开展研究。本研究旨在利用地理信息技术建立广州市雷雨大风灾害风险评价模型，对广州市各区的雷雨大风风险进行评估，研究结果可以为广州各区的雷雨大风灾害防御提供科学依据。

1 数据与方法

1.1 数据来源与指标选取

1）广州市5个国家气象观测站1999—2018年观测资料和资料完整度高的广州市86个自动气象站2014—2018年的观测资料，以20：00（北京时，下同）为日界，一天内测站出现阵风风力≥8级同时伴有降水，并在前后1 h出现雷暴的过程（自动站以雷雨大风预警信号生效时间段内的过程），计为1个雷雨大风日。历史资料中达到8级以上大风的数据较少，而根据2019年前广东省雷雨大风预警信号定义，本研究将阵风达到7级以上伴有降水和雷暴的过程也并入雷雨大风天气的分析［12］。

2）广州市基础地理信息数据；人口、GDP及农业等社会经济数据来源于广州市2017年统计年鉴。

1.2 雷雨大风灾害风险评价指标

雷雨大风灾害风险指数（f）是一个综合性指数，由4个因子：致灾因子危险性、孕灾环境敏感性、承载体易损性、防灾减灾能力构成，其中致灾因子、孕灾环境、承载体与风险大小成正比，防灾减灾能力与风险大小成反比，灾害风险的形成受各评价因子的作用强度各不相同，需要将不同的权重值赋予各评价因子。广州市雷雨大风灾害风险评价模型为

其中，ITS为广州市雷雨大风灾害风险指数；VH为雷雨大风灾害致灾因子危险性指数；VE为孕灾环境敏感性指数；Vs为承灾体脆弱性指数；VR表示防灾减灾能力指数。计算前需进行归一化处理。WH、WE、WS、WR表示各评价因子的权重，且｜WH｜+｜WE｜+｜WS｜+｜WR｜＝1。各因子权重通过层次分析法（analytic-hierarchy process，AHP）获得。

2 雷雨大风的时空特征和风险区划

2.1 年变化特征

1999—2018年广州逐年雷雨大风平均日数趋势变化大致呈双峰型，峰值分别出现在2005和2016年，进入21世纪后广州雷雨大风平均日数逐年增加，自2006年开始呈减少趋势，2011年雷雨大风日数达最少后开始呈增加趋势，2016年后出现第2个峰值（图1）。广州各站雷雨大风天气变化趋势并不一致，从化、增城和番禺站在进入21世纪的前10年总体上呈上升趋势，而后在2012年减少到最小值；花都站雷雨天气发生频繁，且大多数年份的雷雨大风日数高于其他各站记录；广州站在21世纪的前10年基本没有雷雨大风天气发生，2012年开始呈明显增加趋势，2011年开始广州站迁至新站，观测场地更为开阔，更易形成大风天气。2016年为5个站雷雨大风天气高发年份，而在2017年开始5个站均发生骤减。

图1 1999—2018年广州国家气象站逐年的雷雨大风日数

2.2 多时间尺度分析

广州5个国家站中以广州站的雷雨大风资料时间序列最长，因此以该站的雷雨大风资料为研究对象，进行周期震荡的小波分析，为保持数据序列的连续性，2011年后的数据仍沿用迁站前的原站点数据。由图2可以看出，雷雨大风日数在8年以下尺度上没有明显的规律；随着时间尺度的增加，在8～15年周期震荡趋于平缓，表现为多-少的8个循环交替；15年以上尺度，周期规律越来越明显；从即将闭合的等值线看，2017年以后雷雨大风天气趋于减少。

2.3 风险区划

因缺少雷雨大风灾害资料，参考缪霄龙等［13］研究雷雨大风致灾因子危险性区划的方法，以风速大小（强度）和发生各级大风的年平均次数（频次）作为致灾指标，利用广州5个国家站和86个自动站近5年的数据进行雷雨大风灾害危险性区划。

由图3可以看出，南沙区中南部一带以及黄埔区的中部地区易发生雷雨大风灾害；其次为从化区中南部，黄埔区大部，南沙区中南部；花都区、中心城区、从化区北部、增城区以及番禺区中北部发生雷雨大风灾害的可能性较低。分析认为，广州市雷雨大风高危险区集中在流溪河流域及沿海地区。这些区域常受冷空气和暖湿气流的共同影响，汛期持续高温积累的不稳定能量往往容易产生对流性天气，且这些区域地势平坦，风力往往比较大，因而雷雨大风天气容易形成。

图2 小波变换实部图

图3 广州市雷雨大风危险性分布

基于广州雷雨大风进行综合风险区划，广州地区雷雨大风灾害风险基本上由四周向中心城区递减（图4）。

图4 广州地区雷雨大风灾害综合风险区划

从化人口密集区、增城区北部、黄埔区中部和南沙区中南部为高风险和次高风险区域。南沙区地处东部沿海，从化区河网密布，白云区和增城区农业产值高，医疗水平较低，因此雷雨大风灾害风险较高。主城区因为经济产值高，政府可投入的财政支持多，防灾减灾能力较强，雷雨大风天气较少，处于次低和低风险等级区。其他次低风险区域主要分布在增城区的中南部和黄埔区的中北部，番禺区雷雨大风天气发生次数较其他区域少，基础设施和医疗水平较高，所以雷雨大风灾害风险低。

3 结论

1）1999—2018年广州市雷雨大风逐年变化呈双峰型，其中2005和2016年为雷雨大风平均日数的峰值年，2016年达到第2个峰值后趋于减少。

2）广州站近63年的雷雨大风日数在8～15年周期震荡趋于平缓，表现为多-少的循环交替。2016年后雷雨大风天气趋于减少。

3）广州市雷雨大风灾害风险由中心城区向四周递增。高风险和次高风险的区域主要分布在从化区人口密集区、增城区北部、黄埔区中部和南沙区中南部。

雷雨大风灾害风险区划与诸多因素有关，易受资料数据及其准确性的限制，AHP分析法将定性和定量结合，但仍有主观因素存在，区划结果会存在一定的误差。本研究评估单位到区级，以后可考虑使用各镇街数据，结果将进一步精细化。