1960—2009年延邊地區暴雨氣候特征變化分析

金鋼鐵　李善淑　曹麗娜

[摘 要] 利用1960-2009年吉林省延邊州7個站逐日降水資料，采用線性趨勢分析、小波分析等統計方法，對延邊州暴雨時空分布和變暖前后暴雨變化特征進行分析。結果表明，暴雨空間分布明顯，由西向東明顯增多；50%以上縣市暴雨呈增多趨勢。全州范圍暴雨過程氣候傾向率為0.068 d/10 a，暴雨強度隨時間明顯減弱；暴雨和局地暴雨均有4～5 a、11～12 a短周期和25 a長周期；區域暴雨有3～4 a和18 a周期。暴雨年代際變化表現在20世紀60、80、90年代暴雨偏多，20世紀70年代暴雨異常少，而大暴雨20世紀60年代最多，2000年代無大暴雨。20世紀90年代后與前30年冷期相比暴雨變化特征表現為：區域暴雨明顯增多，其增幅為0.27 d/a，局地暴雨頻率有所減少；大暴雨明顯減少，其減少幅度達0.28 d/a；7月暴雨明顯增多，相反，8月暴雨明顯減少。

[關鍵詞] 暴雨；氣候特征；冷、暖期暴雨變化；周期

[中圖分類號] P468.024 [文獻標識碼] A [文章編號] 1674-7909（2017）21-76-3

延邊州位于吉林省東部，地處中、朝、俄三國交界，面臨日本海。延邊州地勢西高東低，自西南、西北、東北三面向東南傾斜，以琿春市一帶為最低。暴雨是延邊州最主要的氣象災害之一，本文主要針對延邊州7個縣市暴雨氣候特征進行分析，重點比較進入暖期后暴雨變化特征，以期為該地區暴雨氣候診斷和汛期旱澇預測提供依據，為當地各級政府部門組織開展氣象防災減災工作提供決策參考[1，2]。

1 資料選取與方法

1.1 資料說明

統計延邊州敦化、安圖、汪清、和龍、龍井、延吉和琿春等7站1960-2009年逐日降水資料。規定20：00-20：00內24 h雨量在≥50.0 mm定義為暴雨，≥100.0 mm定義為大暴雨。若某臺站日降水量達到上述量級的，則稱1站次暴雨日和大暴雨日，統稱為暴雨日；在同一場暴雨過程中，若出現暴雨站數≥3站時，計為區域性暴雨，≤2站時計為局地暴雨。

1.2 分析方法

1.2.1 線性趨勢分析法。用線性回歸方法對延邊州暴雨日數進行趨勢分析。以暴雨時間序列（y）與年序數（x）建立一元回歸方程：yi=a+bxi（i=1，2，3，……，n）。其中，n為序列長度。取b×10為暴雨日數變化傾向率，b值符號“+”“-”分別反映降水指標增加或減少趨勢。

1.2.2 小波分析方法。將時間序列在時間域和頻率域上同時進行分解，可揭示延邊州暴雨日數時間序列的周期性。對于時間序列f（t），其小波變換定義式為：

[Wf（t0，a）=a-1/2f（t）g（t-t0a）dt]。其中，t0是平移因子，表示波動在時間上平移，其變化范圍是0～n；a稱為尺度參數，反映了小波周期長度，1/a相當于頻率，g（t）為小波函數。

2 暴雨時空分布特征

2.1 暴雨空間分布

延邊州暴雨空間分布具有明顯區域差異，1960-2009年暴雨日數由西到東部明顯增多。1960-2009年，東部琿春市暴雨最多，達67 d，頻率為1.34 d/a，為全州暴雨多發區；北部汪清縣僅為25 d，頻率0.5 d/a，為暴雨最少縣市，其他縣市暴雨發生率為0.5～0.7 d/a（見圖1）。大暴雨空間分布東部最多，中南部最少。1960-2009年，琿春市大暴雨8 d，頻率為0.16 d/a，每10年發生1.6次，其他縣市在一兩天，發生概率特別低，25～50年一遇（見圖2）。

2.2 單站暴雨時間變化分析

2.2.1 單站暴雨年代際變化。20世紀60、80、90年代暴雨偏多，20世紀70年代暴雨最少，進入2000年后與歷年基本持平。各站暴雨年代際變化趨勢，敦化市和琿春市保持不變，和龍市呈減少趨勢，其他縣市均增加趨勢，其中龍井市暴雨增加最明顯，傾向率為0.8 d/10 a，其次是安圖，為0.7 d/10 a，延吉市為0.5 d/10 a。

分析延邊州大暴雨年代際變化，20世紀60年代發生次數最多（10站次），占總大暴雨的59%；20世紀80年代排第二位，共發生5站次；20世紀70年代和90年代各發生1次；進入2000年后延邊州無大暴雨。

2.2.2 單站暴雨月、旬分布特征。延邊州暴雨月際分布呈單峰型（見圖3），4-11月均可出現，主要發生在6-9月，從6月開始暴雨逐漸增多，到8月達到最多，進入9月迅速減少，到11月暴雨出現概率非常低，只占全年的0.8%。8月暴雨日數多達109站次，占全年暴雨的45%。延邊州暴雨從4月下旬起到11月中旬結束，主要集中在7月中旬至8月下旬（見圖3），占全年的68%，其中8月下旬暴雨最多，達53站次。大暴雨月分布情況來看，17站次大暴雨中16次大暴雨均在8月，約占總暴雨次數的94%；大暴雨主要集中在8月下旬，占59%。

2.2.3 暴雨強度年代際變化。1960-2009年，20世紀60年代暴雨極值出現在琿春市（1961年8月4日），為176.1 mm；20世紀70年代最大極值為102.5 mm，在琿春市（1979年8月18日）；20世紀80年代極值為135.4 mm，在龍井市（1982年8月28日）；20世紀90年代極值為138.7 mm，為敦化市（1990年8月22日）；2000年代極值為86.5 mm，為琿春市（2008年7月16日）。暴雨強度隨時間趨于減弱。

3.3 延邊州暴雨過程時間變化特征

3.3.1 暴雨年際變化。延邊州年暴雨過程日數年際變化大，年最多暴雨日數為9.00 d，年平均暴雨日數為2.72 d。1960-2009年，延邊州暴雨日隨時間增多趨勢，氣候傾向率0.068 d/10 a。

3.3.2 暴雨周期分析。對1960-2009年延邊州暴雨日數序列進行Morlet小波分析可知，暴雨日數波動主要有3個頻率，即4～5 a、11～12 a和25 a周期（見圖4），其中4～5 a周期信號在20世紀80年代末較強，11～12 a周期信號相對最強，1960-2009年整個年代際均存在。區域暴雨波動主要有2個頻率，即3～4 a和18 a周期（見圖5），其中18 a周期信號1960-2009年整個年代際均存在，3～4 a周期在20世紀80年代后較強。局地暴雨波動主要有3個頻率，即4～5 a、11～12 a和25 a周期（見圖5），其中11～12 a周期信號在1960-2009年整個年代際均存在，4～5 a周期在20世紀90年代后較強。

3.3.3 冷、暖期暴雨變化特征。1960-2009年，延邊州共出現136次（天）暴雨過程，其中區域暴雨27次，局地暴雨109次。區域暴雨和局地暴雨出現頻率分別為0.54 d/a和2.18 d/a。局地暴雨最早4月21日，最晚11月12日，持續時間長達半年多；區域暴雨最早在6月24日，最晚在9月19日，持續時間不足3個月。延邊州暴雨冷暖期變化情況來看區域暴雨進入暖期后明顯增多，其頻率為0.70 d/a，比冷期增多0.27 d/a；局地暴雨有所減少，但減少幅度不明顯。

大暴雨過程分析來看，延邊州共出現11次大暴雨過程，其中區域大暴雨出現3次，局地大暴雨出現8次，進入暖期以來大暴雨明顯減少，只發生過1次，大暴雨變化幅度達到-0.28 d/a。

1960-2009年，延邊州暴雨高發期在8月，變暖前后暴雨變化分析中發現7月暴雨進入暖期后明顯增多，頻率從冷期的0.57 d/a增加到1.05 d/a，增幅達0.48 d/a；相反，8月暴雨明顯減少，從1.37 d/a減少到0.70 d/a，減幅達0.67 d/a。

4 結論

①暴雨分布具有空間差異，由西向東明顯遞增，東部琿春市為延邊州暴雨（大暴雨）多發區。

②暴雨（大暴雨）最多發生在8月，其中8月下旬是暴雨（大暴雨）高發期。

③進入暖期后50%以上縣市單站暴雨增多趨勢，增多區主要在中南部地區；8月暴雨頻率少于7月。

④50年來暴雨過程日數隨時間有增多趨勢，其氣候傾向率為0.068 d/10 a，暴雨強度呈減弱趨勢。

⑤小波分析表明延邊州暴雨和局地暴雨均有4～5 a、11～12 a短周期和25 a長周期，區域暴雨有3～4 a和18 a周期。

⑥進入暖期后區域暴雨明顯增多，局地暴雨有所減弱；大暴雨明顯減少。

參考文獻

[1]鮑名，黃榮輝.近40年我國暴雨的年代際變化特征[J].大氣科學，2006（6）：1057-1067.

[2]襲祝香，孫力，劉實.吉林省單站暴雨特征分析及評估方法[J].氣象科學，2009（2）：230-234.