2015—2017年北京市海淀區汛期降水變化特征分析

王冠 劉建忠 劉文軍 張瑋 王瑩

摘要 為揭示海淀區降水變化規律，利用2015—2017年汛期氣象水文共享逐日降水資料，分析了近3年汛期降水變化特征。結果表明，海淀區汛期總降水量2016年最多，其次為2017年，2015年最少，其主要受年度最大暴雨影響。2017年汛期局地暴雨日數最多。海淀區汛期降水中心與暴雨中心分布特征一致，呈現2015年、2016年西北部沿山地帶多、2017年東南部多的特點，降水中心的分布變化主要受暴雨中心影響。最大暴雨降水量對降水中心分布影響較大。降水中心變化的原因初步分析認為，2015年、2016年，受地形影響，在山前地帶出現降水大中心；2017年，最大暴雨過程降水量相對2015年、2016年較小，局地暴雨天數多，受暴雨中心變化影響，降水中心出現在東南部。海淀區地形復雜，監測站點數量和位置的不同對降水量分布影響較大，站點的增多能更好地體現海淀區降水局地化分布特點。

關鍵詞 降水；汛期；變化特征；北京海淀；2015—2017年

中圖分類號 P467；P458.12 文獻標識碼 A 文章編號 1007-5739（2018）21-0204-04

Precipitation Change Characteristics During Flood Season of Haidian District in Beijing City from 2015 to 2017

WANG Guan 1 LIU Jian-zhong 2 LIU Wen-jun 2 ZHANG Wei 2 WANG Ying 2

（1 Haidian District Municipal Early Warning Center in Beijing，Beijing 100080； 2 Haidian District Meteorological Service in Beijing）

Abstract In order to reveal the regularity of precipitation change in Haidian District，the precipitation change characteristics during flood season in the past three years were analyzed by using daily precipitation of meteorological and hydrological sharing data in the flood season from 2015 to 2017.The results showed that the total precipitation during flood season in Haidian District was the most in 2016，followed by 2017，and the least in 2015.It was mainly affected by the most significant annual rainstorm.The number of local rainstorm days was the largest during flood season in 2017.The distribution characteristics of the precipitation center were consistent with the rainstorm center during flood season in Haidian District，showing the characteristics of more precipitation in the northwest along the mountains in 2015 and 2016，and more in the southeast in 2017.The preliminary analysis showed that change of precipitation center was affected by the topography in 2015 and 2016，there was a large rainfall center appeared in the piedmont zone.Compared with 2015 and 2016，the precipitation of largest rainstorm rainfall in 2017 was relatively smaller，the number of local rainstorm days was more，rainstorm center appeared in the southeast，which affected by the change of rainstorm center.The terrain of Haidian District is complex，the number and location of monitoring stations greatly affect the distribution of precipitation.The increase of the stations can better show the distribution characteristics of precipitation in Haidian District.

Key words precipitation；flood season；change characteristic；Haidian Beijing；2015-2017

城市氣象，特別是北京等超大城市氣象的研究愈來愈引起諸多專家的高度重視。針對北京市降水變化規律，不同學者開展了大量研究工作。徐宗學等[1]、王秀榮等[2]研究發現，北京地區降水量年內分配極為不均，降水量主要集中于夏季（6—8月），可占全年降水量的72.5%。王佳麗等[3]研究結果表明，北京年降水量呈減少趨勢，主要是由夏季降水減少引起的。鐘一丹等[4]研究發現，北京中心城區最大1 h降雨量總體呈現增長趨勢，城市局地暴雨強度有所增強。宋曉猛等[5]對北京地區降水極值的研究發現，北京地區降水極值的空間分布受地形特征和城市化發展等因素影響而呈現出由東向西遞減的趨勢，且形成了局部區域高值中心。石炳茹等[6]研究表明，北京市汛期降雨變化呈局地性、突發性、短歷時、強度大等特點。這些都是基于氣象部門布設的自動氣象站資料進行分析的。因此，利用氣象和水文降水量觀測資料探討海淀區汛期降水變化特征有助于了解區域降水情況，對海淀區應急響應和安全度汛等方面有著重要意義。

近年來，隨著部門合作更加深入，水務、環保等部門監測資料進一步共享，氣象監測站點更加稠密，數據更加豐富。加之北京開展分區預警工作以來，對氣象工作的要求更高。海淀區作為科技創新核心區，對精細化、智慧化管理服務的要求越來越高，特別是在汛期，極端天氣多，降水局地變化大，暴雨落區的不確定性往往導致應急處置過分響應，如何更好地發揮多部門共享資料的作用、如何更好地利用降水信息開展精細化氣象服務給人們提出了新的要求。

本文對2015—2017年海淀區汛期不同等級降水的變化特征進行研究，以期了解近3年海淀區汛期降水的變化規律，這不僅對揭示復雜氣候條件下局地降水的變化具有重要的理論意義，而且對增強海淀區應急處置能力、積極應對城市積水等自然災害、制訂有效的防災減災措施[7-8]具有較高的經濟價值和現實意義。

1 資料與方法

1.1 資料篩選

研究資料來源于2015—2017年海淀區16個氣象站和40個海淀區水務局水文雨量觀測站汛期（6月1日至9月15日）逐日降水量觀測資料。由于初選的臺站資料部分臺站有缺測或明顯的疑誤數據，首先對資料進行了質量控制，剔除有明顯疑誤數據的臺站，這樣最終選取了質量較高的14個氣象站和26個水文觀測站，累計107 d逐日降水資料。

1.2 有關定義

定義海淀區全區日降水量為40站日降水量的平均值，同時定義日降水量≥0.1 mm的日數為雨日，日降水量0.1～9.9 mm為小雨、10.0～24.9 mm為中雨、25.0～49.9 mm為大雨、≥50.0 mm為暴雨。

1.3 分析方法

采用Arcgis克里金差值法，分析近3年來海淀區汛期降水變化特征。

2 結果與分析

2.1 2015—2017年汛期降水變化特征

2.1.1 汛期降水總量。統計海淀區40個觀測站，從表1可以看出，2015—2017年海淀區汛期降水量總體呈現為2016年最多，其次為2017年，2015年最少，2015年和2017年差距較小；汛期不同等級降水量中僅暴雨降水量總體特征與汛期總量最為相近，為2016年最多，2015年、2017年相差不大。從汛期不同等級降水量占比中可以看出，2015—2017年汛期暴雨占比最大，其次為大雨、中雨，小雨占比最小。可以看出，海淀區2015—2017年汛期降水量往往與暴雨關系更為緊密，汛期降水量主要受暴雨影響。

2.1.2 汛期降水空間分布特征。

（1）總降水量。從海淀區2015—2017年汛期降水地理分布圖（圖1）可以看出，海淀區汛期降水量的分布整體呈現2015年、2016年西北部多，2017年東南部多。其中，2015年降水量呈現西北部沿山地帶多、東南部地區和西南部分地區少的特點；2016年呈現北部沿山地區多、西南部地區少的特點；這與前人研究的北京地區降水呈現沿山迎風坡降水偏多是一致的。而2017年呈現東南部地區和西南部局地多、北部地區少的特點。

總體而言，海淀區汛期降水中心呈現2015年、2016年西北部多，2017年東南部多的特點。

（2）暴雨降水量最大值。2015年汛期暴雨降水量最大值出現在香山干休所（水文站），為421 mm；2016年出現在蘇家坨（水文站），為387.5 mm；2017年出現在花園路（水文站），為317 mm。汛期暴雨量極值2015年、2016年出現在西北部，2017年出現在東南部。

從海淀區2015—2017年汛期暴雨降水分布（圖2）也可以看出，海淀區汛期暴雨降水量的分布整體呈現2015年、2016年西北部多，2017年東南部多的特點。

海淀區汛期暴雨降水中心與汛期降水中心的分布特征一致，由此得出，汛期降水中心的分布變化主要受暴雨中心變化的影響。

2.1.3 汛期不同等級降水日數變化特征。統計全區40站汛期降水日數（表2）得出，2015年汛期降水日數最多，其次為2017年，2016年最少；2017年暴雨日數最多，其次為2015年，2016年最少。從汛期不同等級降水日數占比中可以看出，2015—2017年汛期小雨占比最大，其次為中雨、大雨，暴雨占比最小。

2.1.4 汛期暴雨過程個例分析。取汛期暴雨降雨站次最多的雨日為個例進行分析，其中取2015年7月17日33站次，2016年7月20日40站次，2017年6月23日35站次。

2015年7月17日暴雨過程降水量最大值出現在五七水庫（水文站）（174 mm），2016年7月20日出現在溫泉（水文站）（275 mm），2017年6月23日出現在溫泉（129.3 mm）；汛期最大暴雨過程雨量極值3年均出現在西北部。

由此可以看出，2016年汛期降水分布與最大暴雨過程降水分布最為接近，與北京地區汛期總降水量主要取決于1～2次大暴雨的說法比較一致。即當汛期最大暴雨過程降水量較大時，最大暴雨過程對汛期降水中心分布影響較大。其次為2015年，2017年差距最大（圖3）。

綜上所述，2015—2017年汛期降水中心變化的原因初步分析認為，2015年、2016年，受地形影響，在山前地帶出現降水中心；2017年，最大暴雨過程降水量相對2015年、2016年較小，局地暴雨天數多，暴雨中心出現在東南部，受暴雨中心變化的影響，降水中心出現在東南部。

2.2 氣象水文站點汛期降水量統計結果特征

從圖4可以看出，2015年汛期，14個氣象站降水分布整體呈現西北部多，并且有2個大中心的特點；26個水文站整體呈現中部偏北地區多，西南部局地還有一弱降水中心；40個氣象水文站整體呈現西北部多、西南部局地比較多的特點。

2016年14個氣象站降水分布整體呈現西北部和南部局地多，西南部和北部較少的特點；26個水文站整體呈現西北部多，東南部還有一弱降水中心；40個氣象水文站整體呈現西北部和東南部多，西南部少的特點。

2017年14個氣象站降水分布整體呈現東南部多的特點；26個水文站整體呈現東部多的特點；40個氣象水文站整體呈現東南部和西南部局地多的特點。

可以看出，26個水文監測站點更好地補充了氣象站點數量上的不足和空間分布上的不均，40個氣象水文站的降水數據，更能反映出降水的局地變化，對降水分布區域的刻畫更細致。

海淀區地形復雜，監測站點數量和位置的不同對降水分布影響較大，站點的增多能更好地體現海淀區降水分布情況。

3 結論與討論

分析結果表明，2015—2017年海淀區汛期降水總量變化特征為2016年最多，其次為2017年，2015年最少，汛期不同等級降水量中僅暴雨降水量總體特征與汛期總量最為相近；2015—2017年汛期不同等級降水量占比中暴雨占比最大，其次為大雨、中雨，小雨占比最小。可以看出，海淀區2015—2017年汛期降水量往往與暴雨關系更為緊密，汛期降水量主要受暴雨影響。

2015—2017年海淀區汛期降水分布呈現出2015年、2016年西北部沿山地帶多，2017年東南部多的特點。汛期暴雨降水量也呈現出2015年、2016年西北部多，2017年東南部多的特點，與汛期降水中心的分布特征一致，汛期降水中心的分布變化主要受暴雨中心變化的影響。

統計海淀區40站汛期降水日數可以得出，汛期降水日數以2015年最多，其次為2017年，2016年最少；暴雨日數以2017年最多，其次為2015年，2016年最少。2017年局地暴雨日數最多。

2016年汛期降水分布與最大暴雨過程降水分布最為接近，當汛期最大暴雨過程降水量較大時，其對汛期降水中心分布影響較大。

2015—2017年汛期降水中心變化的原因初步分析認為，2015年、2016年，受地形影響，在山前地帶出現降水大中心；2017年，最大暴雨過程降水量相對2015年、2016年較小，局地暴雨天數多，暴雨中心出現在東南部，受暴雨中心變化的影響，降水中心出現在東南部。

同一年份，氣象站點和氣象水文站點降水分布的不同，主要是由于26個水文監測站點更好地補充了氣象站點數量上的不足和空間分布上的不均，40個氣象水文站的降水數據，更能反映出降水的局地變化，對降水分布區域的刻畫更為細致。海淀區地形復雜，監測站點數量和位置的不同對降水分布影響較大，站點的增多能更好地體現海淀區降水局地化分布特點。

4 參考文獻

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