臨汾市多尺度短時強降水時空分布特征＊

樊瑞瑞，李倩倩，馬睿卿，孫悅，張斌

臨汾市多尺度短時強降水時空分布特征＊

樊瑞瑞1，李倩倩2，馬睿卿3，孫悅1，張斌1

（1.臨汾市氣象局，山西 臨汾 041000；2.臨汾市防雷減災(zāi)中心，山西 臨汾 041000；3.襄汾縣氣象局，山西 臨汾 041500）

采用臨汾市17個氣象觀測站近10年小時雨量數(shù)據(jù)，對臨汾市不同時間尺度短時強降水的時空分布特征進行分析，結(jié)果表明，臨汾市近10年短時強降水日數(shù)自東北到西南呈現(xiàn)多—少—多的帶狀分布特征；臨汾市1 h、3 h強降水日數(shù)呈上升趨勢，12 h強降水日數(shù)隨時間呈下降趨勢；短時強降水主要集中在每年7、8月，傍晚前后和半夜出現(xiàn)的概率比較高；臨汾市1 h降水極值隨時間呈減小趨勢，而3 h、12 h降水極值隨時間呈增大趨勢。

短時強降水；時空變化；線性趨勢；山洪

短時強降水由于其降水時間短、突發(fā)性強，易造成城市內(nèi)澇、山洪、泥石流等災(zāi)害，嚴(yán)重時甚至威脅到人身安全，因此受到廣泛關(guān)注。一些學(xué)者對中國不同區(qū)域的短時強降水的變化趨勢特征進行了研究[1-4]，而關(guān)于臨汾市短時強降水氣候分布特征的研究幾乎沒有。本文研究了臨汾市不同時間尺度的短時強降水時空分布特征，有利于提高對短時強降水的預(yù)報預(yù)測能力，可為預(yù)防城市內(nèi)澇、山洪、泥石流等災(zāi)害提供科學(xué)分析依據(jù)。

1 資料與方法

本文采取了臨汾市17個國家站2007—2016年每年4—10月逐小時降水?dāng)?shù)據(jù)，數(shù)據(jù)可靠。本文中短時強降水是指12 h以內(nèi)的降水。中央氣象臺定義短時強降水為1 h降水量1≥20 mm的降水，本文在此基礎(chǔ)上定義1 h降水量1≥ 20 mm、連續(xù)3 h降水量3≥30 mm、連續(xù)12 h降水量12≥40 mm的降水事件為短時強降水事件。1 d中如果有1個或1個以上的觀測站出現(xiàn)強降水，則記為1個強降水日，如果1 d有多個觀測站出現(xiàn)強降水或者同一個觀測站1 d出現(xiàn)多次強降水，都按照1個強降水日進行計數(shù)。

2 短時強降水的空間分布特征

2007—2016年臨汾市1 h強降水日數(shù)的空間分布如圖1所示。從圖1中可以看出，近10年臨汾市1 h強降水總?cè)諗?shù)分布自東北到西南呈現(xiàn)多—少—多的帶狀分布特征，東北部和西南部強降水日數(shù)多，中間強降水日數(shù)少，強降水日數(shù)分布的梯度較大。3 h、12 h強降水總?cè)諗?shù)分布與1 h強降水類似（圖略），空間分布具有一致性。1 h強降水總?cè)諗?shù)各站平均出現(xiàn)11.9 d，最大值出現(xiàn)在古縣（17 d），最小出現(xiàn)在隰縣、曲沃（9 d）。3 h強降水總?cè)諗?shù)各站平均出現(xiàn)了10.6 d，最大值出現(xiàn)在鄉(xiāng)寧（16 d），最小值出現(xiàn)在蒲縣（6 d）。12 h強降水總?cè)諗?shù)各站平均出現(xiàn)了13.1 d，最大值出現(xiàn)在襄汾（18 d），最小值出現(xiàn)在隰縣（8 d）。

圖1 2007—2016年臨汾市1 h強降水日數(shù)的空間分布

3 短時強降水的變化特征

3.1 短時強降水的年際變化特征

2007—2016年臨汾市短時強降水日數(shù)的時間序列如圖2所示。

圖2 2007—2016年臨汾市短時強降水日數(shù)的時間序列

近10年臨汾市1 h強降水出現(xiàn)的年平均日數(shù)為11 d，3 h的強降水出現(xiàn)的年平均日數(shù)為9.4 d，12 h的短時強降水出現(xiàn)的年平均日數(shù)為7.8 d。從圖2中可以看出，三類短時強降水日數(shù)在2009年和2015年左右為波谷，2010—2013年為波峰。1 h短時強降水日數(shù)隨時間呈三升三降，整體呈上升趨勢。2016年1 h短時強降水日數(shù)最多，為17 d；2009年1 h短時強降水日數(shù)最少，為4 d。3 h短時強降水日數(shù)隨時間也呈上升趨勢，2013年3 h的短時強降水日數(shù)最多，為17 d；2008年、2009年、2015年3 h短時強降水日數(shù)最少，為4 d。12 h短時強降水日數(shù)的變化與1 h、3 h短時強降水的不同，隨時間呈下降趨勢。2010年、2012年、2013年 12 h的短時強降水日數(shù)最多，為11 d；2015年12 h短時強降水日數(shù)最少，為2 d。總而言之，持續(xù)時間短的強降水增多，持續(xù)時間長的強降水減少。

3.2 短時強降水的月變化特征

在4—9月，任何時間尺度的短時強降水都有可能出現(xiàn)，但都主要集中出現(xiàn)在7—8月，10月未出現(xiàn)短時強降水。近10年中1 h、3 h、12 h強降水出現(xiàn)在7月的日數(shù)分別為46 d、46 d、36 d，出現(xiàn)在8月的日數(shù)分別為40 d、34 d、25 d。7—8月出現(xiàn)1 h、3 h、12 h短時強降水的概率分別為78.2%、85.1%、78.3%，因此，短時強降水主要出現(xiàn)在7—8月。

3.3 短時強降水的日變化特征

臨汾市短時強降水具有明顯的日變化特征。為了更好地得出臨汾地區(qū)短時強降水出現(xiàn)的時段，對比分析1 h強降水的日變化特征。短時強降水主要出現(xiàn)在下午到前半夜，24 h降水分布呈雙峰型，17：00出現(xiàn)的強降水日數(shù)最多，共出現(xiàn)16 d，占總?cè)諗?shù)的8.7%，次峰值出現(xiàn)在23：00，共出現(xiàn)12 d，占總?cè)諗?shù)的6.6%，傍晚強降水發(fā)生頻次高是午后多對流造成的[5]。綜上所述，臨汾市短時強降水多出現(xiàn)在傍晚前后和半夜前后。

4 短時強降水極值的變化特征

短時強降水由于其強度大，致災(zāi)性強，因此研究其降水強度的極端性是十分必要的。不同時間尺度的降水極值隨時間呈多波動狀，2008年為波谷，2009年左右為波峰，2009—2014年呈波動下降，2014年為波谷，2015年為波峰。從線性趨勢上發(fā)現(xiàn)，1 h降水極值隨時間呈減少趨勢，而3 h、12 h降水極值隨時間呈增大趨勢，12 h降水極值增大的最為明顯，相關(guān)系數(shù)均未通過0.05顯著性檢驗。

最大1 h降水極值為72 mm，出現(xiàn)在2010-08-01；最大3 h降水極值為96.1 mm，出現(xiàn)在2010-08-01；最大12 h降水極值為148 mm，出現(xiàn)在2015-08-02。另外，從近10年的降水極值出現(xiàn)的月份看，有5年的1 h降水極值出現(xiàn)在7月，4年出現(xiàn)在8月，1年出現(xiàn)在6月。有7年的3 h降水極值出現(xiàn)在7月，3年出現(xiàn)在8月。有6年的12 h降水極值出現(xiàn)在7月，4年出現(xiàn)在8月。說明短時強降水的強度在7—8月最強。

5 討論與結(jié)論

臨汾市近10年短時強降水日數(shù)自東北到西南呈現(xiàn)多—少—多的帶狀分布特征，東北部和西南部強降水日數(shù)多，中間強降水日數(shù)少，強降水日數(shù)分布的梯度較大。

臨汾市1 h、3 h、12 h強降水出現(xiàn)的年平均日數(shù)為11 d、9.4 d、7.8 d。1 h、3 h強降水日數(shù)年變化呈上升趨勢，12 h強降水日數(shù)隨時間呈下降趨勢。短時強降水集中出現(xiàn)在7—8月，24 h降水分布呈雙峰型，主要出現(xiàn)在傍晚前后和半夜前后。

短時強降水的強度在7—8月最強。1 h降水極值隨時間呈減小趨勢，而3 h、12 h降水極值隨時間呈增大趨勢。

［1］郭凌曜，章新平，廖玉芳，等.湖南短時強降水事件氣候特征［J］.災(zāi)害學(xué)，2013，28（2）：76-80.

［2］王婧羽，李哲，汪小康，等.河南省雨季短時強降水時空分布特征［J］.暴雨災(zāi)害，2019，38（2）：152-160.

［3］唐傳師，許愛華，馬鋒敏，等.1961—2015年江西省短歷時強降水時空分布特征［J］.暴雨災(zāi)害，2018，37（5）：421-427.

［4］尹承美.濟南市短歷時強降水特征及致災(zāi)大暴雨分析與預(yù)報研究［D］.蘭州：蘭州大學(xué)，2016.

［5］公衍鐸.中國中東部暖季降水與極端強降水時空分布特征研究［D］.北京：中國氣象科學(xué)研究院，2018.

P426.6

A

10.15913/j.cnki.kjycx.2020.08.018

2095－6835（2020）08－0048－02

山西省氣象局青年基金項目（編號：SXKQNQH20185150）

樊瑞瑞（1992—），女，山西臨汾人，碩士，工程師，主要從事天氣預(yù)報方面的研究。

〔編輯：張思楠〕