梅縣區短時強降水的統計特征分析

林曉鳴，張俊權

(梅州市梅縣區氣象局，廣東 梅州 514700)

1 概述

梅縣區位于廣東東北部，梅州中北部，全區山林覆蓋面積大，境內形成盆地、丘陵、山地交錯的復雜地形，地質災害發生的風險系數非常高，尤其是因短時強降水引發的山體滑坡地質災害居多。目前許多學者對區域性的短時強降水分布特征，或者是年際降水變化都做了研究[1-6]，如孫喜艷[7]等研究發現廣東年小時強降水頻次呈現明顯增加的趨勢，且小時強降水多出現在廣東3個多雨區域內；凌良新[8]等進一步對廣東的年、季降水量時空變化分布特征進行研究；黃晴晴[9]等發現梅州市近50 a的降水存在年代際周期以及年際周期變化；劉蕾[10]等提出近30 a梅縣年降水量隨時間沒有明顯的變化趨勢，但不同時段仍存在階段性的趨勢變化。但對于梅縣小區域性的短時強降水的研究較少，本文試圖通過對梅縣短時強降水資料的分析，得出梅縣小區域的短時強降水分布情況，為梅縣短歷時強降水預報預警提供有力的參考，對提高本地短歷時強降水的臨近預報具有重要的指導意義。

2 資料選取

本文短時強降水的規定按照《全國短時臨近預報業務規定》執行，即1 h降水量≥20 mm的降水。根據梅縣的地理位置和數據的連續性，本文將選取2011—2016年梅縣12個自動站點的數據，每出現1個站點雨量≥20 mm/h 的記為1個站次。所選站點見后文“區域自動站點分布圖”，選取的數據：60 min的數據為≥20 mm/h的降水，120 min的數據為≥20 mm/h且相鄰時段有連續降水。梅縣國家氣象站資料選取的范圍為2007—2016年的5 min、10 min、15 min、20 min、30 min、45 min、60 min、90 min、120 min和180 min 10個歷時年最大降水資料。

3 短時強降水特征分析

3.1 短時強降水雨量分析

短歷時強降水箱線圖(見圖1(a))反映出，近10 a的各短歷時降水量分布基本都在正常范圍內，部分短歷時降水量出現有異常值。以30 min為界分為前后兩個時間段，即前30 min為第1時段，30～180 min為第2時段，從降水中位數發現第1時段的降水量是第2時段的1.45倍，但時間只有后者的1/5。2011—2016年的12個區域自動站的短時強降水資料顯示，短時強降水共出現449站次。圖1(b)可看出，近6 a區域自動站的短時強降水為前60 min的雨強明顯大于后60 min的。圖中的60 min上下限內的數據，占了120 min數據的75%左右，也就是說近75%的120 min的降水量在60 min內都可完成，且從后60 min時段的降水量來看，大部分都小于20 mm。

(a)國家站短歷時降水

(b)區域自動站60 min、120 min降水

3.2 從時間上分析

3.2.1短時強降水的年月變化

從年份分析來看，2013年和2016年均出現100站次以上的短時強降水，圖1(b)中表明這兩年也是降水量出現異常值較多的年份。2013年出現114站次的短時強降水，2016年出現104站次短時強降水，同時期的國家站年降水量都超過2 500 mm，短時強降水出現的站次較多的年份，國家站年降水量也較常年明顯增加(見圖2(a))。

從月份分析來看，短時強降水站次主要集中在汛期。其中5月出現短時強降水的站次居首位，有112站次；其次是8月，有96站次(見圖2(b))。這與廣東省各地的年雨量分布特征[3]相吻合，梅縣的年降水分布也呈雙峰型(5月的主雨峰和8月的次雨峰)。短時強降水與年雨量及月雨量分布密切相關，年降水量多的年份短時強降水發生的站次也增多，月降水量較多的月份短時強降水發生的站次也相增多，年降水量、月降水量與短時強降水發生站次呈正相關關系。

圖2 短時強降水出現站次年分布示意及月分布示意

3.2.2短時強降水日變化

從日變化來看，強降水一般發生在午后至傍晚，主要集中在15：00—18：00，18：00后的強降水發生的站次急劇減少。其次在20：00、凌晨2：00、早晨7：00強降水出現站次有小幅增加(見圖3)。短時強降水主要發生在午后至傍晚時段，午后短時強降水發生的頻次高，主要是因為梅縣地處山區，午后地表升溫明顯，極易形成暖濕不穩定層結，有利于短時強降水的發生。另外，凌晨2：00前后短時強降水發生的次數有所增加(見圖3)。查閱資料發現，因2013年7月梅縣受臺風“蘇力”的影響，在0：00—2：00出現連續性的強降水。早晨7：00的短時強降水發生的次數也相對較多，主要發生在前汛期的4月和5月，可能跟這一時期的西南季風在早晨逐漸加強有關。

圖3 短時強降水站次逐小時分布示意

3.3 從空間各站點分析

從各站出現的短時強降水次數分析，最少的站點只出現21次，平均每年3.5次，最多的站點出現57次，平均每年9.5次。梅縣受山地的特定地形影響，海拔高度圖(見圖4)顯示四周均有山系，西南部是蓮花山脈，東南部有蓮花山系的陰那山脈；東北部有武夷山系延伸而下的項山山脈。山區地形復雜，白天受熱不均勻易產生局部熱力對流，容易觸發短時強降水的發生。一般在山麓的站點降水量相比其他站點要少。數據表明G1627站的降水量是最少的，該站是正處于蓮花山脈的背風坡山麓。同時，處在低谷地形的站點較有利于短時強降水的發生，如西北部的G5008站是短時強降水發生最多的站次，東北部山谷之間的 G5000站和G5007站的短時強降水次數也較多。

圖4 梅縣海拔高度及區域自動站點分布示意

從降水強度來看，所選站點短時強降水大部在20～40 mm/h之間，占比近90%，最大60 min降水量<80 mm，而位于短時強降水中心地區的60 min降水可達上百毫米。蔡晶[1]指出，梅州為短時強降水發生次數較少的區域，且梅縣是處在以興寧為中心的少暴雨區域范圍內[3]，說明短時強降水發生次數少的地區與少暴雨中心對應。梅縣區域自動站短時強降水的數據也表明，與暴雨高發地區的短時強降水相比，梅縣短時強降水量級明顯偏小，雨強明顯偏弱。

4 結語

1) 梅縣國家站的短時強降水主要集中在30 min內，60 min后的降水強度明顯減弱；區域自動站點的短時強降水也主要發生在前60 min，后60 min的降水增加量不大。

2) 年降水量、月降水量與短時強降水發生站次成正相關關系。短時強降水主要發生在汛期，其中5月出現短時強降水的站次最多，其次是8月，呈明顯的雙峰型分布。

3) 午后至傍晚是短時強降水高發時段，短時強降水在17：00發生站次最多，說明短時強降水極易受熱力不穩定條件影響。同時分析表明，受臺風及西南季風的影響，在相應時段短時強降水發生站次均有小幅增加。

4) 區域自動站受所處地形影響，短時強降水發生的次數和強度均有不同。一般處在山麓的站點的發生短時強降水次數相對要少，低谷地形和山谷之間的站點較有利于短時強降水的發生。