許昌市近50年暴雨特征分析

王軍 徐如仕 劉磊

摘 要：本文首先利用許昌市1970—2019年降水資料，采用一元線性回歸等數理統計方法，對近50年許昌市暴雨特征進行分析。結果表明：暴雨日數地理分布不均，年際暴雨日數和年降水量變化趨勢不顯著，年代暴雨日數呈波浪式變化，冬季沒有暴雨，夏季暴雨最多（占暴雨總日數的74.8%）。其次，分析了暴雨的利弊，并對影響暴雨產生的天氣系統進行歸納，為暴雨預報預警、開發利用水資源和防御洪澇災害提供參考依據。

關鍵詞：暴雨特征;災害影響;影響天氣系統

中圖分類號：P426.62文獻標識碼：A文章編號：1003-5168（2020）22-0154-03

Abstract： Firstly， based on the precipitation data of Xuchang City from 1970 to 2019， the characteristics of Rainstorm in Xuchang City in recent 50 years were analyzed by using mathematical statistics methods such as univariate linear regression. The results show that： the geographical distribution of rainstorm days is uneven， the change trend of annual rainstorm days and annual precipitation is not significant， the annual rainstorm days show wave type change， there is no rainstorm in winter， and the rainstorm in summer is the most （accounting for 74.8% of the total rainstorm days）. Secondly， the advantages and disadvantages of rainstorm were analyzed， and the weather system affecting rainstorm was summarized. It is hoped that the research in this paper can provide reference for rainstorm forecast and early warning， development and utilization of water resources and flood prevention.

Keywords： rainstorm characteristics;disaster impact;weather system impact

許昌市位于河南中部，轄長葛市、禹州市、鄢陵縣、襄城縣及建安區、魏都區，屬暖溫帶大陸性季風氣候，四季分明，雨熱同期。暴雨天氣過程一方面為當地帶來雨水，補充水資源;另一方面，又屬重要的災害性天氣，易引發洪澇或次生災害，造成農作物受災或絕收，甚至造成人員傷亡。一些暴雨特征研究為本文的研究提供了技術方法[1-5]。本文針對許昌市近50年暴雨特征進行研究分析，為暴雨預報預警、開發利用水資源和防御洪澇災害提供參考依據。

1 資料和方法

本文選取許昌市1970—2019年許昌國家基本氣象站和4個一般氣象站觀測的近50年降水資料，采用一元線性回歸等數理統計和天氣學分析等方法，對當地暴雨特征進行研究分析。暴雨日以20：00至次日20：00的24 h降水量≥50 mm為標準。季節劃分標準：每年3月至5月為春季，6月至8月為夏季，9月至11月為秋季，12月至次年2月為冬季。

2 暴雨分布特征

2.1 空間分布

統計各縣（市）近50年累計暴雨日數可知，各地暴雨日數地理分布不均，存在西北部偏少、東部偏多的分布狀況。地處西北部的禹州市（97 d）、長葛市（102 d）暴雨日數分別較全市平均暴雨日數少12.9%和8.4%，位于東部的鄢陵縣（130 d）較全市平均暴雨日數多16.7%;地處中部和南部的許昌（115 d）和襄城（113 d）暴雨日數接近全市均值。全市年均暴雨日數為1.9～2.6 d，平均為2.2 d。

2.2 年代和年際變化

許昌市位于全市中部，其近50年暴雨日數接近全市平均值，具有代表性，因此選用許昌市國家基本氣象站降水資料進行時間變化序列的數理統計。1970—2019年，許昌市累計出現115個暴雨日。統計各年代暴雨日數發現，其年代際變化呈波浪式變化（見圖1），20世紀90年代為波谷，21世紀初為波峰，20世紀80年代為次波峰。20世紀70年代至80年代和20世紀90年代至21世紀初為上升趨勢，其中20世紀90年代至21世紀初上升趨勢最為顯著;20世紀80年代至90年代和21世紀前10年為下降趨勢。2000—2009年暴雨日數最多，達30 d，占近50年暴雨總日數的26.1%;1990—1999年暴雨日數最少，僅有18 d，占比15.7%。

分析近50年的降水數據可知（見圖2），許昌市年降水量和年暴雨日數分布年際變幅均較大。年最大降水量為1 068.1 mm（2003年），最少為427.4 mm（1988年），最大是最少的2.5倍。暴雨日數最多的年份為2010年，共有6 d;有6年暴雨日數為0。年降水量變化呈略減少趨勢，氣候傾向率為-4.236 mm/10 a;年暴雨日數變化呈略增多趨勢，氣候傾向率為0.14 d/10 a，均未通過顯著性檢驗，即變化趨勢不顯著。2010年以來，年暴雨日數與年降水量逐漸趨于正相關，兩曲線的線性趨勢線逐漸接近并重合，年暴雨日數多的年份，對應年降水量也偏多;年暴雨日數少的年份，年降水量也偏少，易發生干旱，特別是夏秋連旱。

2.3 季節與月際變化

許昌1970—2019年暴雨日數季節分布如圖3所示。從圖3可知，近50年，許昌市冬季沒有暴雨;夏季暴雨最多，占暴雨總日數的74.8%;春季和秋季分別占15.6%和9.6%。分析近50年逐月暴雨日數可知（見圖4），7月份暴雨日數最多，占暴雨總日數的33.0%;其次是8月份，占暴雨總日數的27.8%。7月和8月是近50年暴雨最易發生的時期，2個月暴雨日數占比達60.8%，也是許昌市主汛期的關鍵時期。12月、1月、2月沒有暴雨;3月、10月暴雨日較少，占比僅有1.7%和0.9%。4—6月暴雨日逐漸增多，9月暴雨日數驟減。近50年暴雨日最早出現在3月上旬，最晚出現在10月下旬。

3 暴雨災害

暴雨天氣有利有弊。雨量大，能為暴雨落區提供大量的水資源。特別是干旱時期，暴雨過程往往能夠徹底解除旱情。近年來，許昌市年暴雨日數與年降水量趨于正相關，說明暴雨天氣多，年降水量也會增多。但是，暴雨天氣造成的災害或不利影響也特別突出。一般的暴雨天氣會造成城鄉局地內澇，嚴重的暴雨會引發洪澇及山體滑坡等次生災害。根據統計，許昌市造成嚴重災害的暴雨大部分是由連續性暴雨或特大暴雨引起的，主要集中在汛期（6—8月）。例如，2000年7月3—7日，禹州市7 d連續暴雨累計雨量達449.3 mm，超過年總降水量的50%，造成局地山洪和農田澤澇。2006年7月2日，長葛市一日降水量達335.9 mm，洪水沖毀農作物以及農田設施，造成嚴重損失。暴雨強降水引發洪澇及次生災害，造成人員傷亡，房屋倒塌，大面積農作物受災或絕收，沖毀公路橋涵，經濟損失嚴重。

4 暴雨天氣影響系統

通過對許昌市暴雨天氣的歸納分析可知，不同層次的影響系統主要有對流層高層（200、300 hPa）的高空急流;對流層中低層（500、700、850 hPa）的副熱帶高壓、中高緯西風槽、兩高之間的輻合帶、西南低渦、切變線、低空急流、臺風低壓等;邊界層（925、1 000 hPa及地面）的輻合線、地面冷鋒、暖倒槽等。其中，對占總暴雨日數75.8%的夏季暴雨影響最大的天氣系統是副熱帶高壓、中高緯西風槽、兩高之間的輻合帶、西南低渦、切變線、低空急流、臺風低壓。春、秋季以中高緯西風槽、地面冷鋒引發的暴雨最多。

西風槽是產生降水的主要天氣系統，由它引起的暴雨次數最多，占總次數的70%以上。副熱帶高壓的進退是河南省雨季開始和結束的重要決定因素，也是豫中暴雨的重要影響系統。許昌市地處副熱帶高壓西北邊緣，特別是與低槽結合，極易出現暴雨。東北路徑的西南渦和切變線引發的許昌暴雨天氣過程也較為常見。

5 結論

利用1970—2019年降水資料，對許昌市近50年暴雨特征和氣候特點進行分析，得出以下結論。

①近50年許昌市所轄縣（市）暴雨日數地理分布不均，存在西北部偏少、東部偏多的分布狀況。地處西北部的禹州市、長葛市暴雨日數分別較全市平均少12.9%和8.4%，位于東部的鄢陵縣較全市平均多16.7%;地處中部和南部的許昌和襄城暴雨日數接近全市均值。全市年均暴雨日數為2.2 d。

②年際暴雨日數和年降水量變化趨勢不顯著。年代暴雨日數呈波浪式變化，20世紀90年代為波谷，21世紀初為波峰，20世紀80年代為次波峰。夏季暴雨日數最多，占暴雨總日數的74.8%;春季和秋季分別占15.6%和9.6%;冬季沒有暴雨。7月份暴雨日數最多，其次是8月份，7月和8月暴雨日數占比達60.8%，也是許昌主汛期的關鍵時期。4—6月暴雨日數逐漸增多，9月暴雨日數驟減。

③暴雨天氣有利有弊，有利的方面是提供大量水資源;不利的方面是造成災害，導致內澇，引發洪澇或山體滑坡等次生災害。

④通過對許昌市暴雨天氣進行歸納分析可知，影響系統主要有副熱帶高壓、中高緯西風槽、兩高之間的輻合帶、西南低渦、切變線、低空急流、臺風低壓等。

參考文獻：

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