近56 a貴陽市暴雨氣候特征分析

王君軍，周 林，陳海鳳，夏 陽

(1.貴州省貴陽市氣象局，貴州 貴陽 550001;2.貴州省六盤水市氣象局，貴州 六盤水 553001)

0 引言

暴雨降水集中、強度大、持續時間長，往往會引發山洪、泥石流、滑坡等災害，因此，暴雨一直是氣象工作者的重要研究之一[1-6]。貴州地處我國西南部，暴雨帶來的山洪和泥石流等次生地質災害給當地人民群眾的生命財產造成極大的損壞和威脅，不少學者對貴州的暴雨無論是氣候特征還是暴雨的天氣、動力學成因都進行了不少研究[7-12]：如嚴小冬等[7]指出貴州年降水量的地區分布趨勢是南部多于北部 ,東部多于西部；陳靜等[8]指出貴州暴雨量整體呈增長趨勢，21世紀開始至今表現為較明顯的減少趨勢，但暴雨降水量比例呈上升趨勢；張艷梅等[9]指出貴州夏季暴雨日數和暴雨量均存在15 a和準10 a周期振蕩；王芬等[10]指出貴州暴雨日數呈現一定的增加趨勢；白慧等[11]指出貴州暴雨日數的空間分布存在3個暴雨多發區和2條暴雨少發帶，范圍最廣、強度最大的暴雨多發區位于貴州的西南部，大值中心在六枝、晴隆和鎮寧附近；盧瑞荊[12]指出貴州發生特大暴雨主要集中在5月下旬—9月中旬，造成貴州暴雨的天氣影響系統主要有冷鋒低槽、南支低槽、低渦切變、臺風等，另外大尺度地形(青藏高原)有利于貴州暴雨的形成，局部地形幅合線而誘生的中尺度系統、喇叭口地形的輻合抬升作用對貴州暴雨的影響明顯。

貴陽市位于貴州省自西向東山脈的北側，自南向北河谷低洼地帶的中部，四面環山，特殊的地形地貌導致暴雨預報難度大，目前針對貴陽暴雨的研究較少，因此分析本地暴雨氣候特征具有現實意義，可為該地暴雨天氣、氣候診斷提供依據，為當地各級政府部門開展氣象防災減災提供決策參考。

1 資料與方法

利用1963—2018年貴陽市7個國家地面觀測站逐日降水資料統計該市暴雨(因貴陽市白云區建站于1982年，與其他臺站間隔時間長，故不參加本文討論)。按貴州業務服務定義：一般性暴雨(日降水量為50.0～99.9 mm)；大暴雨(日降水量為100.0～199.9 mm)；特大暴雨(日降水量為200.0 mm以上)。按照貴陽市暴雨影響范圍，本文將暴雨分為局地暴雨和區域暴雨：一天出現2個及以上暴雨站定義為區域暴雨，否則定義為局地暴雨。

2 貴陽市暴雨概況

統計1963—2018年近56 a貴陽市暴雨結果表明(表1)，該市共出現暴雨550 d，年平均暴雨日數為9.8 d，其中以一般性暴雨最頻繁，占暴雨總頻數的86.7%，大暴雨及以上暴雨占13.3%，貴陽市發生特大暴雨的概率小，56 a中僅出現3 d。局地暴雨與區域暴雨發生頻次相當，平均每年發生局地暴雨5.1 d，區域暴雨4.7 d。最明顯的一次區域暴雨發生在2014年7月14日，該過程是受中低層低渦切變、低空急流及等地面靜止鋒(梅雨鋒)的共同影響，當日共出現5個站大暴雨，2個站特大暴雨。貴陽區域連續性暴雨過程發生頻次較少，僅出現11次，時間最長為3 d(2017年6月22—24日)，該過程是受中低層低渦切變、低空急流及地面輻合線的共同影響，其中息烽、開陽、清鎮出現大暴雨。

表1 1963—2018年貴陽市暴雨強度及范圍特征Tab.1 Characteristics of the intensity and range of rainstorm in Guiyang from 1963 to 2018

3 貴陽市暴雨特征

3.1 暴雨年代際變化特征

由圖1可見：20世紀60年代初至80年代中后期、21世紀00年代初至10年代初暴雨次數等值線較為稀疏，為暴雨的較少期。20世紀80年代末期至90年代、21世紀10年代中期至今，暴雨次數等值線較為密集，為暴雨的多發期。從一年中暴雨集中期變化可見，20世紀60—80年代，暴雨集中期出現在6月；20世紀90年代至本世紀10年代初暴雨集中期推至7月，其中以1991年7月最多，為27站次；21世紀10年代中期至今，暴雨集中期又移至6月。

圖1 1963—2018年貴陽市逐月暴雨頻次的年際變化(單位：次)Fig.1 Interannual Variations of Monthly Rainstorms in Guiyang from 1963 to 2018，unit：frequency

近56 a來貴陽市年暴雨日數整體呈增多趨勢，氣候傾向率為0.13 d/10 a，未通過0.05的顯著性檢驗，年暴雨日數最多出現在2015年(19 d)，最少出現在1966年(2 d)；近56 a來貴陽市年平均降水量為1 147.8 mm，整體呈現減少趨勢,氣候傾向率為-11.3 d/10 a，未通過0.05的顯著性檢驗,年降水量最多出現在1977年(1 491.6 mm)，最少出現在2011年(794.1 mm)，可見年暴雨日數極值出現的時間與年降水量并不一致，但從圖2可見，年暴雨日數與年降水量的年際變化趨勢存在一定相似性，相關系數為0.776，說明兩者之間相關關系較為密切，即暴雨日數較多年，降水量較多，暴雨日數較少年，降水量較少。從年代分析可知，年暴雨日數與年降水量趨勢基本一致，即20世紀60年代初—70年代、80年代、90年代、21世紀00年代及10年代至今前后經歷了升—降—升—降—升的變化趨勢。

圖2 1963—2018年貴陽市暴雨日數與年降水量變化趨勢圖Fig.2 The trend of the number of rainstorm days and the annual precipitation in Guiyang from 1963 to 2018

近56 a來貴陽市局地暴雨整體呈現減少趨勢，氣候傾向率為-0.16 d/10 a，未通過0.05的顯著性檢驗，區域暴雨呈增多趨勢，氣候傾向率為0.29 d/10 a，未通過0.05的顯著性檢驗。從年代分析可知(圖3)，20世紀60年代初—70年代、80年代、90年代、21世紀00年代及10年代至今，局地暴雨前后經歷了升—降—升—降—平的變化趨勢，特別在20世紀80年代局地暴雨呈明顯減少，其中1989年僅為1 d；而區域暴雨前后經歷了平—升—平—略降—升的變化趨勢，特別在21世紀10年代以后貴陽市出現區域暴雨的概率明顯增大，其中2015年達11 d。

圖3 1963—2018年貴陽市局地暴雨日數(a)與區域暴雨日數(b)變化趨勢圖Fig.3 The trend of the local rainstorm and regional rainstorm days in Guiyang from 1963 to 2018

另外20世紀60—70年代，局地暴雨發生頻次高于區域暴雨，局地暴雨平均6 d·a-1，區域暴雨平均4 d·a-1；20世紀80年代—21世紀00年代，區域暴雨和局地暴雨發生頻次相當(80年代平均4 d·a-1、90和00年代平均5 d·a-1)，21世紀10年代以后區域暴雨高于局地暴雨，局地暴雨平均5 d·a-1，區域暴雨平均6 d·a-1。

3.2 暴雨貢獻率

貴陽市平均年暴雨量為207.7 mm，年降水量中暴雨平均貢獻率為17.7% ，最大出現在1995年，為31.5%；最小出現在1981年，僅為4.8%，兩者相差近7倍，可見貴陽市年降水量中暴雨貢獻率年際差異大。由圖4可見，貴陽市年降水量中暴雨貢獻率整體呈增多趨勢，氣候傾向率為1.5%/10 a，通過0.05的顯著性檢驗。從年代分析可知(圖4)，20世紀60年代初—70年代、80年代、90年代、21世紀00年代及10年代至今，暴雨貢獻率前后經歷了平—升—升—略降—升的變化趨勢，其貢獻率分別為15.1%、17.3%、20.6%、17.1%、20.9%。

圖4 1963—2018年貴陽市暴雨貢獻率變化趨勢圖Fig.4 The trend of its contribution rate in Guiyang from 1963 to 2018

3.3 暴雨日數周期分析

圖5給出了近56 a貴陽市暴雨日數的Morlet小波分析，由圖可見，貴陽暴雨日數在20世紀60年代存在2～3 a的顯著周期，70年代存在3～4 a的顯著周期，之后活動周期有所減弱，基本上以3～4 a為主，此外在60—70年代還表現出一定的準12 a的活動周期。

圖5 1963—2018年貴陽市暴雨日數的Morlet小波分析Fig.5 Morlet wavelet analysis of rainstorm days in Guiyang from 1963 to 2018

3.4 暴雨月(旬)變化特征

貴陽市暴雨始于春季,結束于秋季,主要出現在夏季,冬季(12月—次年2月)無暴雨記錄。暴雨最早出現在3月上旬，2016年3月5日修文站(降水量為53.1 mm)；最晚出現在11月上旬，2008年11月6日清鎮站(降水量為71.7 mm)。由圖6a可見，暴雨開始及結束時間年際差異較大，暴雨主要開始于4月中旬—5月下旬(71.4%)，集中出現在4月下旬—5月上旬(35.7%)；暴雨主要結束于9月中旬—10月中旬(53.6%)，其中10月上旬最頻繁(17.9%)，9月中旬次之(14.3%)。

由圖6b可見：貴陽市暴雨主要出現在5—8月，占全年總頻次的81.8%。按旬統計，暴雨集中在6月中旬—7月中旬，占全年總頻次的41.2%。其中以6月下旬最高(12.0%)，6月中旬和7月上旬次之(10.1%)。貴陽市上半年暴雨呈現出遞增形勢，下半年暴雨呈現出波動性遞減，其中8月下旬及10月上旬存在兩個暴雨頻次小峰值。大暴雨以上降水主要出現在6月上旬—7月中旬，集中在7月上旬至中旬，其中7月上旬最高。

圖6 1963—2018年貴陽市各月(旬)暴雨始末時間(a)、暴雨頻數(b)(單位：次)Fig.6 The beginning and ending time of each month ( ten days) (a) and the frequencies of rainstorm (b) (unit: times) in Guiyang from 1963 to 2018

從貴陽市不同范圍暴雨月分布可見(表2)，局地暴雨和區域暴雨主要出現在5—9月，其中6月最高(局地暴雨累計日數74 d、區域暴雨累計日數80 d)，7月次之(局地暴雨累計日數63 d、區域暴雨累計日數64 d)。3—5月以及11月以局地暴雨為主，均占月總日數的6成以上，其中11月均為局地暴雨。6月開始暴雨范圍擴大，6—9月區域暴雨與局地暴雨相當，區域暴雨略高于局地暴雨，10月以區域暴雨為主，占月總日數的63.0%。

表2 1963—2018年貴陽市不同范圍暴雨月分布Tab.2 Distribution of monthly rainstorm in Guiyang from 1963 to 2018

4 暴雨日數和暴雨總量區域分布

從圖7a可見, 貴陽市累計暴雨日數自西南向東北方向遞減，西南部的清鎮最多(196 d)，東北部的開陽最少(143 d)。從近56 a貴陽市暴雨的貢獻率分布可見(圖7b)，貴陽市暴雨總量與累計暴雨日數分布特征基本一致，自西南(清鎮)向東北(開陽)方向遞減，西南地區(清鎮)暴雨的貢獻率為20.8%，東北部(開陽)最少(14.4%)。

圖7 1963—2018年貴陽市累計暴雨日數(a，單位：d)和暴雨貢獻率(b，單位：%)空間分布Fig.7 Spatial distribution of accumulated days and contribution rate of rainstorm(a，unit：day)(b，unit：%) in Guiyang from 1963 to 2018

5 小結

本文利用貴陽市7個國家氣象臺站的逐日降水資料，分析了1963—2018年貴陽市暴雨氣候特征，主要結論如下：

①貴陽市以一般性暴雨最為頻繁(占86.7%)，發生特大暴雨的概率小；暴雨日數和暴雨的貢獻率分布均呈自西南向東北方向遞減特征。

②貴陽市暴雨主要開始于4月中旬—5月中旬，結束于9月中旬—10月中旬，集中于6月中旬—7月中旬，其中6月下旬最高。

③貴陽市年平均暴雨日數為9.8 d，局地暴雨與區域暴雨出現概率相當，其中3—5月和11月以局地暴雨為主，6—9月局地暴雨與區域暴雨發生日數相當，10月以區域暴雨為主。

④貴陽市局地暴雨整體呈減少趨勢，而區域暴雨、年暴雨量及年降水量中暴雨貢獻率呈增多趨勢，貴陽市年降水量中暴雨貢獻率年際差異大，其平均貢獻率為17.7%。

⑤近56 a暴雨日序列存在2～4 a的振蕩周期，暴雨日數與年降水量的年際變化趨勢較為密切，一般表現為暴雨日數較多年，降水量較多，暴雨日數較少年，降水量較少。

⑥暴雨頻次時間序列在20世紀60年代初到80年代中后期、21世紀00年代初到10年代初為較少期，20世紀80年代末期到90年代初、21世紀10年代中期至今為較多期。