融安縣暴雨時空特征分析及落區(qū)分布研究

摘 要：基于融安自動氣象站降雨量觀測數(shù)據(jù)及FNl再分析資料，分析融安縣暴雨時空分布特征，并對各暴雨日天氣形勢進行分型及落區(qū)分析，得到結(jié)果如下：（1）1957—2021年，融安縣年暴雨日在2～13 d之間，暴雨集中發(fā)生在4—8月，尤以6月暴雨發(fā)生頻率最高，暴雨日數(shù)震蕩周期在20年左右。（2）2007—2021年，融安縣各鄉(xiāng)鎮(zhèn)年均暴雨日數(shù)在5.3～12.5 d/年之間，其中長安鎮(zhèn)暴雨日數(shù)最多。各鄉(xiāng)鎮(zhèn)平均暴雨強度在80～95 mm/d之間，以長安鎮(zhèn)為中心，向東北、西南方向逐漸減小。（3）Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ型天氣形勢是融安縣最常見的3種暴雨形勢，Ⅰ型天氣形勢下發(fā)生的暴雨強度最大，強度從北至南逐漸減小；Ⅱ型天氣形勢下暴雨強度分布表現(xiàn)為西北、東南較大，東北較小；Ⅲ型天氣形勢下發(fā)生的暴雨強度明顯小于Ⅰ型和Ⅱ型，大致表現(xiàn)為南大北小。

關(guān)鍵詞：融安縣；小波分析；暴雨分型；暴雨落區(qū)

中圖分類號：P426.6 文獻標(biāo)志碼：B 文章編號：2095–3305（2024）02–0-04

暴雨的發(fā)生與天氣形勢密切相關(guān)，天氣形勢直接影響著暴雨發(fā)生時間和落區(qū)。徐明等[1]指出，華南持續(xù)性暴雨分為東亞槽底型、兩槽一脊型、多渦型和緯向型，共性為有利于冷空氣南下影響華南。陳靜靜等[2]依據(jù)強降雨預(yù)報經(jīng)驗及天氣形勢主觀分析方法將湖南強降雨過程分為低渦冷槽型、地面暖倒槽鋒生型、副高邊緣型、臺風(fēng)型、梅雨切變型和華南靜止鋒型6類客觀分型結(jié)果。方宇凌等[3]指出，中山市前汛期暴雨主要有5個環(huán)流類型，分別為華北槽型、高原東部槽型、南支槽型、西南低渦型以及熱帶系統(tǒng)型。在不同天氣形勢下，發(fā)生的暴雨強度、落區(qū)及分布特點存在較大的差異。此外，還有許多學(xué)者對暴雨發(fā)生的環(huán)流系統(tǒng)進行了研究分析[4-6]。通過對融安縣暴雨的時空分布特征統(tǒng)計分析，研究各鄉(xiāng)鎮(zhèn)的暴雨精細化落區(qū)，為基層預(yù)報員開展暴雨預(yù)報預(yù)警服務(wù)提供較好的理論支撐。

1 數(shù)據(jù)資料與方法

1.1 數(shù)據(jù)資料

研究數(shù)據(jù)來自融安國家基本氣象站1957—2021年共65年、區(qū)域自動氣象站2007—2021年共15年24 h降雨量達到50 mm的觀測數(shù)據(jù)資料，統(tǒng)計標(biāo)準(zhǔn)為：當(dāng)1個鄉(xiāng)鎮(zhèn)有1個站或以上24小時降雨達到50 mm，即視為該鄉(xiāng)鎮(zhèn)出現(xiàn)一個暴雨日[7-8]。按照GB/T 28592—2012《降水量等級》，24 h內(nèi)降雨量達到50.0～99.9 mm為暴雨，100.0～249.9 mm為大暴雨，≥250 mm為特大暴雨。

1.2 研究方法

利用線性回歸分析方法，計算暴雨日數(shù)和最大日降雨量的變化趨勢；運用小波分析方法，對融安國家站暴雨日數(shù)進行周期分析。利用FNl再分析資料，依據(jù)500 hPa高空槽、850 hPa切變線、850 hPa急流、地面冷空氣以及臺風(fēng)影響，對融安縣各鄉(xiāng)鎮(zhèn)暴雨日發(fā)生的天氣形勢進行天氣分型，由于融安縣各站點分布不均，故采用ArcGIS克里金插值方法繪制各型暴雨落區(qū)分布圖[9-10]。

2 結(jié)果與分析

2.1 融安縣暴雨日數(shù)分析

由圖2可知，1957—2021年，融安縣年暴雨日在2

～13 d之間，年際變化較大，年均暴雨日為7.6 d，年最多暴雨日為13 d，出現(xiàn)在1996年，暴雨日≥10 d的年份占比29.2%，長期線性趨勢變化不顯著。年最大日降水在66.8～367.9 mm之間，年最大日降水量出現(xiàn)在1968年，長期線性趨勢變化不顯著，年最大日降水達到特大暴雨以上的年份共有8年，年暴雨日與年最大日降水具有顯著的正相關(guān)性，即存在年暴雨日越多，可能產(chǎn)生的極端降水強度越大。各月暴雨（含）以上級別呈單峰分布，冬季（12月—次年2月）暴雨發(fā)生頻率在0.1（含）d以下，未出現(xiàn)過大暴雨以上別的降雨。暴雨日集中發(fā)生在4—8月，平均發(fā)生暴雨日數(shù)在0.6～

2.2 d之間，全年暴雨天數(shù)占比86.4%，尤其以6月份發(fā)生各暴雨級別的頻率最高，大暴雨級別的降雨僅出現(xiàn)在4—8月，特大暴雨僅在5—7月出現(xiàn)。

對1957—2021年融安縣暴雨日數(shù)進行小波分析，結(jié)果表明，在方差圖上明顯存在一個27年的時間尺度，通過了α=0.05的顯著性檢驗。小波系數(shù)實部等值線圖上，在縱坐標(biāo)27年上，1957—2021年間始終存在明顯的正負交替，表明了周期為27年的時間尺度（圖3a）；根據(jù)小波系數(shù)模的平方圖，其值越大，代表周期性越強。在27年的時間尺度上，小波系數(shù)模的平方值最大，表明在27年尺度上，融安縣暴雨日存在的周期性最強（圖3b）。結(jié)合圖3a、圖3b可以得出融安縣暴雨日數(shù)的震蕩周期在20年左右，且震蕩周期穩(wěn)定。

2.2 融安各鄉(xiāng)鎮(zhèn)暴雨日及天氣分型與落區(qū)分析

2.2.1 融安縣鄉(xiāng)鎮(zhèn)年均暴雨日及強度分析

根據(jù)表1和圖4a，2007—2021年，融安縣各鄉(xiāng)鎮(zhèn)年均暴雨日數(shù)在5.3～12.5 d/年之間，主要在長安鎮(zhèn)、大將鎮(zhèn)、浮石鎮(zhèn)，其中長安鎮(zhèn)發(fā)生暴雨日數(shù)最多，其次是大將鎮(zhèn)7.9 d/年，其余鄉(xiāng)鎮(zhèn)年均暴雨日在5～7 d/年。融安縣1—12月均有發(fā)生暴雨的可能，但在1—2、10、12月發(fā)生暴雨的概率較低，近15年來暴雨日數(shù)僅占3.4%，進入3月，暴雨日開始急劇增多，易出現(xiàn)旱澇急轉(zhuǎn)。各鄉(xiāng)鎮(zhèn)暴雨日主要集中在4—8月，占比83.2%～93.8%，6月最多，暴雨日數(shù)占比27.2%，12月最少，15年間僅有沙子鄉(xiāng)、潭頭鄉(xiāng)平均暴雨日數(shù)達0.1 d/年 。值得注意的是，11月份融安縣各鄉(xiāng)鎮(zhèn)出現(xiàn)的暴雨日數(shù)與汛期9月的年均暴雨日數(shù)相當(dāng)，這表明了秋季暴雨仍不可忽視。

如圖4b所示，融安縣各鄉(xiāng)鎮(zhèn)平均暴雨強度在80

～95 mm/d之間，可將暴雨強度分為三級分布，長安鎮(zhèn)為一級暴雨強度中心（90～95 mm/d），板欖鎮(zhèn)、大將鎮(zhèn)、浮石鎮(zhèn)、大坡鄉(xiāng)、泗頂鎮(zhèn)、東起鄉(xiāng)、沙子鄉(xiāng)、橋板鄉(xiāng)為二級暴雨強度中心（85～90 mm/d），雅瑤鄉(xiāng)、潭頭鄉(xiāng)、大良鎮(zhèn)為三級暴雨強度中心（80～85 mm/d），平均暴雨強度以長安鎮(zhèn)為中心，向東北、西南方向逐漸減小。融江流經(jīng)長安鎮(zhèn)、浮石鎮(zhèn)，且一級暴雨強度中心長安鎮(zhèn)位于開闊的河谷平原逐漸向山地、丘陵地形過渡區(qū)域，較有利于降雨強度的增加；二級暴雨強度中心的鄉(xiāng)鎮(zhèn)的地形多為山地、丘陵；處于三級暴雨強度中心的鄉(xiāng)鎮(zhèn)多為平原，地形起伏較小。

2.2.2 融安縣暴雨分型及落區(qū)分析

（1）對融安縣汛期（3—9月）出現(xiàn)的暴雨日，基于FNl再分析資料，統(tǒng)計分析500 hPa高空槽、850 hPa切變線和急流、地面冷空氣以及臺風(fēng)的影響。其中受高空槽、切變線、急流的共同影響下，融安縣發(fā)生的暴雨日數(shù)是最多的，占比43.2%；其次是受高空槽、切變線、冷空氣的共同影響產(chǎn)生的暴雨，共發(fā)生了287 d；

第三為受冷空氣、高空槽、切變的共同影響。除了前3類，其余類型發(fā)生次數(shù)僅占所有類型發(fā)生次數(shù)的21.3%。

融安縣位于廣西內(nèi)陸，主要受臺風(fēng)外圍云系影響產(chǎn)生風(fēng)雨，近15年臺風(fēng)影響下各鄉(xiāng)鎮(zhèn)發(fā)生的暴雨日數(shù)為32 d/年，表明融安縣發(fā)生臺風(fēng)暴雨的可能性較小。融安縣所有發(fā)生大暴雨級別的日數(shù)，92.8%的情況是有急流的配合，存在急流的情況下，暴雨日發(fā)生的平均強度在92.6 mm/d，而沒有急流影響的情況下，暴雨強度僅有73.4 mm/d，說明急流對水汽的輸送和造成的輻合抬升作用明顯有利于暴雨強度增大。

（2）融安縣暴雨落區(qū)分析。對融安縣發(fā)生的暴雨所對應(yīng)前3類常見的天氣形勢進行落區(qū)分析，如圖5所示。一類為高空槽、切變線、急流、冷空氣共同影響（以下簡稱Ⅰ型）、二類為高空槽、切變線、急流共同影響（以下簡稱Ⅱ型）、三類為高空槽、切變線、冷空氣影響（以下簡稱Ⅲ型），三類天氣形勢共占比78.7%。

Ⅰ型天氣形勢下發(fā)生的暴雨，其暴雨強度在90～

105 mm/d之間，是融安縣所有天氣形勢類型下發(fā)生的暴雨強度最大，暴雨強度較為均勻，差異不大，大部鄉(xiāng)鎮(zhèn)接近大暴雨級別，從北到南各鄉(xiāng)鎮(zhèn)暴雨強度逐漸減小，板欖鎮(zhèn)、大將鎮(zhèn)、長安鎮(zhèn)等北部鄉(xiāng)鎮(zhèn)平均暴雨強度在大暴雨級別，說明在高空槽、切變線、急流、冷空氣共同影響下，可以適當(dāng)考慮預(yù)報北部鄉(xiāng)鎮(zhèn)降雨強度大一些；其次是浮石鎮(zhèn)、大坡鄉(xiāng)、東起鄉(xiāng)、橋板鄉(xiāng)，平均暴雨強度在95～100 mm/d之間，其余南部鄉(xiāng)鎮(zhèn)在90～95 mm/d之間。

Ⅱ型天氣形勢下，融安縣暴雨強度分布主要表現(xiàn)為西北、東南較大，東北較小，各鄉(xiāng)鎮(zhèn)暴雨強度相差較大，分布在70～100 mm/d之間，其中以長安鎮(zhèn)暴雨強度最大，在95～100 mm/d之間，其次為大將鎮(zhèn)、橋板鄉(xiāng)、大將鎮(zhèn)，暴雨強度在90～95 mm/d之間，說明在高空槽、切變線和急流共同影響下，對融安縣西北部和東南部鄉(xiāng)鎮(zhèn)的影響較大，最小是板欖鎮(zhèn)、雅瑤鄉(xiāng)和大坡鄉(xiāng)，暴雨強度在70～80 mm/d之間，其余鄉(xiāng)鎮(zhèn)在80～90 mm/d之間。

Ⅲ型天氣形勢下發(fā)生的暴雨，暴雨強度明顯小于Ⅰ型和Ⅱ型，在60～85 mm/d之間，大致表現(xiàn)為南部鄉(xiāng)鎮(zhèn)大北部鄉(xiāng)鎮(zhèn)小的分布。大良鎮(zhèn)的暴雨強度最大，在80～85 mm/d之間，大將鎮(zhèn)、雅瑤鄉(xiāng)和浮石鎮(zhèn)在該型天氣形勢下的暴雨強度最小，在60～65 mm/d之間，其余大部鄉(xiāng)鎮(zhèn)的暴雨強度分布在65～80 mm/d之間。

3 結(jié)論

（1）融安縣屬于暴雨多發(fā)區(qū)，年際變化較大，年均暴雨日數(shù)為7.2 d，年暴雨日和年極端日降水具有顯著的正相關(guān)性，暴雨日數(shù)呈單峰分布，峰值出現(xiàn)在6月，暴雨集中發(fā)生在4—8月，存在20年左右的振蕩

周期。

（2）融安縣各鄉(xiāng)鎮(zhèn)年均暴雨日數(shù)在5.3～12.5 d/年之間，其中長安鎮(zhèn)發(fā)生暴雨日數(shù)最多，1—12月均可能會發(fā)生暴雨，非汛期（10月—次年2月）發(fā)生暴雨的可能性小，但11月份年均暴雨日數(shù)與汛期9月相當(dāng)，注意防范11月暴雨可能對融安縣秋收秋種等造成的不利影響。各鄉(xiāng)鎮(zhèn)暴雨強度在空間分布上表現(xiàn)為以長安鎮(zhèn)為中心，向東北、西南兩側(cè)逐漸減小。

（3）融安縣Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ型暴雨天氣形勢發(fā)生次數(shù)最多，在有急流配合的情況下發(fā)生的暴雨，強度明顯比沒有急流的情況要大。Ⅰ型暴雨天氣形勢的暴雨強度最大，暴雨強度在90～105 mm/d之間，接近大暴雨量級，且北部鄉(xiāng)鎮(zhèn)強度大于南部鄉(xiāng)鎮(zhèn)；Ⅱ型天氣形勢下，暴雨強度分布表現(xiàn)為西北、東南部鄉(xiāng)鎮(zhèn)較大，東北部鄉(xiāng)鎮(zhèn)較小；Ⅲ型天氣形勢下發(fā)生的暴雨，所產(chǎn)生的暴雨強度明顯小于Ⅰ型和Ⅱ型，其南部鄉(xiāng)鎮(zhèn)暴雨強度大于北部鄉(xiāng)鎮(zhèn)。

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