安徽省六安市暴雨氣候研究

李遠平，包訓成，黃 潤

（皖西學院 a.資源環(huán)境與旅游管理學院；b.信息工程學院，安徽 六安 237012）

安徽省六安市暴雨氣候研究

李遠平a，包訓成b，黃 潤a

（皖西學院 a.資源環(huán)境與旅游管理學院；b.信息工程學院，安徽 六安 237012）

利用安徽省六安市6個氣象站1958-2012年逐日降水資料，，采用空間內(nèi)插、趨勢分析、突變檢驗等方法，分析了六安市暴雨降水的時空特點和變化。結(jié)果表明，六安市暴雨年際變化大，變異系數(shù)達0.51，暴雨降水高度集中于汛期，7月是暴雨最頻繁的月份。平均暴雨量的空間分布自西向東減少，暴雨頻次由西南向東北減少。年暴雨量、暴雨頻次增加不顯著，非汛期暴雨量、暴雨頻次呈顯著減少趨勢，汛期強降水集中程度加大。非汛期暴雨量、暴雨頻次分布在1976、1973年發(fā)生減少突變。六安市旱澇等級與年暴雨量相關(guān)性良好，六安市洪澇多由集中強降水引起，旱年大多降水強度小，少暴雨。

暴雨降水量；暴雨頻次；暴雨強度；六安市

六安市位于安徽省西部，大別山北坡，境內(nèi)山地、丘陵、崗地占總面積的63%。北亞熱帶季風氣候下，降水時空變率大，汛期降水集中。本區(qū)域是淮河流域年降雨量最大的地區(qū)和暴雨中心之一[1-2]，洪澇災害頻繁發(fā)生，嚴重威脅居民的生命財產(chǎn)安全，成為當?shù)厣鐣?jīng)濟可持續(xù)發(fā)展中的突出問題。

目前已有學者對暴雨氣候開展了卓有成效的研究工作[3-10]。主要是探討區(qū)域暴雨的大尺度環(huán)流背景及物理機制、暴雨降水的時空格局、暴雨日數(shù)分布的正態(tài)性等。有關(guān)淮河流域暴雨氣候的研究成果較少，更是未見六安市暴雨氣候研究的相關(guān)報道。本項研究主要探討暴雨降水的年際、季節(jié)分布，暴雨降水量和降水頻次的空間分布、變化趨勢、突變特征，以及暴雨降水和洪澇的關(guān)系等。以期深化對六安市暴雨氣候特征的認識，為暴雨預報和防災減災工作提供科學參考。

1 資料和方法

依據(jù)六安市金寨、霍山、舒城、壽縣、霍邱五縣和城區(qū)氣象站1958-2012年逐日降水資料，根據(jù)氣象業(yè)務(wù)部門的標準，24h累積降水量 （以北京時間20:00為界）≥50mm為暴雨。暴雨降水量為所有暴雨日降水量的總和，暴雨頻次為所有暴雨日數(shù)，暴雨平均強度為暴雨降水量與暴雨頻次之比?；谶@些統(tǒng)計量，分析六安市暴雨的時間變化和空間分布，采用Mann-Kendall軼次相關(guān)檢驗法[11-15]進行暴雨降水的長期變化趨勢和突變點檢測，并對暴雨降水和六安市洪澇的關(guān)系進行分析。

2 六安市暴雨降水的時空分布與變化

2.1 暴雨降水的季節(jié)分布

六安市年暴雨降水量變化于57.6-771.67mm之間，最大值年（1991年）是最小值年（2001年）的13.4倍，多年平均值281.39mm，變異系數(shù)達0.51。從圖1、圖2可以看出，六安市暴雨降水高度集中于汛期，5-9月暴雨頻次占全年的87.87%，其中7月一月占全年的29.89%，為暴雨降水最頻繁的月份。冬季（12-2月）基本無暴雨。從表1可見，汛期暴雨降水量占全年暴雨量的90.27%，平均雨強81.86mm/d。六安市多年降水集中期在 32.64-46.31候，多年均值37.43候（7月上旬），說明六安市在降水集中的汛期，多發(fā)強降水，洪澇災害的威脅很大。

表1 六安市1958-2012年平均年、汛期降水及暴雨降水

圖1 六安市暴雨降水量的年際和季節(jié)變化

圖2 六安市各月暴雨頻次占全年百分比

2.2 暴雨降水的空間分布

由多年平均暴雨量、暴雨頻次的空間分布（圖3）可以看出，平均暴雨量的分布由西向東減少，六安市城區(qū)暴雨降水量最少。而暴雨頻次的空間分布由西南向東北減少，與本區(qū)年降水量的空間分布特點一致，表現(xiàn)出南高北低、山區(qū)多于平原圩畈區(qū)的格局。說明在南部金寨、霍山等大別山腹地區(qū)，年降水量大，暴雨頻次多，但降水強度相對均勻，暴雨降水強度較小，北部年降水量相對較少，暴雨降水頻次少，但暴雨降水強度大。本區(qū)中平均暴雨強度最大的是霍邱，達100.04mm/d，最小的是舒城，為71.54mm/d。北部平原圩畈區(qū)地勢低平，排水不暢，在強降水的侵襲下，洪澇災害的危害更大。以上結(jié)論與筆者先前關(guān)于本區(qū)降水集中性的研究以及其他學者關(guān)于淮河流域暴雨降水的研究[16]所得結(jié)果相一致。

2.3 變化趨勢分析

六安市年暴雨降水量呈不顯著增加趨勢，汛期暴雨量增加趨勢達到0.10顯著性水平，非汛期暴雨量的減少趨勢超過0.05顯著性水平。年、汛期暴雨頻次增加不顯著，而非汛期暴雨頻次減少趨勢通過0.01顯著性水平檢驗。這說明年暴雨量的增加主要表現(xiàn)為汛期暴雨量的增加，非汛期暴雨量則顯著減少。在非汛期暴雨頻次顯著減少的情況下，汛期暴雨頻次的增加導致年暴雨頻次的增加。六安市汛期強降水的頻次、強度呈增大趨勢，汛期強降水集中程度加大，這給氣象災害預警與防洪排澇工作提出了更高要求。

圖3 六安市暴雨降水量（a）、暴雨頻次（b）空間分布

2.4 突變分析

對六安市年、汛期、非汛期暴雨降水量和暴雨頻次的突變分析發(fā)現(xiàn)，除非汛期暴雨量、非汛期暴雨頻次序列有突變發(fā)生外，其它序列未檢測出突變，結(jié)果見圖4。非汛期暴雨量在1976年發(fā)生減少突變，顯著性水平0.05。非汛期暴雨頻次的減少突變發(fā)生在1973年，顯著性水平0.01。本區(qū)域年降水量1972年發(fā)生增多突變，降水集中度（PCD）的增多突變始自1970年，這說明上世紀70年代以來，本區(qū)域降水不均勻性加劇，汛期發(fā)生集中強降水和洪澇災害的幾率增大。

圖4 Mann-Kendall法對六安市非汛期暴雨降水量（a）、非汛期暴雨頻次（b）序列的突變檢測（直線為0.05顯著性水平臨界值）

3 暴雨降水和洪澇的關(guān)系

六安市降水時空分布不均導致旱澇災害多發(fā)。已有研究表明[17-19]，用Z指數(shù)標定各站旱澇等級、建立區(qū)域旱澇級別是比較符合實際的。一般而言，Z指數(shù)標定的旱澇等級分為極澇、大澇、偏澇、正常、偏旱、大旱、極旱等7級，為便于直觀顯示，分別用3、2、1、0、-1、-2、-3表示。 基于六安市單站逐年Z指數(shù)標值，建立區(qū)域旱澇等級：

式（1）中，Zi為各站的Z指數(shù)標值；Ri為各站的降水量與區(qū)域平均面雨量的相關(guān)系數(shù)；ROUND則表示四舍五入到臨近的整數(shù)。由此建立六安市1958-2012年旱澇等級分布如圖5所示。

圖6顯示了六安市年暴雨量距平百分比的變化。旱澇等級和年暴雨量相關(guān)性良好，相關(guān)系數(shù)達0.7 3。分析發(fā)現(xiàn)，1958-2012年所有澇年平均暴雨量距平44.69%， 在極澇、 大澇年（1991、1983、2005年），暴雨量距平更是超出100%，這說明六安市洪澇多由集中強降水引起，當暴雨距平超過20%時，則洪澇發(fā)生的可能性極大。旱年的平均暴雨距平為-40.49%，說明旱年大多降水強度小，少暴雨。正常年份的暴雨量大多徘徊在平均值附近，多年距平均值為-2.47%。

圖5 六安市1958-2012年旱澇等級

圖6 六安市1958-2012年暴雨降水量距平

4 結(jié)論

（1）六安市暴雨降水量年際變化大，變異系數(shù)達0.51。汛期暴雨量和暴雨頻次分別占全年的70.27%、87.87%，7月是暴雨降水最集中的月份。

（2）金寨、霍山等大別山腹地區(qū)，年降水量大，暴雨頻次多，降水強度相對均勻，暴雨降水強度較小，北部年降水量相對較少，暴雨降水頻次少，但暴雨降水強度大。北部平原圩畈區(qū)暴雨洪澇的危害更大。

（3）六安市年暴雨量的增加主要表現(xiàn)為汛期暴雨量的增加，非汛期暴雨量則顯著減少。在非汛期暴雨頻次顯著減少的情況下，汛期暴雨頻次的增加導致年暴雨頻次的增加。六安市汛期強降水的頻次、強度呈增大趨勢，汛期強降水集中程度加大。

（4）在年、汛期暴雨量和年、汛期暴雨頻次未發(fā)生突變的情況下，非汛期暴雨量、暴雨頻次分別在1976、1973年發(fā)生減少突變。

（5）六安市洪澇多由集中強降水引起，當暴雨距平超過20%時，洪澇發(fā)生的可能性極大。旱年大多降水強度小，少暴雨。

[1]王勝,田紅,丁小俊,等.淮河流域主汛期降水氣候特征及“旱澇急轉(zhuǎn)”現(xiàn)象[J].中國農(nóng)業(yè)氣象,2009,30(1):31-34.

[2]盧燕宇,吳必文,田紅,等.基于Kriging插值的1961~2005年淮河流域降水時空演變特征分析[J].長江流域資源與環(huán)境,2011,20(5):567-573.

[3]鮑名.近50年我國持續(xù)性暴雨的統(tǒng)計分析及其大尺度環(huán)流背景[J].大氣科學,2007,31(5):77–792.

[4]李湘云.西雙版納近50年暴雨氣候特征分析[J].云南大學學報：自然科學版,2009,31(S1):274-281.

[5]朱宵峰,錢永甫,寧亮,等.長江下游地區(qū)汛期暴雨氣候特征分析[J].熱帶氣象學報,2008,24(2):136-146.

[6]鄒立堯,丁一匯.1961-2005年東北暴雨氣候特征分析[J].高原氣象,2010,29(5):1314-1321.

[7]李運剛,何大明,胡金明,等.紅河流域1960—2007年極端降水事件的時空變化特征[J].自然資源學報,2012,27(11):1908-1917.

[8]李運剛,胡金明,何大明,等.1960-2007年紅河流域強降水事件頻次和強度變化及其影響[J].地理研究,2013,32(1):64-72.

[9]孫智輝,曹雪梅,劉志超,等.陜西黃土高原地區(qū)降水日數(shù)和強度年代際變化[J].應用氣象學報,2009,20(4):510-512.

[10]郭渠,龍中亞,程炳巖,等.我國三峽庫區(qū)近49年暴雨氣候特征分析[J].水文,2011,31(6):86-91.

[11]符淙斌,王強.氣候突變的定義和檢測方法[J].大氣科學,1992,16(4):482-493.

[12]魏鳳英.現(xiàn)代氣候統(tǒng)計診斷與預測技術(shù)[M].北京:氣象出版社,2007:63-66.

[13]李遠平,楊太保.柴達木盆地氣溫、降水突變與周期特征分析[J].地理與地理信息科學,2007,23(3):105-108.

[14]張艷梅,江志紅,王冀,等.貴州夏季暴雨的氣候特征[J].氣候變化研究進展,2008,4(3):182-186.

[15]李遠平,楊太保,馬建國,等.大別山北坡典型區(qū)域降水年內(nèi)分配不均勻性特征研究——以安徽省六安市為例[J].長江流域資源與環(huán)境,2012,21(9):1148-1153.

[16]于文金,郝玲.淮河流域暴雨災害時空分布及趨勢規(guī)律研究[J].長江流域資源與環(huán)境,2012,21(3):315-320.

[17]鞠笑生,楊賢為,陳麗娟,等.我國單站旱澇指標確定和區(qū)域旱澇級別劃分的研究[J].應用氣象學報,1997,8(1):26-32.

[18]吳賢云,丁一匯,王琪,等.近40年長江中游地區(qū)旱澇特點分析[J].應用氣象學報,2006,17(1):19-28.

[19]郭銳,智協(xié)飛.中國南方旱澇時空分布特征分析[J].氣象科學,2009,29(5):598-605.

[責任編輯：李榮富]

P426

A

1674-1102(2014)03-0075-03

10.13420/j.cnki.jczu.2014.06.021

2014-02-24

安徽省高校省級自然科學重點項目 (KJ2011A274，KJ2012A276)；自然災害過程與防控研究安徽省重點實驗室開放基金項目(ZH201306)；安徽省人文地理學重點學科項目資助。

李遠平(1978-)，女，安徽金寨人，皖西學院資源環(huán)境與旅游管理學院副教授，主要從事氣候變化及環(huán)境影響研究。