山東博山50年暴雨變化特征分析

王衛(wèi)東等

摘要

利用博山區(qū)1964～2013年的降水觀測資料，采用統(tǒng)計和回歸方法對博山區(qū)50年來暴雨變化特征進行了分析。結(jié)果表明，50年來博山區(qū)共有115個暴雨日，年平均暴雨日數(shù)為2.3 d，暴雨日數(shù)年際變化較大，總體呈現(xiàn)增多的趨勢，暴雨日數(shù)隨時間的變化與年降水量隨時間的變化有很好的相關(guān)性，總體呈現(xiàn)增多的趨勢，且線性變化趨勢基本一致；暴雨春季出現(xiàn)次數(shù)少，夏季最多，秋季次之、多于春季，冬季沒有出現(xiàn)，7～8月份是暴雨高峰期，6、9月是暴雨多發(fā)期；4、5、10、11月是暴雨少發(fā)期；暴雨具有明顯的日變化特征，即暴雨發(fā)生在夜間（20：00～次日08：00）的頻次和雨量均高于白天時段；暴雨初、終日期及初終間日數(shù)的年際間振蕩幅度較小，且隨著年代的增加，暴雨初、終日期呈現(xiàn)延后的趨勢，初終間日數(shù)呈現(xiàn)緩慢增多的趨勢，即暴雨期逐漸延長，這與全球氣候變暖的趨勢有關(guān)。

關(guān)鍵詞暴雨；周期變化；氣候趨勢

中圖分類號S161.6文獻標識碼A文章編號0517-6611（2015）21-229-03

暴雨是指24 h日降水量≥50 mm的降水，常在積雨云中產(chǎn)生。由于降水持續(xù)時間短、降水量大，常造成洪澇災(zāi)害和嚴重的水土流失、山體滑坡，導(dǎo)致工程失事、堤防潰決和農(nóng)作物被淹等重大的經(jīng)濟損失[1]。特別是對于一些地勢低洼、地形閉塞的地區(qū)，雨水不能迅速宣泄造成農(nóng)田積水和土壤水分過度飽和，造成更多的災(zāi)害，同時暴雨也是一地增加降水量的主要來源之一。博山地處魯中山區(qū)，總面積682 km2，境內(nèi)多山，魯山、原山、岳陽山、鹿角山四大山系由東、南、西三面環(huán)繞，大小山頭1 300多個。地勢南高北低，呈簸箕狀，淄、孝二水橫穿區(qū)境，逶迤北流[2]。由于獨特的地理環(huán)境造成博山多發(fā)暴雨天氣，并常伴有雷電、大風，容易導(dǎo)致各種氣象災(zāi)害的發(fā)生。筆者利用博山區(qū)1964～2013年的歷史氣象資料，分析該區(qū)50年來暴雨變化特征，以期提高對博山區(qū)暴雨氣候變化規(guī)律的認識，為暴雨的預(yù)報、預(yù)警和防災(zāi)減災(zāi)提供科學(xué)依據(jù)。

1資料與方法

選用博山區(qū)1964～2013年的歷年降水資料，以20：00為日界，按照24 h日降水量≥50 mm作為一個暴雨日，進行統(tǒng)計、回歸分析[3]。按照氣候季節(jié)劃分四季的標準進行四季的劃分，形成冬季（12月～次年2月）、春季（3～5月）、夏季（6～8月）和秋季（9～11月）進行季、月變化分析；以夜間（20：00～次日08：00）雨量大于白天（08：00～20：00）雨量作為暴雨主要出現(xiàn)在夜間，反之作為暴雨主要發(fā)生在白天[4]，進行日變化的分析[5]。

2 暴雨的氣候變化特征

2.1暴雨的年變化特征

1964～2013年博山區(qū)共有115個暴雨日，年平均暴雨日數(shù)為2.3 d，圖1顯示50年來暴雨日數(shù)年際變化較大，總體呈現(xiàn)增多的趨勢，氣候傾向率為0.247 d/10a；最多暴雨日數(shù)為7 d，出現(xiàn)在2005年；最少暴雨日數(shù)為0 d，分別出現(xiàn)在1970～1971、1979、1984、1989、2006年，占總年數(shù)的12%，最多暴雨日數(shù)與最少暴雨日數(shù)相差7 d。50年中，年暴雨日數(shù)超過1 d的年份占總年份的88%；年雷暴日數(shù)超過3 d的年份占總年份的36%，主要出現(xiàn)在20世紀60年代、70年代末～80年代初、90年代和2003～2005年；年暴雨日數(shù)超過5 d的年份占總年份的12%。

年暴雨日數(shù)隨時間的變化與年降水量隨時間的變化有很好的相關(guān)性，總體呈現(xiàn)增多的趨勢，且線性變化趨勢基本一致，個別年份差異明顯（圖1）。2005年年降水量1 147.2 mm，出現(xiàn)暴雨日數(shù)7 d，均為50年來最多。年降水量超過900 mm的1978、1990、1994～1995、2003～2005年年暴雨日數(shù)均在3 d或以上；年降水量<800 mm的1970～1971、1979、1984、1989、2006年年暴雨日為0 d，其中既有年降水量超過600 mm而小于800 mm的1970～1971、1979、1984年，又有年降水量為442.2 mm的1989年。隨著年降水量的增加年暴雨日數(shù)也基本呈現(xiàn)增多的趨勢，原因多為大范圍規(guī)則降水造成，有的年份如1965、1981、1986年年降水量<600 mm但年暴雨日數(shù)出現(xiàn)3 d，造成的原因多為局地熱對流天氣。這就給博山地區(qū)的暴雨預(yù)報提出了很高的要求和嚴峻的挑戰(zhàn)，既要考慮大范圍規(guī)則降水，也要考慮博山地處魯中山區(qū)獨特的地形造成的局地熱對流天氣的影響。

2.2暴雨的季、月變化特征

由表1可知，博山區(qū)春、夏、秋、冬4個季節(jié)的50年平均暴雨日數(shù)分別為0.14、1.74、0.42、0 d，分別占全年的6.09%、75.65%、18.26%和0%。可見，暴雨春季出現(xiàn)次數(shù)少、夏季最多，秋季次之、多于春季，冬季沒有出現(xiàn)。這與博山暖溫帶大陸性季風區(qū)半濕潤氣候冬夏季風進退的季節(jié)性變化相一致[6]。

由圖2可知，除1、2、3和12月份沒有暴雨發(fā)生外，其余月份均有暴雨發(fā)生。4～11月份暴雨日數(shù)的月變化與氣溫、降水的月變化趨勢基本一致，氣溫升高、降水增多，暴雨日數(shù)隨之增加，氣溫下降、降水減少，暴雨日數(shù)隨之減少；暴雨日數(shù)以7、8月份為中心呈基本對稱式變化，月平均氣溫、降水量以7月份為中心呈單峰基本對稱式變化。暴雨日數(shù)極端高峰期與氣溫、降水極端高峰期略有差異，前者出現(xiàn)在8月份，后者出現(xiàn)在7月份。8月份平均暴雨日數(shù)0.76 d，占全年的33.04%；96.52%的暴雨日數(shù)集中在5～10月份，4、11月份僅占3.48%。7～8月份是暴雨高峰期，6、9月是暴雨多發(fā)期，4、5、10、11月是暴雨少發(fā)期；年暴雨開始月份4月，結(jié)束月份11月，兩者出現(xiàn)暴雨的次數(shù)相同（表1）。

博山區(qū)暴雨季、月變化特征主要是地處暖溫帶大陸性季風區(qū)半濕潤氣候受不同的天氣系統(tǒng)影響所致[7]。春季，當鋒面過境前后，槽前、切變線附近冷暖空氣交界區(qū)存在強烈的輻合和上升運動，多引發(fā)暴雨天氣[8]；進入夏季，主要受西北太平洋副熱帶高壓或其邊緣控制，副高將南方大洋上濕熱的空氣輸送到北方與南下的冷空氣相遇極易引發(fā)暴雨天氣有時還會伴有雷暴、大風、冰雹等強對流天氣[9]；秋季副高南撤西北氣流加強，大氣層結(jié)較為穩(wěn)定，暴雨出現(xiàn)較少，有時受北上臺風影響容易造成暴雨天氣；冬季受冷高壓控制，寒冷干燥，無暴雨出現(xiàn)[10]。

2.3暴雨的日變化特征

經(jīng)統(tǒng)計（表2），博山區(qū)50年中夜間（20：00～次日08：00）累計出現(xiàn)暴雨66次，占50年累計出現(xiàn)總次數(shù)的57.4%；白天（08：00～20：00）累計出現(xiàn)暴雨49次，占50年累計出現(xiàn)總次數(shù)的42.6%。50年中夜間出現(xiàn)的暴雨量累計為4 272.4 mm，占全部暴雨量的51.6%；白天出現(xiàn)的暴雨量累計為4 015.2 mm，占全部暴雨量的48.4%。一天中2個時段均有可能發(fā)生暴雨，具有明顯的日變化特征，即暴雨發(fā)生在夜間的頻次和雨量均高于白天時段。

2.4暴雨的初、終日變化特征

統(tǒng)計分析博山區(qū)1964～2013年逐年暴雨初、終日表明，博山區(qū)最早暴雨初日出現(xiàn)在4月22日（1998年），最晚暴雨終日出現(xiàn)在11月9日（1993年）；平均暴雨初日出現(xiàn)在6月17日，平均暴雨終日出現(xiàn)在7月23日；最長暴雨初終間日數(shù)201 d，最短暴雨初終間日數(shù)0 d，平均暴雨初終間日數(shù)35.7 d。一年中，把暴雨的初、終日期分別以1月1日為零起點轉(zhuǎn)化為相對日期序列，作暴雨初、終日相對日期變化圖，并進行趨勢分析，從圖3可以看出，除個別年份外，博山區(qū)暴雨初、終日期及初終間日數(shù)的年際間振蕩幅度較小，且隨著年代的增加，暴雨初、終日期呈現(xiàn)延后的趨勢，初終間日數(shù)呈現(xiàn)緩慢增多的趨勢，即暴雨期逐漸延長，這與全球氣候變暖的趨勢有關(guān)。

3結(jié)論

（1）50年來博山區(qū)共有115個暴雨日，年平均暴雨日數(shù)為2.3 d，暴雨日數(shù)年際變化較大，總體呈現(xiàn)增多的趨勢，氣候傾向率為0.247 d/10a，最多暴雨年份與最少暴雨年份相差7 d。年暴雨日數(shù)隨時間的變化與年降水量隨時間的變化有很好的相關(guān)性，總體呈現(xiàn)增多的趨勢，且線性變化趨勢基本一致。有些降水相對較多的年份暴雨出現(xiàn)次數(shù)比一些降水相對較少的年份出現(xiàn)次數(shù)少，原因多與大范圍規(guī)則降水和博山地處魯中山區(qū)獨特的地形造成局地熱對流天氣共同影響有關(guān)，這就給博山地區(qū)的暴雨預(yù)報提出了很高的要求和嚴峻挑戰(zhàn)。

（2）一年中，暴雨春季出現(xiàn)次數(shù)少、夏季最多，秋季次之、多于春季，冬季沒有出現(xiàn)。這與博山暖溫帶大陸性季風區(qū)半濕潤氣候冬夏季風進退的季節(jié)性變化相一致。4～11月份暴雨日數(shù)的月變化與氣溫、降水的月變化趨勢基本一致，氣溫升高、降水增多，暴雨日數(shù)隨之增加，氣溫下降、降水減少，暴雨日數(shù)隨之減少，96.52%的暴雨日數(shù)集中在5～10月份，7～8月份是暴雨高峰期，8月份月平均暴雨日數(shù)0.76 d，占全年的3304%，為極端高峰期； 6、9月是暴雨多發(fā)期；4、5、10、11月是暴雨少發(fā)期。

（3）一天中，暴雨發(fā)生在夜間（20：00～次日08：00）的概

率為57.4%，降水量占全部暴雨量的51.6%；發(fā)生在白天（08：00～20：00）的概率為42.6%，降水量占全部暴雨量的48.4%，具有明顯的日變化特征，即暴雨發(fā)生在夜間的頻次和雨量均高于白天時段。

（4）博山區(qū)最早暴雨初日出現(xiàn)在4月22日，最晚暴雨終日出現(xiàn)在11月9日；平均暴雨初日出現(xiàn)在6月17日，平均暴雨終日出現(xiàn)在7月23日；最長暴雨初終間日數(shù)201 d，最短暴雨初終間日數(shù)0 d，平均暴雨初終間日數(shù)35.7 d。除個別年份外，博山區(qū)暴雨初、終日期及初終間日數(shù)的年際間振蕩幅度較小，且隨著年代的增加，暴雨初、終日期呈現(xiàn)延后的趨勢，初終間日數(shù)呈現(xiàn)緩慢增多的趨勢，即暴雨期逐漸延長，這與全球氣候變暖的趨勢有關(guān)。

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