近31年三穗縣暴雨氣候特征及成因分析

秦暢暢 曹宏健

摘要利用1986—2016年三穗縣地面氣象觀測站出現(xiàn)暴雨的降水資料，分析暴雨和大暴雨的年際變化和季節(jié)分布特征，結(jié)合運(yùn)用小波分析三穗縣暴雨強(qiáng)度的周期變化特征，并分析了三穗縣暴雨的成因。結(jié)果表明，近31年三穗縣暴雨總?cè)諗?shù)為67 d，年平均暴雨總?cè)諗?shù)為2.23 d；三穗縣共出現(xiàn)暴雨日數(shù)64 d、大暴雨3 d。近31年三穗縣暴雨日數(shù)出現(xiàn)了低→高→低→低的波動(dòng)變化，20世紀(jì)90年代暴雨日數(shù)出現(xiàn)最多，20世紀(jì)80年代和2010年后暴雨日數(shù)持平。三穗縣暴雨多出現(xiàn)在4—9月，約占總暴雨日數(shù)的92.5%，集中出現(xiàn)在5—8月，7月份出現(xiàn)次數(shù)最多，暴雨出現(xiàn)最少的為11月；三穗縣出現(xiàn)大暴雨次數(shù)偏少，其中夏季出現(xiàn)頻率較高。三穗縣的特殊地理位置和地形特點(diǎn)有利于暴雨天氣的形成和發(fā)展，影響暴雨天氣的主要天氣系統(tǒng)為高空槽、低渦、急流、中低空切變、地面冷鋒等。

關(guān)鍵詞暴雨；年際變化；季節(jié)分布；成因分析；三穗縣

中圖分類號S161.6文獻(xiàn)標(biāo)識碼

A文章編號0517-6611（2017）32-0191-03

Climatic Characteristics and Cause Analysis of Rainstorm in Sansui County in Recent 31 Years

QIN Changchang，CAO Hongjian（Sansui County Meteorological Bureau of Qiandongnan Miao and Dong Autonomous Prefecture，Sansui，Guizhou 556500）

AbstractUsing the precipitation data of rainstorm in Sangui County ground meteorological observation station from 1986 to 2016， the interannual and seasonal distribution characteristics of rainstorm and heavy rainstorm were analyzed，combined with the use of wavelet analysis to analyze the cyclical characteristics of rainstorm intensity，and analyze the cause of the rainstorm in Sanshui County.The results showed that the total number of rainstorms in Sanshui County in recent 31 years was 67 times， and the annual average number of rainstorms was 2.23 times. The number of rainstorms was 64 times and the heavy rainstorms was three times.In the past 31 years， the number of rainstorms in Sanshui County appeared low—high—low—low fluctuations.The number of rainstorms in the 1990s had been the largest， and that had been flat in the 1980s and after 2010.The rainstorm in Sanshui County occurred in AprilSeptember， accounting for 92.5% of the total number of rainstorms， concentrated in May August， the highest number of occurrences in July， the lowest in November；and the number of heavy rainstorms in Sansui County less than normal， which appeared in the summer higher frequency.The special geographical location and terrain characteristics of Sansui County were favorable to the formation and development of rainstorm. The main weather systems affecting rainstorm were highaltitude trough， low vortex， rapid current， mediumlow shear， ground cold front and so on.

Key wordsRainstorm； Interannual variation； Seasonal distribution； Cause analysis； Sansui County

近年來，隨著全球變暖，高溫、強(qiáng)降水、寒潮等極端事件頻發(fā)。有很多氣象工作者對暴雨、極端強(qiáng)降水進(jìn)行了研究[1-5]，其中強(qiáng)降水氣候影響范圍大，對農(nóng)業(yè)、工業(yè)生產(chǎn)、交通運(yùn)輸和城市生活有破壞性的影響，還會(huì)引發(fā)洪澇、泥石流、塌方等次生災(zāi)害，嚴(yán)重威脅人民群眾財(cái)產(chǎn)和生命安全，因此暴雨受到各級黨政機(jī)關(guān)、各行各業(yè)和人民群眾的高度重視和密切關(guān)注[4-6]。所以研究暴雨的發(fā)生規(guī)律具有重要的現(xiàn)實(shí)意義。筆者利用三穗縣地面氣象觀測站1986—2016年出現(xiàn)暴雨的降水資料，采用統(tǒng)計(jì)分析和小波分析方法，分析了暴雨和大暴雨的年際變化、季節(jié)分布特征以及暴雨強(qiáng)度的周期變化特征，總結(jié)該縣暴雨氣候特征及成因，以期為提高暴雨預(yù)報(bào)質(zhì)量、氣象決策服務(wù)、氣候評價(jià)以及防災(zāi)減災(zāi)工作提供科學(xué)依據(jù)。

1資料與方法

1.1研究區(qū)概況三穗縣地處貴州東部，屬亞熱帶濕潤季風(fēng)氣候區(qū)，氣候溫和，四季分明，雨量充沛，濕度較大，日照較少，無霜期長，季風(fēng)氣候顯著。春季氣溫不穩(wěn)定，寒潮活動(dòng)較頻繁；夏季降雨集中，雨熱同季，局部有洪澇；秋季降溫快，多陰雨天氣；冬季常出現(xiàn)凝凍。年平均氣溫15.1 ℃，最冷月平均氣溫3.6 ℃，最熱月平均氣溫25.2 ℃，極端最高氣溫36.5 ℃，極端最低氣溫-13.1 ℃。雨量充沛，分布不均，年降水量1 111.9 mm；其中汛期（4—9月）降水量802.9 mm，占全年降水量的72.2%。年平均相對濕度83%，最小相對濕度18%。無霜期長，年平均無霜期為281 d。全年日照1 243.5 h，占可照時(shí)數(shù)的28%。年平均風(fēng)速1.4 m/s，最多風(fēng)向?yàn)楸保∟）風(fēng)。年蒸發(fā)量為1 063.6 mm，年雷暴日數(shù)50.4 d。主要的氣象災(zāi)害有暴雨、洪澇、干旱、寒潮、冰雹、大風(fēng)、雷暴、低溫陰雨、凝凍。

1.2資源來源和分析方法所用資料來源于三穗縣國家基準(zhǔn)氣候站1986—2016年逐日降水資料。根據(jù)氣象部門業(yè)務(wù)標(biāo)準(zhǔn)，以20：00為日界，定義日降雨量≥50 mm為一個(gè)暴雨日，日降雨量≥100 mm為一個(gè)大暴雨日，日降雨量≥200 mm為一個(gè)特大暴雨日。采用統(tǒng)計(jì)分析法分析暴雨和大暴雨的年際變化和季節(jié)分布特征，并結(jié)合運(yùn)用Morlet小波分析暴雨強(qiáng)度的周期變化特征。

2暴雨氣候特征分析

2.1暴雨年際、年代際變化特征

由圖1可知，近31年三穗縣暴雨總?cè)諗?shù)為67 d，年平均暴雨總?cè)諗?shù)為2.23 d；暴雨總?cè)諗?shù)出現(xiàn)最多的是2004年，為5 d；其次是1986、1999、2014年，均為4 d；暴雨總?cè)諗?shù)最少的是1993、1997、2001、2003、2005、2006、2010、2012年，各為1 d；其中1988和2007年沒有出現(xiàn)暴雨。近31年三穗縣共出現(xiàn)暴雨日數(shù)64 d，年平均為2.13 d，其中暴雨出現(xiàn)最多的年份為2004年 （5 d），暴雨最少的年份1993、1997、2001、2003、2005、2006、2010年、2012年（1 d），最多年份較最少年份多了4 d，暴雨年際變化不大；三穗縣共出現(xiàn)大暴雨3 d，1991、2007、2008年各出現(xiàn)1 d大暴雨，最大日降水量出現(xiàn)在1991年7月31日，日降雨量達(dá)132 mm，其次為2007年6月9日，日降雨量達(dá)121 mm。

20世紀(jì)80年代三穗縣共出現(xiàn)暴雨15 d，其中1986年出現(xiàn)暴雨5 d，最少出現(xiàn)在1987年的2 d；90年代出現(xiàn)暴雨、大暴雨23 d，其中1999年暴雨日數(shù)出現(xiàn)最多，為4 d，最少1993、1997年各出現(xiàn)1 d，其中1991年出現(xiàn)大暴雨1 d；90年代較80年代暴雨日數(shù)明顯增多；2000—2009年，出現(xiàn)暴雨、大暴雨19 d，其中2007、2008年連續(xù)2年出現(xiàn)大暴雨，2004年暴雨日數(shù)出現(xiàn)最多，為5 d，最少2003、2005年出現(xiàn)1 d；2000—2009年較20世紀(jì)90年代暴雨日數(shù)略有減少；2010—2016年共出現(xiàn)暴雨15 d，2014年暴雨日數(shù)出現(xiàn)最多，為4 d；2010—2016年較2000—2009年暴雨日數(shù)略有減少。近31年來三穗縣暴雨日數(shù)出現(xiàn)了低—高—低—低的波動(dòng)變化，20世紀(jì)90年代暴雨日數(shù)出現(xiàn)最多，80年代和2010—2016年暴雨日數(shù)持平。

2.2暴雨季節(jié)分布特征

由表1可知，近31年來三穗縣暴雨主要出現(xiàn)在4—11月，大暴雨出現(xiàn)在6—7月、11月，暴雨最早出現(xiàn)在2010年4月13日，最晚結(jié)束在2008年11月6日；大暴雨最早出現(xiàn)在2007年6月9日，最晚結(jié)束在2008年11月1日；其中暴雨、大暴雨最多的是7月，其次是6月，無特大暴雨出現(xiàn)。春季（3—5月）、夏季（6—8月）、秋季（9—11月）暴雨和大暴雨日數(shù)分別占總暴雨日數(shù)的24%、61%、15%，冬季（12月—翌年2月）均無暴雨出現(xiàn)；春季主要集中在5月（11 d），約占春季暴雨總數(shù)的16.4%；夏季主要集中在7月（18 d），約占夏季暴雨總數(shù)的26.9%；秋季主要集中在9月（5 d），約占秋季暴雨總數(shù)的7.5%；冬季無暴雨，31年來均未出現(xiàn)。暴雨多出現(xiàn)在4—9月，約占總暴雨日數(shù)的92.5%，集中出現(xiàn)在5—8月，暴雨日數(shù)占暴雨總數(shù)的77.6%；7月份出現(xiàn)次數(shù)最多（18 d），約占總暴雨日數(shù)的26.9%；其次為6月（13 d），約占總暴雨日數(shù)的19.4%，暴雨出現(xiàn)最少的為11月（2 d）。三穗縣出現(xiàn)大暴雨次數(shù)偏少，6、7、11月各出現(xiàn)大暴雨一次，最大雨量為132 mm，其中夏季出現(xiàn)頻率較高，約占大暴雨總數(shù)的66.7%。

2.3小波變化分析由圖2可知，隨著頻率（時(shí)間尺度）的增大，子波變換值呈現(xiàn)出不同類型的正負(fù)相間排列，清晰地揭示了三穗縣暴雨強(qiáng)度的多尺度時(shí)間結(jié)構(gòu)特征；在大尺度時(shí)間的強(qiáng)（弱）周期變化中又包含多個(gè)中小時(shí)間尺度的強(qiáng)（弱）周期變化。近31年來三穗縣暴雨強(qiáng)度在年代際尺度上主要存在6～8和14～16年的周期振蕩。在6～8年的時(shí)間尺度上，主要有4個(gè)強(qiáng)→弱時(shí)期的轉(zhuǎn)換，其中相對強(qiáng)的時(shí)期是20世紀(jì)80年代后期—90年代初期、90年代中后期—2001年、2007—2009年、2013—2015年，相對弱的時(shí)期是80年代中期—后期、90年代前期—中期、2002—2005年、2009—2012年。6～8年為一個(gè)短周期振蕩，14～16年為一個(gè)長周期振蕩。

3暴雨發(fā)生的主要天氣形勢特征分析

暴雨的發(fā)生發(fā)展是在特定的環(huán)流形勢下，從地面到高空不同高度和不同尺度的天氣系統(tǒng)、有利地形共同作用的結(jié)果，僅靠某一個(gè)條件或有利的系統(tǒng)是不能產(chǎn)生暴雨的，僅當(dāng)幾個(gè)條件同時(shí)出現(xiàn)或幾個(gè)有利系統(tǒng)配合時(shí)，才能產(chǎn)生暴雨。黔東南暴雨主要集中在5—8月，其中6月最多，通常情況下，一個(gè)暴雨過程會(huì)先后受到不同地面系統(tǒng)和高空天氣形勢共同影響。造成三穗縣暴雨的主要天氣系統(tǒng)有鋒面、高空槽、南支槽、東風(fēng)波、低渦、急流、中低空切變等。顧欣等[6]研究黔東南地區(qū)暴雨指出，造成黔東南地區(qū)暴雨系統(tǒng)主要是冷鋒低槽，占主要影響系統(tǒng)的90%。

3.1有利的地形條件三穗縣位于貴州省東部、黔東南州東北部，地處108°32′～109°04′E、6°47′～27°04′N。三穗縣境內(nèi)處于云貴高原向湘西丘陵過渡的斜坡面上，由西向東傾斜，境內(nèi)地貌類型多樣，低山、丘陵、河谷、盆地交錯(cuò)。最高峰位于南部老山坡（海拔1 470 m），比北部坪茶大坡腳河流出境處高1 020 m，呈南高北低。

3.2高空槽、冷空氣

三穗縣暴雨大多都是冷空氣與暖濕空氣共同作用的結(jié)果，就是與鋒面、高空槽、切變線一類具有斜壓性的天氣系統(tǒng)有關(guān)。1991年7月31日三穗縣普降暴雨到大暴雨，500 hPa南昌有一高壓中心，貴陽、成都均有負(fù)變壓，延安、昌都一線的低槽分裂成2個(gè)小槽，小槽逐漸東移，是造成此次暴雨天氣過程的影響槽；700 hPa切變位于重慶、昌都一線，未來南壓影響黔東南；850 hPa切變與700 hPa切變位置大致相同，兩層系統(tǒng)配置較好；地面冷鋒位于濟(jì)南、恩施、峨眉山一帶，鋒后有小片雨區(qū)。三穗縣處于槽前西南氣流中，來自孟加拉灣的水汽輸送，濕度較大，水汽充沛，槽前有相對正渦度平流，上升運(yùn)動(dòng)的天氣尺度條件很有利，地面不斷有小股冷空氣補(bǔ)充，加上有源源不斷的熱量和水汽輸送，能量條件好，層結(jié)不穩(wěn)定，均滿足暴雨形成條件，使得三穗縣出現(xiàn)暴雨到大暴雨的天氣過程。

3.3低空急流

低空急流是位于600～900 hPa水平動(dòng)量集中的氣流帶，風(fēng)速≥12 m/s。低空急流輸送低層的水汽和不穩(wěn)定能量，三穗縣低空急流一般為西南急流和偏南急流，低層水汽和能量的輸送是產(chǎn)生暴雨的重要條件，位于急流的左側(cè)常有切變線和低渦活動(dòng)，伴有大片雨區(qū)、輻合上升運(yùn)動(dòng)區(qū)，為三穗縣暴雨提供有利水汽條件。

3.4鋒面

通常冷鋒經(jīng)過四川盆地東移南壓進(jìn)入貴州，冷暖空氣的交匯造成劇烈的天氣過程，有利于暴雨天氣的發(fā)生。當(dāng)冷空氣不斷南下時(shí)，在冷鋒前低渦東移，引起強(qiáng)降水。如果冷鋒移速很快，降水時(shí)間短，一般并不會(huì)造成大范圍暴雨，如果有靜止鋒存在時(shí)，西南低渦或切變線東移，切變線的輻合流場有利于鋒區(qū)加強(qiáng)、水汽集中和能量積累，產(chǎn)生強(qiáng)烈的上升運(yùn)動(dòng)和正渦度。此外，高原槽或南支槽的東移以及地形的抬升，都可能誘發(fā)地面靜止鋒的鋒生，在鋒面附近生成多個(gè)中小尺度對流系統(tǒng)，引起暴雨天氣。

3.5地面輻合線

暴雨發(fā)生前地面受低壓控制，氣溫升高，地面有一條輻合線產(chǎn)生，當(dāng)弱冷空氣南下，鋒面移入低壓區(qū)內(nèi)，輻合線鋒生，或高空槽或南支槽的擾動(dòng)，使輻合線鋒生，輻合加強(qiáng)，在鋒面附近會(huì)產(chǎn)成強(qiáng)降水。

4結(jié)論

利用三穗縣地面氣象觀測站1986—2016年出現(xiàn)暴雨的

降水資料，對三穗縣暴雨和大暴雨的年際變化和季節(jié)分布特

征進(jìn)行了分析，得出以下結(jié)論：

（1）三穗縣地處貴州東部、黔東南州東北部，屬亞熱帶濕潤季風(fēng)氣候區(qū)，四季分明，雨量充沛，季風(fēng)氣候顯著，暴雨是三穗縣主要的氣象災(zāi)害之一。

（2）近31年來三穗縣暴雨總?cè)諗?shù)為67 d，年平均暴雨總?cè)諗?shù)為2.23 d；三穗縣共出現(xiàn)暴雨日數(shù)64 d，年平均為2.13 d，最多年份較最少年份多了4 d，暴雨年際變化不大；三穗縣共出現(xiàn)大暴雨3 d，1991、2007、2008年各出現(xiàn)一次大暴雨。

（3）20世紀(jì)80年代三穗縣共出現(xiàn)暴雨15 d；90年代出現(xiàn)暴雨、大暴雨23 d，較80年代暴雨日數(shù)明顯增多；2000—2009年出現(xiàn)暴雨、大暴雨19 d，其中2007、2008年連續(xù)2年出現(xiàn)大暴雨，2000—2009年較20世紀(jì)90年代暴雨日數(shù)略有減少；2010—2016年共出現(xiàn)暴雨15 d，較2000—2009年暴雨日數(shù)略有減少。近31年來三穗縣暴雨日數(shù)出現(xiàn)了低→高→低→低的波動(dòng)變化，20世紀(jì)90年代暴雨日數(shù)出現(xiàn)最多，20世紀(jì)80年代和2010—2016年暴雨日數(shù)持平。

（4）近31年來三穗縣暴雨多出現(xiàn)在4—9月，約占總暴雨日數(shù)的92.5%，集中出現(xiàn)在5—8月，暴雨日數(shù)占暴雨總數(shù)的77.6%，；7月份出現(xiàn)次數(shù)最多，約占總暴雨日數(shù)的26.9%，其次為6月，約占總暴雨日數(shù)的19.4%，暴雨出現(xiàn)最少的為11月。三穗縣出現(xiàn)大暴雨次數(shù)偏少，其中夏季出現(xiàn)頻率較高，約占大暴雨總數(shù)的66.7%。

（5）三穗縣境內(nèi)處于云貴高原向湘西丘陵過渡的斜坡面上，由西向東傾斜，南高北低。三穗縣的特殊地理位置和地形特點(diǎn)有利于暴雨天氣的形成和發(fā)展，影響暴雨天氣的主要天氣系統(tǒng)為高空槽、低渦、急流、中低空切變、地面冷鋒等。

（6）小波方法分析三穗縣暴雨強(qiáng)度的周期分布發(fā)現(xiàn)，暴雨強(qiáng)度具有多時(shí)間尺度的周期振蕩，在年代際尺度上均存在6～8年的短周期振蕩和14～16年的長周期振蕩。

45卷32期秦暢暢等近31年三穗縣暴雨氣候特征及成因分析

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