思南縣夏季預(yù)警時(shí)段暴雨特征及預(yù)警信號(hào)發(fā)布探討

謝仁波，郎貴英

(貴州省思南縣氣象局，貴州 思南 565100)

1 引言

目前，研究暴雨時(shí)空分布特征的文章非常多，觀測(cè)數(shù)據(jù)已從國(guó)家級(jí)臺(tái)站擴(kuò)充到鄉(xiāng)鎮(zhèn)區(qū)域自動(dòng)站資料的使用。基于1 h到數(shù)小時(shí)的短歷時(shí)暴雨也有研究[1]。預(yù)警服務(wù)實(shí)踐證明，很多時(shí)候，強(qiáng)烈的暴雨只發(fā)生在局部地區(qū)，若僅以縣城的國(guó)家級(jí)臺(tái)站為考核標(biāo)準(zhǔn)，很多預(yù)警信號(hào)會(huì)漏發(fā)。

關(guān)于暴雨預(yù)警信號(hào)的發(fā)布，廣東省研究比較多。黃小丹等[2]對(duì)停課機(jī)制下的暴雨紅色預(yù)警信號(hào)發(fā)布機(jī)制進(jìn)行了探討，認(rèn)為按照有關(guān)規(guī)定暴雨紅色預(yù)警大都只能在雨中發(fā)布，服務(wù)效果差；張銀河等[3]對(duì)暴雨預(yù)警信號(hào)評(píng)定進(jìn)行過(guò)探索，認(rèn)為公眾只想知道一場(chǎng)降水從開(kāi)始到結(jié)束所能達(dá)到的最高預(yù)警程度，而不是黃—橙—紅階梯式的過(guò)渡。用多普勒雷達(dá)回波強(qiáng)度估算降水已有多年的實(shí)踐，運(yùn)用到暴雨預(yù)警上也有一些研究[4]；鐘平威等[5]對(duì)以鄉(xiāng)鎮(zhèn)為單位的分區(qū)預(yù)警作了一些探索，得出暴雨的局地性非常顯著；曹偉華等[6]對(duì)暴雨預(yù)警公眾響應(yīng)進(jìn)行了調(diào)查和研究；謝仁波等[7]利用相鄰5個(gè)國(guó)家級(jí)臺(tái)站研究了各級(jí)別降水的同步性，指出銅仁市西部暴雨以上量級(jí)的同步性差，認(rèn)為利用好區(qū)域站資料是做好預(yù)警服務(wù)的重要途徑之一。

思南縣地處銅仁西部，基本氣候格局是四季分明，雨熱同季。研究夏季預(yù)警時(shí)段的暴雨分布特征，為分區(qū)發(fā)布暴雨預(yù)警以及確保暴雨災(zāi)害預(yù)警的提前量和準(zhǔn)確率有非常重要的作用。

2 資料和方法

資料用思南縣1個(gè)國(guó)家級(jí)自動(dòng)站和25個(gè)區(qū)域站6—8月小時(shí)降水資料，其中思南國(guó)家級(jí)自動(dòng)站資料年限為2006—2016年共11 a，區(qū)域站資料年限為2010—2016年共7 a。

降水時(shí)段分為3 h、6 h、12 h分別整理，連續(xù)記錄，時(shí)間可以上跨，一天(20—20時(shí))統(tǒng)計(jì)一次累積最大值。同時(shí)將午后突發(fā)強(qiáng)降水到20時(shí)已達(dá)到預(yù)警標(biāo)準(zhǔn)，因連續(xù)統(tǒng)計(jì)而造成的21時(shí)后又達(dá)到預(yù)警標(biāo)準(zhǔn)的予以剔除。

3 研究結(jié)果

3.1 思南夏季暴雨日數(shù)空間分布

圖1給出了思南縣夏季暴雨及以上量別日數(shù)空間分布。從圖1可以看出，思南夏季暴雨日數(shù)有明顯的地域分布特征，北部的東華鄉(xiāng)年均暴雨以上日數(shù)最多，可以達(dá)到3.0次，中部偏東的大河壩、孫家壩及西部的文家店、青杠坡暴雨日數(shù)最少，年均不足1.5次。

圖1 思南縣夏季暴雨以上量級(jí)年均日數(shù)時(shí)空分布圖Fig.1 Time and space distribution map of the summer rainstorm above magnitude in Sinan

3.2 預(yù)警時(shí)段雨量特征

3.2.1 中國(guó)氣象局暴雨預(yù)警標(biāo)準(zhǔn)[8]從表1可以看出，“預(yù)計(jì)”容易統(tǒng)計(jì)提前量，從發(fā)出預(yù)警時(shí)開(kāi)始計(jì)時(shí)也很好理解；實(shí)況發(fā)生后還將“持續(xù)”不好統(tǒng)計(jì)提前量。

表1 中國(guó)氣象局暴雨預(yù)警標(biāo)準(zhǔn)Tab.1 China meteorological administration rainstorm warning standard

3.2.2 思南縣夏季預(yù)警時(shí)段達(dá)到或超過(guò)暴雨量級(jí)的實(shí)況 統(tǒng)計(jì)時(shí)段內(nèi)出現(xiàn)了345站·次暴雨(20—20時(shí))以上天氣過(guò)程，其中20—08時(shí)達(dá)到暴雨以上的為194站·次，08—20時(shí)達(dá)到79站·次，其余為夜間和白天合計(jì)達(dá)到的暴雨及以上量級(jí)，說(shuō)明總的來(lái)看思南縣夏季具有夜間暴雨次數(shù)多，白天暴雨少的基本特點(diǎn)。

按一天(20—20時(shí))不超過(guò)1次進(jìn)行統(tǒng)計(jì)，12 h暴雨(暴雨藍(lán)色預(yù)警所統(tǒng)計(jì)時(shí)段)北部東華鄉(xiāng)出現(xiàn)的次數(shù)最多(圖2a)，暴雨藍(lán)色預(yù)警最先關(guān)注的是北部，而且這是降水系統(tǒng)進(jìn)入思南縣的主要方向，同時(shí)也是張家寨炮站多年觀測(cè)到的冰雹的主要來(lái)向，應(yīng)是值班關(guān)注的重點(diǎn)區(qū)域，以期保證預(yù)警的時(shí)間提前量。6 h暴雨(暴雨黃色預(yù)警所統(tǒng)計(jì)時(shí)段)北部東華鄉(xiāng)的出現(xiàn)的次數(shù)也是最多的(圖2b)，因此暴雨黃色預(yù)警也應(yīng)最先關(guān)注北部。3 h暴雨以上(暴雨橙色預(yù)警所統(tǒng)計(jì)時(shí)段)日數(shù)，最多的還是北部東華鄉(xiāng)的年均1.29次，其次為西部楊家坳鄉(xiāng)的年均1.14次(圖2c)，暴雨橙色預(yù)警最先關(guān)注的除了北部的東華附近鄉(xiāng)鎮(zhèn)外，還要關(guān)注西部鄉(xiāng)鎮(zhèn)楊家坳，這與天氣系統(tǒng)自西向東移動(dòng)有聯(lián)系，并且已經(jīng)有先例[9]。3 h大暴雨以上(暴雨紅色預(yù)警所統(tǒng)計(jì)時(shí)段)達(dá)到的站點(diǎn)不多(圖2d)，7 a中最多的只有2 d(大壩場(chǎng)、風(fēng)蕓)，其中大壩場(chǎng)3 h最大降水達(dá)到226.1 mm，風(fēng)蕓3 h最大降水達(dá)到200.2 mm,有10個(gè)站點(diǎn)一次也沒(méi)有出現(xiàn)，發(fā)布紅色預(yù)警關(guān)注的重點(diǎn)是位于東南角的大壩場(chǎng)鎮(zhèn)和中部偏南的風(fēng)蕓鄉(xiāng)，與其它低級(jí)別預(yù)警關(guān)注的重點(diǎn)不一樣，說(shuō)明個(gè)別暴雨云團(tuán)從西部鳳崗進(jìn)入本縣以后，在自西向東移動(dòng)過(guò)程中有增強(qiáng)的趨勢(shì)。

圖2 思南縣夏季12 h降水量≥50 mm年平均日數(shù)空間分布(a)；思南縣夏季6 h降水量≥50 mm年平均日數(shù)空間分布(b)；思南縣夏季3 h降水量≥50 mm年平均日數(shù)空間分布(c)；思南縣夏季3 h降水量≥100 mm年平均日數(shù)空間分布(d)。Fig.2 a:The average daily spatial distribution of >=50 mm in the 12 hours of summer precipitation in Sinan county;b: The average daily spatial distribution of >=50 mm in the 6 hours of summer precipitation in Sinan county;c: The average daily spatial distribution of >=50 mm in the 3 hours of summer precipitation in Sinan county;d: tThe average daily spatial distribution of >=100 mm in the 3 hours of summer precipitation in Sinan county.

從強(qiáng)短歷時(shí)強(qiáng)降水[10]來(lái)看，有17個(gè)鄉(xiāng)鎮(zhèn)站出現(xiàn)過(guò)50.0 mm/h以上的強(qiáng)短歷時(shí)強(qiáng)降水，中部許家壩出現(xiàn)的天數(shù)最多，出現(xiàn)了3 d，東南角的大壩場(chǎng)、天橋和西部的香壩2016年7月20日出現(xiàn)了連續(xù)3 h的短歷時(shí)強(qiáng)降水。強(qiáng)短時(shí)降水也主要出現(xiàn)在夜間，僅4站·次出現(xiàn)在白天時(shí)段。

2.2.3 暴雨預(yù)警的提前量探討 假定每次暴雨過(guò)程都預(yù)報(bào)準(zhǔn)確，也未分區(qū)，16時(shí)發(fā)布24 h暴雨預(yù)報(bào)后于當(dāng)日20時(shí)發(fā)布暴雨藍(lán)色預(yù)警，20—08時(shí)達(dá)到暴雨的194站·次，其綜合準(zhǔn)確率56%；分鄉(xiāng)鎮(zhèn)來(lái)看，僅在縣城能達(dá)到67%，其余鄉(xiāng)鎮(zhèn)在44%～62%之間，明顯達(dá)不到準(zhǔn)確率要求。但是，在345站·次暴雨中，任意12 h達(dá)到暴雨的有335站·次(包含白天開(kāi)始到夜間結(jié)束的暴雨過(guò)程)，占暴雨以上日數(shù)的97%，從這個(gè)角度來(lái)講，只要暴雨預(yù)報(bào)準(zhǔn)確，擇機(jī)發(fā)布藍(lán)色預(yù)警的能達(dá)到高準(zhǔn)確率。任意6 h達(dá)到暴雨的有231站·次(包含白天開(kāi)始到夜間結(jié)束的暴雨過(guò)程)，占暴雨以上日數(shù)的67%，擇機(jī)發(fā)布黃色預(yù)警也會(huì)達(dá)到較高的準(zhǔn)確率。

在保證準(zhǔn)確率的條件下，提前量是服務(wù)最關(guān)鍵的問(wèn)題之一。以思南國(guó)家級(jí)臺(tái)站為例，并以規(guī)定時(shí)間內(nèi)首次達(dá)到(超過(guò))50.0 mm的時(shí)次為準(zhǔn)，考察其可提前量：其中規(guī)定從統(tǒng)計(jì)的開(kāi)始時(shí)次前1 h算起，連續(xù)無(wú)降水時(shí)數(shù)為提前量；開(kāi)始時(shí)次有降水而前1 h也有降水的算雨中發(fā)布，提前量計(jì)為0。

對(duì)12 h達(dá)到50.0 mm(對(duì)應(yīng)藍(lán)色預(yù)警)：共出現(xiàn)18次，其中可以做到雨前發(fā)布的有13次(占比72.2%)，5次必須在雨中發(fā)布(占比27.8%)，平均提前量為3 h。

對(duì)6 h達(dá)到50.0 mm(對(duì)應(yīng)黃色預(yù)警)：共出現(xiàn)10次，其中可以做到雨前發(fā)布的有2次(占比20%)，8次必須在雨中發(fā)布(占比80%)。

對(duì)3 h達(dá)到50.0 mm(對(duì)應(yīng)橙色預(yù)警)：共出現(xiàn)4次，4次必須在雨中發(fā)布。未出現(xiàn)對(duì)3 h達(dá)到或超過(guò)100.0 mm的個(gè)例(對(duì)應(yīng)紅色預(yù)警)。

4 結(jié)論和討論

①思南夏季暴雨有明顯的空間分布特征，與德江縣接壤的東華鄉(xiāng)、鸚鵡溪鎮(zhèn)多，西南部文家店鎮(zhèn)一帶比較少。一方面，與預(yù)警時(shí)段暴雨次數(shù)并不一一對(duì)應(yīng)，另一方面，各級(jí)暴雨預(yù)警關(guān)注的區(qū)域也有所不同，縣城是預(yù)警時(shí)段暴雨次數(shù)偏少的區(qū)域。因此，縣一級(jí)的暴雨預(yù)警分區(qū)發(fā)布也是今后努力的方向。

②暴雨預(yù)警信號(hào)發(fā)布的“已經(jīng)達(dá)到”存在爭(zhēng)議，暴雨預(yù)警標(biāo)準(zhǔn)不一定科學(xué)。若按字面理解，暴雨藍(lán)色預(yù)警的“已經(jīng)達(dá)到”是指過(guò)去12 h累計(jì)降水已經(jīng)達(dá)到50.0 mm以上，橙色預(yù)警的“已經(jīng)達(dá)到”是指過(guò)去6 h累計(jì)降水已經(jīng)達(dá)到50.0 mm以上，黃色預(yù)警(紅色預(yù)警)的“已經(jīng)達(dá)到”是指過(guò)去3 h累計(jì)降水已經(jīng)達(dá)到50.0 mm(100.0 mm)以上。一方面，由于系列對(duì)流單體排列對(duì)下游某一地區(qū)造成持續(xù)降水的“列車效應(yīng)”，一次持續(xù)降水過(guò)程中，從降水強(qiáng)度來(lái)看，有高潮、有低潮，甚至中間也有停歇。這樣導(dǎo)致過(guò)去12 h(6 h)≥100.0 mm且還將持續(xù)如何發(fā)預(yù)警？有時(shí)已經(jīng)預(yù)報(bào)未來(lái)24 h(12 h)有大暴雨、部分縣區(qū)(鄉(xiāng)鎮(zhèn))有特大暴雨，在這樣情況下如何發(fā)預(yù)警？這些都很值得研究。其中加密自動(dòng)站數(shù)據(jù)傳輸、開(kāi)發(fā)分鐘到分鐘自動(dòng)統(tǒng)計(jì)報(bào)警系統(tǒng)是當(dāng)務(wù)之急。

③統(tǒng)計(jì)分析中還發(fā)現(xiàn)1 h最大降水量達(dá)到50.0 mm以上降水量的并不少見(jiàn)，而且破壞力更強(qiáng)，預(yù)警信號(hào)應(yīng)該如何考慮，有待下一步研究。

④從高級(jí)別的暴雨預(yù)警需要在雨中發(fā)布才能保證準(zhǔn)確率來(lái)看，可以借鑒歐洲的預(yù)警發(fā)布措施，采用關(guān)注(watching)和預(yù)警(warning)兩個(gè)級(jí)別，或暴雨預(yù)警考核，應(yīng)該給一個(gè)雨量下限區(qū)間。

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