玉環(huán)市暴雨特性研究

徐偉 史敏濤 陳華忠

摘要：利用玉環(huán)市自動站近幾十年逐日降水資料，對玉環(huán)市城市化進(jìn)程對暴雨的影響、暴雨的時空分布、暴雨類型進(jìn)行統(tǒng)計分析。結(jié)果表明，玉環(huán)市城市化進(jìn)程對暴雨影響較為明顯;暴雨具有一定的年際變化特征，年內(nèi)暴雨主要集中在5[CD1]9月;特殊的地形地貌導(dǎo)致玉環(huán)市暴雨在空間分布上有一定特征;引發(fā)暴雨的天氣類型大致分為5類，梅汛期、臺汛期暴雨特征明顯。研究結(jié)果可以為即將進(jìn)行的《玉環(huán)市暴雨精細(xì)化監(jiān)測預(yù)報預(yù)警工程》以及可能開展的“城市化對降水影響”研究、“暴雨與PM值之間關(guān)系”研究等提供一定的技術(shù)依據(jù)。

關(guān)鍵詞：暴雨;時空分布;類型;梅汛期;臺汛期

引言

玉環(huán)市位于E121°05′38″～121°32′29″，N28°01′32″～28°19′24″。地處浙江省東南沿海，臺州市東南端，東瀕東海，南瀕洞頭洋與溫州市洞頭縣相連，西、西北隔樂清灣與溫州市樂清市相望，北、東北與溫嶺市接壤。 轄區(qū)東西最大距離33.6km，南北最大距離33.9km，總面積405.5km2，地勢北高南低，丘陵平原相間。氣候上屬亞熱帶季風(fēng)氣候區(qū)，又具有明顯的海洋性氣候特征，常年溫暖濕潤，四季分明，歷年年平均降水量1363.2mm。降水主要集中在春夏兩季，年平均暴雨日數(shù)4d，年平均暴雨量321.2mm，占年總降水量23.6%。

玉環(huán)市歷年汛期（約4[CD1]9月）降水量占年降水量的68.4%，汛期主要可以分為梅汛期和臺汛期2個階段，也是玉環(huán)市暴雨多發(fā)的2個時期。氣象上規(guī)定日雨量大于或等于50mm稱為暴雨，日雨量大于或等于100mm稱為大暴雨，日雨量大于或等于250mm稱為特大暴雨[1]。暴雨是形成玉環(huán)洪澇災(zāi)害、地質(zhì)災(zāi)害等次生災(zāi)害的主要誘發(fā)因子。暴雨多與副熱帶高壓的進(jìn)退、海上低值系統(tǒng)的移動、東風(fēng)系統(tǒng)西伸、冷空氣南下滲透等多項因素有關(guān)，嚴(yán)重災(zāi)害暴雨過程基本由梅汛期連續(xù)暴雨和嚴(yán)重影響臺風(fēng)引起。

玉環(huán)本站于1956年底建于坎門，2003年起，各鄉(xiāng)鎮(zhèn)區(qū)域自動站陸續(xù)建立，截止2017年自動站已達(dá)25個，平均5.5km一個站點。本站積累了近60余年資料，其它區(qū)域自動站也積累了10余年資料，較全面反映了本地暴雨的強(qiáng)度、量級、范圍和歷時長短等各類情況，提供了基本、有效的信息。本文就玉環(huán)市暴雨的特性作簡要統(tǒng)計分析。

1暴雨城市化影響

近年來，玉環(huán)市城市化進(jìn)程導(dǎo)致“城市熱島效應(yīng)”明顯，特別玉環(huán)城區(qū)（玉城）的平均氣溫明顯高于其它鄉(xiāng)鎮(zhèn)區(qū)域。為研究玉環(huán)城市化對暴雨的影響，本文選取了玉城站（代表城區(qū)），與其它7個鄉(xiāng)鎮(zhèn)區(qū)域站點坎門、大麥嶼、蘆浦、楚門、花巖浦、干江、沙門，統(tǒng)計2006[CD1]2016年的年平均暴雨日數(shù)（表1）進(jìn)行對比分析。結(jié)果表明，玉環(huán)城區(qū)站點年平均暴雨日數(shù)均高于周圍鄉(xiāng)鎮(zhèn)區(qū)域站點，平均高出0.75d（19.7%）。

上述各鄉(xiāng)鎮(zhèn)區(qū)域暴雨日數(shù)監(jiān)測統(tǒng)計僅有10余年的資料，相對于水文系列研究來說是不充分的。 因此，筆者將城區(qū)與各鄉(xiāng)鎮(zhèn)區(qū)域站點的年平均暴雨量（表2）再做比較分析。結(jié)果表明，玉環(huán)城區(qū)年平均暴雨量較各鄉(xiāng)鎮(zhèn)區(qū)域站點平均高出20.7%。

因此，玉環(huán)城市化進(jìn)程對暴雨的影響是比較顯著的。研究資料顯示，這一現(xiàn)象被稱之為城市的“雨島效應(yīng)”，城市地區(qū)及其下風(fēng)側(cè)的年降水總量比郊區(qū)偏高5%～15%，其中雷暴雨增加10%～15%[2]。

其首要原因可能為玉環(huán)城區(qū)產(chǎn)生明顯的“城市熱島效應(yīng)”，由溫差形成的熱湍流和城市建筑物，特別是高層建筑物的增加而引起的地面粗糙度增大對移動的降雨系統(tǒng)產(chǎn)生的阻礙效應(yīng)，使城區(qū)雨時增長[3]。

近10余年來中心城區(qū)上空的微粒物質(zhì)及污染物質(zhì)等顯著增加，據(jù)市環(huán)保部門多年監(jiān)測到的空氣污染物——飄塵和總懸浮顆粒的分布情況，玉城的PM10達(dá)到二級污染的平均天數(shù)達(dá)49.6d，平均濃度要普遍高于周圍鄉(xiāng)鎮(zhèn)區(qū)域，城區(qū)凝結(jié)核的豐富對降水增多有促進(jìn)作用[4]。

2暴雨的時空分布

2.1暴雨的時間分布

對1957[CD1]2016年玉環(huán)暴雨出現(xiàn)次數(shù)和強(qiáng)度資料進(jìn)行統(tǒng)計（圖1）。60a來暴雨日數(shù)共241d，年平均暴雨日數(shù)4d，年平均暴雨量321.2mm，占年總降水量23.6%。2004年是暴雨出現(xiàn)最多年份，暴雨日數(shù)達(dá)11d，其中大暴雨1d。其余的較多的年份有1959年（9d）、1973年（8d）、1997年（8d）、2005年（8d）。暴雨日數(shù)小于等于1d的年份有11a，其中1986年未出現(xiàn)暴雨。

總體上，玉環(huán)近60a暴雨日數(shù)呈起伏波動中略上升趨勢。其中從20世紀(jì)50[CD1]60年代，前期較低，中期上升幅度明顯，出現(xiàn)幾年暴雨集中期，中后期下降后又上升再下降;20世紀(jì)70年代前期逐年上升趨勢，中后期升降交替，總體呈下降趨勢;20世紀(jì)80年代前中期總體值較低，其中1986年未出現(xiàn)暴雨，后期上升明顯，出現(xiàn)幾年暴雨集中期;20世紀(jì)90年代總體呈逐年升降交替波動趨勢;21世紀(jì)后呈兩頭少中間多，整體上升的趨勢，其中2004年達(dá)到極值11d，2005年次值9d。

據(jù)1957[CD1]2016年各月暴雨日數(shù)統(tǒng)計（圖2）表明，玉環(huán)市5[CD1]9月出現(xiàn)暴雨的頻率較高，占全年暴雨日數(shù)84.6%，秋冬季及初春時節(jié)（10月至次年4月）暴雨日數(shù)較少。其中6月與8、9月暴雨或大暴雨日數(shù)為全年最高。據(jù)統(tǒng)計，玉環(huán)梅汛期主要在6月前后，影響玉環(huán)的熱帶氣旋，也主要生成在7[CD1]9月，這與玉環(huán)暴雨年內(nèi)分布呈明顯對應(yīng)關(guān)系。

2.2 暴雨的空間分布

玉環(huán)地勢北高南低，丘陵平原相間。地形分為海島丘陵、灘涂沖積小平原。全境由楚門——玉環(huán)半島（又分為港南、港北）及雞山、海山、大鹿、披山等55個島嶼組成。本文從地理位置分布和鄉(xiāng)鎮(zhèn)及海島區(qū)域劃分，在楚門——玉環(huán)半島的港南地區(qū)和港北地區(qū)各選取5個區(qū)域及3個重要海島，共13個站點，統(tǒng)計2006[CD1]2016年11a的暴雨資料（表3、表4、表5）。

港南地區(qū)年暴雨日數(shù)及雨量最多的分別為港南南部的鮮迭、玉城，最少為港南北部的蘆浦。據(jù)國土部門資料，鮮迭為港南丘陵地形中最高海拔（約330m）地區(qū)，因此地形抬升作用可能為鮮迭年暴雨量較高原因。

港北地區(qū)年暴雨日數(shù)及雨量最多的為港北西部的清港，最少為港北東北部的沙門。據(jù)國土部門資料，清港鎮(zhèn)整體地形海拔較高，擁有全市最高山列環(huán)繞其三面，西北側(cè)朝向樂清灣為低海拔平原，呈喇叭口地形，當(dāng)氣流進(jìn)入喇叭口后，因地形收縮和抬升作用，使氣流輻合加強(qiáng)以及抬升，導(dǎo)致降水偏多[5]。

3個重要海島中，以瀕臨東海的大鹿島及披山島暴雨日數(shù)及暴雨量較多，而位于玉環(huán)西側(cè)的樂清灣內(nèi)的海山島暴雨日數(shù)及暴雨量較前兩者明顯偏少。

因此，特殊的地形地貌導(dǎo)致玉環(huán)各區(qū)域降水分布有一定的差異。從區(qū)域劃分來看，海島暴雨日數(shù)及暴雨量最多，港南地區(qū)次之，港北地區(qū)暴雨量較前兩者分別偏少8.5%和4.3%。從全市來看，地形地勢對暴雨降水影響明顯，其中港南南部高海拔丘陵山區(qū)鮮迭及港北擁有喇叭口地形的清港地區(qū)分別位列全市年平均暴雨量最多和次多，為暴雨多發(fā)區(qū);披山島、大鹿島次之;其它鄉(xiāng)鎮(zhèn)區(qū)域站點地形地勢相對較低，地形對暴雨降水影響較小，除去上述幾個地區(qū)，以城市化進(jìn)程明顯的玉城（城區(qū)）暴雨降水量為最多，港南北部平原為主的蘆浦最少。

3暴雨的類型

3.1 引發(fā)暴雨的天氣類型

對1957[CD1]2016年玉環(huán)市暴雨類型資料進(jìn)行統(tǒng)計，玉環(huán)市暴雨類型較多，主要分為倒槽型、熱帶氣旋型、高空槽型、中低層切變型、低渦型、鋒線型、東風(fēng)波型等（表6）。

引發(fā)暴雨次數(shù)最多的天氣類型為高空槽、中低層切變、低渦、鋒線型等，占總數(shù)40.7%;其次為熱帶氣旋型，占總數(shù)38.2%。各類暴雨天氣類型的季節(jié)變化比較明顯，主要為7月中下旬至10 月上旬的熱帶氣旋型，以及6月前后梅汛期高空槽、中低層切變、低渦、鋒線型等。

3.2 梅汛期暴雨

梅雨原稱黃梅雨或稱霉雨，江南一帶的民間習(xí)俗，以農(nóng)歷芒種至夏至為梅雨季節(jié)。梅雨在天氣圖上表現(xiàn)為東北西南向的準(zhǔn)靜止鋒帶（亦稱梅雨鋒系），它從江淮流域延伸到日本西南部一帶，而在鋒帶附近常伴有一條狹長的降水區(qū)域。

玉環(huán)常年入梅時間在6月上中旬，出梅時間在7月上旬，約23d。年平均梅汛期雨量164.1mm，梅汛期暴雨量49.2mm，占年暴雨量15.3%。

對臺州地區(qū)7個國家基本站建站以來幾十年梅汛期雨量、暴雨日數(shù)、暴雨量進(jìn)行統(tǒng)計（表7）。玉環(huán)（坎門）為臺州地區(qū)梅汛期雨量、梅汛期暴雨日數(shù)最少地區(qū)，梅汛期暴雨量也較少，僅略高于臺州市區(qū)（洪家）及天臺，但梅汛期平均日暴雨量達(dá)78.1mm，僅次于溫嶺位列臺州第2。

有研究表明，浙江省梅汛期的暴雨特點為降水歷時長、雨日多[6]。而玉環(huán)梅汛期暴雨日數(shù)為臺州地區(qū)最少、暴雨量也相對臺州其它地區(qū)偏少，但梅汛期平均日暴雨量較高。因此，玉環(huán)梅汛期暴雨次數(shù)及暴雨量偏少，但暴雨過程強(qiáng)度較強(qiáng)。

3.3 臺汛期暴雨

熱帶氣旋是熱帶或副熱帶洋面上的大氣渦旋，當(dāng)風(fēng)力達(dá)到12級時才稱為臺風(fēng)，每年7[CD1]9月是臺風(fēng)的多發(fā)季節(jié)[7]。玉環(huán)是浙江省受臺風(fēng)嚴(yán)重影響地區(qū)之一，1957[CD1]2016年的年平均影響臺風(fēng)達(dá)3.9個，其中嚴(yán)重影響臺風(fēng)約1個，8月、9月為玉環(huán)臺風(fēng)暴雨發(fā)生的集中期（表6）。

歷年由臺風(fēng)帶來的暴雨次數(shù)共92次，平均每年1.5次，其中25次為大暴雨或特大暴雨，約占臺風(fēng)暴雨次數(shù)的1/4，年臺風(fēng)暴雨量占年暴雨量43.2%。對臺州地區(qū)8個國家基本站（增加海島站大陳）幾十年來不同強(qiáng)度影響臺風(fēng)暴雨量統(tǒng)計（圖3）表明，臺風(fēng)強(qiáng)度越強(qiáng)，暴雨量越明顯。臺州其他地區(qū)影響臺風(fēng)暴雨量較玉環(huán)偏多。

一般在浙閩沿海登陸的臺風(fēng)，大多會對玉環(huán)造成大量降水[8]。在臺風(fēng)移動過程中，往往會結(jié)合大陸上的多種天氣系統(tǒng)，造成大暴雨或特大暴雨量級降水。臺風(fēng)誘發(fā)的暴雨過程，不僅是臺風(fēng)環(huán)流內(nèi)形成的條件，還有環(huán)流外圍的強(qiáng)對流云團(tuán)等的影響。因此臺風(fēng)倒槽，臺風(fēng)切變等不同天氣類型的組合，往往也是形成臺風(fēng)暴雨的根本原因。

4結(jié)論

玉環(huán)市城市化進(jìn)程對暴雨影響明顯，人口、建筑物密集的城區(qū)年平均暴雨日數(shù)較其它鄉(xiāng)鎮(zhèn)區(qū)域平均高出0.75d（19.7%），暴雨量高出20.7%;

玉環(huán)市暴雨年際變化呈起伏波動中略上升趨勢。年內(nèi)暴雨主要集中在5[CD1]9月，即梅汛期和臺汛期。空間分布上，特殊的地形地貌導(dǎo)致暴雨多發(fā)生在港南較高海拔的丘陵山列地帶（鮮迭）以及港北山列環(huán)繞的喇叭口地形區(qū)（清港），瀕臨東海的披山、大鹿島次之?？傮w上，海島多于半島（楚門——玉環(huán)半島），半島上港南多于港北;

玉環(huán)市暴雨的天氣類型較多，以高空槽、中低層切變、低渦、鋒線型最多（40.7%），其次為熱帶氣旋型（38.2%）。梅汛期暴雨日數(shù)、暴雨量為臺州較少地區(qū)，但暴雨強(qiáng)度較強(qiáng);臺汛期暴雨頻發(fā)，年臺風(fēng)暴雨量占年暴雨量43.2%，臺風(fēng)暴雨強(qiáng)度也較強(qiáng)，大暴雨或特大暴雨次數(shù)約占臺風(fēng)暴雨次數(shù)的1/4。影響臺風(fēng)強(qiáng)度越強(qiáng)，暴雨量越明顯， 8[CD1]9月為臺風(fēng)暴雨集中期。

本文可為即將進(jìn)行的《玉環(huán)市暴雨精細(xì)化監(jiān)測預(yù)報預(yù)警工程》以及可能開展的“城市化對降水影響”研究、“暴雨與PM值之間關(guān)系”研究等提供一定的技術(shù)依據(jù)。

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