廣東區(qū)域性暴雨過(guò)程的定量化評(píng)估及氣候特征

伍紅雨 鄒 燕 劉 尉

1)(廣東省氣候中心， 廣州 510641) 2)(中國(guó)氣象局廣州熱帶海洋氣象研究所/廣東省區(qū)域數(shù)值天氣預(yù)報(bào)重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室， 廣州 510641) 3)(福建省氣候中心， 福州 350001)

利用1961—2017年廣東86個(gè)地面氣象觀測(cè)站逐日降水資料，定義廣東區(qū)域性暴雨過(guò)程的標(biāo)準(zhǔn)，構(gòu)建了綜合考慮區(qū)域暴雨過(guò)程持續(xù)時(shí)間、暴雨范圍、最大日降水量和最大過(guò)程降水量4個(gè)指標(biāo)的廣東區(qū)域性暴雨過(guò)程綜合強(qiáng)度評(píng)估方法，由此分析近57年廣東區(qū)域性暴雨過(guò)程次數(shù)、強(qiáng)度、雨澇年景等特征和變化。結(jié)果表明：近57年來(lái),廣東共出現(xiàn)1211次區(qū)域性暴雨過(guò)程，平均每年21.2次，主要出現(xiàn)在4—9月，單次過(guò)程平均持續(xù)時(shí)間是2.3 d；廣東區(qū)域性暴雨過(guò)程的次數(shù)和強(qiáng)度存在明顯的月際、年際和年代際變化，次數(shù)最多出現(xiàn)在5月，強(qiáng)度最大出現(xiàn)在6月；廣東雨澇年景指數(shù)以0.17/(10 a)的速率顯著上升；強(qiáng)和較強(qiáng)等級(jí)的廣東區(qū)域性暴雨過(guò)程次數(shù)呈顯著增加趨勢(shì)，較弱等級(jí)區(qū)域性暴雨次數(shù)呈顯著減少趨勢(shì)。評(píng)估得到廣東強(qiáng)雨澇年有5年：2008年、2001年、1973年、1994年、1993年，其中有4年出現(xiàn)在1990年以后。

引 言

廣東處于低緯度地區(qū)，屬于熱帶、亞熱帶季風(fēng)氣候區(qū)，南臨南海，北連大陸，具有豐富的水汽資源和北高南低的地形地貌特征。廣東是全國(guó)內(nèi)陸降水最多的地區(qū)，且前后汛期降水非常突出，因此，對(duì)華南或廣東暴雨的研究一直以來(lái)是我國(guó)大氣科學(xué)領(lǐng)域研究熱點(diǎn)[1-2]。近年來(lái)，氣象工作者對(duì)華南以及廣東暴雨特征和成因進(jìn)行了大量研究[3-13]，多數(shù)研究主要針對(duì)暴雨日數(shù)、前汛期典型旱澇年的環(huán)流特征，由于區(qū)域暴雨過(guò)程劃分標(biāo)準(zhǔn)不一致，相應(yīng)的研究結(jié)果也存在差異。目前針對(duì)長(zhǎng)時(shí)間序列的廣東區(qū)域性暴雨過(guò)程的氣候特征分析鮮見(jiàn)報(bào)道。大范圍、持續(xù)性的暴雨常引發(fā)嚴(yán)重洪澇、泥石流、滑坡和城市內(nèi)澇等災(zāi)害，因此，有必要對(duì)暴雨過(guò)程進(jìn)行綜合評(píng)估[14-17]。針對(duì)廣東的暴雨過(guò)程，李春梅等[18]利用1951—2006年廣東省86個(gè)氣象站氣象資料、地理信息資料和災(zāi)情等,對(duì)暴雨的致災(zāi)因子、綜合影響指標(biāo)及其在災(zāi)情評(píng)估中的應(yīng)用進(jìn)行了研究。羅艷艷等[19]利用區(qū)域性暴雨過(guò)程綜合強(qiáng)度評(píng)估方法劃分華南前汛期雨澇年并分析其環(huán)流成因。但目前沒(méi)有一個(gè)客觀定量的方法評(píng)估廣東1961年以來(lái)所有區(qū)域性暴雨過(guò)程的綜合強(qiáng)度，而這是廣東區(qū)域暴雨客觀定量評(píng)估和防災(zāi)減災(zāi)、決策服務(wù)的迫切需要。因此，本文利用廣東86個(gè)氣象站的日降水資料，首先定義廣東區(qū)域性暴雨過(guò)程的劃分標(biāo)準(zhǔn)，在此基礎(chǔ)上，根據(jù)暴雨過(guò)程的持續(xù)日數(shù)、暴雨范圍、最大日降水量、最大過(guò)程降水量4個(gè)指標(biāo)建立廣東區(qū)域性暴雨過(guò)程綜合強(qiáng)度評(píng)估方法，分析1961—2017年廣東區(qū)域性暴雨過(guò)程次數(shù)、強(qiáng)度等特征及變化，為廣東客觀定量的暴雨評(píng)估業(yè)務(wù)和服務(wù)提供技術(shù)支撐。

1 資料和方法

1.1 資 料

本文所用資料為1961—2017年廣東86個(gè)氣象站逐日降水量資料。

1.2 區(qū)域暴雨過(guò)程相關(guān)指標(biāo)及定義

參考鄒燕等[20]對(duì)區(qū)域性暴雨過(guò)程綜合強(qiáng)度定量化評(píng)估方法，選取持續(xù)時(shí)間、暴雨范圍、最大日降水量和最大過(guò)程降水量4個(gè)因子作為區(qū)域暴雨過(guò)程的綜合強(qiáng)度評(píng)估指標(biāo)，該方法不僅包含這4個(gè)指標(biāo)并綜合考慮各指標(biāo)的權(quán)重和自身變率對(duì)評(píng)估結(jié)果的影響，羅艷艷等[19]指出該評(píng)估方法能客觀、定量和合理地描述區(qū)域性暴雨過(guò)程。各指標(biāo)定義如下：

單站暴雨日指單個(gè)氣象站日降水量(20：00—次日20：00，北京時(shí)，下同)不低于50 mm的降水日。

區(qū)域性暴雨日指廣東86個(gè)氣象站中，不低于4站(5%)出現(xiàn)單站暴雨日。

區(qū)域性暴雨過(guò)程指區(qū)域性暴雨持續(xù)日數(shù)不低于1 d的過(guò)程或間斷1 d且間斷日不低于1個(gè)站日降水量達(dá)暴雨及以上的過(guò)程。這樣定義的區(qū)域性暴雨過(guò)程就與暴雨成災(zāi)結(jié)合起來(lái)，因?yàn)楸┯陮?dǎo)致的地質(zhì)災(zāi)害具有滯后性。

區(qū)域性暴雨過(guò)程的開(kāi)始日(結(jié)束日)指區(qū)域性暴雨過(guò)程的第1個(gè)(最后1個(gè))區(qū)域性暴雨日。

區(qū)域性暴雨過(guò)程的持續(xù)時(shí)間指區(qū)域性暴雨過(guò)程開(kāi)始至結(jié)束的持續(xù)日數(shù)。

區(qū)域性暴雨最大過(guò)程降水量指區(qū)域暴雨過(guò)程中，單站總降水量的最大值。

區(qū)域性暴雨最大日降水量指區(qū)域暴雨過(guò)程中，單站日降水量的最大值。

區(qū)域暴雨范圍指區(qū)域性暴雨過(guò)程中，出現(xiàn)暴雨日的總站數(shù)。

1.3 廣東區(qū)域性暴雨過(guò)程綜合強(qiáng)度評(píng)估方法

文獻(xiàn)[20]定義的區(qū)域性暴雨過(guò)程綜合強(qiáng)度指數(shù)計(jì)算公式為

IR=AGpRp+BGdRd+CGcRc+DGtRt，

(1)

式(1)中，IR為某次區(qū)域暴雨過(guò)程的綜合強(qiáng)度指數(shù)；Gp，Gd，Gc和Gt分別是最大過(guò)程降水量、最大日降水量、暴雨范圍和暴雨持續(xù)時(shí)間4個(gè)指標(biāo)的評(píng)估等級(jí)；Rp，Rd，Rc和Rt分別為標(biāo)準(zhǔn)化后的4個(gè)指標(biāo)；A，B，C和D為權(quán)重系數(shù)。

按照1.2節(jié)區(qū)域性暴雨過(guò)程的定義統(tǒng)計(jì)，1961—2017年廣東共發(fā)生1211次區(qū)域性暴雨過(guò)程，分別以這1211次過(guò)程的持續(xù)時(shí)間、暴雨范圍、最大日降水量和最大過(guò)程降水量4個(gè)指標(biāo)歷史序列為樣本，計(jì)算各樣本序列的第60、第80、第90和第95百分位數(shù)作為臨界閾值劃分出5個(gè)等級(jí)，劃定和計(jì)算方法采用Hyndman經(jīng)驗(yàn)公式[21]，確定各次暴雨過(guò)程4個(gè)評(píng)估指標(biāo)的異常等級(jí)，分別標(biāo)記為Gp，Gd，Gc和Gt；不同異常等級(jí)對(duì)應(yīng)的百分位數(shù)范圍見(jiàn)表1。羅艷艷等[19]采用這個(gè)劃分方法確定了華南雨澇強(qiáng)、弱年，得出與華南區(qū)域歷史災(zāi)害檔案中所記錄的事實(shí)基本一致。參考鄒燕等[20]對(duì)權(quán)重系數(shù)的計(jì)算方法，即以某一指標(biāo)系列與其余3個(gè)指標(biāo)系列之間相關(guān)系數(shù)的平均值占所有指標(biāo)間相關(guān)系數(shù)平均值總和的比值作為該指標(biāo)的權(quán)重系數(shù)，通過(guò)計(jì)算分別得到持續(xù)日數(shù)、暴雨范圍、最大日降水量、最大過(guò)程降水量的權(quán)重系數(shù)分別為0.242，0.243，0.238，0.278，可見(jiàn)最大過(guò)程降水量的貢獻(xiàn)最大，其次是暴雨范圍。某次暴雨的綜合強(qiáng)度指數(shù)IR值越大(小)，表明該次暴雨過(guò)程綜合強(qiáng)度越強(qiáng)(弱)。對(duì)已統(tǒng)計(jì)得出的1211次廣東區(qū)域暴雨過(guò)程進(jìn)行逐次評(píng)估，得到逐次區(qū)域暴雨過(guò)程的綜合強(qiáng)度指數(shù)IR序列。

表1 不同百分位數(shù)(P)與暴雨過(guò)程異常等級(jí)對(duì)應(yīng)Table 1 Correspondence between different percentile(P)and abnormal classes

1.4 廣東雨澇年景指數(shù)

雨澇年景指數(shù)為累加一年內(nèi)強(qiáng)度達(dá)較強(qiáng)等級(jí)以上的區(qū)域性暴雨過(guò)程強(qiáng)度值與其等級(jí)的乘積，這個(gè)雨澇年景指數(shù)綜合考慮了較強(qiáng)以上區(qū)域性暴雨過(guò)程的次數(shù)和強(qiáng)度，由此得到1961—2017年的雨澇年景指數(shù)序列。

以1961—2017年逐年雨澇年景指數(shù)57年序列為樣本，以第10、第30、第70和第90百分位數(shù)作為臨界閾值劃分出5個(gè)等級(jí)(表2)。

表2 不同百分位數(shù)(P)與雨澇年景等級(jí)對(duì)應(yīng)表Table 2 Correspondence between different percentile(P) and abnormal classes of rain-waterlogging years

2 結(jié)果分析

2.1 廣東區(qū)域性暴雨過(guò)程次數(shù)的變化特征

2.1.1 年際和年代際變化

統(tǒng)計(jì)表明，1961—2017年廣東共發(fā)生區(qū)域性暴雨過(guò)程1211次，平均每年21.2次，但存在明顯的年際和年代際變化(圖1)。次數(shù)最多出現(xiàn)在2016年(30次)，其次是1997年和1973年，均為29次；最少出現(xiàn)在1963年，只有13次。而2016年和1963年分別為1961年以來(lái)廣東全省平均年降水量最多和最少的年份。計(jì)算1961—2017年廣東年降水量系列與年區(qū)域性暴雨過(guò)程次數(shù)系列的相關(guān)系數(shù)為0.68，達(dá)到0.001顯著性水平，說(shuō)明區(qū)域性暴雨次數(shù)與年降水量密切相關(guān)，區(qū)域暴雨次數(shù)多(少)的年份，年降水也多(少)，這也說(shuō)明本文區(qū)域性暴雨過(guò)程的定義是合適的，能正確反映廣東年降水變化情況。近57年來(lái)，廣東區(qū)域性暴雨過(guò)程次數(shù)以0.08次/(10 a)的速率微弱上升，趨勢(shì)線(xiàn)與1961—2017年的平均次數(shù)線(xiàn)幾乎重合，未達(dá)到0.05顯著性水平，增加趨勢(shì)不顯著，這與伍紅雨等[8]指出的近48年來(lái)華南暴雨日數(shù)的變化趨勢(shì)不明顯相一致。從年次數(shù)的多項(xiàng)式變化曲線(xiàn)看到，20世紀(jì)60年代、90年代、21世紀(jì)前10年處于區(qū)域性暴雨次數(shù)偏少的時(shí)期，而20世紀(jì)70年代、80年代以及2012年以來(lái)處于偏多的時(shí)期。

圖1 1961—2017年廣東區(qū)域性暴雨過(guò)程次數(shù)Fig.1 Variations of regional heavy rainfall frequency in Guangdong from 1961 to 2017

2.1.2 月際變化

廣東近57年各月區(qū)域性暴雨過(guò)程次數(shù)所占比率(圖2)統(tǒng)計(jì)，區(qū)域性暴雨過(guò)程一年中均可發(fā)生，次數(shù)最多出現(xiàn)在5月(18.1%)，以下依次是6月(14.1%)，4月(13.2%)，8月(13.1%)；最少出現(xiàn)在12月(1.4%)。區(qū)域性暴雨過(guò)程主要出現(xiàn)在廣東汛期4—9月，月發(fā)生比率為10.6%～18.1%，近57年共發(fā)生992次，占區(qū)域性暴雨總次數(shù)的81.9%，其中前汛期4—6月，發(fā)生550次，占區(qū)域性暴雨次數(shù)的45.4%；后汛期7—9月，發(fā)生442次，占區(qū)域性暴雨總次數(shù)的36.5%。廣東前汛期降水主要是鋒面降水和夏季風(fēng)降水，而后汛期降水主要是熱帶氣旋降水[5]。10月—次年3月是廣東的非汛期，月發(fā)生區(qū)域性暴雨比率為1.4%～5.4%，近57年共發(fā)生219次，占區(qū)域性暴雨總次數(shù)的18.1%，可見(jiàn)廣東區(qū)域性暴雨過(guò)程具有典型的季風(fēng)氣候特征，主要集中在廣東前后汛期。

圖2 1961—2017年廣東平均區(qū)域性暴雨過(guò)程所占比率Fig.2 Ratio of mean regional heavy rainfall in Guangdong from 1961 to 2017

2.2 廣東區(qū)域性暴雨過(guò)程強(qiáng)度的變化特征

2.2.1 不同等級(jí)區(qū)域性暴雨過(guò)程統(tǒng)計(jì)

根據(jù)式(1)計(jì)算得到廣東1211次區(qū)域性暴雨過(guò)程每次的綜合強(qiáng)度指數(shù)，在1.3節(jié)，將廣東區(qū)域性暴雨綜合強(qiáng)度等級(jí)分為5級(jí)：1級(jí)(弱)，2級(jí)(較弱)，3級(jí)(中等)，4級(jí)(較強(qiáng))，5級(jí)(強(qiáng))，計(jì)算得到弱等級(jí)區(qū)域暴雨過(guò)程共735次，占總次數(shù)的60.7%；較弱等級(jí)共235次，占總次數(shù)的19.4%；中等共119次，占總次數(shù)的9.8%；較強(qiáng)等級(jí)99次，占總次數(shù)的8.2%；強(qiáng)等級(jí)23次，占總次數(shù)的1.9%(表3)，其中以下年份出現(xiàn)了兩次強(qiáng)區(qū)域性暴雨過(guò)程：1994年6月8—20日、7月18—28日,1998年5月29—6月6日、6月19—26日,2001年6月2—13日、8月27—9月5日,2008年5月29日—6月7日、6月10—18日。

表3 1961—2017年廣東區(qū)域性暴雨過(guò)程強(qiáng)度等級(jí)為5級(jí)(強(qiáng))的過(guò)程統(tǒng)計(jì) Table 3 Regional heavy rainfall processes in Guangdong with composite intensity up to class V(strong) from 1961 to 2017

表3中的23次廣東強(qiáng)區(qū)域性暴雨過(guò)程大多造成重大的經(jīng)濟(jì)損失和人員傷亡。根據(jù)1994—2016年《廣東省防災(zāi)減災(zāi)年鑒》[22],《中國(guó)氣象災(zāi)害大典(廣東卷)》[23]，《廣東省志(自然災(zāi)害志)》[24]，2004—2017年廣東省氣候公報(bào)等的歷史氣象災(zāi)害事件記載，這23次廣東區(qū)域性暴雨過(guò)程與災(zāi)情記載相吻合。評(píng)估廣東最強(qiáng)的暴雨過(guò)程出現(xiàn)在2005年6月12—24日，這與“05.6”特大暴雨洪澇相一致，近57年來(lái)，廣東最大過(guò)程降水量1385.1 mm(龍門(mén))就出現(xiàn)在這個(gè)過(guò)程，“05.6”期間西江[18]、北江遭遇百年一遇的洪澇災(zāi)害[25]，東江、韓江及東南沿海大小河流均發(fā)生洪水，“05.6”華南暴雨共造成華南死亡200人，直接經(jīng)濟(jì)損失達(dá)180億元[26]，其中廣東受災(zāi)人口443萬(wàn)人，死亡65人，倒塌房屋40多萬(wàn)間，直接經(jīng)濟(jì)損失49.7億元(2005年廣東省氣候公報(bào)，《廣東省防災(zāi)減災(zāi)年鑒》[22])。評(píng)估廣東綜合強(qiáng)度指數(shù)排名第2位的暴雨過(guò)程出現(xiàn)在2001年6月2—13日。據(jù)統(tǒng)計(jì)2001年6月上中旬持續(xù)性暴雨襲擊粵西南，受災(zāi)人口200.9萬(wàn)人，因?yàn)?zāi)死亡19人，直接經(jīng)濟(jì)總損失8.8億元，其中6日20：00(北京時(shí)，下同)—8日20：00，廣東陽(yáng)江總降水量達(dá)960.3 mm，造成陽(yáng)江嚴(yán)重災(zāi)害，全市直接經(jīng)濟(jì)損失3.24 億元[27]。評(píng)估廣東綜合強(qiáng)度指數(shù)排名第3位的暴雨過(guò)程出現(xiàn)在1968年6月9—25日。1968年6月中下旬，廣東省出現(xiàn)連續(xù)暴雨過(guò)程，西江、北江同時(shí)發(fā)洪，其中北江出現(xiàn)全流域性洪水，使下游地區(qū)及珠江三角洲遭受?chē)?yán)重洪災(zāi)[28]。可見(jiàn)評(píng)估結(jié)果與災(zāi)情是一致的，說(shuō)明廣東區(qū)域性暴雨過(guò)程綜合強(qiáng)度指數(shù)能客觀、全面評(píng)估廣東區(qū)域暴雨過(guò)程。

將本文識(shí)別的廣東區(qū)域性暴雨過(guò)程(簡(jiǎn)稱(chēng)本文暴雨過(guò)程)與廣東省氣候中心2012—2017年的廣東省氣候公報(bào)中的暴雨過(guò)程(僅這幾年業(yè)務(wù)上有暴雨過(guò)程次數(shù)的統(tǒng)計(jì))(簡(jiǎn)稱(chēng)業(yè)務(wù)暴雨過(guò)程)進(jìn)行比較(表略)。廣東在這6年業(yè)務(wù)暴雨過(guò)程有129次，本文暴雨過(guò)程有143次，其中129次業(yè)務(wù)暴雨過(guò)程均被識(shí)別出來(lái)，沒(méi)有過(guò)程缺漏，本文暴雨過(guò)程比業(yè)務(wù)暴雨過(guò)程多14次，年次數(shù)差距為1～7次，平均年差距是2.3次。主要有兩個(gè)原因：①持續(xù)性強(qiáng)降水過(guò)程出現(xiàn)間歇期，按本文區(qū)域性暴雨過(guò)程定義可能分割成兩段或更多段,而業(yè)務(wù)中由于缺乏區(qū)域性暴雨過(guò)程定義標(biāo)準(zhǔn)，在業(yè)務(wù)服務(wù)需求下常常會(huì)進(jìn)行主觀拼接；②持續(xù)日數(shù)較少或范圍較小的暴雨過(guò)程，業(yè)務(wù)部門(mén)未進(jìn)行統(tǒng)計(jì)。

以2012—2017年中總差距最大的2013年為例。業(yè)務(wù)暴雨過(guò)程有19次，本文暴雨過(guò)程有26次，本文識(shí)別暴雨過(guò)程比業(yè)務(wù)暴雨過(guò)程多7次。對(duì)比得出：①1991年的19次業(yè)務(wù)暴雨過(guò)程，本方法得到的結(jié)果無(wú)缺漏；②業(yè)務(wù)暴雨過(guò)程的開(kāi)始日/結(jié)束日與本文結(jié)果有差異；對(duì)差異日的日降水量分析顯示，有的業(yè)務(wù)暴雨過(guò)程的開(kāi)始日并無(wú)暴雨站，結(jié)束日還往往有多站暴雨，這可能是由于業(yè)務(wù)暴雨過(guò)程的確定是基于更為稠密的區(qū)域站實(shí)時(shí)觀測(cè)資料；③本文增加的暴雨過(guò)程中，既有1～2 d的短暫暴雨過(guò)程，也有持續(xù)3～4 d的暴雨過(guò)程，如本文識(shí)別出2013年7月26日、28日、30日出現(xiàn)了3次區(qū)域暴雨過(guò)程，業(yè)務(wù)上就是2013年7月26—30日的一次暴雨過(guò)程；本文識(shí)別出2013年7月14—16日、7月20日兩次區(qū)域暴雨過(guò)程，業(yè)務(wù)上就是2013年7月14—21日的一次暴雨過(guò)程。因此，本文暴雨過(guò)程更為完整和符合實(shí)際。羅艷艷等[19]、鄒燕等[20]采用這個(gè)區(qū)域暴雨過(guò)程相關(guān)指標(biāo)及定義對(duì)華南、福建的區(qū)域降水過(guò)程進(jìn)行識(shí)別，也得到客觀和符合實(shí)際的結(jié)果。

2.2.2 廣東雨澇年景指數(shù)年際和年代際變化特征

根據(jù)1.4節(jié)廣東雨澇年景指數(shù)定義，計(jì)算了1961—2017年逐年廣東雨澇年景指數(shù)變化(圖3),可見(jiàn)，雨澇年景指數(shù)存在明顯的年際和年代際變化,最大出現(xiàn)在2008年(2.8)，其次是2001年(2.3)，第三是1973年(2.2)，最小出現(xiàn)在1963年(-1.7)。近57年來(lái)，廣東雨澇年景指數(shù)以0.17/(10 a)的速率上升(趨勢(shì)系數(shù)0.28)，達(dá)到0.05 顯著性水平，增加趨勢(shì)顯著。線(xiàn)性趨勢(shì)還表示在20世紀(jì)90年代初雨澇年景指數(shù)由之前偏弱轉(zhuǎn)為之后的偏強(qiáng)，李麗平等[29]、徐雨晴等[30]也指出華南在20世紀(jì)90年代以來(lái)發(fā)生極端雨澇的情況明顯增多，伍紅雨等[8]指出華南年暴雨強(qiáng)度有微弱增加趨勢(shì)。

巴爾迪曾在一系列國(guó)際鋼琴比賽中獲獎(jiǎng)，包括1998年“隆-蒂博國(guó)際鋼琴比賽”的第三名及“當(dāng)代作品演奏獎(jiǎng)”，1999年“克利夫蘭國(guó)際鋼琴比賽”的第一名，以及2001年“第十一屆范·克萊本國(guó)際鋼琴比賽”的第二名及“新作品演奏獎(jiǎng)”。

計(jì)算得到近57年中廣東年景雨澇強(qiáng)年有5年：2008年、2001年、1973年、1994年、1993年，其中有4年發(fā)生在1990年以后。雨澇弱年有5年：1963年、1989年、1962年、2004年、1967年。這與廣東歷史災(zāi)害檔案[24]和1994—2016年《廣東省防災(zāi)減災(zāi)年鑒》[22]記錄的事實(shí)基本一致。雨澇強(qiáng)年廣東均出現(xiàn)造成重大社會(huì)影響或嚴(yán)重經(jīng)濟(jì)損失和人員傷亡的極端區(qū)域性暴雨過(guò)程。雨澇弱年常常是大旱年，雨澇災(zāi)害輕。本文與羅艷艷等[19]選出的華南雨澇強(qiáng)、弱年部分年份相同，如2008年、1994年、2001年既是華南，也是廣東的雨澇強(qiáng)年。2008年全球極端天氣氣候事件頻發(fā)，許多地方出現(xiàn)了洪災(zāi)、持續(xù)性嚴(yán)重干旱、冰雪風(fēng)暴、熱浪和寒潮等[30]。張培群等[31]指出2008年赤道中東太平洋總體處在冷水位相,受海洋異常強(qiáng)迫和海氣相互作用的影響,2008年我國(guó)氣候顯著異常，其中華南夏季降水異常偏多。據(jù)統(tǒng)計(jì)，2008年廣東暴雨洪澇災(zāi)害造成全省直接經(jīng)濟(jì)損失83.81億元，死亡36人。其中5月下旬至6月中旬廣東出現(xiàn)了史上最強(qiáng)“龍舟水”[32]，造成直接經(jīng)濟(jì)損失64.5億元，死亡33人。2001年廣東西南部和珠江三角洲洪澇成災(zāi)[18]；“94.6”、“94.7”這兩次華南大范圍持續(xù)性暴雨導(dǎo)致特大洪澇，廣東、廣西直接經(jīng)濟(jì)損失540億元[33],北江、西江出現(xiàn)1950年以來(lái)的最大洪水，造成廣東死亡254人，直接經(jīng)濟(jì)損失170億元。1993年5月、7月北江、韓江、增江大洪水，導(dǎo)致37人死亡，直接經(jīng)濟(jì)損失15.2億元。1973年北江、東江、韓江大洪水造成廣東184人死亡。雨澇年景指數(shù)最小是1963年，廣東年降水量為有氣象記錄以來(lái)最少，是廣東大旱年。

表4為1994—2017年廣東雨澇年景指數(shù)逐年變化與直接經(jīng)濟(jì)損失統(tǒng)計(jì)。計(jì)算得到1994—2017年的廣東雨澇年景指數(shù)與廣東直接經(jīng)濟(jì)損失的相關(guān)系數(shù)為0.43，達(dá)到0.05顯著性水平，說(shuō)明兩個(gè)系列相關(guān)顯著，即廣東雨澇年景指數(shù)與實(shí)況災(zāi)損吻合，能客觀定量反映廣東雨澇的年總體特征。由于廣東區(qū)域暴雨過(guò)程造成的暴雨洪澇損失，在7—9月臺(tái)風(fēng)最活躍季節(jié)，與臺(tái)風(fēng)造成的損失密切相關(guān)，如2013年的雨澇災(zāi)害的直接經(jīng)濟(jì)損失達(dá)189.7億元，但評(píng)估是一般年份，主要是因?yàn)?013年8月14—19日的強(qiáng)臺(tái)風(fēng)尤特與西南季風(fēng)共同影響[34]，造成廣東直接經(jīng)濟(jì)損失達(dá)168.6億元，其中包含了臺(tái)風(fēng)的影響。

表4 1994—2017年廣東雨澇年景指數(shù)與直接經(jīng)濟(jì)損失統(tǒng)計(jì) Table 4 lnterannual variations of the harvest pattern index of rain-waterlogging and direct economic loss in Guangdong from 1994 to 2017

圖3 1961—2017年廣東雨澇年景指數(shù)變化Fig.3 Variations of the harvest index of rain waterlogging in Guangdong from 1961 to 2017

統(tǒng)計(jì)1961—2017年區(qū)域性暴雨過(guò)程5個(gè)等級(jí)逐年的發(fā)生次數(shù)(圖4)可見(jiàn)，近57年弱等級(jí)區(qū)域性暴雨過(guò)程次數(shù)以0.09次/(10 a)的速率上升(趨勢(shì)系數(shù)0.04)，但未達(dá)到0.05顯著性水平，變化趨勢(shì)不明顯。較弱等級(jí)區(qū)域性暴雨過(guò)程次數(shù)以-0.28次/(10 a)的速率下降(趨勢(shì)系數(shù)0.26)，達(dá)到0.05顯著性水平，減少趨勢(shì)顯著。中等強(qiáng)度區(qū)域性暴雨過(guò)程次數(shù)以0.11次/(10 a)的速率上升(趨勢(shì)系數(shù)0.17)，未達(dá)到0.05顯著性水平，增加趨勢(shì)不明顯。較強(qiáng)和強(qiáng)等級(jí)區(qū)域性暴雨過(guò)程次數(shù)分別以0.21次/(10 a)(趨勢(shì)系數(shù)0.32)和0.09次/(10 a)的速率上升(趨勢(shì)系數(shù)0.32)，達(dá)到0.05顯著性水平，增加趨勢(shì)顯著?？梢?jiàn)，雖然近57年區(qū)域性暴雨過(guò)程總次數(shù)和強(qiáng)度變化不顯著，但不同等級(jí)的區(qū)域暴雨過(guò)程次數(shù)的變化趨勢(shì)存在明顯差異，較強(qiáng)、強(qiáng)等級(jí)區(qū)域性暴雨過(guò)程次數(shù)呈顯著增加趨勢(shì)，較弱區(qū)域性暴雨次數(shù)呈顯著減少的趨勢(shì)，說(shuō)明極端的區(qū)域暴雨事件呈顯著增加趨勢(shì)。

圖4 1961—2017年廣東區(qū)域性暴雨過(guò)程不同等級(jí)發(fā)生次數(shù)(a)弱，(b)較弱，(c)中等，(d)較強(qiáng)，(e)強(qiáng) Fig.4 Variations of regional heavy rainfall frequency with different class in Guangdong from 1961 to 2017 (a)weak，(b)relatively weak，(c)medium，(d)relatively strong，(e)strong

續(xù)圖4

2.2.3 月際變化特征

統(tǒng)計(jì)1961—2017年的區(qū)域性暴雨綜合強(qiáng)度近57年的各月平均強(qiáng)度指數(shù)(圖5)得到，區(qū)域性暴雨強(qiáng)度指數(shù)變化明顯，最高出現(xiàn)在6月(強(qiáng)度指數(shù)4.9)，其次為5月(3.6)，第三為7月(3.5),強(qiáng)度指數(shù)超過(guò)2.0以上月份均出現(xiàn)在4—10月，主要為廣東的汛期，而非汛期的11月—次年3月強(qiáng)度指數(shù)均不大于1.5，最弱出現(xiàn)在2月，其次是12月，而1月是非汛期中強(qiáng)度指數(shù)最大的，這與1月容易出現(xiàn)強(qiáng)冬季暴雨有關(guān)(如2016年1月廣東最大范圍的冬季暴雨)。與圖2比較得出，區(qū)域性暴雨過(guò)程平均月次數(shù)最多出現(xiàn)在5月，而強(qiáng)度最大出現(xiàn)在6月，次數(shù)和強(qiáng)度峰值出現(xiàn)的月份不同。

圖5 1961—2017年廣東區(qū)域性暴雨過(guò)程月平均綜合強(qiáng)度指數(shù)Fig.5 Variations of the monthly mean strength index of regional heavy rainfall in Guangdong from 1961 to 2017

2.3 廣東區(qū)域性暴雨過(guò)程強(qiáng)度和次數(shù)的年代際變化

各年代出現(xiàn)區(qū)域性暴雨過(guò)程不同等級(jí)次數(shù)和比率見(jiàn)表5。由表5可知，區(qū)域性暴雨過(guò)程等級(jí)和強(qiáng)度年代際變化明顯，區(qū)域性暴雨過(guò)程發(fā)生總次數(shù)在20世紀(jì)70年代、80年代最多，90年代后逐年代減少。區(qū)域性暴雨強(qiáng)度綜合指數(shù)在21世紀(jì)頭10年最強(qiáng)，其次是20世紀(jì)90年代，第三是70年代，最弱出現(xiàn)在60年代和80年代，2011年以來(lái)較21世紀(jì)頭10年強(qiáng)度明顯減弱。

近57年，發(fā)生各等級(jí)區(qū)域性暴雨過(guò)程的比率在各年代也存在明顯差異。強(qiáng)等級(jí)區(qū)域性暴雨過(guò)程發(fā)生的比率在20世紀(jì)90年代和21世紀(jì)頭10年最高(3.0%～3.4%)，較強(qiáng)等級(jí)發(fā)生的比率在21世紀(jì)頭10年最高(11.2%)，中等等級(jí)發(fā)生的比率在21世紀(jì)頭10年最高(12.7%)，較弱等級(jí)發(fā)生的比率在20世紀(jì)60年代最高(22.7%)，而弱等級(jí)發(fā)生的比率在20世紀(jì)80年代最高(65.8%)?？梢?jiàn)21世紀(jì)頭10年較強(qiáng)等級(jí)區(qū)域性暴雨過(guò)程增多明顯。年代際變化分析得到和前面分析相一致的結(jié)果。

表5 1961—2017廣東出現(xiàn)區(qū)域性暴雨過(guò)程的不同等級(jí)次數(shù)及比率Table 5 Frequency and ratio of different level of regional heavy rainfall processes in Guangdong from 1961 to 2017

2.4 廣東區(qū)域性暴雨過(guò)程各指標(biāo)特征

區(qū)域性暴雨過(guò)程的強(qiáng)度與暴雨過(guò)程持續(xù)時(shí)間、暴雨范圍、最大日降水量和最大過(guò)程4個(gè)指標(biāo)關(guān)系密切。統(tǒng)計(jì)近57年廣東1211次區(qū)域性暴雨過(guò)程的4個(gè)指標(biāo)可知，廣東區(qū)域性暴雨過(guò)程平均持續(xù)時(shí)間是2.3 d，最長(zhǎng)是17 d，出現(xiàn)在1968年的6月9—25日，最短為1 d。平均區(qū)域性暴雨過(guò)程范圍為20.3站，最大暴雨范圍出現(xiàn)在2016年的1月28日，暴雨站數(shù)達(dá)83。區(qū)域性暴雨過(guò)程最大單日降水量平均為159.2 mm，最大為640.6 mm，出現(xiàn)在1982年5月12日清遠(yuǎn)站。區(qū)域性暴雨過(guò)程最大過(guò)程平均降水量為212.3 mm，最大過(guò)程降水量為1385.1 mm，出現(xiàn)在2005年6月12—24日的龍門(mén)站。統(tǒng)計(jì)得出，1961—2017年廣東年最早的區(qū)域性暴雨過(guò)程出現(xiàn)在1964年1月1日，年最晚的區(qū)域性暴雨過(guò)程出現(xiàn)在1988年12月30—31日，這與林建等[35]指出華南全年均可出現(xiàn)暴雨是一致的。

3 結(jié) 論

1) 1961—2017年廣東共發(fā)生了1211次區(qū)域性暴雨過(guò)程，平均每年21.2次，但存在明顯的年際和年代際變化。次數(shù)最多出現(xiàn)在2016年(30次)，最少出現(xiàn)在1963年(13次)。近57年來(lái)，區(qū)域性暴雨過(guò)程年次數(shù)以0.08次/(10 a)的速率上升，但增加趨勢(shì)不顯著。20世紀(jì)60年代、90年、21世紀(jì)前10年處于區(qū)域性暴雨次數(shù)偏少的時(shí)期，而20世紀(jì)70年代、80年代以及2012年以來(lái)處于偏多的時(shí)期。

2) 廣東區(qū)域性暴雨過(guò)程一年中均可發(fā)生，主要出現(xiàn)在4—9月，占全年區(qū)域性暴雨次數(shù)的81.9%，其中45.4%出現(xiàn)在前汛期(4—6月)，36.5%出現(xiàn)在后汛期(7—9月)。最多發(fā)生在5月，占總次數(shù)的18.1%，其次6月，占總次數(shù)的占14.1%，最少出現(xiàn)在12月，占總次數(shù)的1.4%。

3) 廣東平均區(qū)域性暴雨過(guò)程持續(xù)時(shí)間為2.3 d，最長(zhǎng)為17 d(1968年的6月9—25日)，平均范圍為20.3站，最大范圍為83個(gè)站，出現(xiàn)在2016年的1月28日。綜合強(qiáng)度指數(shù)最強(qiáng)的暴雨過(guò)程出現(xiàn)在2005年的6月12—24日，該過(guò)程出現(xiàn)了最大過(guò)程降水量1385.1 mm(龍門(mén)站)，這與“05.6”廣東特大暴雨洪澇相吻合。

4) 根據(jù)廣東雨澇年景指數(shù)定義計(jì)算，近57年中廣東年景雨澇強(qiáng)年有5年：2008年、2001年、1973年、1994年、1993年，與歷史上洪澇災(zāi)害一致。近57年來(lái)，廣東雨澇年景指數(shù)以0.17/(10 a)的速率顯著上升。區(qū)域性暴雨過(guò)程的次數(shù)和強(qiáng)度存在明顯的月際變化，強(qiáng)度最大出現(xiàn)在6月，次數(shù)最多出現(xiàn)在5月。

5) 近57年來(lái)，廣東不同等級(jí)區(qū)域性暴雨過(guò)程的變化趨勢(shì)存在明顯差異。較強(qiáng)和強(qiáng)等級(jí)的區(qū)域性暴雨過(guò)程次數(shù)呈顯著增加趨勢(shì)，較弱等級(jí)區(qū)域性暴雨次數(shù)呈顯著減少趨勢(shì)。