近59 a德江縣暴雨特征分析

黎 榮，陳 軍，張丹丹，潘婭瑩，王 棚，許文亞

(1.貴州省德江縣氣象局，貴州 德江 565200；2.貴州省銅仁市氣象局，貴州 銅仁 554000；3.貴州省松桃縣氣象局，貴州 松桃 554100)

0 引言

暴雨是貴州當前發(fā)生的最重要的幾種氣象災害之一,暴雨以來得急、去得快及突發(fā)性的特點給經(jīng)濟社會和人民生產(chǎn)生活帶來嚴重的經(jīng)濟損失[1-8],德江縣境內(nèi)有復雜的山地地形特征，使得強降雨極易引發(fā)山洪、泥石流等地質(zhì)災害，而德江縣鄉(xiāng)鎮(zhèn)、農(nóng)村居民有依山傍水而居的習俗，一旦發(fā)生災情往往損失慘重[9]。王芬等對近48 a貴州暴雨日數(shù)及降水總量的變化特征[10]、楊群等對銅仁近40 a暴雨氣候特征[11]、徐菲菲等基于小波分析的宿州地區(qū)暴雨時空分布特征[12]均只用到國家級自動站的數(shù)據(jù)，每個縣只選取其中一個點，只對大范圍的地區(qū)進行了分析，對一個縣域內(nèi)的暴雨時空分布及短時強降水等研究較少，對德江縣暴雨的特征分析幾乎沒有開展過研究。本文擬研究德江縣暴雨日數(shù)、暴雨量的年際變化、空間分布等特征，為開展德江縣暴雨“三個叫應”氣象服務，提供一些基礎(chǔ)依據(jù)。

1 資料與方法

本文所使用降雨資料為貴州省德江縣國家級氣象站1959—2017年的逐日數(shù)據(jù)，鄉(xiāng)鎮(zhèn)區(qū)域自動2011年1月1日—2017年12月31日逐日小時降雨量。資料來源于貴州省氣象信息中心經(jīng)質(zhì)量控制和格式審查合格的A文件。在氣象業(yè)務工作中，暴雨日定義為單個臺站24 h(20時至次日20時)累計降雨量達到或者超過50 mm;超過100 mm，則定義為一個大暴雨日;超過250 mm，則定義為一個特大暴雨日，統(tǒng)計暴雨日數(shù)時將暴雨日、大暴雨日和特大暴雨日包含在內(nèi)[13]。文章采用統(tǒng)計分析、線性趨勢分析及小波分析等方法進行研究。

2 暴雨的時間變化特征

2.1 暴雨的月分布特征

統(tǒng)計德江縣1959—2017年暴雨日數(shù)(圖1)，結(jié)果表明：59 a來德江縣暴雨日最早出現(xiàn)在3月，最晚結(jié)束于11月，3—11月每月均有出現(xiàn)，暴雨日主要集中在5—7月，其中6月暴雨日最多，達到63 d，占總暴雨日30%，7月份次之，9月開始出現(xiàn)暴雨的急劇減少。德江縣59 a來未出現(xiàn)特大暴雨，而12、1、2月未出現(xiàn)過暴雨天氣。

圖1 德江縣1959—2017年暴雨日數(shù)月分布圖Fig.1 Distribution of rainstorm days in Dejiang County from 1959 to 2017

2.2 暴雨的年際變化特征

統(tǒng)計1959—2017年德江縣每年暴雨日變化，從圖2可知，近59 a來德江縣暴雨日數(shù)年變化較大，其中1963、1967、1996、1999、2014年暴雨最多，而1961、2009年未出現(xiàn)暴雨。近59 a來德江縣共出現(xiàn)暴雨日210 d，暴雨日數(shù)年平均為3.6 d，暴雨日數(shù)的年變化呈現(xiàn)略有上升趨勢，氣候傾向率為0.076 d/10 a。

圖2 德江縣1959—2017年暴雨日數(shù)統(tǒng)計 Fig.2 Statistics on the number of rainstorm days in Dejiang County from 1959 to 2017

對1959—2017年德江縣暴雨進行分類，從表1中可以看出，1960—2017年暴雨、大暴雨出現(xiàn)的頻率呈現(xiàn)出先增多后減少再增多的趨勢，其中2000—2009年暴雨日數(shù)最少，而到了2011—2017年又呈現(xiàn)增加的趨勢。從德江縣年降雨量變化可知 (圖3)，德江縣年降水量變化大，年降雨總量最多年份為1967年的1 745.2 mm，其次是1963年，年降雨量為1 652.6 mm，再次是1996年，為1 624.9 mm，最少的年份為1960年，年降雨量僅有823.8 mm。

2.3 暴雨的周期分析

為深入研究德江縣暴雨日數(shù)的年際周期性變化特征，通過使用Morlet小波分析方法，對德江縣1959—2017年降水的年際變化進行分析，以加強對德江縣暴雨氣候特征的研究認識。由Morlet小波變化系數(shù)實譜圖(圖4)可得出，德江縣暴雨發(fā)生次數(shù)多重時間周期尺度上結(jié)構(gòu)不太明顯，其中3 a左右的周期在20世紀90年代中后期到21世紀初較明顯,4 a左右的周期在20世紀60年代中后期，周期均通過了是95%的信度檢驗。

表1 德江1960—2017年各類暴雨日數(shù)年際變化Tab.1 Interannual variations of various types of heavy rains in Dejiang from 1960 to 2017

2.4 暴雨出現(xiàn)的時段特征

按只出現(xiàn)在夜間(20—次日08時)累計雨量≥50 mm確定為暴雨次數(shù)，只出現(xiàn)在白天(08—20時)累計雨量≥50 mm確定為暴雨次數(shù)，出現(xiàn)在夜間到白天(20—20時)累計雨量≥50 mm確定為暴雨次數(shù)，確定全天暴雨次數(shù)時，不包括白天或夜間獨立發(fā)生的暴雨次數(shù)[13]。通過對分時段發(fā)生暴雨的次數(shù)統(tǒng)計，從表2得出，德江縣暴雨發(fā)生于夜間的有115次，暴雨從夜間持續(xù)到白天的為62次，白天出現(xiàn)的幾率最小，為33次。

圖3 德江縣1959—2017年年總降雨量變化趨勢圖Fig.3 Trends in annual total rainfall from 1959 to 2017 in Dejiang County

圖4 1959—2017年德江縣暴雨頻次的小波結(jié)果分析Fig.4 Wavelet analysis of rainstorm frequency in Dejiang County from 1959 to 2017

表2 1959—2017年德江縣各月暴雨日出現(xiàn)的次數(shù)統(tǒng)計表Tab.2 Statistics on the number of occurrences of each month's rainstorm days in Dejiang County, 1959—2017a

2.5 暴雨的降雨持續(xù)時間特征

統(tǒng)計德江縣暴雨連續(xù)出現(xiàn)的日數(shù)(表略)，連續(xù)2 d維持暴雨的天氣過程為14次，其中1963、1982、1985、1992、1996、1998、1999、2002、2004、2014年為每年出現(xiàn)一次連續(xù)2 d的暴雨過程，1999年(5月、6月)、2002年(6月、7月)中出現(xiàn)兩次連續(xù)2 d降雨量達到暴雨的過程，僅出現(xiàn)一次維持3 d(1967年6月19—21日)的暴雨天氣，未出現(xiàn)維持4 d及以上的暴雨天氣。

3 暴雨的空間分布

3.1 德江暴雨過程的空間分布

按照某一天(20—20時)中有一個鄉(xiāng)鎮(zhèn)達到暴雨時統(tǒng)計為一次暴雨過程。德江縣20個自動站2011—2017年共出現(xiàn)88次442站暴雨天氣過程，其中僅有1個鄉(xiāng)鎮(zhèn)達到暴雨次數(shù)最多為30次，其次為同時有2～3個鄉(xiāng)鎮(zhèn)達到暴雨21次，同時有4～6個鄉(xiāng)鎮(zhèn)達到暴雨為14次，同時有7～9個鄉(xiāng)鎮(zhèn)達到暴雨次數(shù)為9次，同時有10～15個鄉(xiāng)鎮(zhèn)達到暴雨次數(shù)為11次，同時有16～20個鄉(xiāng)鎮(zhèn)達到暴雨次數(shù)為3次，2011年6月4日、10月1日均同時出現(xiàn)18個鄉(xiāng)鎮(zhèn)達到暴雨。說明德江縣暴雨過程不僅局地性很強，空間分布的覆蓋范圍也很廣。從圖5中可以看出，德江縣暴雨主要分布在縣的南部，有合興、共和、楓香溪3個暴雨大值區(qū)，北部地區(qū)暴雨日數(shù)相對較少，西部兩個鄉(xiāng)鎮(zhèn)未出現(xiàn)過暴雨。

圖5 德江縣2011—2017年暴雨次數(shù)空間分布特征Fig.5 Spatial distribution characteristics of heavy rains in Dejiang County from 2011 to 2017

3.2 強降雨與受災情況分析

結(jié)合地質(zhì)災害滑坡的統(tǒng)計數(shù)據(jù)，2011—2017年德江縣共出現(xiàn)2次地質(zhì)災害，兩次過程出現(xiàn)的致災原因有所不同。2014年7月14—17日潮砥鎮(zhèn)過程降雨量178.4 mm，因前期過程累計降水量大，土壤水分過飽和，導致潮砥鎮(zhèn)小溪村白沙溪發(fā)生滑坡地質(zhì)災害，毀壞通村公路和耕地同時造成直接經(jīng)濟損失。2012年5月12日02時(25.4 mm)、03時(42 mm)、04時(38.9 mm)出現(xiàn)短時強降水，全天累計出現(xiàn)156.5 mm的降水，導致沙溪鄉(xiāng)大泉村大泉組水井灣發(fā)生突發(fā)性滑坡自然災害，造成房屋被掩埋，公路沖毀等財產(chǎn)損失?？梢钥闯?，暴雨天氣過程易導致地質(zhì)災害發(fā)生。

4 小結(jié)

通過對德江縣1959—2017年暴雨日數(shù)進行統(tǒng)計，結(jié)合區(qū)域自動站降水資料，對德江縣的暴雨時空特征進行了分析，得出以下結(jié)論：

①近59 a來德江縣暴雨日主要集中在5—7月，其中6月暴雨日最多，占總暴雨日30%，59 a來未出現(xiàn)特大暴雨，而冬季未出現(xiàn)過暴雨天氣；暴雨日數(shù)年變化明顯，但總體呈現(xiàn)上升的趨勢；小波分析得出德江縣暴雨日時間尺度上在20世紀90年代中后期到21世紀初、20世紀60年代中后期存在一個3～4 a左右的周期振蕩。

②德江縣暴雨出現(xiàn)時段主要在夜間，有115次，占77.7%。

③空間分布上看，德江縣暴雨主要集中在縣的南部鄉(xiāng)鎮(zhèn)，西北部暴雨相對較少。