近31年來銅仁市暴雨氣候特征分析*

黎 榮，張丹丹，梅思雨，許文亞，王 棚，徐大紅

(1德江縣氣象局，貴州 德江 565200；2銅仁市氣象局，貴州 銅仁 554000)

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，暴雨的來得急、去得快及突發(fā)性的特點給社會經濟和人民生產生活造成嚴重的損失[1-7]。銅仁市位于貴州省東北部，每年汛期4月至10月是暴雨高發(fā)期，常夜間發(fā)生短時強降水，其特點是來的兇、去的急、突發(fā)性較強，暴雨強度大，轄區(qū)內受到山地氣候的影響，精細化預報難度大。銅仁市大暴雨及伴隨的大風、滑坡、泥石流等次生災害給群眾的財產安全、社會經濟帶來巨大損失。如：銅仁市德江縣2016年5月7日夜出現的大暴雨天氣，累計降水量達119 mm，伴隨的大風天氣，導致城郊、桶井鄉(xiāng)百年古樹被風吹斷，縣域內多處出現滑坡中斷，群眾房屋被毀，造成嚴重經濟損失。

本文擬研究銅仁市暴雨日數、暴雨量的年際變化、空間分布等特征，為開展銅仁市縣暴雨“三個叫應”氣象服務，提供一些基礎依據。

1 數據來源與方法

本文使用銅仁市10個國家級自動氣象觀測站(碧江、萬山、松桃、玉屏、江口、印江、石阡、思南、德江、沿河區(qū)縣)1988—2018年的逐日降水氣象資料，來源于貴州省氣象信息中心。在日常氣象業(yè)務服務中，將一個觀測站24 h(20∶00—次日20∶00)累計降水量≥50 mm時定義為暴雨日;大于100 mm時定義為大暴雨日；大于250 mm時定義為特大暴雨日，統(tǒng)一將暴雨日、大暴雨日和特大暴雨日統(tǒng)計為暴雨日[8]。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 結果分析

2.1 暴雨的空間分布

對銅仁市10個站1988—2018年暴雨站次進行統(tǒng)計分析，如圖1所示，結果表明，近31年來，銅仁市共計出現1019個暴雨站次(其中碧江106、萬山112、松桃123、玉屏83、江口114、印江93、石阡92、思南90、德江108、沿河98)，年均發(fā)生暴雨2.6～3.9站次，基本呈東多西少的暴雨特點。

將某一天(20∶00—次日20∶00)只要一個站點出現暴雨，就統(tǒng)計為一次暴雨天氣過程。

圖1 1988—2018年銅仁市各區(qū)縣出現暴雨站次Fig.1 Rainstorms recorded by stations of various districtsof Tongren from 1988 to 2018

統(tǒng)計各站點發(fā)生暴雨站次得出(圖2)：31年來，銅仁市1個站點發(fā)生暴雨達245次，占比50.3%;同時發(fā)生2個站點暴雨次數為106次，占比21.8%;同時發(fā)生3站暴雨次數為58次，占11.9%;同時發(fā)生4站暴雨次數為28次，占5.7%;同時發(fā)生5站暴雨次數為22次，占4.5%，同時發(fā)生6站暴雨次數為19次，占比3.9%。同時發(fā)生7～9次大范圍暴雨總次數9次，占比1.8%。其中僅有一次(2005年6月1日)暴雨天氣為9個區(qū)縣同時出現暴雨，未出現10個區(qū)縣同時發(fā)生暴雨的情況。這表明銅仁市暴雨天氣大部分是中、小尺度系統(tǒng)引發(fā)的暴雨，具有局地性的特點[9]。

2.2 暴雨的月變化特征

因受銅仁市境內受橫跨中間的梵凈山地形影響，東西跨度較大，為便于統(tǒng)計，我們規(guī)定：10個(區(qū))縣氣象觀測站中至少有一個觀測站降雨≥50 mm，定為銅仁市(全市)的一個暴雨日。

統(tǒng)計銅仁市1988—2018年暴雨日數(表1)，結果表明：31年來德江縣暴雨日最早出現在3月，最晚結束于11月，3月至11月每月均出現暴雨日，12月、1月、2月沒有暴雨出現。暴雨日、大暴雨日及特大暴雨日分別占總暴雨日數的86.5%、13.2%和0.3%，且銅仁市暴雨主要發(fā)生在5月至8月，6月暴雨日最多，達到120日，占總暴雨日的25.4%，7月份次之，9月開始出現暴雨的急劇減少。

表1 1989—2018年銅仁市各類暴雨站次年代際變化Tab.1 Interdecadal variations of different types of rainstormsin Tongren from 1989 to 2018

2.3 暴雨的年際和年代際變化特征

銅仁市10個國家氣象站出現的總暴雨站次有較大的年際波動趨勢。暴雨站次出現站次最多為2014年的27次，其次是1996年的暴雨站次25次，再次是1993年、1999年、2015年的21站次，而暴雨站次出現最少的為2005年的4站次暴雨。運用線性趨勢分析方法、多項式趨勢分析方法對銅仁市1989—2018年的暴雨站次、暴雨強度進行分析，發(fā)現2個特征量均呈現增加趨勢，氣候增加趨勢分別為1.22/(10a)、1.60/(10a)。從暴雨站次、暴雨強度的多項式擬合曲線變化趨勢可以看出，2個暴雨特征量的年代際變化基本一致，均存在2個波峰、1個波谷。其中，在20世紀90年代1992—2002年和21世紀10年代的2012—2017年的暴雨發(fā)生均是增多的趨勢，期間暴雨強度也屬較強時期；而在21世紀00年代的2003—2011年左右暴雨發(fā)生均呈現出減少趨勢，暴雨強度也屬較弱時期。

圖2 銅仁市1988—2018年暴雨站次變化圖Fig.2 Change trend of rainstorm per station inTongren from 1988 to 2018

圖3 銅仁市1988—2018年暴雨強度變化圖Fig.3 Change trend of rainstorm intensity inTongren from 1988 to 2018

銅仁市暴雨量的年際變化波動較大，暴雨量最大為2014年的5445.1 mm，其次為1996年的4703.4 mm，暴雨量的較大的原因為1996年、2014年均出現60站次暴雨且該年度均有大暴雨日出現，暴雨量最小為2005年的891.9 mm，該年度在統(tǒng)計的年度中暴雨次數最少且暴雨量級較小。

2.4 暴雨的周期分析

為深入研究銅仁市暴雨日數的年際周期性變化特征，通過使用Morlet小波分析方法[10]，對銅仁市1988—2018年的降水的年際變化進行分析，以加強對銅仁市暴雨氣候特征的研究認識。由Morlet小波變化系數實譜圖(圖4)可得出，銅仁市的暴雨站次1993—2003年存在3年左右的周期，2008—2018年存在7年左右的周期，周期變化較為明顯，周期均通過了95%的信度檢驗。

圖4 銅仁市1988—2018年暴雨站次小波分析圖Fig.4 Wavelet analysis of rainstorms in Tongren from1988 to 2018

2.5 Mann-Kendall突變檢驗

本文利用Mann-Kendall方法研究銅仁市31年來發(fā)生暴雨的長時間變化趨勢，對年暴雨發(fā)生的站次進行突變性檢驗，取α=0.05上下限置信水平，藍色實線為UB(k)，紅色實線為UK(k)。

由圖5可知，銅仁市31年暴雨頻數在1990年、2003年、2013年發(fā)生3次突變，1990年暴雨頻數由少轉多，2003年暴雨頻數由多轉少，2013年暴雨頻數由少轉多。

圖5 銅仁市1988—2018年暴雨站次M-K檢驗Fig.5 M-K test of rainstorms in Tongren from 1988 to 2018

3 結論

通過對銅仁市1988—2018年暴雨日數進行統(tǒng)計，對銅仁市的暴雨氣候進行分析，得出以下結論：

1)近31年來，銅仁市共計出現1019個暴雨站點，年均發(fā)生暴雨2.6～3.9站次，基本呈東多西少的暴雨特點，暴雨日數年變化明顯；

2)銅仁市暴雨主要集中在5月至7月，其中6月暴雨最多，占總暴雨日的25.4%，31年來出現2次特大暴雨，而冬季未出現過暴雨天氣；

3)由小波分析得出，銅仁市的暴雨存在3年左右和7年左右的周期，暴雨頻數和暴雨量的M-K檢驗，存在多次突變，突變趨勢基本一致；

4)銅仁市31年暴雨頻數在1990年、2003年、2013年發(fā)生3次突變，1990年暴雨頻數由少轉多，2003年暴雨頻數由多轉少，2013年暴雨頻數由少轉多。