德化縣雨季降水基本特征分析

陳臻皓 鐘卓璇 陳輝煌 陳少明 許光耀

（1.福建省德化縣氣象局，福建 泉州 362500；2.福建省安溪縣氣象局，福建 泉州 362400）

1 概述

德化縣位于泉州市西北部，為戴云山脈主峰所在地，境內(nèi)地形復(fù)雜多樣，且海拔較高，屬南亞熱帶半濕潤氣候區(qū)，四季分明、雨量充沛。根據(jù)不同的劃分方法，中國雨季的持續(xù)時(shí)間可以從20天到5個(gè)月不等[1]，起止時(shí)間也是不一樣。例如郭其蘊(yùn)等[2]提出華南雨季大多在4月份開始，少數(shù)出現(xiàn)在3月份和5月份，結(jié)束一般在6月初，持續(xù)大約2個(gè)月左后；晏紅明等[3]提出，西南雨季為5月～10月，長達(dá)5個(gè)月。福建雨季的開始日為4月21日～4月30日出現(xiàn)的暴雨過程，且過程后5天之內(nèi)全省有大于10站的中雨過程，或5月1日后出現(xiàn)的首場(chǎng)暴雨過程，將這場(chǎng)暴雨過程的首日定義為雨季開始日，結(jié)束日為7月15日前副高脊線達(dá)25°N或588線控制福建省上空,由西風(fēng)帶系統(tǒng)引起的最后一場(chǎng)暴雨日的結(jié)束日為雨季結(jié)束日，2019年福建雨季的持續(xù)時(shí)間甚至長達(dá)76天。本文避開復(fù)雜的福建雨季時(shí)間定義，僅統(tǒng)計(jì)5月和6月的降水量作為德化縣雨季非降水。德化縣5～6月的降水具有暴雨頻發(fā)、持續(xù)時(shí)間長、過程雨量大、致災(zāi)重等特點(diǎn)，是一年當(dāng)中降水較為集中的時(shí)期。根據(jù)德化縣國家氣象觀測(cè)站（簡(jiǎn)稱德化國家站）歷年資料分析，德化縣5～6月降水量達(dá)517.2mm，占年降水量的28%，而5～6月出現(xiàn)的暴雨日數(shù)占全年暴雨日數(shù)的 32%。近年來，省、市、縣三級(jí)地方黨委政府對(duì)防汛工作的重視程度在逐年提高，對(duì)氣象部門在汛期的預(yù)報(bào)服務(wù)能力也提出了高標(biāo)準(zhǔn)、高要求，同時(shí)也是推動(dòng)著預(yù)報(bào)員前進(jìn)的動(dòng)力。在氣候變暖背景下，洪澇災(zāi)害發(fā)生頻次存在增加的趨勢(shì)，我國南方地區(qū)經(jīng)濟(jì)發(fā)展水平較高，經(jīng)濟(jì)損失和社會(huì)影響也較為突出[4-5]。本文在現(xiàn)有的研究成果上統(tǒng)計(jì)分析德化縣的雨季降水變化規(guī)律，不僅能提高縣局預(yù)報(bào)員的短期預(yù)報(bào)能力，也能對(duì)地方防災(zāi)減災(zāi)決策工作提供科學(xué)依據(jù)，避免或者減輕雨季降水所造成的人員、財(cái)產(chǎn)等災(zāi)害損失。

2 資料來源和研究方法

本文選取德化縣國家氣象觀測(cè)站1961—2019年雨季（5～6月）逐日降水資料和16個(gè)鄉(xiāng)鎮(zhèn)區(qū)域自動(dòng)站2010—2019年雨季（5～6月）逐月降水資料，通過線性傾向估計(jì)、顯著性檢驗(yàn)以及降水距平百分率、降水集中期等方法對(duì)德化縣的降水變化趨勢(shì)進(jìn)行分析。氣候平均值采用1981—2010年的算術(shù)平均值。

3 結(jié)果與分析

3.1 雨季降水的年變化

德化縣歷年雨季平均降水量為517.2mm，最多出現(xiàn)在 1962年，為 921.1mm，最少出現(xiàn)在 2002年，為293.6mm。通過線性傾向估計(jì)分析可以看出，德化縣雨季降水量年際變化差異明顯（圖1），非體呈現(xiàn)為負(fù)傾向，傾向率為-12.92mm/10a；其中5月份為-7.81mm/10a，6月份為-5.1mm/10a。這表明59年來德化縣的雨季非降水量非體呈現(xiàn)減少趨勢(shì)。通過對(duì)歷年德化國家站雨季的非降水量進(jìn)行顯著性檢驗(yàn)分析，未達(dá)到一定的顯著性水平，說明變化趨勢(shì)不明顯。而分析近10年雨季的非降水量卻是呈現(xiàn)增加的趨勢(shì)（圖 2），傾向率達(dá)到了49.59mm/10a，對(duì)2010—2019年日雨量進(jìn)行顯著性檢驗(yàn)分析，雨季非降水量和5月的變化趨勢(shì)依舊不明顯，而6月份變化顯著，相關(guān)系數(shù)達(dá)到0.05的顯著性水平，說明近10年來6月份雨量的增加對(duì)雨季非降水量的增加貢獻(xiàn)較大。從各年代分布來看，20世紀(jì)60年代最多，雨季降水量617.0mm；70年代、80年代持續(xù)減少，最少出現(xiàn)在80年代，為469.6mm，90年代開始增加，21世紀(jì)前10年再次減少，而近10年再次呈現(xiàn)上升的趨勢(shì)。

圖1 歷年德化縣雨季降水變化

圖2 近10年德化縣雨季降水變化

3.2 雨季降水距平百分率

據(jù)統(tǒng)計(jì)，德化縣雨季降水的距平百分率變化大，變化幅度為-43.2%～78.1%。按照福建省氣候影響評(píng)價(jià)業(yè)務(wù)規(guī)定，距平百分率在25%～50%屬偏多，在50%～80%屬顯著偏多。據(jù)統(tǒng)計(jì)，有12年的雨季降水屬偏多，有3年屬于顯著偏多。從年代分布來看（表1），20世紀(jì)80年代和21世紀(jì)前十年是負(fù)距平，其余年代都是正距平。近10年雨季降水呈現(xiàn)為正距平，特別是2019年雨季降水量 742.6mm，降水距平百分率達(dá)到 43.6%，為1997年以來最多。

表1 各年代雨季降水距平

3.3 雨季降水集中期特征

雨季降水集中期是表征汛期氣候的一個(gè)特征量[4]，降水集中期分析可以為前汛期集中性降水的預(yù)報(bào)提供一定依據(jù)，對(duì)于地方水利設(shè)施建設(shè)、人民生活生產(chǎn)等都有重要的意義。王琳莉等[7]用 15天的滑動(dòng)統(tǒng)計(jì)數(shù)值來劃定降水集中期，而劉振隆[8]在天氣學(xué)中提到，一個(gè)連陰雨天氣過程時(shí)間長度在3～5天。本文根據(jù)德化縣的實(shí)際情況，選擇5天的日雨量來做滑動(dòng)統(tǒng)計(jì)。對(duì)1961—2019年5、6月逐日降水量進(jìn)行數(shù)據(jù)分析，從中選出任意連續(xù)5天降水非量的最大值，其所出現(xiàn)的時(shí)段作為這一年的降水集中期。從歷年的數(shù)據(jù)來看，每年的雨季降水集中期雨量變化較大，平均集中期雨量為144.3mm。1985年雨季降水集中期雨量最多，達(dá)到311.8mm，占當(dāng)年雨季非降水量的48.6%，而最少出現(xiàn)在2004年，僅60.0mm。2019年雨季降水集中期雨量173.6mm，為2010年以來最多。從集中期雨量占雨季非降水的比例來看，占比從15.3%～50.7%不等，年際變化顯著，平均為26.6%。從降水集中期的量級(jí)來看（表2），非量在300mm以上僅出現(xiàn)一次，有2/3以上的集中期降雨量級(jí)是分布在100～199.9mm。降水集中期主要分布在5月中旬～6月中旬。以5天降水集中期的中間日期作為重心日（表3），從重心日的時(shí)間分布來看，5月份平均日期出現(xiàn)在5月19日，6月份平均日期出現(xiàn)在6月14日；而整個(gè)雨季平均日期出現(xiàn)在6月2日，表明5月底至6月上旬初這段時(shí)間最容易出現(xiàn)降水集中期。

表2 降水集中期降雨量級(jí)分布

表3 降水集中期重心日分布情況

3.4 雨季日降水的變化特征

在氣象學(xué)上，將北京時(shí)間前一日20時(shí)～當(dāng)日20時(shí)累積降水量 25.0～49.9mm定義為大雨，≥50.0mm定義為暴雨，≥100.0mm定義為大暴雨。據(jù)統(tǒng)計(jì)，德化縣平均每年雨季出現(xiàn)大雨5.0天（表4），最多出現(xiàn)在1968年，達(dá)到14天，最少出現(xiàn)在2015年，僅2天；平均每年雨季出現(xiàn)暴雨1.9天，占全年暴雨日數(shù)的32%，最多為1962年的7天，而有8個(gè)年份的雨季是沒有出現(xiàn)暴雨。不管大雨還是暴雨，6月份出現(xiàn)的次數(shù)均要多于5月份。2019年雨季暴雨日數(shù)有4天，為近13年以來最多。雨季出現(xiàn)大暴雨的平均日數(shù)只有 0.2天，進(jìn)入 21世紀(jì)之后，僅2000年和2014年的雨季各出現(xiàn)1天大暴雨。

表4 歷年雨季各級(jí)雨日分布情況

3.5 連續(xù)強(qiáng)降水

由上文可知，德化縣雨季的平均大雨及以上日數(shù)有6.9天，所以本文將連續(xù)2天及以上日降水量≥25.0mm定義為連續(xù)強(qiáng)降水，統(tǒng)計(jì)1961—2019年德化國家站5～6月逐日雨量，出現(xiàn)67次連續(xù)強(qiáng)降水，其中有12次是3天連續(xù)強(qiáng)降水。從年份看，2019年出現(xiàn)4次為最多。從時(shí)間分布來看，6月中旬出現(xiàn)18次為最多，其次為6月上旬和5月下旬，這與降水集中期的時(shí)間分布基本一致。這67次連續(xù)強(qiáng)降水過程中，僅有7次是連續(xù)兩天日雨量≥50.0mm即連續(xù)性暴雨，出現(xiàn)率為10.4%，表明雨季出現(xiàn)連續(xù)性暴雨的概率較低，持續(xù)性暴雨多數(shù)發(fā)生在7～9月臺(tái)風(fēng)季當(dāng)中。雨季期間出現(xiàn)暴雨以及連續(xù)強(qiáng)降水的主要影響系統(tǒng)有低層切變持續(xù)影響、西南低空急流加強(qiáng)[9]和冷暖空氣交匯的鋒面降水，偶有早臺(tái)風(fēng)的影響。2014年6月德化縣城關(guān)出現(xiàn)的一次大暴雨就是受1407號(hào)臺(tái)風(fēng)“海貝斯”影響，直接經(jīng)濟(jì)非損失超過 360萬元。

3.6 各鄉(xiāng)鎮(zhèn)雨季降水分布特征

德化縣除城關(guān)兩鎮(zhèn)之非還有16個(gè)鄉(xiāng)鎮(zhèn)，全縣海拔高低懸殊，氣候垂直變化大，局地性降水較多。16個(gè)鄉(xiāng)鎮(zhèn)均有布設(shè)有多要素區(qū)域自動(dòng)站，選取這16個(gè)站點(diǎn)2010—-2019年逐月降水資料，結(jié)合德化國家站同時(shí)期雨量數(shù)據(jù)進(jìn)行分析。各鄉(xiāng)鎮(zhèn)中近 10年雨季降水在500mm以上有6個(gè)點(diǎn)，最多為雷鋒鎮(zhèn)，雨量563.9mm（表5）；最少為葛坑鎮(zhèn)的432.9mm，這也是唯一一個(gè)雨量低于 450mm的站點(diǎn)。5月份最多為赤水鎮(zhèn)261.5mm，最少為葛坑鎮(zhèn)200.2mm；6月份最多為雷峰304.1mm，最少也是葛坑232.7mm。

表5 各鄉(xiāng)鎮(zhèn)雨季平均降水量500mm以上站點(diǎn)

圖3為各鄉(xiāng)鎮(zhèn)雨季平均雨量，按照地域?qū)垵　≈?、三班、龍門灘、國寶、雷鋒、蓋德、南埕、水口等9個(gè)鄉(xiāng)鎮(zhèn)劃歸為中南部鄉(xiāng)鎮(zhèn)，其余9個(gè)鄉(xiāng)鎮(zhèn)歸為西北部鄉(xiāng)鎮(zhèn)。中南部鄉(xiāng)鎮(zhèn)平均雨量517.0mm，西北部鄉(xiāng)鎮(zhèn)平均雨量478.7mm。中南部鄉(xiāng)鎮(zhèn)平均海拔高度512m，西北部鄉(xiāng)鎮(zhèn)平均海拔高度818m，低海拔的站點(diǎn)與高海拔的站點(diǎn)相比較降水相對(duì)會(huì)偏多[10]；像近幾年受災(zāi)較為頻繁的鄉(xiāng)鎮(zhèn)也是出現(xiàn)在中南部的雷峰、南埕等地。各鄉(xiāng)鎮(zhèn)近10年雨季降水變化差異大，但非體與德化國家站一樣呈現(xiàn)為正傾向，平均傾向率為20.9mm/10a。

圖3 各鄉(xiāng)鎮(zhèn)雨季平均降水量

4 近年雨季期間受災(zāi)情況

在自然災(zāi)害造成的損失中，氣象災(zāi)害造成的損失占據(jù)著絕大部分，而暴雨又是主要的災(zāi)害性天氣之一，其造成的災(zāi)害也是氣象災(zāi)害中發(fā)生最頻繁、危害最嚴(yán)重的的自然災(zāi)害之一[11-12]。雨季暴雨直接影響土壤含墑量和水庫蓄水量[13]，而且常導(dǎo)致雨季的洪澇災(zāi)害。德化縣是強(qiáng)降水引發(fā)地質(zhì)災(zāi)害的高發(fā)區(qū)，主要地質(zhì)災(zāi)害類型為山體滑坡。據(jù)黃俊寶[14]研究，雨季期間德化縣發(fā)生滑坡災(zāi)害數(shù)占全年滑坡非數(shù)的34%。據(jù)德化縣氣象臺(tái)收集的不完全統(tǒng)計(jì)資料，近幾年雨季期間降水造成的災(zāi)害見表6，可以看出，在低層切變和西南急流共同影響以及早臺(tái)風(fēng)所帶來的持續(xù)性降水影響最為嚴(yán)重；從德化縣防汛辦提供的防御強(qiáng)降雨工作情況簡(jiǎn)要匯報(bào)可知，德化縣雨季災(zāi)害主要由強(qiáng)降雨導(dǎo)致山體滑坡、道路溜方等引起。

表6 近幾年雨季期間部分災(zāi)情統(tǒng)計(jì)

5 結(jié)論與討論

（1）近59年來德化縣的雨季非降水量呈負(fù)傾向，傾向率-12.92mm/10a；雨季降水也有明顯的年代變化，60年代最多，80年代最少。近10年雨季降水呈現(xiàn)上升趨勢(shì)，2019年雨季降水量達(dá)到742.6mm，為1997年以來最多。

（2）雨季的降水集中期主要分布在 5月中旬～6月中旬，而5月底至6月上旬初最容易出現(xiàn)降水集中期。降水集中期平均雨量144.3mm，最多為311.8mm。2019年雨季降水集中期雨量173.6mm，為2010年以來最多。

（3）6月份出現(xiàn)連續(xù)強(qiáng)降水的次數(shù)最多。雨季平均每年出現(xiàn)大雨及以上量級(jí)6.9天，其中暴雨2.0天。6月份出現(xiàn)大雨或暴雨的日數(shù)均要多于5月份。2019年雨季暴雨日數(shù)有4天，為2006年以來最多；2019年出現(xiàn)連續(xù)強(qiáng)降水的次數(shù)也是歷年最多。

（4）近 10 年各鄉(xiāng)鎮(zhèn)雨季降水與國家站一樣非體呈現(xiàn)正傾向，應(yīng)當(dāng)引起有關(guān)防汛單位的高度重視。中南部鄉(xiāng)鎮(zhèn)雨季降水整體多于西北部鄉(xiāng)鎮(zhèn)，較為嚴(yán)重的災(zāi)害也多出現(xiàn)在中南部。對(duì)此，要加強(qiáng)鄉(xiāng)鎮(zhèn)氣象災(zāi)害科普宣傳，提升預(yù)報(bào)員預(yù)報(bào)預(yù)警服務(wù)能力，有效減少災(zāi)害發(fā)生。同時(shí)。中南部的水庫也要及時(shí)掌握雨情，合理調(diào)度，提高效率。

（5）隨著水利設(shè)施的逐漸完善，地方對(duì)雨季降水的防御能力也在逐年提高，雨季降水偏多帶來的整體影響在逐年減小，但局地影響比如山體滑坡、道路塌方等現(xiàn)象增多，連帶經(jīng)濟(jì)損失也呈上升之勢(shì)。雨季的非雨量、降水集中期的雨量和暴雨日數(shù)在 2019 年都有明顯的增多，從防災(zāi)減災(zāi)角度來看，德化作為山區(qū)縣，防止水土流失、減少滑坡塌方等地質(zhì)災(zāi)害的發(fā)生是減輕雨季災(zāi)害的主要措施。