粵東暴雨中心強降水的氣候特征

李嬌嬌，劉蓉，姜帥，馬澤義，陳穎，陳芳麗，李明華，4，5

（1.惠州市氣象局，廣東惠州 516001；2.河源市突發(fā)事件預警信息發(fā)布中心，廣東河源 517000；3.惠州市突發(fā)事件預警信息發(fā)布中心，廣東惠州 516001；4.深圳市氣象局，廣東深圳 518040；5.深圳南方強天氣研究重點實驗室，廣東深圳 518040）

廣東省有粵北、粵西和粵東3大暴雨中心［1］，受蓮花山脈地形影響的粵東暴雨中心強降水洪澇災害頻發(fā)，如惠州高潭的“13·8”和“18·8”超歷史極端特大暴雨。針對廣東強降水，眾多氣象專家開展了一系列研究。伍紅雨等［2］和陸虹等［3］利用1961—2008年逐日降水資料，統(tǒng)計得出華南暴雨72%發(fā)生在汛期，前汛期多于后汛期，且華南平均年和前、后汛期暴雨日數(shù)呈微弱增加趨勢，華南極端強降水頻次從1980年代中后期起有變多的趨勢；陳芳麗等［4-5］和李明華等［6］探討了粵東高潭兩次極端強降水與西南季風爆發(fā)、地形密切相關；黃忠等［7］總結了2007年6月粵東持續(xù)性暴雨是中高緯和低緯系統(tǒng)共同影響以及暴雨區(qū)高低層熱力動力條件配合使得局地經(jīng)向環(huán)流異常導致的。

從已有的研究成果來看，主要關注華南和廣東范圍內(nèi)的降水氣候特征，而對粵東暴雨中心的研究多是降水成因分析，因此，本研究對粵東暴雨中心強降水氣候特征進行系統(tǒng)、深入的統(tǒng)計分析，以期為該區(qū)域的強降水預報預警、防御強降水洪澇災害以及應對氣候變化提供參考。

1 資料與方法

本研究對粵東暴雨中心的定義選用陳芳麗［8］利用廣東省1967—2018年觀測站和自動站的降水資料，根據(jù)年降水量≥1 800 mm且年強降水日≥8.0 d的標準，定義的粵東暴雨中心范圍：蓮花山脈附近的惠州市東部的惠東，汕尾市全市和揭陽市西部的揭西、惠來、普寧市和汕頭市潮南。

選取粵東暴雨中心范圍內(nèi)惠州市惠東，汕尾市汕尾、海豐和陸豐，揭陽市揭西、惠來和普寧7個國家氣象觀測站1967—2019年的逐日降水量資料（20：00—次日20：00（北京時，下同）），以及惠東、汕尾市全市、揭陽市西部的揭西、惠來、普寧和汕頭市潮南2003—2019年228個區(qū)域氣象監(jiān)測站逐時降水量數(shù)據(jù)。根據(jù)華南天氣氣候特征，汛期為4—9月，非汛期為10月—次年3月。雨日是指日降水量≥0.1 mm的天數(shù)，強降水日是指日降水量≥50.0 mm的天數(shù)；暴雨日是指日降水量為50.0～99.9 mm的天數(shù)，大暴雨日是指日降水量100.0～249.9 mm的天數(shù)，特大暴雨日是指日降水量≥250.0 mm的天數(shù)［9］。

為分析強降水雨日和雨量的比重，定義強降水雨日占比為強降水日／雨日，強降水雨量占比為強降水日累計雨量／總雨量；采用Mann-Kendall法檢驗分析氣候突變［10］，并利用統(tǒng)計分析軟件SPSS23.0［11］進行統(tǒng)計分析。

2 強降水氣候特征分析

2.1 空間分布

表1給出了1967—2019年粵東暴雨中心不同地區(qū)強降水氣候統(tǒng)計值。從表1可以看出，粵東暴雨中心年平均強降水日10.43 d。強降水日區(qū)域分布不均勻，汕尾市強降水日明顯多于揭陽市和惠州市，最多是汕尾市海豐平均為13.60 d，最少是惠州市惠東平均為8.92 d?；洊|暴雨中心暴雨日、大暴雨日和特大暴雨日多年平均為7.76、2.51和0.14 d，分別占強降水日的74.4%、24.1%和1.5%，這說明強降水仍以暴雨量級為主，易致災的大暴雨及以上出現(xiàn)比例為25.6%，其中惠來最高為30.1%，強降水最多的海豐為26.6%；極易致災的特大暴雨各站累計出現(xiàn)日數(shù)都在3 d以上，最多出現(xiàn)在汕尾市的3個站點，分別為海豐16 d、陸豐12 d和汕尾9 d，合占特大暴雨總日數(shù)的63.8%。分析發(fā)現(xiàn)粵東暴雨中心強降水雨日占比和雨量占比平均分別為7.4%和45.2%，最高也是出現(xiàn)在汕尾市海豐分別為9.1%和50.7%。國家站單站最大日降水量為汕尾陸豐621.6 mm（1977年5月31日），各站最大日降雨量均出現(xiàn)在汛期的5—9月。以上分析得出降水最大值出現(xiàn)在汕尾，但各站年變化速率最大卻為惠州市惠東0.048 d／年。

表1 1967—2019年粵東暴雨中心不同地區(qū)全年強降水氣候統(tǒng)計結果

為了進一步更精細地研究暴雨中心強降水的空間分布和降水極端性特征，利用2003—2019年區(qū)域監(jiān)測站降水數(shù)據(jù)，統(tǒng)計了2003—2019年粵東暴雨中心最大日雨量≥500 mm的站點及相關氣候量（表略），可以看出，最大日降水量≥500 mm的站點共8個，排名前3都出現(xiàn)在惠東縣，分別為惠東高潭鎮(zhèn)682.7 mm、惠東白盆珠622.1 mm、惠東高潭中學557.2 mm，尤其惠東高潭鎮(zhèn)2018年8月30日05：00—31日05：00 24 h降水量高達1 056.7 mm，位居廣東省歷史第1名，創(chuàng)下中國大陸24 h降水量實測極值。最大日降水量≥500 mm剩余5個站都位于汕尾。從平均年強降水日和平均年強降水量來看，前3名都出現(xiàn)在汕尾，汕尾5個站的平均年強降水日為8.5～13 d，平均年強降水量為812.2～1 472.3 mm；惠東高潭和白盆珠的平均年強降水日為8.7～10.6 d，平均年強降水量為806～1 217.8 mm。

2.2 月變化

廣東省強降水時間分布不均勻，具有明顯的月變化特征。圖1給出了粵東暴雨中心強降水的月變化序列。

圖1 1967—2019年粵東暴雨中心強降水日數(shù)和雨量月變化（a）和強降水雨量占比和雨日占比月變化（b）

從圖1看出，粵東暴雨中心強降水雨日和雨量的月變化都是呈6月為主峰和8月為次峰的雙峰型分布，這與林良勛等［1］的研究一致，強降水各月都有出現(xiàn)的可能，但主要出現(xiàn)在汛期（4—9月）占全年的90.1%，前汛期和后汛期強降水雨日和雨量基本相當。易致災的大暴雨在各月都曾有出現(xiàn)，主要出現(xiàn)在5—8月合占全年的76.3%，極易致災的特大暴雨最多出現(xiàn)在6和5月合占全年的55.8%。粵東暴雨中心強降水雨日占比和雨量占比也有明顯的月變化特征，并與強降水日變化規(guī)律基本一致；汛期強降水雨日占比為9.8%是非汛期的4.3倍，強降水雨量占比為48.9%是非汛期的1.9倍，4—10月各月都在35%以上，最高出現(xiàn)在6和7月都在50%以上。

2.3 年和年代際變化

研究表明全球變暖背景下部分地區(qū)強降水呈增多趨勢［12-13］，為了解粵東暴雨中心強降水變化趨勢，圖2給出了1967—2019年粵東暴雨中心汛期、非汛期、前汛期、后汛期強降水日的逐年變化、強降水雨量占比和雨日占比的逐年變化以及粵東暴雨中心強降水日的突變檢驗。

粵東暴雨中心強降水日年際變化不明顯?；洊|暴雨中心強降水日呈增加趨勢（0.109 d／年），未通過1%信度（顯著性水平）的統(tǒng)計檢驗；汛期呈增加趨勢，年變化速率為0.140 d／年，非汛期呈減少趨勢，年變化速率為-0.046 d／年，前汛期和后汛期都呈增加趨勢；從不同季節(jié)來看（圖略），夏季和冬季呈增加趨勢，春季和秋季則呈減少趨勢。全年強降水雨量占比和雨日占比年變化速率分別為-0.000 12／年和0.000 29／年，都未在信度α＝0.01的標準下通過顯著性檢驗，年際變化不明顯。

分析發(fā)現(xiàn)粵東暴雨中心強降水日20世紀90年代中期以前在平均值上下波動，20世紀90年代中期以后尤其是進入21世紀后年際變化幅度呈明顯增大趨勢，強降水日最多年（2001年109 d、2006年107 d和2013年105 d）和最少年（2009年35 d、2004年37 d、2012年39 d）均出現(xiàn)在21世紀。

通過Mann-Kendall法進行氣候突變檢驗，圖2c中曲線UF與UB多次相交，但曲線UF并未超過信度線，表明粵東暴雨中心的強降水日無突變發(fā)生。

圖2 1967—2019年粵東暴雨中心強降水日汛期、非汛期、前汛期和后汛期年變化（a）、強降水雨量占比、雨日占比年變化（b）和M-K突變檢驗（c）

3 結論

1）粵東暴雨中心強降水空間分布不均勻，強降水日最多出現(xiàn)在汕尾市海豐，最少為惠州市惠東；強降水以暴雨量級為主，大暴雨以上量級出現(xiàn)最多為揭陽惠來，特大暴雨排名前3的站都在汕尾，海豐居第1；強降水雨日占比和雨量占比最高都出現(xiàn)在汕尾海豐，最低都為揭陽揭西；最大日降水量國家站出現(xiàn)在汕尾陸豐621.6 mm（1977年5月31日），但極值出現(xiàn)在惠東高潭682.7 mm，尤其惠東高潭在“18·8”過程中24 h最大降水量高達1 056.7mm，位居廣東省歷史第1，創(chuàng)下中國大陸24 h降水量實測極值。

2）強降水雖是粵東暴雨中心重要的水資源來源，但粵東暴雨中心強降水雨量占比是雨日占比的6.1倍，降水過于集中極易致災。

3）粵東暴雨中心地處廣東省東南部沿海地區(qū)，具有比較典型的南部沿海地區(qū)降水特征，分析發(fā)現(xiàn)強降水雨日、雨量、雨日占比和雨量占比的月變化均呈雙峰分布，6月主峰8月次峰，強降水主要集中在汛期，且前汛期和后汛期強降水雨日和雨量基本相當。

4）粵東暴雨中心強降水日呈增加趨勢，其中汛期、前汛期和后汛期趨于增加但非汛期趨于減少，且變化都不顯著；從21世紀起強降水日的年際變化幅度呈明顯增大趨勢，最多年和最少年均出現(xiàn)在21世紀，一定程度表征降水將呈極端趨勢。