梅縣區(qū)短時(shí)強(qiáng)降水的統(tǒng)計(jì)特征分析

林曉鳴，張俊權(quán)

(梅州市梅縣區(qū)氣象局，廣東 梅州 514700)

1 概述

梅縣區(qū)位于廣東東北部，梅州中北部，全區(qū)山林覆蓋面積大，境內(nèi)形成盆地、丘陵、山地交錯(cuò)的復(fù)雜地形，地質(zhì)災(zāi)害發(fā)生的風(fēng)險(xiǎn)系數(shù)非常高，尤其是因短時(shí)強(qiáng)降水引發(fā)的山體滑坡地質(zhì)災(zāi)害居多。目前許多學(xué)者對區(qū)域性的短時(shí)強(qiáng)降水分布特征，或者是年際降水變化都做了研究[1-6]，如孫喜艷[7]等研究發(fā)現(xiàn)廣東年小時(shí)強(qiáng)降水頻次呈現(xiàn)明顯增加的趨勢，且小時(shí)強(qiáng)降水多出現(xiàn)在廣東3個(gè)多雨區(qū)域內(nèi)；凌良新[8]等進(jìn)一步對廣東的年、季降水量時(shí)空變化分布特征進(jìn)行研究；黃晴晴[9]等發(fā)現(xiàn)梅州市近50 a的降水存在年代際周期以及年際周期變化；劉蕾[10]等提出近30 a梅縣年降水量隨時(shí)間沒有明顯的變化趨勢，但不同時(shí)段仍存在階段性的趨勢變化。但對于梅縣小區(qū)域性的短時(shí)強(qiáng)降水的研究較少，本文試圖通過對梅縣短時(shí)強(qiáng)降水資料的分析，得出梅縣小區(qū)域的短時(shí)強(qiáng)降水分布情況，為梅縣短歷時(shí)強(qiáng)降水預(yù)報(bào)預(yù)警提供有力的參考，對提高本地短歷時(shí)強(qiáng)降水的臨近預(yù)報(bào)具有重要的指導(dǎo)意義。

2 資料選取

本文短時(shí)強(qiáng)降水的規(guī)定按照《全國短時(shí)臨近預(yù)報(bào)業(yè)務(wù)規(guī)定》執(zhí)行，即1 h降水量≥20 mm的降水。根據(jù)梅縣的地理位置和數(shù)據(jù)的連續(xù)性，本文將選取2011—2016年梅縣12個(gè)自動站點(diǎn)的數(shù)據(jù)，每出現(xiàn)1個(gè)站點(diǎn)雨量≥20 mm/h 的記為1個(gè)站次。所選站點(diǎn)見后文“區(qū)域自動站點(diǎn)分布圖”，選取的數(shù)據(jù)：60 min的數(shù)據(jù)為≥20 mm/h的降水，120 min的數(shù)據(jù)為≥20 mm/h且相鄰時(shí)段有連續(xù)降水。梅縣國家氣象站資料選取的范圍為2007—2016年的5 min、10 min、15 min、20 min、30 min、45 min、60 min、90 min、120 min和180 min 10個(gè)歷時(shí)年最大降水資料。

3 短時(shí)強(qiáng)降水特征分析

3.1 短時(shí)強(qiáng)降水雨量分析

短歷時(shí)強(qiáng)降水箱線圖(見圖1(a))反映出，近10 a的各短歷時(shí)降水量分布基本都在正常范圍內(nèi)，部分短歷時(shí)降水量出現(xiàn)有異常值。以30 min為界分為前后兩個(gè)時(shí)間段，即前30 min為第1時(shí)段，30～180 min為第2時(shí)段，從降水中位數(shù)發(fā)現(xiàn)第1時(shí)段的降水量是第2時(shí)段的1.45倍，但時(shí)間只有后者的1/5。2011—2016年的12個(gè)區(qū)域自動站的短時(shí)強(qiáng)降水資料顯示，短時(shí)強(qiáng)降水共出現(xiàn)449站次。圖1(b)可看出，近6 a區(qū)域自動站的短時(shí)強(qiáng)降水為前60 min的雨強(qiáng)明顯大于后60 min的。圖中的60 min上下限內(nèi)的數(shù)據(jù)，占了120 min數(shù)據(jù)的75%左右，也就是說近75%的120 min的降水量在60 min內(nèi)都可完成，且從后60 min時(shí)段的降水量來看，大部分都小于20 mm。

(a)國家站短歷時(shí)降水

(b)區(qū)域自動站60 min、120 min降水

3.2 從時(shí)間上分析

3.2.1短時(shí)強(qiáng)降水的年月變化

從年份分析來看，2013年和2016年均出現(xiàn)100站次以上的短時(shí)強(qiáng)降水，圖1(b)中表明這兩年也是降水量出現(xiàn)異常值較多的年份。2013年出現(xiàn)114站次的短時(shí)強(qiáng)降水，2016年出現(xiàn)104站次短時(shí)強(qiáng)降水，同時(shí)期的國家站年降水量都超過2 500 mm，短時(shí)強(qiáng)降水出現(xiàn)的站次較多的年份，國家站年降水量也較常年明顯增加(見圖2(a))。

從月份分析來看，短時(shí)強(qiáng)降水站次主要集中在汛期。其中5月出現(xiàn)短時(shí)強(qiáng)降水的站次居首位，有112站次；其次是8月，有96站次(見圖2(b))。這與廣東省各地的年雨量分布特征[3]相吻合，梅縣的年降水分布也呈雙峰型(5月的主雨峰和8月的次雨峰)。短時(shí)強(qiáng)降水與年雨量及月雨量分布密切相關(guān)，年降水量多的年份短時(shí)強(qiáng)降水發(fā)生的站次也增多，月降水量較多的月份短時(shí)強(qiáng)降水發(fā)生的站次也相增多，年降水量、月降水量與短時(shí)強(qiáng)降水發(fā)生站次呈正相關(guān)關(guān)系。

圖2 短時(shí)強(qiáng)降水出現(xiàn)站次年分布示意及月分布示意

3.2.2短時(shí)強(qiáng)降水日變化

從日變化來看，強(qiáng)降水一般發(fā)生在午后至傍晚，主要集中在15：00—18：00，18：00后的強(qiáng)降水發(fā)生的站次急劇減少。其次在20：00、凌晨2：00、早晨7：00強(qiáng)降水出現(xiàn)站次有小幅增加(見圖3)。短時(shí)強(qiáng)降水主要發(fā)生在午后至傍晚時(shí)段，午后短時(shí)強(qiáng)降水發(fā)生的頻次高，主要是因?yàn)槊房h地處山區(qū)，午后地表升溫明顯，極易形成暖濕不穩(wěn)定層結(jié)，有利于短時(shí)強(qiáng)降水的發(fā)生。另外，凌晨2：00前后短時(shí)強(qiáng)降水發(fā)生的次數(shù)有所增加(見圖3)。查閱資料發(fā)現(xiàn)，因2013年7月梅縣受臺風(fēng)“蘇力”的影響，在0：00—2：00出現(xiàn)連續(xù)性的強(qiáng)降水。早晨7：00的短時(shí)強(qiáng)降水發(fā)生的次數(shù)也相對較多，主要發(fā)生在前汛期的4月和5月，可能跟這一時(shí)期的西南季風(fēng)在早晨逐漸加強(qiáng)有關(guān)。

圖3 短時(shí)強(qiáng)降水站次逐小時(shí)分布示意

3.3 從空間各站點(diǎn)分析

從各站出現(xiàn)的短時(shí)強(qiáng)降水次數(shù)分析，最少的站點(diǎn)只出現(xiàn)21次，平均每年3.5次，最多的站點(diǎn)出現(xiàn)57次，平均每年9.5次。梅縣受山地的特定地形影響，海拔高度圖(見圖4)顯示四周均有山系，西南部是蓮花山脈，東南部有蓮花山系的陰那山脈；東北部有武夷山系延伸而下的項(xiàng)山山脈。山區(qū)地形復(fù)雜，白天受熱不均勻易產(chǎn)生局部熱力對流，容易觸發(fā)短時(shí)強(qiáng)降水的發(fā)生。一般在山麓的站點(diǎn)降水量相比其他站點(diǎn)要少。數(shù)據(jù)表明G1627站的降水量是最少的，該站是正處于蓮花山脈的背風(fēng)坡山麓。同時(shí)，處在低谷地形的站點(diǎn)較有利于短時(shí)強(qiáng)降水的發(fā)生，如西北部的G5008站是短時(shí)強(qiáng)降水發(fā)生最多的站次，東北部山谷之間的 G5000站和G5007站的短時(shí)強(qiáng)降水次數(shù)也較多。

圖4 梅縣海拔高度及區(qū)域自動站點(diǎn)分布示意

從降水強(qiáng)度來看，所選站點(diǎn)短時(shí)強(qiáng)降水大部在20～40 mm/h之間，占比近90%，最大60 min降水量<80 mm，而位于短時(shí)強(qiáng)降水中心地區(qū)的60 min降水可達(dá)上百毫米。蔡晶[1]指出，梅州為短時(shí)強(qiáng)降水發(fā)生次數(shù)較少的區(qū)域，且梅縣是處在以興寧為中心的少暴雨區(qū)域范圍內(nèi)[3]，說明短時(shí)強(qiáng)降水發(fā)生次數(shù)少的地區(qū)與少暴雨中心對應(yīng)。梅縣區(qū)域自動站短時(shí)強(qiáng)降水的數(shù)據(jù)也表明，與暴雨高發(fā)地區(qū)的短時(shí)強(qiáng)降水相比，梅縣短時(shí)強(qiáng)降水量級明顯偏小，雨強(qiáng)明顯偏弱。

4 結(jié)語

1) 梅縣國家站的短時(shí)強(qiáng)降水主要集中在30 min內(nèi)，60 min后的降水強(qiáng)度明顯減弱；區(qū)域自動站點(diǎn)的短時(shí)強(qiáng)降水也主要發(fā)生在前60 min，后60 min的降水增加量不大。

2) 年降水量、月降水量與短時(shí)強(qiáng)降水發(fā)生站次成正相關(guān)關(guān)系。短時(shí)強(qiáng)降水主要發(fā)生在汛期，其中5月出現(xiàn)短時(shí)強(qiáng)降水的站次最多，其次是8月，呈明顯的雙峰型分布。

3) 午后至傍晚是短時(shí)強(qiáng)降水高發(fā)時(shí)段，短時(shí)強(qiáng)降水在17：00發(fā)生站次最多，說明短時(shí)強(qiáng)降水極易受熱力不穩(wěn)定條件影響。同時(shí)分析表明，受臺風(fēng)及西南季風(fēng)的影響，在相應(yīng)時(shí)段短時(shí)強(qiáng)降水發(fā)生站次均有小幅增加。

4) 區(qū)域自動站受所處地形影響，短時(shí)強(qiáng)降水發(fā)生的次數(shù)和強(qiáng)度均有不同。一般處在山麓的站點(diǎn)的發(fā)生短時(shí)強(qiáng)降水次數(shù)相對要少，低谷地形和山谷之間的站點(diǎn)較有利于短時(shí)強(qiáng)降水的發(fā)生。