許昌市近50年暴雨特征分析

王軍 徐如仕 劉磊

摘 要：本文首先利用許昌市1970—2019年降水資料，采用一元線性回歸等數(shù)理統(tǒng)計(jì)方法，對(duì)近50年許昌市暴雨特征進(jìn)行分析。結(jié)果表明：暴雨日數(shù)地理分布不均，年際暴雨日數(shù)和年降水量變化趨勢(shì)不顯著，年代暴雨日數(shù)呈波浪式變化，冬季沒有暴雨，夏季暴雨最多（占暴雨總?cè)諗?shù)的74.8%）。其次，分析了暴雨的利弊，并對(duì)影響暴雨產(chǎn)生的天氣系統(tǒng)進(jìn)行歸納，為暴雨預(yù)報(bào)預(yù)警、開發(fā)利用水資源和防御洪澇災(zāi)害提供參考依據(jù)。

關(guān)鍵詞：暴雨特征;災(zāi)害影響;影響天氣系統(tǒng)

中圖分類號(hào)：P426.62文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A文章編號(hào)：1003-5168（2020）22-0154-03

Abstract： Firstly， based on the precipitation data of Xuchang City from 1970 to 2019， the characteristics of Rainstorm in Xuchang City in recent 50 years were analyzed by using mathematical statistics methods such as univariate linear regression. The results show that： the geographical distribution of rainstorm days is uneven， the change trend of annual rainstorm days and annual precipitation is not significant， the annual rainstorm days show wave type change， there is no rainstorm in winter， and the rainstorm in summer is the most （accounting for 74.8% of the total rainstorm days）. Secondly， the advantages and disadvantages of rainstorm were analyzed， and the weather system affecting rainstorm was summarized. It is hoped that the research in this paper can provide reference for rainstorm forecast and early warning， development and utilization of water resources and flood prevention.

Keywords： rainstorm characteristics;disaster impact;weather system impact

許昌市位于河南中部，轄長(zhǎng)葛市、禹州市、鄢陵縣、襄城縣及建安區(qū)、魏都區(qū)，屬暖溫帶大陸性季風(fēng)氣候，四季分明，雨熱同期。暴雨天氣過程一方面為當(dāng)?shù)貛碛晁a(bǔ)充水資源;另一方面，又屬重要的災(zāi)害性天氣，易引發(fā)洪澇或次生災(zāi)害，造成農(nóng)作物受災(zāi)或絕收，甚至造成人員傷亡。一些暴雨特征研究為本文的研究提供了技術(shù)方法[1-5]。本文針對(duì)許昌市近50年暴雨特征進(jìn)行研究分析，為暴雨預(yù)報(bào)預(yù)警、開發(fā)利用水資源和防御洪澇災(zāi)害提供參考依據(jù)。

1 資料和方法

本文選取許昌市1970—2019年許昌國(guó)家基本氣象站和4個(gè)一般氣象站觀測(cè)的近50年降水資料，采用一元線性回歸等數(shù)理統(tǒng)計(jì)和天氣學(xué)分析等方法，對(duì)當(dāng)?shù)乇┯晏卣鬟M(jìn)行研究分析。暴雨日以20：00至次日20：00的24 h降水量≥50 mm為標(biāo)準(zhǔn)。季節(jié)劃分標(biāo)準(zhǔn)：每年3月至5月為春季，6月至8月為夏季，9月至11月為秋季，12月至次年2月為冬季。

2 暴雨分布特征

2.1 空間分布

統(tǒng)計(jì)各縣（市）近50年累計(jì)暴雨日數(shù)可知，各地暴雨日數(shù)地理分布不均，存在西北部偏少、東部偏多的分布狀況。地處西北部的禹州市（97 d）、長(zhǎng)葛市（102 d）暴雨日數(shù)分別較全市平均暴雨日數(shù)少12.9%和8.4%，位于東部的鄢陵縣（130 d）較全市平均暴雨日數(shù)多16.7%;地處中部和南部的許昌（115 d）和襄城（113 d）暴雨日數(shù)接近全市均值。全市年均暴雨日數(shù)為1.9～2.6 d，平均為2.2 d。

2.2 年代和年際變化

許昌市位于全市中部，其近50年暴雨日數(shù)接近全市平均值，具有代表性，因此選用許昌市國(guó)家基本氣象站降水資料進(jìn)行時(shí)間變化序列的數(shù)理統(tǒng)計(jì)。1970—2019年，許昌市累計(jì)出現(xiàn)115個(gè)暴雨日。統(tǒng)計(jì)各年代暴雨日數(shù)發(fā)現(xiàn)，其年代際變化呈波浪式變化（見圖1），20世紀(jì)90年代為波谷，21世紀(jì)初為波峰，20世紀(jì)80年代為次波峰。20世紀(jì)70年代至80年代和20世紀(jì)90年代至21世紀(jì)初為上升趨勢(shì)，其中20世紀(jì)90年代至21世紀(jì)初上升趨勢(shì)最為顯著;20世紀(jì)80年代至90年代和21世紀(jì)前10年為下降趨勢(shì)。2000—2009年暴雨日數(shù)最多，達(dá)30 d，占近50年暴雨總?cè)諗?shù)的26.1%;1990—1999年暴雨日數(shù)最少，僅有18 d，占比15.7%。

分析近50年的降水?dāng)?shù)據(jù)可知（見圖2），許昌市年降水量和年暴雨日數(shù)分布年際變幅均較大。年最大降水量為1 068.1 mm（2003年），最少為427.4 mm（1988年），最大是最少的2.5倍。暴雨日數(shù)最多的年份為2010年，共有6 d;有6年暴雨日數(shù)為0。年降水量變化呈略減少趨勢(shì)，氣候傾向率為-4.236 mm/10 a;年暴雨日數(shù)變化呈略增多趨勢(shì)，氣候傾向率為0.14 d/10 a，均未通過顯著性檢驗(yàn)，即變化趨勢(shì)不顯著。2010年以來，年暴雨日數(shù)與年降水量逐漸趨于正相關(guān)，兩曲線的線性趨勢(shì)線逐漸接近并重合，年暴雨日數(shù)多的年份，對(duì)應(yīng)年降水量也偏多;年暴雨日數(shù)少的年份，年降水量也偏少，易發(fā)生干旱，特別是夏秋連旱。

2.3 季節(jié)與月際變化

許昌1970—2019年暴雨日數(shù)季節(jié)分布如圖3所示。從圖3可知，近50年，許昌市冬季沒有暴雨;夏季暴雨最多，占暴雨總?cè)諗?shù)的74.8%;春季和秋季分別占15.6%和9.6%。分析近50年逐月暴雨日數(shù)可知（見圖4），7月份暴雨日數(shù)最多，占暴雨總?cè)諗?shù)的33.0%;其次是8月份，占暴雨總?cè)諗?shù)的27.8%。7月和8月是近50年暴雨最易發(fā)生的時(shí)期，2個(gè)月暴雨日數(shù)占比達(dá)60.8%，也是許昌市主汛期的關(guān)鍵時(shí)期。12月、1月、2月沒有暴雨;3月、10月暴雨日較少，占比僅有1.7%和0.9%。4—6月暴雨日逐漸增多，9月暴雨日數(shù)驟減。近50年暴雨日最早出現(xiàn)在3月上旬，最晚出現(xiàn)在10月下旬。

3 暴雨災(zāi)害

暴雨天氣有利有弊。雨量大，能為暴雨落區(qū)提供大量的水資源。特別是干旱時(shí)期，暴雨過程往往能夠徹底解除旱情。近年來，許昌市年暴雨日數(shù)與年降水量趨于正相關(guān)，說明暴雨天氣多，年降水量也會(huì)增多。但是，暴雨天氣造成的災(zāi)害或不利影響也特別突出。一般的暴雨天氣會(huì)造成城鄉(xiāng)局地內(nèi)澇，嚴(yán)重的暴雨會(huì)引發(fā)洪澇及山體滑坡等次生災(zāi)害。根據(jù)統(tǒng)計(jì)，許昌市造成嚴(yán)重災(zāi)害的暴雨大部分是由連續(xù)性暴雨或特大暴雨引起的，主要集中在汛期（6—8月）。例如，2000年7月3—7日，禹州市7 d連續(xù)暴雨累計(jì)雨量達(dá)449.3 mm，超過年總降水量的50%，造成局地山洪和農(nóng)田澤澇。2006年7月2日，長(zhǎng)葛市一日降水量達(dá)335.9 mm，洪水沖毀農(nóng)作物以及農(nóng)田設(shè)施，造成嚴(yán)重?fù)p失。暴雨強(qiáng)降水引發(fā)洪澇及次生災(zāi)害，造成人員傷亡，房屋倒塌，大面積農(nóng)作物受災(zāi)或絕收，沖毀公路橋涵，經(jīng)濟(jì)損失嚴(yán)重。

4 暴雨天氣影響系統(tǒng)

通過對(duì)許昌市暴雨天氣的歸納分析可知，不同層次的影響系統(tǒng)主要有對(duì)流層高層（200、300 hPa）的高空急流;對(duì)流層中低層（500、700、850 hPa）的副熱帶高壓、中高緯西風(fēng)槽、兩高之間的輻合帶、西南低渦、切變線、低空急流、臺(tái)風(fēng)低壓等;邊界層（925、1 000 hPa及地面）的輻合線、地面冷鋒、暖倒槽等。其中，對(duì)占總暴雨日數(shù)75.8%的夏季暴雨影響最大的天氣系統(tǒng)是副熱帶高壓、中高緯西風(fēng)槽、兩高之間的輻合帶、西南低渦、切變線、低空急流、臺(tái)風(fēng)低壓。春、秋季以中高緯西風(fēng)槽、地面冷鋒引發(fā)的暴雨最多。

西風(fēng)槽是產(chǎn)生降水的主要天氣系統(tǒng)，由它引起的暴雨次數(shù)最多，占總次數(shù)的70%以上。副熱帶高壓的進(jìn)退是河南省雨季開始和結(jié)束的重要決定因素，也是豫中暴雨的重要影響系統(tǒng)。許昌市地處副熱帶高壓西北邊緣，特別是與低槽結(jié)合，極易出現(xiàn)暴雨。東北路徑的西南渦和切變線引發(fā)的許昌暴雨天氣過程也較為常見。

5 結(jié)論

利用1970—2019年降水資料，對(duì)許昌市近50年暴雨特征和氣候特點(diǎn)進(jìn)行分析，得出以下結(jié)論。

①近50年許昌市所轄縣（市）暴雨日數(shù)地理分布不均，存在西北部偏少、東部偏多的分布狀況。地處西北部的禹州市、長(zhǎng)葛市暴雨日數(shù)分別較全市平均少12.9%和8.4%，位于東部的鄢陵縣較全市平均多16.7%;地處中部和南部的許昌和襄城暴雨日數(shù)接近全市均值。全市年均暴雨日數(shù)為2.2 d。

②年際暴雨日數(shù)和年降水量變化趨勢(shì)不顯著。年代暴雨日數(shù)呈波浪式變化，20世紀(jì)90年代為波谷，21世紀(jì)初為波峰，20世紀(jì)80年代為次波峰。夏季暴雨日數(shù)最多，占暴雨總?cè)諗?shù)的74.8%;春季和秋季分別占15.6%和9.6%;冬季沒有暴雨。7月份暴雨日數(shù)最多，其次是8月份，7月和8月暴雨日數(shù)占比達(dá)60.8%，也是許昌主汛期的關(guān)鍵時(shí)期。4—6月暴雨日數(shù)逐漸增多，9月暴雨日數(shù)驟減。

③暴雨天氣有利有弊，有利的方面是提供大量水資源;不利的方面是造成災(zāi)害，導(dǎo)致內(nèi)澇，引發(fā)洪澇或山體滑坡等次生災(zāi)害。

④通過對(duì)許昌市暴雨天氣進(jìn)行歸納分析可知，影響系統(tǒng)主要有副熱帶高壓、中高緯西風(fēng)槽、兩高之間的輻合帶、西南低渦、切變線、低空急流、臺(tái)風(fēng)低壓等。

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