2010—2019年浙江暖季短時(shí)強(qiáng)降水特征分析

沈曉玲 黃海迅 章麗娜

(1 浙江省紹興市氣象局，紹興 312000; 2 中國(guó)氣象局干部培訓(xùn)學(xué)院，北京 100081)

引言

短時(shí)強(qiáng)降水是指短時(shí)間內(nèi)降水強(qiáng)度較大，降雨量達(dá)到或超過(guò)某一量值的天氣現(xiàn)象，與暴雨相比，更具有突發(fā)性強(qiáng)、來(lái)勢(shì)猛、降水時(shí)間集中等特點(diǎn)，且可預(yù)報(bào)時(shí)效短，常常會(huì)造成城市積澇、山體滑坡等氣象衍生災(zāi)害，因此許多專(zhuān)家學(xué)者對(duì)短時(shí)強(qiáng)降水開(kāi)展了一系列研究[1-3]。在氣候變暖背景下，全球日極端降水呈現(xiàn)增加趨勢(shì)[4-6]，且極端降水容易發(fā)生在更短的時(shí)間內(nèi)，正逐漸成為主要的氣象災(zāi)害風(fēng)險(xiǎn)之一[7-8]。極端小時(shí)降水最強(qiáng)閾值位于華南沿海、海南島、臺(tái)灣島和華北平原，次大值位于四川盆地和長(zhǎng)江中下游地區(qū)，極端小時(shí)降水事件具有不對(duì)稱(chēng)性，維持時(shí)間在東南沿海、長(zhǎng)江中下游一帶較長(zhǎng)，而在中國(guó)北方普遍較短[9-11]。李建等[12]利用中國(guó)1954—2010年575站逐時(shí)降水資料和廣義極值分布客觀合理地確定了小時(shí)降水強(qiáng)度閾值，為各地區(qū)定義小時(shí)尺度的極端降水事件提供了較客觀的依據(jù)和標(biāo)準(zhǔn)，并指出極端降水事件的發(fā)生具有明顯的季節(jié)性。梁蘇潔等[13]利用京津冀地區(qū)1970—2015年暖季國(guó)家自動(dòng)站逐日和逐時(shí)降水資料，分析了該地區(qū)暖季及其各月降水量的變化趨勢(shì)與逐時(shí)降水的日變化特征。付超等[14]利用2010—2016年5—9月江西國(guó)家站和區(qū)域自動(dòng)站逐日、逐時(shí)資料，分析暖季短時(shí)強(qiáng)降水時(shí)空分布特征，認(rèn)為短時(shí)強(qiáng)降水的發(fā)生與地形動(dòng)力作用和熱力作用有關(guān)，時(shí)間上大致與江南雨季大尺度環(huán)流背景相聯(lián)系。

呂勁文等[15]利用浙江省2012—2016年6—9月自動(dòng)氣象站逐小時(shí)資料，分析了浙江省午后短時(shí)強(qiáng)降水時(shí)空分布特征，并探討了其發(fā)生的環(huán)流背景及局地?zé)崃l件、地形輻合等觸發(fā)因子的特點(diǎn)。楊詩(shī)芳[16]等利用杭州市1988—2008年(缺1993、1994年)19年的小時(shí)雨量資料，分析了杭州短時(shí)強(qiáng)降水的發(fā)生規(guī)律。前者研究是針對(duì)浙江省午后短時(shí)強(qiáng)降水，后者研究的是杭州市全年短時(shí)強(qiáng)降水，針對(duì)浙江省暖季短時(shí)強(qiáng)降水的研究相對(duì)較少。

浙江省位于我國(guó)東南沿海，地勢(shì)由西南向東北傾斜，地形復(fù)雜，屬于亞熱帶季風(fēng)氣候，除西風(fēng)帶、東風(fēng)帶系統(tǒng)外，還受局地小氣候、地形等諸多因素影響，短時(shí)強(qiáng)降水、雷雨大風(fēng)、冰雹等對(duì)流性天氣多發(fā)。2020年6月30日03:00—06:00，浙江省新昌縣突降暴雨到大暴雨，3 h平均面雨量達(dá)70.7 mm，最大寨嶺村113.2 mm，小時(shí)雨量最大長(zhǎng)沼林場(chǎng)64.6 mm，短時(shí)強(qiáng)降水導(dǎo)致新昌縣南明街道九間廊村發(fā)生山體滑坡，10戶(hù)16間房屋倒塌，9戶(hù)13間房屋嚴(yán)重?fù)p毀?？梢?jiàn)，如何在大尺度環(huán)流背景有利于產(chǎn)生強(qiáng)降水的情況下，準(zhǔn)確預(yù)報(bào)短時(shí)強(qiáng)降水仍是當(dāng)前的一個(gè)預(yù)報(bào)難點(diǎn)。

本文利用2010—2019年浙江省暖季小時(shí)降水資料分析短時(shí)強(qiáng)降水和極端短時(shí)強(qiáng)降水的時(shí)空分布特征，以期為短時(shí)強(qiáng)降水的預(yù)報(bào)提供氣候?qū)W背景，同時(shí)分析了區(qū)域性短時(shí)強(qiáng)降水事件發(fā)生的環(huán)流背景，以期為此類(lèi)事件的預(yù)報(bào)提供一定的參考。

1 資料與方法

1.1 資料

本文采用浙江省氣象信息中心提供的2010—2019年暖季(5—9月)經(jīng)過(guò)質(zhì)量控制后的102個(gè)國(guó)家站和1324個(gè)區(qū)域站小時(shí)雨量數(shù)據(jù)(精確到0.1 mm)，圖1為浙江省地形和站點(diǎn)分布圖，可以看到，浙江地形自西南向東北呈階梯狀傾斜，西南以山地為主，中部以丘陵為主，東北部為平原。為防止資料數(shù)據(jù)可能存在的偏差，做了進(jìn)一步質(zhì)量控制，即將逐時(shí)降水資料與同站逐日降水資料進(jìn)行比對(duì)，如果逐時(shí)資料累積日降水量偏差大于逐日降水資料中降水量的10%，則該日資料舍棄[17]。某小時(shí)雨量代表過(guò)去60 min 的累計(jì)雨量。對(duì)區(qū)域性短時(shí)強(qiáng)降水過(guò)程的環(huán)流形勢(shì)分析，采用水平分辨率為1°×1°的NCEP逐日4個(gè)時(shí)次再分析資料，時(shí)段同樣為2010—2019年5—9月。臺(tái)風(fēng)路徑數(shù)據(jù)也來(lái)源于浙江省氣象信息中心。

圖1 浙江省地形和站點(diǎn)分布(紅色為國(guó)家站，黑色為區(qū)域站)

1.2 定義

定義小時(shí)雨量≥0.1 mm為一個(gè)降水樣本，1 h雨量≥20 mm或3 h雨量≥50 mm為一個(gè)短時(shí)強(qiáng)降水樣本，1 h雨量≥50 mm或3 h雨量≥100 mm為一個(gè)極端短時(shí)強(qiáng)降水樣本[18]。降水強(qiáng)度為降水總量與降水時(shí)數(shù)的比值。

根據(jù)NCEP逐日4個(gè)時(shí)次再分析資料的時(shí)間間隔，將一天分為上午(08:00—14:00)、午后(15:00—20:00)、上半夜(21:00—02:00)、清晨(03:00—08:00)4個(gè)時(shí)段[19]，同時(shí)《浙江省預(yù)報(bào)員手冊(cè)》中將浙江省分為浙北平原、浙西中山丘陵、浙東丘陵、中部金衢盆地、浙南山地、東南沿海平原及濱海島嶼6個(gè)地形區(qū)域，當(dāng)某一時(shí)段任意地形區(qū)域內(nèi)有≥10個(gè)站出現(xiàn)短時(shí)強(qiáng)降水時(shí)，定義為一次區(qū)域性短時(shí)強(qiáng)降水事件。

2 短時(shí)強(qiáng)降水時(shí)空分布特征

2.1 降水頻次逐年變化

圖2是2010—2019年浙江暖季短時(shí)強(qiáng)降水頻次的逐年變化，可以看到，近10年短時(shí)強(qiáng)降水年平均頻次為6915次，最少為2013年4807次，最多為2018年8797次，降水頻次的年變化呈增多趨勢(shì)。而降水強(qiáng)度的年變化趨勢(shì)則較為平穩(wěn)，平均年降水強(qiáng)度為29.4 mm/h，其中2013年雖然年降水頻次最少，但降水強(qiáng)度達(dá)到最大，為30.8 mm/h，最小為2016年、2017年29.1 mm/h。

圖2 2010—2019年浙江短時(shí)強(qiáng)降水頻次、強(qiáng)度逐年變化

2.2 降水頻次逐月變化

從圖3可以看到，降水頻次年變化為單峰型特征，5月降水頻次最少，6、7月快速增加，8月達(dá)到峰值，為20673次，9月又迅速下降?？傮w為迅速增加，迅速下降的特點(diǎn)。降水頻次的月變化可能與東亞夏季風(fēng)活動(dòng)特點(diǎn)密切相關(guān)，東亞夏季風(fēng)5月中旬前后建立，7月底達(dá)到鼎盛，9月迅速南撤[20]。

圖3 2010—2019年浙江短時(shí)強(qiáng)降水頻次、強(qiáng)度逐月變化

降水強(qiáng)度呈逐月增強(qiáng)趨勢(shì)，9月達(dá)31.1 mm/h，這與夏季風(fēng)、江淮梅雨和副熱帶高壓密切相關(guān)[20]。特別是9月，雖然降水頻次明顯減弱，但降水強(qiáng)度增強(qiáng)，這可能是由于9月西太平洋副熱帶高壓逐步東退至海上，中國(guó)大陸東部40°N以南地區(qū)，受極地變性高壓的反氣旋控制，因此短時(shí)強(qiáng)降水發(fā)生頻率迅速減弱，但由于此季節(jié)熱帶輻合帶達(dá)到最北的位置，因此經(jīng)常有臺(tái)風(fēng)、東風(fēng)波等熱帶天氣系統(tǒng)給華東地區(qū)帶來(lái)短時(shí)強(qiáng)降水天氣[21]，另一方面，9月起北方冷空氣逐漸頻繁影響浙江，由冷暖氣流交匯引發(fā)的強(qiáng)對(duì)流天氣增多，也是導(dǎo)致短時(shí)強(qiáng)降水增多的原因之一。

2.3 降水頻次逐旬變化

分析圖4可以看到，降水頻次呈多峰型變化。5月中旬達(dá)到一個(gè)峰值，與東亞夏季風(fēng)在5月中旬建立的時(shí)間一致。5月下旬、6月上旬降水頻次有所減少，北方冷空氣回退[22]，冷暖氣流交匯減少，對(duì)流性天氣也減少。6月中旬至7月上旬降水頻次逐步增多，這與浙江省出入梅時(shí)間恰好吻合(常年入梅時(shí)間為6月10日，出梅時(shí)間為7月10日)，梅汛期東亞夏季風(fēng)北抬至長(zhǎng)江流域，使長(zhǎng)江中下游地區(qū)冷暖氣流頻繁交匯，暴雨、大暴雨過(guò)程增多。7月中旬副高北跳至25°N以北，浙江省梅汛期結(jié)束，受副高控制，盛行晴熱高溫天氣，因此7月中、下旬降水頻次再次減少。8月上旬降水頻次顯著增多，出現(xiàn)主峰，達(dá)8262次，8月中、下旬又顯著減少，此時(shí)雨帶位于華北，江淮地區(qū)盛行副高南側(cè)偏東氣流，副高邊緣常出現(xiàn)暖區(qū)降水[23]，同時(shí)熱帶天氣系統(tǒng)(臺(tái)風(fēng)、東風(fēng)波等)也會(huì)給浙江省沿海及內(nèi)陸帶來(lái)短時(shí)強(qiáng)降水天氣。9月東亞夏季風(fēng)迅速南撤，降水頻次逐步減少。

圖4 2010—2019年浙江短時(shí)強(qiáng)降水頻次、強(qiáng)度逐旬變化

降水強(qiáng)度的逐旬變化與降水頻次有顯著差異。5月上旬至6月下旬降水強(qiáng)度基本穩(wěn)定在26～28 mm/h，7月上旬開(kāi)始降水強(qiáng)度增強(qiáng)，7月下旬至9月下旬增強(qiáng)并穩(wěn)定在30 mm/h以上，最大為9月中旬31.4 mm/h?？梢?jiàn)不同天氣系統(tǒng)引發(fā)的短時(shí)強(qiáng)降水強(qiáng)度有所不同，熱帶系統(tǒng)和副高邊緣及內(nèi)部的對(duì)流性降水強(qiáng)度強(qiáng)于梅汛期的降水強(qiáng)度。

2.4 降水頻次日變化

降水頻次的日變化(圖5)呈單峰型分布，12:00前分布均勻，13:00逐漸增加，峰值出現(xiàn)在16:00—19:00，最大17:00為5996次，20:00后迅速減少。這種分布不僅與天氣系統(tǒng)有關(guān)，與午后對(duì)流性降水也密切相關(guān)，午后到傍晚地面受太陽(yáng)輻射而強(qiáng)烈加熱，常在近地層形成絕對(duì)不穩(wěn)定層結(jié)，容易發(fā)生對(duì)流天氣，當(dāng)水汽充沛時(shí)，午后到傍晚易出現(xiàn)短時(shí)強(qiáng)降水[24]。

圖5 2010—2019年浙江短時(shí)強(qiáng)降水頻次、強(qiáng)度日變化

降水強(qiáng)度的日變化趨勢(shì)與降水頻次較為相似，但出現(xiàn)16:00、20:00這2個(gè)峰值，強(qiáng)度均為30.7 mm/h。另外14:00至次日00:00時(shí)降水強(qiáng)度均在29 mm/h以上，這可能與不同汛期短時(shí)強(qiáng)降水發(fā)生的時(shí)段有關(guān)，梅汛期短時(shí)強(qiáng)降水容易發(fā)生在下半夜到凌晨時(shí)段及下午到傍晚時(shí)段，臺(tái)汛期短時(shí)強(qiáng)降水容易發(fā)生在凌晨到上午時(shí)段及傍晚到上半夜時(shí)段，前汛期降水多發(fā)生在夜間[16]。

2.5 降水頻次空間分布

短時(shí)強(qiáng)降水頻次的空間分布(圖6a)為沿海多于內(nèi)陸，最多為溫州泰順141次。結(jié)合地形條件分析，短時(shí)強(qiáng)降水高頻區(qū)均為山脈分布區(qū)，溫州為雁蕩山，寧波為四明山，臺(tái)州為天臺(tái)山，而舟山雖然地處浙江沿海，但境內(nèi)沒(méi)有山脈分布，降水頻次較少。湖州西部為天目山，衢州西部多丘陵低山，為次高頻區(qū)，浙北平原降水頻次最少?？梢?jiàn)短時(shí)強(qiáng)降水的發(fā)生與地形密切相關(guān)，更容易產(chǎn)生在沿海地區(qū)的山脈分布處，盆地和平原地形不利于產(chǎn)生短時(shí)強(qiáng)降水。

從逐月的空間分布(圖6b～f)來(lái)看，5月降水頻次西部略多于南部和北部， 降水頻次均在20次以下。6月短時(shí)強(qiáng)降水頻次增多，但分布不均勻，西部多于東部，特別是衢州和杭州西部天目山一帶，最大為衢州開(kāi)化26次。李國(guó)平等[25]分析了1954—2014年間5—10月西南渦統(tǒng)計(jì)特征，指出夏半年發(fā)生西南渦的平均年次數(shù)為43次，以6月最為強(qiáng)盛，8月最弱，西南渦的3條活動(dòng)路徑中，以偏東路徑沿長(zhǎng)江流域東移入海為主，另一方面，受天目山地形阻擋，西南渦往往進(jìn)入浙江后在東移過(guò)程中減弱，可見(jiàn)6月短時(shí)強(qiáng)降水頻次的空間分布與西南渦及地形均密切相關(guān)。7月短時(shí)強(qiáng)降水頻次略有減弱，且空間分布相對(duì)較均勻，沿海略多于內(nèi)陸，這種均勻分布與7月出梅后，浙江受副高控制，多晴熱高溫天氣相關(guān)，但沿海地區(qū)受地形、海陸風(fēng)等影響容易引發(fā)短時(shí)強(qiáng)降水，因此頻次略多于內(nèi)陸。8月短時(shí)強(qiáng)降水頻次明顯增多，除浙北平原北部以外，空間分布與整個(gè)暖季的空間分布基本一致，表明8月短時(shí)強(qiáng)降水頻次分布在整個(gè)暖季短時(shí)強(qiáng)降水分布中占主要貢獻(xiàn)，由于8月東南沿海多登陸臺(tái)風(fēng)或遠(yuǎn)距離臺(tái)風(fēng)外圍云系攜帶大量水汽和能量，促使雨量劇增，沿海地區(qū)短時(shí)強(qiáng)降水容易多發(fā)[19]。9月短時(shí)強(qiáng)降水頻次迅速減少，沿海地區(qū)為短時(shí)強(qiáng)降水高發(fā)區(qū)，這種分布與秋臺(tái)風(fēng)密切相關(guān)，一方面，進(jìn)入9月，由于太陽(yáng)直射點(diǎn)由北向南移動(dòng)導(dǎo)致海溫偏暖，能提供給臺(tái)風(fēng)更多的能量，秋季更容易出現(xiàn)超強(qiáng)臺(tái)風(fēng)影響浙江， 另一方面， 9月影響臺(tái)風(fēng)路徑的副高開(kāi)始東退南移，秋臺(tái)風(fēng)登陸地點(diǎn)更偏南，主要集中在浙江以南地區(qū)，最多為廣東和海南，受臺(tái)風(fēng)低壓倒槽外圍偏東或東南氣流影響，并與北方冷空氣結(jié)合，在浙江沿海容易產(chǎn)生短時(shí)強(qiáng)降水。

圖6 2010—2019年浙江短時(shí)強(qiáng)降水頻次空間分布:(a)5—9月,(b)5月,(c)6月,(d)7月,(e)8月,(f)9月

2.6 降水強(qiáng)度空間分布

圖7a為短時(shí)強(qiáng)降水強(qiáng)度的空間分布，可以看到沿海地區(qū)包括杭州灣兩岸的降水強(qiáng)度明顯大于內(nèi)陸，與降水頻次不同的是，浙西山地降水強(qiáng)度不強(qiáng)，可見(jiàn)降水強(qiáng)度不僅與地形相關(guān)，可能還與海陸風(fēng)有關(guān)。海陸風(fēng)是海陸熱力差異引起的大氣中尺度環(huán)流，在一定天氣背景下能對(duì)降水起到觸發(fā)和加強(qiáng)作用，它與一定的海岸線(xiàn)形狀相結(jié)合，常形成強(qiáng)輻合中心，這些中心也正是浙江沿海地區(qū)大暴雨發(fā)生的地方[26-27]。

圖7 2010—2019年浙江短時(shí)強(qiáng)降水強(qiáng)度空間分布:(a)5—9月,(b)5月,(c)6月,(d)7月,(e)8月,(f)9月

從逐月分布看，5—9月降水強(qiáng)度分布較為均勻，其中9月內(nèi)陸地區(qū)降水強(qiáng)度大值區(qū)呈分散性分布，而沿海地區(qū)成片分布，這可能也與秋臺(tái)風(fēng)密切相關(guān)，此處不再贅述。

3 極端短時(shí)強(qiáng)降水時(shí)空分布特征

3.1 降水頻次逐年變化

從2010—2019年暖季極端短時(shí)強(qiáng)降水頻次的年變化(圖8)可以看到，平均年降水頻次為346次，年際變化較大，最大為2018年505次，最少為2012年256次，但年變化趨勢(shì)相對(duì)平穩(wěn)。降水強(qiáng)度的年變化趨勢(shì)也較為平穩(wěn)，基本穩(wěn)定在60～63 mm/h之間，其中，最大為2013年63.2 mm/h，最小為2012年59.8 mm/h。

圖8 2010—2019年浙江極端短時(shí)強(qiáng)降水頻次、強(qiáng)度逐年變化

3.2 降水頻次逐月變化

極端短時(shí)強(qiáng)降水頻次、強(qiáng)度變化趨勢(shì)與短時(shí)強(qiáng)降水均類(lèi)似。5—7月降水頻次逐月增多，8月達(dá)到峰值，為1227次，9月迅速減少。降水強(qiáng)度除5月外，均在60 mm/h以上，最大為9月63.7 mm/h?？梢?jiàn)夏末秋初的極端短時(shí)強(qiáng)降水雖然頻次減少，但強(qiáng)度高于梅汛期和盛夏的極端短時(shí)強(qiáng)降水(圖9)。

圖9 2010—2019年浙江極端短時(shí)強(qiáng)降水頻次、強(qiáng)度逐月變化

3.3 降水頻次逐旬變化

從圖10可以看到，極端短時(shí)強(qiáng)降水頻次旬分布呈增多趨勢(shì)，7月上旬達(dá)到次峰，8月下旬達(dá)到主峰，為431次，9月上旬快速減少，但9月中旬和下旬仍維持在310次以上，比梅汛期降水頻次明顯偏多。

圖10 2010—2019年浙江極端短時(shí)強(qiáng)降水頻次(單位：次)、強(qiáng)度(單位：mm/h)逐旬變化

降水強(qiáng)度在7月下旬、8月中旬分別達(dá)到次峰，9月中下旬達(dá)到最大，分別為64.6 mm/h、64.2 mm/h。這一方面與臺(tái)風(fēng)強(qiáng)度有關(guān)，秋臺(tái)風(fēng)強(qiáng)度和范圍往往比夏臺(tái)風(fēng)更強(qiáng)更大，而且影響期間經(jīng)常與冷空氣結(jié)合，產(chǎn)生強(qiáng)降水，統(tǒng)計(jì)2010—2019年9月影響浙江的秋臺(tái)風(fēng)，共有5次(1010號(hào)臺(tái)風(fēng)“莫蘭蒂”、1416號(hào)臺(tái)風(fēng)“鳳凰”、1521號(hào)臺(tái)風(fēng)“杜鵑”、1617號(hào)臺(tái)風(fēng)“鲇魚(yú)”、1614號(hào)臺(tái)風(fēng)“莫蘭蒂”)在浙閩沿海登陸并在浙江產(chǎn)生強(qiáng)降水，有3次臺(tái)風(fēng)(1616號(hào)臺(tái)風(fēng)“馬勒卡”、1717號(hào)臺(tái)風(fēng)“古超”、1718號(hào)臺(tái)風(fēng)“泰利”)在浙江沿海北上并產(chǎn)生強(qiáng)降水。另一方面與冷空氣強(qiáng)度有關(guān)，在同樣的暖濕氣流條件下，冷空氣越強(qiáng)，產(chǎn)生的對(duì)流天氣可能也越強(qiáng)，降水強(qiáng)度也越強(qiáng)，夏末秋初北方南下的冷空氣強(qiáng)度逐漸加強(qiáng)，浙江省常年平均在9月末入秋，這也是9月中下旬極端短時(shí)強(qiáng)降水頻次較高的原因之一。

3.4 降水頻次日變化

分析極端短時(shí)強(qiáng)降水日變化(圖11)，降水頻次與短時(shí)強(qiáng)降水變化基本一致。14:00起降水頻次逐漸增加，16:00達(dá)到峰值，為371次，主峰時(shí)間比短時(shí)強(qiáng)降水提前了1 h，20:00后降水頻次迅速減少。

圖11 2010—2019年浙江極端短時(shí)強(qiáng)降水頻次、強(qiáng)度日變化

而降水強(qiáng)度呈多峰型分布，變化幅度也比短時(shí)強(qiáng)降水大。最大出現(xiàn)在12:00，為68.3 mm/h，最小出現(xiàn)在06:00，為58.9 mm/h。值得注意的是13:00—22:00，降水強(qiáng)度減弱并穩(wěn)定維持，但23:00又突然增大至65.1 mm/h，分析23:00產(chǎn)生極端短時(shí)強(qiáng)降水的影響系統(tǒng)，發(fā)現(xiàn)主要由副高邊緣對(duì)流性降水和臺(tái)風(fēng)降水引發(fā)，表明這兩種系統(tǒng)都可以產(chǎn)生高強(qiáng)度的極端短時(shí)強(qiáng)降水，此外，后半夜到早晨極端短時(shí)強(qiáng)降水的形成與夜間到清晨云頂輻射冷卻造成不穩(wěn)定層結(jié)的增強(qiáng)以及早晨前后低空西南季風(fēng)氣流增強(qiáng)有關(guān)。

3.5 降水頻次空間分布

分析圖12a可以發(fā)現(xiàn)，極端短時(shí)強(qiáng)降水頻次的空間分布也與地形密切相關(guān)，沿海明顯多于內(nèi)陸，其中又以溫州最多，臺(tái)州次之，最大溫州平陽(yáng)13次。5月降水頻次均在2次以下，分布較為分散，總體浙南多于浙北。6月明顯增多，除浙東北外，分布較為均勻，可見(jiàn)西南渦東移過(guò)程中易產(chǎn)生短時(shí)強(qiáng)降水，但產(chǎn)生極端短時(shí)強(qiáng)降水的可能性小。7、8月降水頻次沿海多于內(nèi)陸，特別是8月杭州灣兩岸明顯增多，這可能與該處地形有關(guān)，中小尺度地形通過(guò)強(qiáng)迫抬升和喇叭口地形的輻合作用使降水大為增強(qiáng)[26]。據(jù)統(tǒng)計(jì)8月影響浙江的東風(fēng)系統(tǒng)增多，杭州灣地區(qū)為喇叭口形狀，其地形為北面高、西面和南面低，由于其特殊地形，偏東氣流影響時(shí)，有時(shí)杭州灣內(nèi)站點(diǎn)的風(fēng)速會(huì)增大，氣流在迎風(fēng)坡爬升，風(fēng)速增強(qiáng)，喇叭口地形的收縮輻合作用使氣流抬升，造成浙北強(qiáng)降水，杭州灣南側(cè)為南北向四明山系，偏東氣流進(jìn)入后，地形使其輻合增強(qiáng)，造成強(qiáng)降水[27]。9月降水頻次迅速減少，且分布特征與短時(shí)強(qiáng)降水類(lèi)似。

圖12 2010—2019年浙江極端短時(shí)強(qiáng)降水頻次空間分布:(a)5—9月，(b)5月，(c)6月，(d)7月，(e)8月，(f)9月

3.6 降水強(qiáng)度空間分布

極端短時(shí)強(qiáng)降水強(qiáng)度的空間分布比較均勻，浙北略大于浙中南，可見(jiàn)與地形相關(guān)性不大。5月降水強(qiáng)度均在100 mm/h以下，浙西南相對(duì)較大，最大為麗水松陽(yáng)92.8 mm/h。6—9月降水強(qiáng)度有所增強(qiáng)，全省分布總體均勻，其中8月杭州灣兩岸的降水強(qiáng)度略大于浙中南，這一方面可能與杭州灣地形有關(guān)，另一方面可能與副高有關(guān)，7月末至8月初，副高跨越30°N，到達(dá)一年中最北位置，華北、東北進(jìn)入雨季，但受東、西風(fēng)帶系統(tǒng)影響，副高將南北擺動(dòng)，浙北地處30°N附近，當(dāng)副高南退或北抬時(shí)，受其邊緣影響，易出現(xiàn)午后強(qiáng)對(duì)流天氣(圖13)。

圖13 2010—2019年浙江極端短時(shí)強(qiáng)降水強(qiáng)度空間分布:(a)5—9月,(b)5月,(c)6月,(d)7月,(e)8月,(f)9月

4 區(qū)域性短時(shí)強(qiáng)降水事件分型

根據(jù)定義，共篩選出48次區(qū)域性短時(shí)強(qiáng)降水事件，分析其發(fā)生時(shí)850、500 hPa環(huán)流形勢(shì)，并結(jié)合《浙江省天氣預(yù)報(bào)手冊(cè)》中暴雨分型，將區(qū)域性短時(shí)強(qiáng)降水事件分為5種類(lèi)型：冷切型、暖切型、熱帶氣旋型、高空槽型、副高控制型。劃分標(biāo)準(zhǔn)如下：

冷切型：850 hPa有冷切變南壓或低渦后部的冷切變東移影響浙江，切變線(xiàn)南側(cè)一般有西南急流，短時(shí)強(qiáng)降水多發(fā)生在冷切南側(cè)。

暖切型：850 hPa有暖式切變線(xiàn)北抬或低渦前部的暖切變東伸影響浙江，暖切變多為西南風(fēng)與東南風(fēng)形成的中尺度切變，短時(shí)強(qiáng)降水多發(fā)生在暖切變以南的西南暖濕氣流內(nèi)。

熱帶氣旋型：臺(tái)風(fēng)或熱帶氣旋登陸浙江或在浙江沿海北上。

高空槽型：850 hPa有低槽東移影響浙江，槽前有西南氣流(不一定達(dá)到急流強(qiáng)度)，短時(shí)強(qiáng)降水多發(fā)生在槽前。

副高控制型：浙江省為西太平洋副熱帶高壓控制，短時(shí)強(qiáng)降水多發(fā)生在副高內(nèi)部的暖區(qū)內(nèi)。

從表1可以看到，冷切型發(fā)生次數(shù)最多，為15次，熱帶氣旋型和暖切型次之，高空槽型最少，其中又以8月的熱帶氣旋型最多。副高控制型為2次，僅占4%，且均為午后熱對(duì)流性質(zhì)降水，因此該型不作具體分析。

表1 2010—2019年各類(lèi)型區(qū)域性短時(shí)強(qiáng)降水事件發(fā)生次數(shù)

4.1 冷切型

冷切型區(qū)域性短時(shí)強(qiáng)降水事件主要出現(xiàn)在6—9月，多發(fā)生在午后到上半夜。500 hPa我國(guó)東北或華北地區(qū)為冷渦或高壓脊控制，冷渦后部或脊前的西北氣流引導(dǎo)冷空氣南下，副高位于華東沿海及以南地區(qū)，35°N以南華東沿海上空有短波或長(zhǎng)波槽東移，浙江省處在槽前及副高西側(cè)的西南氣流中，850 hPa 浙江有冷切變南壓或低渦后部的冷切變東移。降水落區(qū)主要位于浙江中部地區(qū)，高頻區(qū)呈東西向帶狀分布。

圖14a為一次典型的冷切型區(qū)域性短時(shí)強(qiáng)降水過(guò)程(2011年6月19日20:00)環(huán)流形勢(shì)場(chǎng)，500 hPa 東北和華北均為強(qiáng)大的高壓脊控制，冷空氣沿脊前西北氣流南下，江浙一帶有低槽東移，浙中北處于槽前西南氣流中，副高位置偏西，588線(xiàn)位于東海以東的西太平洋上，850 hPa浙江中北部地區(qū)為東西向分布的冷切變，冷切變南壓過(guò)程中產(chǎn)生短時(shí)強(qiáng)降水，降水落區(qū)與冷切變走向一致。

4.2 暖切型

暖切型區(qū)域性短時(shí)強(qiáng)降水事件5—9月均有發(fā)生，8月最多，多發(fā)生在午后。發(fā)生時(shí)500 hPa中高緯地區(qū)多兩槽一脊型，我國(guó)東北到鄂霍次克海地區(qū)為低槽或冷渦，位置均較冷切型偏東，副高南撤到華南或華東沿海，在30°N以南100°～115°E之間有南支槽發(fā)展，長(zhǎng)江中下游地區(qū)處在南支槽前西南氣流中，850 hPa浙江省上空為暖切變或低渦前部的暖切變。降水落區(qū)多位于浙東北杭州灣沿岸地區(qū)，高頻區(qū)為塊狀分布。

圖14b為典型的暖切型區(qū)域性短時(shí)強(qiáng)降水過(guò)程(2012年6月17日08:00)，500 hPa東北地區(qū)為冷渦控制，西北到華北為高壓脊區(qū)，30°N以南華西地區(qū)為寬廣的南支槽，副高東退到東海及以東地區(qū)，浙江省處于南支槽前及副高西側(cè)的西南氣流中，850 hPa 浙中北包括杭州灣南岸處于偏南風(fēng)與東南風(fēng)形成的暖切變中，低槽東移過(guò)程中產(chǎn)生短時(shí)強(qiáng)降水。

圖14 各天氣型典型個(gè)例500 hPa高度場(chǎng)(單位：dagpm)和850 hPa風(fēng)場(chǎng):(a)冷切型，2011年6月19日20:00,(b)暖切型，2012年6月17日08:00,(c)熱帶氣旋型，2019年8月10日08:00,(d)高空槽型，2015年5月18日08:00

4.3 熱帶氣旋型

熱帶氣旋型區(qū)域性短時(shí)強(qiáng)降水事件發(fā)生在8—9月，8月為8次，是9月的2倍，且各個(gè)時(shí)段均有發(fā)生。降水落區(qū)、降水強(qiáng)度與熱帶氣旋的強(qiáng)度和路徑密切相關(guān)，統(tǒng)計(jì)發(fā)現(xiàn)，引發(fā)區(qū)域性短時(shí)強(qiáng)降水事件的熱帶氣旋全部為登陸型，在浙江中部及以北登陸的熱帶氣旋登陸后多西北行，降水落區(qū)多位于浙中北地區(qū)，降水多為臺(tái)風(fēng)本體降水，而浙南距離熱帶氣旋較遠(yuǎn)，因此以分散型短時(shí)強(qiáng)降水為主，不易產(chǎn)生區(qū)域性短時(shí)強(qiáng)降水事件。在福建中部登陸的熱帶氣旋降水落區(qū)多位于浙中南地區(qū)，同樣多為臺(tái)風(fēng)本體降水，登陸后西行的熱帶氣旋距離浙中北地區(qū)較遠(yuǎn)，短時(shí)強(qiáng)降水也以分散型為主，而登陸后北上的熱帶氣旋，受地形等因素影響，強(qiáng)度迅速減弱，如果不與北方冷空氣結(jié)合，在浙中北地區(qū)產(chǎn)生區(qū)域性短時(shí)強(qiáng)降水事件的可能性大大減少?？傮w而言，高頻區(qū)位于沿海。

圖14c為1909號(hào)臺(tái)風(fēng)“利奇馬”環(huán)流形勢(shì)圖(2019年8月10日08：00)，“利奇馬”于10日01：45分在臺(tái)州溫嶺登陸，登陸后向北偏西方向移動(dòng)，穿過(guò)浙中北地區(qū)進(jìn)入江蘇，強(qiáng)降水為臺(tái)風(fēng)本體降水，落區(qū)與臺(tái)風(fēng)移動(dòng)路徑一致，主要位于浙江中北部地區(qū)，浙南和浙西相對(duì)較少。

4.4 高空槽型

高空槽型區(qū)域性短時(shí)強(qiáng)降水事件主要出現(xiàn)在5—8月，多發(fā)生在午后。500 hPa環(huán)流形勢(shì)與暖切型相似，但中高緯環(huán)流徑向型更顯著，低槽位于貝加爾湖以東地區(qū)，其南側(cè)的槽線(xiàn)延伸到湖北到四川一帶，副高位置更偏南，在南海及以西的西太平洋，我國(guó)東部沿海均處在槽前西南氣流中，與暖切型不同的是，槽發(fā)展深厚，從500 hPa到850 hPa為一致的高空槽。降水落區(qū)主要位于浙中地區(qū)，呈塊狀分布。

圖14d為典型的高空槽型區(qū)域性短時(shí)強(qiáng)降水過(guò)程(2015年5月18日08：00)，東北冷渦位置偏西，中心位于蒙古西南部，冷渦向南延伸的槽穿過(guò)華北、華東，到達(dá)30°N以北地區(qū)，華南地區(qū)以平直的偏西氣流為主，副高位于南海，從500 hPa到850 hPa浙江省均處于槽前西南氣流中，槽東移過(guò)程中產(chǎn)生短時(shí)強(qiáng)降水。

5 結(jié)論

(1)近10年浙江暖季短時(shí)強(qiáng)降水頻次年變化呈增多趨勢(shì)，降水強(qiáng)度變化平穩(wěn)；5—7月降水頻次遞增，8月達(dá)到峰值，9月迅速下降，而降水強(qiáng)度呈逐月增強(qiáng)趨勢(shì)；旬變化呈多峰型，8月上旬降水頻次最多，9月中旬降水強(qiáng)度最大；日變化中降水頻次峰值出現(xiàn)在16:00—19:00，最大降水強(qiáng)度出現(xiàn)在16:00、20:00。短時(shí)強(qiáng)降水頻次空間分布與地形密切相關(guān)，容易產(chǎn)生在沿海地區(qū)的山脈分布處，盆地和平原地形不利于產(chǎn)生短時(shí)強(qiáng)降水；同時(shí)又與天氣形勢(shì)密切相關(guān)。降水強(qiáng)度的空間分布不僅與地形相關(guān)，可能還與海陸風(fēng)有關(guān)，沿海地區(qū)包括杭州灣兩岸的降水強(qiáng)度明顯大于內(nèi)陸。

(2)近10年浙江暖季極端短時(shí)強(qiáng)降水頻次年變化較大，但變化趨勢(shì)較平穩(wěn)，降水強(qiáng)度年變化趨勢(shì)也較為平穩(wěn)；月變化與短時(shí)強(qiáng)降水基本一致；8月下旬降水頻次最多，9月中旬、下旬降水強(qiáng)度最強(qiáng)；日變化中14:00起降水頻次增加，16:00達(dá)到峰值，比短時(shí)強(qiáng)降水峰值提前1 h，降水強(qiáng)度最大為12：00。極端短時(shí)強(qiáng)降水頻次空間分布也與地形相關(guān)，沿海明顯多于內(nèi)陸，但降水強(qiáng)度空間分布比較均勻。

(3)區(qū)域性短時(shí)強(qiáng)降水事件可以分為5種類(lèi)型：冷切型、暖切型、熱帶氣旋型、高空槽型、副高控制型。冷切型發(fā)生次數(shù)最多，副高控制型最少，其中又以8月的熱帶氣旋型最多。各天氣型高頻區(qū)空間分布有所不同，冷切變型和高空槽型均位于浙中，但兩者分布形態(tài)不同，暖切變型位于杭州灣沿岸，而熱帶氣旋型位于沿海地區(qū)。