1962—2020年南澳縣暴雨的氣候特征

劉小勇，郭丹妮，林苗青

（1.南澳縣氣象局，廣東南澳 515900；2.汕頭市氣象局，廣東汕頭 515041）

南澳縣地處廣東省最東端，屬亞熱帶季風海洋性氣候，受低緯度熱帶天氣系統(tǒng)和中高緯度天氣系統(tǒng)的交替影響，氣候復雜多變。暴雨［1］是南澳縣主要的氣象災害之一，影響期間常伴有短時強降水、雷暴和短時大風等災害性天氣，不但會導致城鄉(xiāng)積澇，還可能帶來山洪、泥石流、山體滑坡等次生災害，給群眾生命財產安全、農（漁）業(yè)生產、交通運輸和海島旅游帶來重大影響；但在干旱年份暴雨也給南澳縣帶來了緊缺的淡水資源，給島上群眾的生活、農（漁）業(yè)生產和海島旅游等帶來積極影響，可以有效的緩解海島旱情。

許多學者都對暴雨進行了相關的研究，得到了許多成果，如麥健華等［2］對廣東省冬季暴雨及其環(huán)流形勢特征進行了分析；李嬌嬌等［3］對粵東暴雨中心強降水的氣候特征進行了分析；伍紅雨等［4］對華南冬季區(qū)域性暴雨過程強度異常的成因進行了分析。廣東省內許多氣象工作者也對當地的暴雨氣候特征進行了研究［5-13］，陳潛等［5］對1953—2019年深圳市暴雨的氣候特征進行了研究，發(fā)現在多雨年份暴雨早發(fā)多發(fā)、累計雨量大且強度偏強；艾卉等［6］對廣州市近55年暴雨的氣候變化特征進行了分析，發(fā)現研究時段內的暴雨貢獻率呈略增加趨勢是由于非汛期暴雨增加；彭麗英等［8］分析后發(fā)現，茂名各站暴雨日數總體呈西南向東北減少的趨勢；張柳紅等［9］發(fā)現云浮地區(qū)暴雨呈緯向地帶性分布；林錦冰等［10］對同處粵東地區(qū)的揭陽市降水氣候特征進行分析，發(fā)現冬季暴雨只出現在厄爾尼諾或拉尼娜事件發(fā)生的年份?？梢姳┯甑臍夂蛱卣鞯赜蛐悦黠@，南澳縣作為廣東省唯一的海島縣，對其暴雨的氣候演變特征進行研究顯得十分必要。本研究利用南澳縣國家基本站長時間序列降水數據，研究暴雨日數、暴雨強度、暴雨貢獻率、暴雨初終日、連續(xù)暴雨等的氣候特征，為南澳縣進一步提高暴雨預報預警準確率、政府防災減災和海島旅游氣象服務等提供參考。

1 資料與方法

1.1 資料與處理

采用廣東省南澳縣國家基本站1962—2020年逐日降水資料。暴雨日定義為20：00至次日20：00（北京時，下同）日雨量≥50 mm、大暴雨日日雨量≥100 mm、特大暴雨日日雨量≥250 mm；暴雨強度定義為暴雨降水量與暴雨日數的比值；暴雨貢獻率定義為暴雨降水量與同期總降水量的比值；連續(xù)暴雨為連續(xù)2 d及以上的暴雨。在日值計算的基礎上統(tǒng)計月、季、年值。上年12月至當年2月為冬季、3—5月為春季、6—8月為夏季、9—11月為秋季。

根據影響暴雨發(fā)生的天氣系統(tǒng)的不同，將汛期分為前汛期、后汛期。前汛期指4—6月出現的多雨時期，降水過程主要與冷暖空氣的交綏以及華南低空西南急流有關；后汛期指7—10月出現的多雨時期，降水主要與臺風、熱帶輻合帶等熱帶天氣系統(tǒng)影響為主。

1.2 研究方法

采用線性趨勢分析、多項式擬合研究暴雨事件、暴雨強度和暴雨貢獻率的年際和階段性變化［5-9，12-13］；Morlet小波分析研究暴雨事件的周期特征［5-8］；采用線性趨勢分析暴雨初、終日的年際變化［5，7］；對暴雨初、終日與暴雨日數進行了相關性分析［5，7］；對連續(xù)暴雨事件進行了初步的統(tǒng)計分析［6-7，11］。

2 結果與分析

2.1 暴雨日數的時間分布

1962—2020年南澳縣暴雨總日數為373 d，其中大暴雨日數為92 d，特大暴雨日數為2 d，分別占24.7%和0.5%。年平均暴雨日數為6.3 d，最多15 d（1990年），最少2 d（2011、2012、2020年）。暴雨日數與年暴雨降雨量、年降雨量的相關系數分別為0.94和0.84，說明暴雨日數與年暴雨降雨量、年降雨量具有很好的相關性。

由圖1a可知，近59年來南澳縣暴雨日數以0.013 d/年的速率增加（未通過0.05的顯著性檢驗），增加趨勢不明顯。1972—2008年為偏多期，1962—1971和2009—2020年為偏少期。由年暴雨日數的小波分析（圖1b）看出，暴雨日數的年際變化具有12年的完整周期，其中1962—1995年具有20年周期，但后期不重復。

圖1 南澳縣1962—2020年暴雨日數的年際變化（a）和小波分析（b）

統(tǒng)計可知，南澳縣1—12月都有暴雨發(fā)生，最早出現在1月13日（2015年），最晚出現在12月29日（1981年）（圖略）。86.6%的暴雨發(fā)生在汛期（4—9月），其中前、后汛期各占39.7%和46.9%。從季節(jié)劃分來看：夏季（6—8月）最多，占59%；春季（3—5月）次之，占22.3%；冬季（12月—次年2月）最少，占2.1%。暴雨日數的月際變化呈雙峰型，最高峰在8月，次峰為6月，1—6月逐月增多，7月略降，8—12月逐月減少。近59年來1、2、12月的暴雨日數分別為1、4和3 d。

2.2 暴雨強度和暴雨貢獻率的變化

1962—2020年南澳縣平均暴雨強度為85.4 mm/d，2014年最大133.0 mm/d，1962年最小59.8 mm/d。近59年來南澳縣暴雨強度以0.025 mm/（d·年）的速率遞減（未通過0.05的顯著性檢驗），減少趨勢不明顯。1972—2008年強度偏強，1962—1971年和2009—2020年強度偏弱（圖略）。

1962—2020年南澳縣平均暴雨貢獻率為39.5%，1990年最大69.1%，2012年最小13.6%。由圖2可知，近59年來南澳縣暴雨貢獻率變化趨勢不顯著。1972—2008年暴雨貢獻率偏大，1962—1971年和2009—2020年暴雨貢獻率偏小。

圖2 南澳縣1962—2020年暴雨貢獻率變化趨勢

2.3 暴雨初、終日的變化

南澳縣暴雨初日平均出現在4月27日，暴雨初日出現在4、5月份次數最多，分別占28.8%和30.5%；最早出現在1月13日（2015年），最晚出現在7月19日（2002年）。暴雨終日平均出現在9月21日，暴雨終日出現在8、9月份次數最多，分別占27.1%和27.1%；最早出現在6月16日（2014年），最晚出現在12月29日（1981年）。

分析可知，南澳縣暴雨有初日提前、終日推遲的趨勢（圖略）。暴雨初、終日與暴雨日數的相關系數分別為-0.34和0.21，均通過0.01的相關性顯著檢驗，說明南澳縣暴雨初、終日對暴雨日數有一定的影響，暴雨初日越早、終日越晚，暴雨日數多的概率越大。

2.4 連續(xù)暴雨的變化

1962—2020年南澳縣共出現50次連續(xù)暴雨，其中連續(xù)3 d暴雨有10次、連續(xù)4 d暴雨僅有1次（1995年），1990年出現5次連續(xù)暴雨，為歷史最多年份。發(fā)生暴雨時，有30%發(fā)生連續(xù)暴雨，說明當災害性天氣中出現暴雨時，要特別注意連續(xù)暴雨的發(fā)生。圖3為連續(xù)暴雨月變化。

圖3 南澳縣連續(xù)暴雨次數的逐月變化

由圖3可知，南澳縣94%的連續(xù)暴雨發(fā)生在汛期，前、后汛期各占44%和50%，連續(xù)暴雨的月際變化呈現雙峰型，最高峰在6月，次峰為8月，4—6月逐月增多，8—10月逐月減少，11月至次年3月沒有連續(xù)暴雨出現，夏季（6—8月）為連續(xù)暴雨的高峰期，占70%，連續(xù)暴雨和暴雨日數的月際變化趨勢基本相一致，說明暴雨日數偏多的月份，連續(xù)暴雨出現的概率越大。

3 結論

1）南澳縣暴雨日數與年暴雨降雨量、年降雨量具有很好的相關性，年平均暴雨日數6.3 d，以0.013 d/年的速率略增加。暴雨日數存在12年的周期變化。86.6%的暴雨發(fā)生在汛期，后汛期略高于前汛期，夏季（6—8月）為暴雨高峰期。

2）南澳縣年平均暴雨強度為85.4 mm/d，平均暴雨貢獻率為39.5%，年際變化均不明顯。1972—2008年暴雨強度和暴雨貢獻率偏大，1962—1971年和2009—2020年偏小。

3）暴雨初日多出現在4—5月，終日多出現在8—9月，有初日提前、終日推遲的趨勢。暴雨初、終日與暴雨日數有一定的相關性，暴雨初日越早、終日越晚，暴雨日數多的概率越大。

4）南澳縣連續(xù)暴雨日數占暴雨總日數的30%，94%的連續(xù)暴雨發(fā)生在汛期，后汛期略高于前汛期，夏季（6—8月）是南澳縣發(fā)生連續(xù)暴雨的高峰期。