浙江省短時(shí)強(qiáng)降水的時(shí)空分布特征

俞佩

浙江省氣象臺，杭州310000

1 引言

短時(shí)強(qiáng)降水是指在較短的時(shí)間內(nèi)雨量達(dá)到或超過某一量值的天氣現(xiàn)象，屬于強(qiáng)對流天氣的一種，其過程一般由中小尺度系統(tǒng)所產(chǎn)生，突發(fā)性強(qiáng)，降水時(shí)間集中，常造成城市滯澇、農(nóng)田被淹等，且極易誘發(fā)山洪、泥石流等災(zāi)害，給人民生產(chǎn)生活造成重大影響。浙江地處我國東南沿海，屬亞熱帶季風(fēng)氣候，山區(qū)占總面積的70.4%，由于地理及地形因素影響，浙江省降水充沛，梅汛期和臺汛期降水相對集中，暴雨日數(shù)較多，短時(shí)強(qiáng)降水頻發(fā)。例如2019年，受臺風(fēng)“利奇馬”影響，浙江沿海地區(qū)出現(xiàn)大暴雨局部特大暴雨，局地出現(xiàn)極端降水，其中北雁蕩山區(qū)、臨安西北山區(qū)等地6 h雨量200～300 mm，3 h雨量120～200 mm，樂清西門島1 h雨量98.6 mm，降雨強(qiáng)度超百年一遇。強(qiáng)降水導(dǎo)致浙江多處發(fā)生泥石流、塌方、內(nèi)澇等次生災(zāi)害，帶來極其嚴(yán)重的影響。

短時(shí)強(qiáng)降水往往是中小尺度系統(tǒng)造成的，其發(fā)生發(fā)展速度快，局地性強(qiáng)，落區(qū)、量級及時(shí)效的預(yù)報(bào)預(yù)警一直是天氣預(yù)報(bào)的重點(diǎn)和難點(diǎn)之一。研究證實(shí)在全球變暖背景下，多數(shù)地區(qū)極端強(qiáng)降水發(fā)生的次數(shù)和強(qiáng)度呈增加趨勢（Alexander et al., 2006; IPCC,2007）；國內(nèi)的研究也表明我國長江及長江以南地區(qū)極端降水值和降水事件有所增強(qiáng)。（秦大河等,2005; 翟盤茂等, 2007; 王苗等, 2014; 王靜等,2015）。充分認(rèn)識短時(shí)強(qiáng)降水的規(guī)律和特征是提高預(yù)報(bào)準(zhǔn)確率的前提，目前國內(nèi)對短時(shí)強(qiáng)降水已經(jīng)開展了不少有針對性的研究（姚莉等, 2009; 張京英等,2010; 郝瑩等, 2012; 孫繼松等, 2012; 徐雙柱等, 2012;陳炯等, 2013; 何晗等, 2015; 韓豐等, 2021），對不同區(qū)域短時(shí)強(qiáng)降水的氣候特征、形成機(jī)理、監(jiān)測預(yù)報(bào)及物理指標(biāo)等方面進(jìn)行較多的研究，取得了許多有價(jià)值的成果（韓寧和苗春生, 2012; 邵晨等, 2013;王國榮和王令, 2013; 蔡新玲等, 2014; 吳濱等, 2015;沈偉等, 2017; 姚蓉等, 2020; 朱蒙等, 2020; 蘇錦蘭等, 2021; 冷亮等, 2021; 楊熠等, 2021）。上述研究成果表明，我國短時(shí)強(qiáng)降水具有明顯的地域特征，從西北內(nèi)陸到東南沿海地區(qū)差異顯著。過去對浙江省短時(shí)強(qiáng)降水的研究多以個(gè)例分析或僅關(guān)注某一地區(qū)的統(tǒng)計(jì)特征（徐慧燕等, 2016; 王穎等, 2019），且過往的研究數(shù)據(jù)空間分辨率低，所采用的站點(diǎn)稀疏，無法完全細(xì)致地反映浙江短時(shí)強(qiáng)降水的區(qū)域特征。因此本文基于空間分辨率更高的加密自動(dòng)站近十年（2010～2019年）逐小時(shí)降水資料，對浙江短時(shí)強(qiáng)降水的時(shí)空分布特征開展系統(tǒng)性分析，重點(diǎn)分析其空間分布特征、多時(shí)間尺度的變化特征等，揭示其發(fā)生發(fā)展規(guī)律，為短時(shí)強(qiáng)降水的預(yù)報(bào)提供氣候背景，亦為短臨預(yù)報(bào)預(yù)警業(yè)務(wù)提供參考。

2 資料和方法

2.1 資料

文中分析的時(shí)間段為2010～2019年。綜合考慮資料的連續(xù)性和穩(wěn)定性，選取了全省72個(gè)基準(zhǔn)氣象站和1241個(gè)自動(dòng)氣象站的逐小時(shí)降水資料，具體站點(diǎn)分布如圖1。

圖1 浙江省基準(zhǔn)氣象站和自動(dòng)氣象站的空間分布Fig.1 Spatial distributions of reference meteorological observation stations and automatic meteorological stations in Zhejiang Province

2.2 方法

關(guān)于短時(shí)強(qiáng)降水的閾值，各地標(biāo)準(zhǔn)不一致。本文對短時(shí)強(qiáng)降水的定義采用中央氣象臺定義的1 h降水量≥20 mm，這與浙江氣象實(shí)際業(yè)務(wù)標(biāo)準(zhǔn)一致。在資料使用中，當(dāng)某站點(diǎn)1 h雨量超過20 mm，則記作該站點(diǎn)發(fā)生1次短時(shí)強(qiáng)降水；短時(shí)強(qiáng)降水的頻次是指在某時(shí)段內(nèi)研究區(qū)域的所有站點(diǎn)發(fā)生短時(shí)強(qiáng)降水的總次數(shù)。在分析短時(shí)強(qiáng)降水日變化部分對不同時(shí)刻短時(shí)強(qiáng)降水頻次進(jìn)行標(biāo)準(zhǔn)化處理：

其中，F(xiàn)(h)為標(biāo)準(zhǔn)化后的頻次，f(h)為h時(shí)刻的頻次，f(i)為i時(shí)刻的頻次。

為了細(xì)化短時(shí)強(qiáng)降水的研究，本文在分析≥20 mm/h短時(shí)強(qiáng)降水時(shí)空特征的基礎(chǔ)上，將短時(shí)強(qiáng)降水分為20～30 mm/h、30～50 mm/h以及≥50 mm/h三個(gè)等級以區(qū)分不同等級強(qiáng)降水的特征。需要指出的是，本文所用資料為整點(diǎn)降水資料，每個(gè)整點(diǎn)時(shí)次的降水量代表過去60 min到該整點(diǎn)的累積雨量，如此會導(dǎo)致部分連續(xù)60 min雨量超過20 mm/h的短時(shí)強(qiáng)降水因被劃分到兩個(gè)小時(shí)段而無法被識別，因此本文統(tǒng)計(jì)的短時(shí)強(qiáng)降水頻次要低于實(shí)際發(fā)生頻次。若要精確統(tǒng)計(jì)實(shí)際發(fā)生頻次，需要更高精度的分鐘降水?dāng)?shù)據(jù)。

3 短時(shí)強(qiáng)降水概況及空間分布特征

3.1 短時(shí)強(qiáng)降水概況

經(jīng)統(tǒng)計(jì)發(fā)現(xiàn)：2010～2019年浙江省短時(shí)強(qiáng)降水累積發(fā)生頻次為72601站次，隨雨強(qiáng)增大呈指數(shù)式衰減，其中20～30 mm/h、30～50 mm/h、≥50 mm/h及≥100 mm/h所占比分別為 68.06%、27.23%、4.71%及0.06%（表1），而雨強(qiáng)大于100 mm/h近10年只出現(xiàn)了46站次，為極端強(qiáng)降水類型，樣本量少。后文中為區(qū)分不同強(qiáng)度短時(shí)強(qiáng)降水，主要按20～30 mm/h、30～50 mm/h、≥50 mm/h三類分析。

表1 2010～2019年不同強(qiáng)度短時(shí)強(qiáng)降水發(fā)生的比例Table 1 Proportion of short-time heavy rainfall of different intensities during 2010?2019

3.2 短時(shí)強(qiáng)降水的空間分布特征

3.2.1 不同強(qiáng)度短時(shí)強(qiáng)降水的空間分布

從浙江省不同強(qiáng)度短時(shí)強(qiáng)降水的年均頻次空間分布（圖2）可見，全省的短時(shí)強(qiáng)降水空間分布不均勻，不論何種強(qiáng)度的短時(shí)強(qiáng)降水均表現(xiàn)為從東南沿海向內(nèi)陸遞減，表明短時(shí)強(qiáng)降水整體上沿海地區(qū)要比內(nèi)陸多發(fā)。綜合而言發(fā)生短時(shí)強(qiáng)降水頻次最高的地區(qū)位于溫州西南部，這帶地區(qū)的短時(shí)強(qiáng)降水頻發(fā)是由于當(dāng)?shù)囟嗍芘_風(fēng)影響強(qiáng)降水天氣多，且山區(qū)地形對降水的增幅作用共同造成。具體而言，短時(shí)強(qiáng)降水最多發(fā)區(qū)域?yàn)闇刂菸髂喜可絽^(qū)，單站年均頻次最大可達(dá)16次，次活躍區(qū)域位于臺州、寧波地區(qū)，局部地區(qū)年均頻次可達(dá)9～11次，除去這幾個(gè)地區(qū)，浙西地區(qū)的強(qiáng)降水頻次較高，部分地區(qū)年均頻次達(dá)7～8次。20～30 mm/h量級的降水總體而言分布特征與≥20 mm/h接近，最活躍的仍為溫州西南部山區(qū)，但次活躍地區(qū)除了寧波、臺州外增加了衢州西部、麗水西部地區(qū)等。30～50 mm/h和≥50 mm/h的短時(shí)強(qiáng)降水則主要分布在東南沿海地區(qū)，且≥50 mm/h的短時(shí)強(qiáng)降水除杭州灣附近外基本集中在東南沿海。此外≥100 mm/h的極端短時(shí)強(qiáng)降水近十年共出現(xiàn)46次，主要出現(xiàn)在東南沿海和杭州灣附近，且從時(shí)間上看，67.4%（31站次）出現(xiàn)在8～9月的臺汛期，推測≥100 mm/h的極端短時(shí)強(qiáng)降水大多與臺風(fēng)降水有關(guān)。

圖2 2010～2019年浙江省不同強(qiáng)度短時(shí)強(qiáng)降水年均頻次的空間分布：（a）≥20 mm/h；（b）20～30 mm/h；（c）30～50 mm/h；（d）≥50 mm/hFig.2 Spatial distributions of average annual frequency of short-term heavy rainfall of different intensities in Zhejiang Province from 2010 to 2019:(a) ≥20 mm/h; (b) 20-30 mm/h; (c) 30-50 mm/h; (d)≥50 mm/h

3.2.2 短時(shí)強(qiáng)降水的逐月空間分布

由于冬半年（11月至次年4月）短時(shí)強(qiáng)降水出現(xiàn)頻次較低，重點(diǎn)比較分析了夏半年（5～10月）浙江省短時(shí)強(qiáng)降水在不同月份的空間分布特征（圖3）。5月短時(shí)強(qiáng)降水主要出現(xiàn)在浙西南地區(qū)，出現(xiàn)頻率最高的站位于麗水西南部和衢州西部，最多的為2.1次。6月浙西地區(qū)的短時(shí)強(qiáng)降水頻次顯著增加，大部地區(qū)達(dá)2.5～3次左右，其他地區(qū)相比5月也有所增多。7月浙江進(jìn)入盛夏，短時(shí)強(qiáng)降水相比6月有所減少，沿海地區(qū)受臺風(fēng)影響在此月相對短時(shí)強(qiáng)降水多發(fā)，最多的為溫州個(gè)別站達(dá)到2.5次以上，其他地區(qū)短時(shí)強(qiáng)降水分布較均勻，山區(qū)較平原發(fā)生頻次略高。8月短時(shí)強(qiáng)降水的發(fā)生與臺風(fēng)降水密切相關(guān)，受東風(fēng)擾動(dòng)和臺風(fēng)影響，東南沿海地區(qū)的短時(shí)強(qiáng)降水頻次為一年中最大，溫州、臺州部分站點(diǎn)8月年均出現(xiàn)近5次之多，此外杭州灣和天目山區(qū)在8月短時(shí)強(qiáng)降水相對高發(fā)。9月溫州地區(qū)仍為短時(shí)強(qiáng)降水出現(xiàn)頻次最高的地區(qū)，最大為4.2次，其次為寧波地區(qū)，再次為臺州和麗水地區(qū)，而其他大部地區(qū)都少于0.5次。10月強(qiáng)降水多發(fā)地仍為沿海地區(qū)，杭州灣周邊次之，亦為典型的東風(fēng)擾動(dòng)和臺風(fēng)影響降水，但相比8～9月，10月沿海地區(qū)降水頻次有所減少。

圖3 2010～2019年（a）5月、（b）6月、（c）7月、（d）8月、（e）9月、（f）10月浙江省短時(shí)強(qiáng)降水年均頻次的空間分布Fig.3 Spatial distributions of the average annual frequency of short-time heavy rainfall in Zhejiang Province in (a) May, (b) Jun, (c) Jul, (d) Aug, (e)Sept, and (f) Oct from 2010 to 2019

綜上所述，5月浙江短時(shí)強(qiáng)降水出現(xiàn)在浙西南地區(qū)，主要由副高西北側(cè)的低層西南暖濕氣流造成該地區(qū)的春季暖區(qū)對流過程，因此短時(shí)強(qiáng)降水多發(fā)。6月副高北抬，浙江進(jìn)入梅汛期，短時(shí)強(qiáng)降水主要位于浙西地區(qū)，其他地區(qū)降水也有所增多。7月副高進(jìn)一步北抬，浙江進(jìn)入盛夏季節(jié)，除臺風(fēng)降水外大多以午后分散性陣雨為主，山區(qū)相對平原對流性降水更易發(fā)。8月開始浙江進(jìn)入臺汛期盛期，短時(shí)強(qiáng)降水的分布展現(xiàn)出明顯的臺風(fēng)降水特征，東南沿海地區(qū)受臺風(fēng)影響短時(shí)強(qiáng)降水發(fā)生頻次最高，其他地區(qū)以分散性降水為主。9～10月主要受東風(fēng)擾動(dòng)和臺風(fēng)影響，短時(shí)強(qiáng)降水亦集中在沿海地區(qū)，除杭州灣附近其他大部地區(qū)年均發(fā)生頻次都在0.5次以下。

3.2.3 最大小時(shí)雨強(qiáng)的空間分布

最大小時(shí)雨強(qiáng)的分布可以一定程度反映當(dāng)?shù)貥O端強(qiáng)對流天氣的強(qiáng)弱，圖4可見全省1 h最大降水量普遍在40 mm以上，其空間特征與≥50 mm/h的短時(shí)強(qiáng)降水分布類似，大于 80 mm/h的站點(diǎn)主要位于沿海地區(qū)和杭州灣附近，而100 mm/h以上的極端強(qiáng)降水除沿海外其他地市亦有分散出現(xiàn)。近十年全省最大小時(shí)雨強(qiáng)出現(xiàn)在2010年8月4日16:00（北京時(shí)間，下同）紹興柯橋稽東站（K4021）出現(xiàn)了小時(shí)雨強(qiáng)為163.5 mm/h的極端強(qiáng)降水，為午后對流性降水造成。

圖4 2010～2019年浙江省各站點(diǎn)的最大小時(shí)雨強(qiáng)Fig.4 Maximum hourly rain intensity at various stations in Zhejiang Province from 2010 to 2019

根據(jù)最大小時(shí)雨強(qiáng)出現(xiàn)的時(shí)段可大致推斷造成當(dāng)?shù)貥O端強(qiáng)降水的天氣系統(tǒng)。根據(jù)各代表站近十年最大雨強(qiáng)發(fā)生的月份繪制了圖5，統(tǒng)計(jì)顯示沒有站點(diǎn)的最大小時(shí)雨強(qiáng)發(fā)生在12月至次年2月（故圖中略去這三個(gè)月），4月和11月出現(xiàn)極值的也僅有少數(shù)站點(diǎn)。圖5可見極值出現(xiàn)在9～10月的站點(diǎn)大多分布在沿海地區(qū)，與逐月空間分布得到的特征基本一致，這些地區(qū)的極端降水主要由東風(fēng)擾動(dòng)和臺風(fēng)帶來的降水造成；而極值出現(xiàn)在5～6月的則多為浙西地區(qū)的站點(diǎn)，主要由西南暖濕氣流和梅汛期西風(fēng)帶系統(tǒng)帶來的降水造成；而在盛夏7～8月出現(xiàn)極值的站點(diǎn)相對而言無明顯的區(qū)域性，考慮造成這些地區(qū)的極值可能為盛夏午后強(qiáng)對流天氣亦有可能是由臺風(fēng)系統(tǒng)進(jìn)入內(nèi)陸或外圍影響造成。以上結(jié)論與《浙江天氣預(yù)報(bào)手冊》（王鎮(zhèn)銘等, 2013）中對浙江暴雨氣候特征的分析一致，即梅汛期暴雨多出現(xiàn)在浙西山區(qū)，而臺汛期暴雨多產(chǎn)生在浙東南、浙東和沿海，盛夏7～8月分散性強(qiáng)對流多發(fā)。

圖5 2010～2019 年最大小時(shí)雨強(qiáng)出現(xiàn)在（a）4 月、（b）5 月、（c）6 月、（d）7 月、（e）8 月、（f）9 月、（g）10 月、（h）11 月的站點(diǎn)空間分布Fig.5 Spatial distribution of stations where the maximum hourly rainfall intensity occurred in (a) Apr, (b) May, (c) Jun, (d) Jul, (e) Aug, (f) Sept, (g)Oct, and (h) Nov from 2010 to 2019

綜上可見，不同強(qiáng)度的短時(shí)強(qiáng)降水空間分布存在一定的差異，但總體而言高強(qiáng)度短時(shí)強(qiáng)降水易出現(xiàn)在沿海的溫州、臺州、寧波等地，這些地區(qū)極端短時(shí)強(qiáng)降水發(fā)生的頻次較高，該特征對極端強(qiáng)將水的預(yù)報(bào)和防御具有一定的參考意義。另外在短時(shí)強(qiáng)降水多發(fā)的夏半年，隨著時(shí)間推進(jìn)和系統(tǒng)演變短時(shí)強(qiáng)降水的空間分布亦存在差異。5月受西南暖濕氣流影響浙西南地區(qū)短時(shí)強(qiáng)降水多發(fā)，6月梅汛期浙江的短時(shí)強(qiáng)降水主要由西風(fēng)帶系統(tǒng)帶來，浙西地區(qū)短時(shí)強(qiáng)降水多發(fā)；到了盛夏7月短時(shí)強(qiáng)降水主要由午后強(qiáng)對流造成，全省分散分布，無明顯的區(qū)域集中特征；8～10月隨著臺汛期到來，浙江短時(shí)強(qiáng)降水主要由臺風(fēng)和東風(fēng)擾動(dòng)（如熱帶云團(tuán)、東風(fēng)波等）帶來，在此期間短時(shí)強(qiáng)降水在沿海地區(qū)多發(fā)。

3.3 短時(shí)強(qiáng)降水的多時(shí)間尺度變化特征

3.3.1 日變化

圖6為2010～2019年浙江短時(shí)強(qiáng)降水的日變化特征，圖中頻次為總的樣本數(shù)除以1313站即站均頻次。由圖可知，總體而言短時(shí)強(qiáng)降水的日變化分布特征呈明顯的單峰型。午后到傍晚（15:00至20:00）為短時(shí)強(qiáng)降水最活躍的時(shí)段?！?0 mm/h、20～30 mm/h和30～50 mm/h的短時(shí)強(qiáng)降水峰值均出現(xiàn)在17:00，而≥50 mm/h和≥100 mm/h的短時(shí)強(qiáng)降水峰值，則為16:00。入夜后短時(shí)強(qiáng)降水發(fā)生頻率顯著下降。在此基礎(chǔ)上將一天分為上半夜（21:00至次日 02:00）、清晨（02:00至 08:00）、上午（08:00至14:00）和午后到傍晚（14:00至20:00）4個(gè)時(shí)段分別進(jìn)行統(tǒng)計(jì)。由表2可見，不同強(qiáng)度的短時(shí)強(qiáng)降水最活躍時(shí)段均出現(xiàn)在午后到傍晚，尤其是≥50 mm/h的強(qiáng)降水出現(xiàn)在該時(shí)段的比例高達(dá)54.6%。次活躍時(shí)段出現(xiàn)在上半夜，占比在20%左右，而最不活躍時(shí)段則均為清晨。且隨著降水的增強(qiáng)午后到傍晚發(fā)生短時(shí)強(qiáng)降水的比重增大，清晨比重明顯減少，表明高強(qiáng)度短時(shí)強(qiáng)降水更傾向發(fā)生在午后到傍晚時(shí)段。

表2 2010～2019年浙江省不同強(qiáng)度短時(shí)強(qiáng)降水在一天內(nèi)4個(gè)時(shí)段所占比重Table 2 Proportion of short-time heavy rainfall of different intensities during the four periods in one day in Zhejiang Province from 2010 to 2019

圖6 2010～2019年浙江省短時(shí)強(qiáng)降水發(fā)生頻次的日變化Fig.6 Diurnal variations of the frequency of short-time heavy rainfall in Zhejiang Province from 2010 to 2019

根據(jù)以往的研究，午后到傍晚地面受太陽輻射增強(qiáng)而加熱增溫明顯，在近地層容易形成上冷下暖的絕對不穩(wěn)定層結(jié)，在一定的動(dòng)力和熱力條件作用抬升下，會觸發(fā)不穩(wěn)定能量的釋放，若配合水汽條件好，將導(dǎo)致短時(shí)強(qiáng)降水極易發(fā)生在當(dāng)天的午后至傍晚時(shí)段（鄭永光等, 2010; 林春澤等, 2016）。

短時(shí)強(qiáng)降水在四季的日變化亦存在差異，根據(jù)氣候分類分為春季（3～5月）、夏季（6～8月）、秋季（9～11月）、冬季（12月至次年 2月）。圖7給出了4個(gè)不同季節(jié)浙江短時(shí)強(qiáng)降水的日變化特征。由于冬季短時(shí)強(qiáng)降水發(fā)生頻次比其余三季少得多，樣本較少其日變化特征不具有代表性，故本文對冬季的短時(shí)強(qiáng)降水特征不作討論。春季，日變化呈現(xiàn)出多峰型特征，峰值出現(xiàn)在19:00前后，夜間和凌晨出現(xiàn)強(qiáng)降水也相對較多，而中午（10:00至12:00）則為短時(shí)強(qiáng)降水出現(xiàn)頻率最低的時(shí)段。到了夏季則呈現(xiàn)出明顯的單峰型特征，午后14:00開始短時(shí)強(qiáng)降水發(fā)生頻率顯著增多，到傍晚17:00達(dá)到峰值，清晨則為夏季短時(shí)強(qiáng)降水發(fā)生頻率最低的時(shí)段。秋季短時(shí)強(qiáng)降水的峰值也出現(xiàn)在午后到傍晚，但其日變化曲線與夏季有所差別，短時(shí)強(qiáng)降水出現(xiàn)時(shí)段更為平均，峰值為18:00，夜間也相對多發(fā)，最不活躍時(shí)段為正午。

圖7 2010～2019年浙江省不同季節(jié)短時(shí)強(qiáng)降水的日變化特征（MAM、JJA、SON、DJF分別代表春、夏、秋、冬四季）Fig.7 Diurnal variation characteristics of short-time heavy rainfall in different seasons in Zhejiang Province from 2010 to 2019 (MAM, JJA,SON, and DJF represent spring, summer, autumn and winter respectively)

進(jìn)一步地來討論短時(shí)強(qiáng)降水日變化的逐月演變，圖8為標(biāo)準(zhǔn)化后短時(shí)強(qiáng)降水日變化的逐月演變，其中冬季因樣本過少已在圖中舍去。從逐月演變圖看其特征與前文得到的不同季節(jié)日變化特征基本接近，3月為多峰型，分別在02:00至03:00、21:00、06:00出現(xiàn)頻次較高，上午時(shí)段出現(xiàn)頻次較低；4月與3月基本相似呈多峰型，但午后出現(xiàn)短時(shí)強(qiáng)降水頻次明顯增加；5月的峰值則出現(xiàn)在19:00及午夜00:00左右；以上特征與春季日變化特征基本吻合。從6月開始日變化呈現(xiàn)出明顯的單峰型特征，強(qiáng)降水多發(fā)時(shí)段集中在傍晚，峰值出現(xiàn)在17:00至18:00，夏季該時(shí)段為一天中能量積累最大的時(shí)段，配合一定的動(dòng)力和水汽條件，極易發(fā)生短時(shí)強(qiáng)降水。至10月則呈雙峰型日變化，峰值出現(xiàn)在06:00和23:00，與前幾個(gè)月差異明顯；但11月峰值又出現(xiàn)在18:00。

圖8 2010～2019年浙江省標(biāo)準(zhǔn)化后短時(shí)強(qiáng)降水日變化的逐月演變Fig.8 Monthly evolution of the diurnal variation of short-time heavy rainfall (normalized) in Zhejiang Province from 2010 to 2019

可見不同季節(jié)，不同月份浙江省短時(shí)強(qiáng)降水的日變化特征有所差異，其中夏秋季節(jié)尤其是6～9月呈現(xiàn)顯著的單峰型變化特征，短時(shí)強(qiáng)降水在午后到傍晚時(shí)段最為多發(fā)，峰值出現(xiàn)在傍晚的17:00至18:00左右，與這期間副高強(qiáng)盛，午后熱力和不穩(wěn)定條件好，易觸發(fā)強(qiáng)對流天氣有關(guān)。春季日變化呈現(xiàn)出多峰型特征，其中夜間和凌晨短時(shí)強(qiáng)降水多發(fā)階段，原因可能是由于浙江春季強(qiáng)降水多由西南低空急流帶來，而我國東部急流多在夜間和早晨發(fā)展加強(qiáng)（王東阡和張耀存, 2012），此時(shí)段動(dòng)力輻合條件和水汽條件好，故強(qiáng)降水多發(fā)。

3.3.2 月變化

由圖9可知，短時(shí)強(qiáng)降水的月變化特征呈現(xiàn)類雙峰型分布。短時(shí)強(qiáng)降水主要出現(xiàn)在夏半年（5～10月），冬半年（11月至次年4月）總發(fā)生頻次占比僅為5.6%，且值得注意的是在冬半年近10年間未出現(xiàn)≥100 mm/h的極端短時(shí)強(qiáng)降水。而在夏半年中又以8月最為活躍（26.0%），其次為6月和7月。強(qiáng)度20～30 mm/h的短時(shí)強(qiáng)降水月變化與≥20 mm/h的短時(shí)強(qiáng)降水基本一致，8月為最活躍月份，6月、7月次之。但隨著雨強(qiáng)的增大，月變化特征有所改變，對于30～50 mm/h和≥50 mm/h的短時(shí)強(qiáng)降水，8月仍為短時(shí)強(qiáng)降水最活躍的月份，但9月強(qiáng)降水所占比重增加，且≥50 mm/h 的短時(shí)強(qiáng)降水9月發(fā)生頻次超過6月，另在量級為30～50 mm/h和≥50 mm/h 的短時(shí)強(qiáng)降水中8～9月兩個(gè)月發(fā)生頻次占比接近全年的50%，分別為46.3%和57.8%，而≥100 mm/h的極端強(qiáng)降水出現(xiàn)在8～9月的占71.7%。

圖9 2010～2019年浙江省短時(shí)強(qiáng)降水發(fā)生頻次的逐月變化Fig.9 Monthly variation of the frequency of short-time heavy rainfall(normalized) in Zhejiang Province from 2010 to 2019

以上分析表明不同強(qiáng)度的短時(shí)強(qiáng)降水月變化特征存在一定差異，其月變化特征與降水的影響系統(tǒng)密切相關(guān)，此前逐月的空間分布差異已有所體現(xiàn)。6月浙江處于梅雨季，短時(shí)強(qiáng)降水多發(fā)但是雨強(qiáng)在30 mm/h以上的較強(qiáng)降水發(fā)生頻次并不是很多，這與降水主要由西風(fēng)帶系統(tǒng)帶來的持續(xù)性降水有關(guān)。而7～9月短時(shí)強(qiáng)降水多由海上熱帶低值系統(tǒng)或者午后強(qiáng)對流天氣造成，前者因在東南沿海登陸的臺風(fēng)或者臺風(fēng)外圍云系攜帶大量的水汽和能量，促使雨量劇增，而后者在盛夏多晴熱高溫天氣，午后熱力對流旺盛，突發(fā)性強(qiáng)且降水時(shí)段集中，故而7～9月的短時(shí)強(qiáng)降水雨強(qiáng)較大。

3.3.3 年際變化

圖10為2010～2019年浙江短時(shí)強(qiáng)降水的年際變化特征， 可見2010～2019年之間短時(shí)強(qiáng)降水的年際分布不均，相對而言2015年以前年際變化幅度較小，短時(shí)強(qiáng)降水的發(fā)生頻次基本在10年平均值5.53次附近。2015年后年際變化幅度增大，其中2016年短時(shí)強(qiáng)降水發(fā)生頻次達(dá)6.65次，為最多的一年，而2017年為近10年短時(shí)強(qiáng)降水發(fā)生頻次最低的一年，僅4.25次。20～30 mm/h和30～50 mm/h短時(shí)強(qiáng)降水年際變化趨勢與≥20 mm/h基本一致。而對≥50 mm/h的極端短時(shí)強(qiáng)降水，年平均發(fā)生頻次僅為0.26次，年際變化幅度相對小，發(fā)生頻次最高的為2013年0.38次，最少的為2017年0.18次。故短時(shí)強(qiáng)降水的年際變化主要是由占比較高的20～30 mm/h和30～50 mm/h的短時(shí)強(qiáng)降水所決定的。要探究造成短時(shí)強(qiáng)降水年際變化原因，需進(jìn)一步深入分析造成降水的環(huán)流系統(tǒng)的年際變化，包括西風(fēng)帶系統(tǒng)（低空急流、切變線、梅雨鋒等）、東風(fēng)擾動(dòng)（熱帶云團(tuán)、東風(fēng)波等）以及臺風(fēng)的變化，本文的分析尚不能得到確切結(jié)論。

圖10 2010～2019年浙江省短時(shí)強(qiáng)降水發(fā)生頻次的年際變化Fig.10 Interannual variation of the frequency of short-time heavy rainfall in Zhejiang Province from 2010 to 2019

4 結(jié)論

本文利用2010～2019年浙江省72個(gè)基準(zhǔn)氣象觀測站和1241個(gè)自動(dòng)氣象站的逐小時(shí)降水資料，分析了近10年浙江短時(shí)強(qiáng)降水的時(shí)空分布特征，在此基礎(chǔ)上將短時(shí)強(qiáng)降水分為20～30 mm/h、30～50 mm/h以及≥50 mm/h三個(gè)等級，分析了不同強(qiáng)度短時(shí)強(qiáng)降水的特征。統(tǒng)計(jì)發(fā)現(xiàn)：

（1）近10年浙江省短時(shí)強(qiáng)降水累計(jì)發(fā)生頻次為72601站次，隨雨強(qiáng)增大呈指數(shù)式衰減，其中強(qiáng)度為20～50 mm/h占95%以上，雨強(qiáng)大于100 mm/h近10年只出現(xiàn)了46站次，為極端強(qiáng)降水類型。

（2）短時(shí)強(qiáng)降水空間分布不均勻，總體來看沿海地區(qū)要比內(nèi)陸多發(fā)，發(fā)生頻次最高的地區(qū)為溫州西南部，此地區(qū)在臺風(fēng)降水與山區(qū)地形增幅的共同作用下導(dǎo)致強(qiáng)降水多發(fā)。不同強(qiáng)度的短時(shí)強(qiáng)降水空間分布有所差異。此外，由于不同時(shí)段造成短時(shí)強(qiáng)降水的天氣系統(tǒng)不同，在短時(shí)強(qiáng)降水多發(fā)的夏半年，隨著時(shí)間推進(jìn)短時(shí)強(qiáng)降水的空間分布亦存在差異。5～6月短時(shí)強(qiáng)降水主要由西南暖濕氣流和梅汛期西風(fēng)帶系統(tǒng)帶來，因此浙西地區(qū)短時(shí)強(qiáng)降水多發(fā)，到了盛夏7月短時(shí)強(qiáng)降水主要由午后強(qiáng)對流造成，全省分散分布，無明顯的區(qū)域集中特征，8～10月隨著臺汛期到來，浙江短時(shí)強(qiáng)降水主要由臺風(fēng)和東風(fēng)擾動(dòng)帶來，故在此期間短時(shí)強(qiáng)降水在沿海地區(qū)多發(fā)。

（3）全年來看短時(shí)強(qiáng)降水的日變化分布整體特征呈明顯的單峰型，峰值出現(xiàn)在17:00。隨著雨強(qiáng)增大午后到傍晚發(fā)生短時(shí)強(qiáng)降水的比重有所增大，而清晨比重明顯減少，表明高強(qiáng)度短時(shí)強(qiáng)降水更傾向發(fā)生在午后到傍晚時(shí)段。不同季節(jié)、不同月份短時(shí)強(qiáng)降水的日變化特征有所差異，其中夏秋季節(jié)尤其是6～9月呈現(xiàn)顯著的單峰型變化特征，短時(shí)強(qiáng)降水在午后到傍晚最為多發(fā)，峰值出現(xiàn)在17:00至18:00，這與副高強(qiáng)盛，午后到傍晚熱力和不穩(wěn)定條件好，易觸發(fā)強(qiáng)對流天氣有關(guān)；春季日變化呈現(xiàn)出多峰型特征，其中夜間和凌晨亦為短時(shí)強(qiáng)降水多發(fā)時(shí)段，應(yīng)與低空急流多在夜間和早晨發(fā)展加強(qiáng)有關(guān)。短時(shí)強(qiáng)降水的月變化特征呈現(xiàn)類雙峰型分布，8月最為活躍（26.0%）（主要由臺風(fēng)降水造成），其次為6月和7月。不同強(qiáng)度的短時(shí)強(qiáng)降水月變化特征存在較明顯差異，其月變化特征與降水的影響系統(tǒng)密切相關(guān)，20～30 mm/h的短時(shí)強(qiáng)降水其月變化與≥20 mm/h基本一致；對于30～50 mm/h和≥50 mm/h的短時(shí)強(qiáng)降水，8月仍為短時(shí)強(qiáng)降水最活躍的月份，但9月強(qiáng)降水所占比重增加，8～9月兩個(gè)月發(fā)生頻次占比近全年的50%。而≥100 mm/h的極端強(qiáng)降水出現(xiàn)在8～9月的占71.7%。2010～2019年之間浙江省短時(shí)強(qiáng)降水的年際分布不均，相對而言2015年以前年際變化幅度較小，之后年際變化幅度增大，2016年短時(shí)強(qiáng)降水發(fā)生頻次最高達(dá)8728站次，而2017年為近10年短時(shí)強(qiáng)降水發(fā)生頻次最低的一年僅5581站次。