1991—2020年新興縣暴雨的氣候特征

伍小紅，蘇超群，彭瑞燕

（1.新興縣氣象局，廣東新興 527400；2.郁南縣氣象局，廣東郁南 527100）

暴雨天氣是我國(guó)南方地區(qū)汛期頻繁出現(xiàn)的氣象災(zāi)害。在國(guó)內(nèi)暴雨強(qiáng)降水一直是氣象學(xué)者研究的重點(diǎn)內(nèi)容，如楊慧燕等［1］、陳炯等［2］、段鶴等［3］、陳元昭等［4］、黃埡飛等［5］研究了國(guó)內(nèi)部分區(qū)域暴雨等短時(shí)強(qiáng)降水的時(shí)空分布特征，研究表明華南是暴雨發(fā)生頻率最高的區(qū)域。新興縣位于廣東省中部偏西地區(qū)，云浮市東南面，地處北回歸線以南，屬亞熱帶季風(fēng)氣候，離沿海地區(qū)較接近，一般從珠江口西側(cè)移來(lái)的季風(fēng)云帶和臺(tái)風(fēng)［6］，對(duì)新興縣城可造成正面襲擊。新興縣年雨量位居云浮市首位，強(qiáng)降水以汛期4—9月份為主，占全年降水量79%。每年因暴雨引發(fā)的洪澇災(zāi)害，對(duì)新興縣工農(nóng)業(yè)、交通以及群眾的生產(chǎn)生活等方面均造成了較為嚴(yán)重的影響。如何更科學(xué)組織防御暴雨洪澇、抗旱防汛、防災(zāi)減災(zāi)，保障經(jīng)濟(jì)可持續(xù)發(fā)展，意義重大。

本研究采用新興縣國(guó)家氣象觀站1991—2020年逐日降水?dāng)?shù)據(jù)，參照廣東省降水強(qiáng)度等級(jí)劃分標(biāo)準(zhǔn)［7］，挑取24 h日雨量≥50 mm時(shí)，計(jì)為1個(gè)暴雨日、≥100 mm時(shí)，計(jì)為1個(gè)大暴雨日（統(tǒng)計(jì)時(shí)間段為每天20：00—20：00（北京時(shí)，下同））。建立新興縣逐年逐月暴雨日數(shù)序列，統(tǒng)計(jì)分析近30年來(lái)新興縣暴雨變化特征，并提出防御措施，為防御暴雨災(zāi)害提供參考。

1 暴雨變化特征

1.1 暴雨日數(shù)月變化

統(tǒng)計(jì)表明，新興縣1991—2020年1—12月均有暴雨發(fā)生。暴雨集中在汛期4—9月，為156 d，占全年暴雨日數(shù)86%，前汛期和后汛期占比分別為39%和47%。從圖1新興縣30年逐月暴雨日數(shù)分布可以看出，4—8月暴雨日數(shù)呈階梯式增長(zhǎng)，8月份出現(xiàn)暴雨次數(shù)最多，其余月份出現(xiàn)次數(shù)則較平均。

圖1 1991—2020年新興縣逐月暴雨日數(shù)

分析主要原因是，冬季風(fēng)在每年3月份逐漸開(kāi)始減弱，冷暖氣流在華南一帶交匯，加上高空槽和鋒面的持續(xù)活動(dòng)，在冷空氣到達(dá)華南之前，切變線越過(guò)南嶺后會(huì)逐漸消失，故3月份降水不是很明顯。而當(dāng)進(jìn)入4月份以后，冷空氣勢(shì)力明顯下降和減弱，西南暖濕氣流顯著增強(qiáng)，南海季風(fēng)開(kāi)始逐漸建立，靜止鋒和低槽的位置往往延伸至廣東省一帶擺動(dòng)，受南海季風(fēng)影響，暖濕不穩(wěn)定程度增加，雨勢(shì)明顯增強(qiáng)，造成暴雨天數(shù)突增；7—9月是廣東臺(tái)風(fēng)活動(dòng)鼎盛期，受到熱帶氣旋等系統(tǒng)影響，暴雨天氣較前汛期有所增加［8-10］。

另外，由圖1還可以看出，新興縣暴雨和大暴雨日數(shù)的月際分布均呈單峰型特征，暴雨峰值發(fā)生在8月份（29 d），大暴雨發(fā)生在6月份（5 d）。前后汛期中的暴雨、大暴雨總?cè)諗?shù)之比分別為0.86、0.63；后汛期暴雨、大暴雨日數(shù)比前汛期多14%、36%；汛期中除4月份沒(méi)有出現(xiàn)大暴雨外，其它各月均有出現(xiàn)；非汛期期間，只有1和10月出現(xiàn)了大暴雨（1、2 d）。

1.2 暴雨日數(shù)的年變化

統(tǒng)計(jì)可得，新興縣1991—2020年累計(jì)共出現(xiàn)182 d暴雨日，平均每年有6.1 d；暴雨天氣的年際變化相對(duì)較大，2001年為最多年（12 d），2004年為最少年（0 d）；運(yùn)用Excel最小二乘法工具建立起的年暴雨總?cè)諗?shù)與年份序列擬合，其線性?xún)A向值為-0.119 2，表明新興縣年暴雨日數(shù)是以每10年1.19 d的平均線性?xún)A向趨勢(shì)減少（圖2）。從年代暴雨分布（圖略）可見(jiàn)，暴雨年出現(xiàn)天數(shù)在1991—2000年為最多（7.3 d），2001—2010年略有下降（6.1 d），2011—2020年為最少出現(xiàn)時(shí)期（4.8 d）。

圖2 1991—2020年新興縣年暴雨總?cè)諗?shù)

1.3 暴雨的持續(xù)性

由表1可以看出，新興縣近30年來(lái)出現(xiàn)連續(xù)性暴雨共14次，年平均0.37次，其中暴雨連續(xù)2 d的有11次，持續(xù)3 d的有3次（分別出現(xiàn)在1995年8月5—7日、1998年6月24—26日、2019年8月1—3日），持續(xù)性暴雨發(fā)生頻率以20世紀(jì)90年代居多。持續(xù)性暴雨普遍集中出現(xiàn)在5—8月，占比82%，1993年8月21—22日是持續(xù)性暴雨出現(xiàn)最早時(shí)間，2000年10月21—22日為最晚出現(xiàn)時(shí)間；持續(xù)性暴雨最大過(guò)程雨量達(dá)323.8 mm，出現(xiàn)在1995年8月5—7日。

表1 新興縣1991—2020年暴雨和持續(xù)性暴雨的年代分布及頻次

1.4 暴雨強(qiáng)度的極值及分布

統(tǒng)計(jì)可知，新興縣近30年24 h暴雨量最大值為206.4 mm，出現(xiàn)在2010年9月21日；30年暴雨日平均雨量76.5 mm，其中暴雨、大暴雨、特大暴雨日數(shù)所占總暴雨日數(shù)的比例分別是89.6%、9.3%、1.1%。由表1還可以看出，新興縣近20年暴雨日數(shù)分別以13%、18%的速度遞減率減少；大暴雨日數(shù)10年遞減幅度基本上都是在3～5 d之間波動(dòng)，也呈隨年代遞減的趨勢(shì)分布；而特大暴雨級(jí)別降水在最近20年僅出現(xiàn)過(guò)1次。

1.5 暴雨量對(duì)年降水量的貢獻(xiàn)

統(tǒng)計(jì)可知，新興縣暴雨年平均降水量為447.5 mm，歷年平均降水量1 656.3 mm，暴雨降水量對(duì)年降水量的貢獻(xiàn)率約為30%。分析表明，暴雨量、暴雨日數(shù)和年降水量之間的相關(guān)系數(shù)分別為0.62、0.61，通過(guò)0.001顯著性水平檢驗(yàn)，說(shuō)明暴雨少或多的年份，暴雨所占年降水量的比率一般較小或較大。

2 降水強(qiáng)度的時(shí)空分布

2.1 小時(shí)強(qiáng)降水年變化

圖3是每年雨強(qiáng)≥20 mm／h量級(jí)頻次特征分布圖［9-10］。統(tǒng)計(jì)方法：挑取1991—2020年汛期（4—9月），每天某一時(shí)次出現(xiàn)的小時(shí)雨強(qiáng)≥20 mm／h降水頻次進(jìn)行累加，計(jì)算出逐年小時(shí)強(qiáng)降水的總次數(shù)，其他量級(jí)的小時(shí)強(qiáng)降水也用類(lèi)似方法統(tǒng)計(jì)。由圖3可見(jiàn)，汛期平均小時(shí)強(qiáng)降水頻次為7.7次／年，其中1994年出現(xiàn)年頻次最多（17次），其次是1996年（15次），1998年最少（4次）。運(yùn)用Excel最小二乘法工具建立起的年平均小時(shí)強(qiáng)降水與年份序列直線擬合，其線性?xún)A向值為-0.105 9，表明年平均小時(shí)強(qiáng)降水頻次是以每10年1.06次的平均線性趨勢(shì)減少。從年代上統(tǒng)計(jì)，年平均小時(shí)強(qiáng)降水在1991—2000年出現(xiàn)頻率最多（9.5次），2001—2010年有明顯下降趨勢(shì)（6.5次），2011—2020年接近平均值（7.0次）。進(jìn)入20世紀(jì)后，由于厄爾尼諾和拉尼娜影響頻繁，整個(gè)廣東開(kāi)汛都偏晚、汛期降水和影響偏小或登陸的熱帶氣旋偏少，導(dǎo)致小時(shí)強(qiáng)降水出現(xiàn)的次數(shù)也明顯減少［11］。

圖3 1991—2020年逐年小時(shí)強(qiáng)降水頻次變化

另外，假設(shè)X是在某一年發(fā)生的總頻率，Xa為多年平均頻次值（Xa＝7.7次），用公式Y(jié)＝（XXa）×100／Xa計(jì)算出該年的總頻次偏離平均值（偏離率）［11］。通過(guò)統(tǒng)計(jì)發(fā)現(xiàn)，有16年量級(jí)小時(shí)強(qiáng)降水≥20 mm／h年頻次偏離率在10%以?xún)?nèi)，有14年在10%之外，由此可見(jiàn)，總體波動(dòng)的幅度并不是很大。

2.2 小時(shí)強(qiáng)降水月分布

根據(jù)表2汛期內(nèi)各量級(jí)小時(shí)強(qiáng)降水月平均出現(xiàn)頻次可知，小時(shí)強(qiáng)降水量級(jí)是以20～40 mm居多，沒(méi)有出現(xiàn)過(guò)小時(shí)雨強(qiáng)在80 mm以上量級(jí)的小時(shí)強(qiáng)降水，僅5、8、9月出現(xiàn)過(guò)小時(shí)雨強(qiáng)量級(jí)達(dá)60 mm（0.1次）。汛期小時(shí)強(qiáng)降水出現(xiàn)次數(shù)普遍在3.3～3.7次之間，5、7月為全年出現(xiàn)次數(shù)最多（3.7次），占汛期小時(shí)強(qiáng)降水出現(xiàn)總次數(shù)37.8%，4月出現(xiàn)強(qiáng)降水頻率最低（2.5次）。5、7月出現(xiàn)頻率較高，因?yàn)?月份是西南季風(fēng)盛行期，水汽充足，在有利的觸發(fā)因子作用下，極強(qiáng)小時(shí)降水也易出現(xiàn)［9，11］，而7月份出現(xiàn)強(qiáng)降水頻繁，是與臺(tái)風(fēng)頻繁影響帶來(lái)的強(qiáng)降水有密切關(guān)系。

表2 1991—2020年各月不同量級(jí)小時(shí)強(qiáng)降水頻次

3 結(jié)論

1）新興縣近30年1—12月均有暴雨出現(xiàn)，全年共計(jì)182 d，平均每年6.1 d，暴雨主要發(fā)生在汛期4—9月。暴雨和大暴雨日數(shù)均呈現(xiàn)單峰型特點(diǎn)

2）近30年出現(xiàn)持續(xù)性暴雨有14次，最早發(fā)生于1993年8月21—22日，最晚發(fā)生于2000年10月21—22日。

3）近30年出現(xiàn)日最大雨量206.4 mm，暴雨日平均降水量76.5 mm，年平均降水量447.5 mm／年，暴雨日、暴雨降水量與年降水量之間存正相關(guān)關(guān)系，暴雨日呈逐年減少趨勢(shì)。

4）小時(shí)強(qiáng)降水主要出現(xiàn)在5月，其次是7月，降水量級(jí)普遍是以20～40 mm居多，無(wú)80 mm以上量級(jí)小時(shí)強(qiáng)降水。

本研究只采用了新興縣國(guó)家氣象觀測(cè)站逐日降水?dāng)?shù)據(jù)，從時(shí)間變化上來(lái)統(tǒng)計(jì)分析暴雨變化特征，具有一定的局限性。為了更全面反映新興縣全區(qū)暴雨的變化特征，今后需盡可能擴(kuò)大使用該區(qū)域內(nèi)自動(dòng)氣象觀測(cè)站的降水?dāng)?shù)據(jù)來(lái)研究，同時(shí)對(duì)產(chǎn)生暴雨的成因作進(jìn)一步研究，以便更好的為做好防災(zāi)減災(zāi)提供科學(xué)的決策依據(jù)。