2010—2020年舟曲短時(shí)強(qiáng)降水時(shí)空特征分析

李小霞，賀海燕，王 濤，魏 瑋，金滿慧

1.甘肅省甘南藏族自治州舟曲縣氣象局，甘肅舟曲 746300；2.甘肅省甘南藏族自治州卓尼縣氣象局，甘肅卓尼 747600；3.甘肅省甘南藏族自治州氣象臺，甘肅合作747000

短時(shí)強(qiáng)降水是夏季極易發(fā)生的一種強(qiáng)對流天氣，其天氣系統(tǒng)發(fā)生發(fā)展迅速，極易造成山體滑坡、泥石流及城市內(nèi)澇等災(zāi)害，對城市排澇系統(tǒng)造成強(qiáng)大的壓力[1]，嚴(yán)重威脅社會發(fā)展。由于短時(shí)強(qiáng)降水多由中小尺度天氣系統(tǒng)造成，發(fā)展迅速，對短時(shí)強(qiáng)降水量級及落區(qū)預(yù)報(bào)一直是預(yù)報(bào)的瓶頸[2]。近年來，有大量學(xué)者從短時(shí)強(qiáng)降水環(huán)流特征、影響系統(tǒng)及時(shí)空分布方面進(jìn)行了研究[3-6]，但針對舟曲地區(qū)短時(shí)強(qiáng)降水的時(shí)空分布特征研究相對較少。本文利用2010—2020年舟曲地區(qū)1 h降水量觀測資料，分析了舟曲地區(qū)短時(shí)強(qiáng)降水發(fā)生的時(shí)空分布特征，為預(yù)報(bào)舟曲短時(shí)強(qiáng)降水重點(diǎn)防范區(qū)域提供參考。

1 資料與方法

舟曲地處南秦嶺山區(qū)，岷山山系貫穿全境，海拔1 173~4 504 m，地勢西北高東南低，地形地貌復(fù)雜，溝壑縱橫，高低懸殊，是典型的高山峽谷區(qū)。境內(nèi)自然災(zāi)害頻繁，是“5·12”特大地震和“8·8”特大山洪泥石流災(zāi)害重災(zāi)縣，同時(shí)也是全國滑坡、泥石流、地震三大地質(zhì)災(zāi)害多發(fā)區(qū)。

舟曲地處青藏高原邊緣地帶，受下坡氣流影響，同時(shí)又受西風(fēng)帶及西南氣流共同影響，轄區(qū)內(nèi)極易出現(xiàn)短時(shí)強(qiáng)降水的發(fā)生。而舟曲地區(qū)地面多石質(zhì)土壤，遇有強(qiáng)降水天氣，極易誘發(fā)山洪、滑坡、泥石流等次生災(zāi)害。由于其自身地形特殊性，常因強(qiáng)降水天氣造成的地表徑流迅速向山谷、河流、塘壩匯集下瀉導(dǎo)致舟曲道路中斷、電力通信故障等時(shí)常發(fā)生，破壞性極大，對舟曲地區(qū)社會生產(chǎn)活動造成了不可挽回的經(jīng)濟(jì)損失。

本文對2010—2020年舟曲國家氣象觀測站及轄區(qū)內(nèi)48個(gè)區(qū)域自動氣象站短時(shí)強(qiáng)降水觀測資料進(jìn)行分析。短時(shí)強(qiáng)降水界定：小時(shí)降水量≥20.0 mm。

2 結(jié)果與分析

2.1 短時(shí)強(qiáng)降水的時(shí)間變化特征

2.1.1 年變化舟曲地區(qū)2010—2020年短時(shí)強(qiáng)降水共出現(xiàn)193次（圖1），近11年舟曲地區(qū)短時(shí)強(qiáng)降水出現(xiàn)頻次呈“雙峰型”，平均每年出現(xiàn)17.5次。其中2011年短時(shí)強(qiáng)降水出現(xiàn)次數(shù)最少為0次，2017年出現(xiàn)次數(shù)最多為38次，短時(shí)強(qiáng)降水發(fā)生頻率達(dá)到19.7%，相當(dāng)于每5天就要出現(xiàn)一次短時(shí)強(qiáng)降水天氣過程；次多年為2013年和2018年，短時(shí)強(qiáng)降水出現(xiàn)次數(shù)均達(dá)到31次，短時(shí)強(qiáng)降水發(fā)生頻率達(dá)到16.1%。

圖1 舟曲地區(qū)2010—2020年短時(shí)強(qiáng)降水出現(xiàn)頻次的年變化

2.1.2 月變化統(tǒng)計(jì)舟曲地區(qū)2010—2020年短時(shí)強(qiáng)降水月變化（圖2）發(fā)現(xiàn)，一年中在4—9月出現(xiàn)短時(shí)強(qiáng)降水，但同處甘南地區(qū)的其他縣市4月并未出現(xiàn)短時(shí)強(qiáng)降水，這可能與其處于同緯度但海拔較低有關(guān)，且4—9月短時(shí)強(qiáng)降水出現(xiàn)頻次呈明顯的先增加后迅速減少的特征。其中8月短時(shí)強(qiáng)降水出現(xiàn)次數(shù)最多，共出現(xiàn)86次，占全年總次數(shù)的45%，其次為7月，出現(xiàn)了60次，7—8月短時(shí)強(qiáng)降水出現(xiàn)頻次占全年的75.6%；4月、9月出現(xiàn)次數(shù)最少，分別為5次、6次。

圖2 舟曲地區(qū)2010—2020年短時(shí)強(qiáng)降水出現(xiàn)頻次的月變化

2.1.3 旬變化統(tǒng)計(jì)發(fā)現(xiàn)舟曲地區(qū)2010—2020年短時(shí)強(qiáng)降水主要出現(xiàn)在4—9月，故在分析短時(shí)強(qiáng)降水的旬變化時(shí)制作了2010—2020年舟曲地區(qū)短時(shí)強(qiáng)降水相應(yīng)的旬變化特征（圖3），可以發(fā)現(xiàn)舟曲地區(qū)2010—2020年4月中旬、9月下旬未出現(xiàn)過短時(shí)強(qiáng)降水，6月上旬短時(shí)強(qiáng)降水出現(xiàn)次數(shù)開始逐漸增多，7月下旬—8月上旬短時(shí)強(qiáng)降水出現(xiàn)次數(shù)達(dá)到峰值，出現(xiàn)次數(shù)分別為37次、43次，占全月的57%；8月上旬之后短時(shí)強(qiáng)降水出現(xiàn)次數(shù)開始逐漸下降，截至9月中旬之后再無短時(shí)強(qiáng)降水出現(xiàn)。

圖3 舟曲地區(qū)2010—2020年短時(shí)強(qiáng)降水出現(xiàn)頻次的旬變化

2.1.4 日變化將1 d分為6個(gè)時(shí)段：20:00~23:00（上 半 夜）、00:00~03:00（下半夜）、04:00~07:00（凌晨）、08:00~11:00（上午）、12:00~15:00（下午）、16:00~19:00（傍晚）[7]。分析發(fā)現(xiàn)（圖4），舟曲地區(qū)2010—2020年短時(shí)強(qiáng)降水最容易出現(xiàn)在傍晚到次日下半夜之間，即17:00~01:00，其中,上半夜出現(xiàn)的頻次為68次，下半夜出現(xiàn)頻次為49次，凌晨出現(xiàn)頻次為8次，上午到下午極少出現(xiàn)，11年間共出現(xiàn)3次，傍晚出現(xiàn)頻次達(dá)59次。這與午后及地面湍流熱交換作用明顯增強(qiáng)有關(guān)，加上舟曲地處山區(qū)，多石質(zhì)土壤，比熱容較高，下墊面加熱更為明顯，上升運(yùn)動更加強(qiáng)烈，外加天氣系統(tǒng)作用，極易導(dǎo)致短時(shí)強(qiáng)降水的出現(xiàn)。因此在此處居住的居民要更加關(guān)注天氣預(yù)警信息，并防范夜雨致災(zāi)。

圖4 舟曲地區(qū)2010—2020年短時(shí)強(qiáng)降水出現(xiàn)頻次的日變化

2.2 短時(shí)強(qiáng)降水的空間變化特征

對舟曲地區(qū)2010—2020年短時(shí)強(qiáng)降水進(jìn)行空間分析（圖5）發(fā)現(xiàn)，后北山、坪里、馬土山、舟曲本站2010—2020年間各站只出現(xiàn)過1次短時(shí)強(qiáng)降水，橋子在2010—2020年之間出現(xiàn)短時(shí)強(qiáng)降水11次，次強(qiáng)9次。整體來看，短時(shí)強(qiáng)降水主要出現(xiàn)在舟曲東北部及中部地區(qū)。從（圖5b）中可以發(fā)現(xiàn)武坪鎮(zhèn)在2010—2020年出現(xiàn)短時(shí)強(qiáng)降水次數(shù)最多，共有5個(gè)區(qū)域站點(diǎn)累計(jì)出現(xiàn)短時(shí)強(qiáng)降水達(dá)36次；次強(qiáng)為峰迭鎮(zhèn)，2010—2020年間共有5個(gè)區(qū)域站點(diǎn)累計(jì)出現(xiàn)短時(shí)強(qiáng)降水24次。插崗在2010—2020年并未出現(xiàn)過短時(shí)強(qiáng)降水。

3 結(jié)論

（1）舟曲地區(qū)在2010—2020年短時(shí)強(qiáng)降水出現(xiàn)頻次呈“雙峰型”，平均每年出現(xiàn)17.5次。其中，2011年短時(shí)強(qiáng)降水出現(xiàn)次數(shù)最少為0次，2017年出現(xiàn)次數(shù)最多為38次。

（2）4—9月短時(shí)強(qiáng)降水出現(xiàn)頻次呈明顯的先增加后迅速減少的特征。8月短時(shí)強(qiáng)降水出現(xiàn)次數(shù)最多，其次為7月，短時(shí)強(qiáng)降水出現(xiàn)次數(shù)達(dá)到60次，7—8月短時(shí)強(qiáng)降水出現(xiàn)頻次占到全年的75.6%；出現(xiàn)次數(shù)較少的4月、9月，短時(shí)強(qiáng)降水在11年間出現(xiàn)次數(shù)則分別5次、6次。

（3）舟曲地區(qū)在6月上旬短時(shí)強(qiáng)降水出現(xiàn)次數(shù)開始逐漸增多，7月下旬—8月上旬短時(shí)強(qiáng)降水出現(xiàn)次數(shù)達(dá)峰值，分別為37次、43次，占全月的57%；8月上旬之后短時(shí)強(qiáng)降水出現(xiàn)次數(shù)開始逐漸下降，截至9月中旬之后再無短時(shí)強(qiáng)降水出現(xiàn)。

（4）舟曲短時(shí)強(qiáng)降水在上半夜出現(xiàn)的頻次為68次，下半夜出現(xiàn)的頻次為49次，凌晨出現(xiàn)8次，上午到下午極少出現(xiàn)，11年間共出現(xiàn)3次，傍晚出現(xiàn)59次。