2010—2020年舟曲短時強降水時空特征分析

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

短時強降水是夏季極易發(fā)生的一種強對流天氣，其天氣系統(tǒng)發(fā)生發(fā)展迅速，極易造成山體滑坡、泥石流及城市內澇等災害，對城市排澇系統(tǒng)造成強大的壓力[1]，嚴重威脅社會發(fā)展。由于短時強降水多由中小尺度天氣系統(tǒng)造成，發(fā)展迅速，對短時強降水量級及落區(qū)預報一直是預報的瓶頸[2]。近年來，有大量學者從短時強降水環(huán)流特征、影響系統(tǒng)及時空分布方面進行了研究[3-6]，但針對舟曲地區(qū)短時強降水的時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)短時強降水發(fā)生的時空分布特征，為預報舟曲短時強降水重點防范區(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，地形地貌復雜，溝壑縱橫，高低懸殊，是典型的高山峽谷區(qū)。境內自然災害頻繁，是“5·12”特大地震和“8·8”特大山洪泥石流災害重災縣，同時也是全國滑坡、泥石流、地震三大地質災害多發(fā)區(qū)。

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

本文對2010—2020年舟曲國家氣象觀測站及轄區(qū)內48個區(qū)域自動氣象站短時強降水觀測資料進行分析。短時強降水界定：小時降水量≥20.0 mm。

2 結果與分析

2.1 短時強降水的時間變化特征

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

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

2.1.2 月變化統(tǒng)計舟曲地區(qū)2010—2020年短時強降水月變化（圖2）發(fā)現(xiàn)，一年中在4—9月出現(xiàn)短時強降水，但同處甘南地區(qū)的其他縣市4月并未出現(xiàn)短時強降水，這可能與其處于同緯度但海拔較低有關，且4—9月短時強降水出現(xiàn)頻次呈明顯的先增加后迅速減少的特征。其中8月短時強降水出現(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月短時強降水出現(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年短時強降水出現(xiàn)頻次的月變化

2.1.3 旬變化統(tǒng)計發(fā)現(xiàn)舟曲地區(qū)2010—2020年短時強降水主要出現(xiàn)在4—9月，故在分析短時強降水的旬變化時制作了2010—2020年舟曲地區(qū)短時強降水相應的旬變化特征（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)過短時強降水，6月上旬短時強降水出現(xiàn)次數(shù)開始逐漸增多，7月下旬—8月上旬短時強降水出現(xiàn)次數(shù)達到峰值，出現(xiàn)次數(shù)分別為37次、43次，占全月的57%；8月上旬之后短時強降水出現(xiàn)次數(shù)開始逐漸下降，截至9月中旬之后再無短時強降水出現(xiàn)。

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

2.1.4 日變化將1 d分為6個時段：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年短時強降水最容易出現(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59次。這與午后及地面湍流熱交換作用明顯增強有關，加上舟曲地處山區(qū)，多石質土壤，比熱容較高，下墊面加熱更為明顯，上升運動更加強烈，外加天氣系統(tǒng)作用，極易導致短時強降水的出現(xiàn)。因此在此處居住的居民要更加關注天氣預警信息，并防范夜雨致災。

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

2.2 短時強降水的空間變化特征

對舟曲地區(qū)2010—2020年短時強降水進行空間分析（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次短時強降水，橋子在2010—2020年之間出現(xiàn)短時強降水11次，次強9次。整體來看，短時強降水主要出現(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)短時強降水次數(shù)最多，共有5個區(qū)域站點累計出現(xiàn)短時強降水達36次；次強為峰迭鎮(zhèn)，2010—2020年間共有5個區(qū)域站點累計出現(xiàn)短時強降水24次。插崗在2010—2020年并未出現(xiàn)過短時強降水。

3 結論

（1）舟曲地區(qū)在2010—2020年短時強降水出現(xiàn)頻次呈“雙峰型”，平均每年出現(xiàn)17.5次。其中，2011年短時強降水出現(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月短時強降水出現(xiàn)頻次呈明顯的先增加后迅速減少的特征。8月短時強降水出現(xiàn)次數(shù)最多，其次為7月，短時強降水出現(xiàn)次數(shù)達到60次，7—8月短時強降水出現(xiàn)頻次占到全年的75.6%；出現(xiàn)次數(shù)較少的4月、9月，短時強降水在11年間出現(xiàn)次數(shù)則分別5次、6次。

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

（4）舟曲短時強降水在上半夜出現(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。