云龍縣2013—2021年短時強降水時空分布特征

楊素娥 字善生 楊春紅

摘要 利用云龍縣40個區(qū)域自動氣象站2013—2021年逐小時降水數(shù)據(jù)資料，分析云龍縣近9年短時強降水時空分布特征。結果表明，云龍縣短時強降水空間分布極其不均，局地性特征明顯，出現(xiàn)頻次自西南向東北呈多—少—多的分布態(tài)勢，短時強降水以20 mm/h≤R＜40 mm/h為主，R≥50 mm/h的極端短時強降水在2017年開始隔年出現(xiàn)。云龍縣短時強降水有很強的季節(jié)性和日變化，主要集中在7—8月，易出現(xiàn)在16：00—次日05：00，最易出現(xiàn)在16：00—22：00。

關鍵詞 短時強降水；時空分布特征；云龍縣

中圖分類號 S 162? 文獻標識碼 A? 文章編號 0517-6611（2023）07-0204-04

doi：10.3969/j.issn.0517-6611.2023.07.047

Temporal and Spatial Distribution Characteristics of Short-time Heavy Precipitation in Yunlong County from 2013 to 2021

YANG Su’e，ZI Shan-sheng，YANG Chun-hong

（Yunlong County Meteorological Bureau in Yunnan Province， Yunlong，Yunnan 672700）

Abstract Based on hourly precipitation data of 40 automatic weather stations in Yunlong County from 2013 to 2021， the temporal and spatial distribution characteristics of short-time heavy precipitation in Yunlong County in recent 9 years were analyzed.The results showed that the spatial distribution of short-time heavy precipitation in Yunlong County was extremely uneven， and the local characteristics were obvious.The frequency of short-time heavy precipitation showed a “more-less-more” distribution from southwest to northeast.The short-time heavy precipitation was mainly 20 mm/h≤R＜40 mm/h，Extreme short-time heavy precipitation with R≥50 mm/h occurred every other year since 2017.The short-time heavy precipitation in Yunlong County presented a strong seasonal and diurnal variations， mainly concentrated in July and August， tend to appear from 16：00 to 05：00 the next day，the most easy to appear from 16：00 to 22：00.

Key words Short-time heavy precipitation;Spatial and temporal distribution characteristics;Yunlong County

基金項目 云南省氣象局青年項目（STIAP202239）。

作者簡介 楊素娥（1993—），女，云南鶴慶人，工程師，從事綜合氣象業(yè)務工作。

通信作者，助理工程師，從事綜合氣象業(yè)務工作。

收稿日期 2022-05-12；修回日期 2022-06-09

短時強降水具有強度大、歷時短、危害性大的特點，是云龍縣最常見的災害性天氣。短時強降水作為我國強對流天氣的主要類型之一［1-2］，一直是短臨預報中的難點和痛點，在我國很多城市和地區(qū)都有學者進行了大量研究［3-10］。云南作為短時強降水和暴雨災害多發(fā)區(qū)，也有許多學者從不同方面進行了有意義的研究［11-17］。云龍縣地處云貴高原西部橫斷山脈南端瀾滄江縱谷區(qū)，全縣90%以上是山區(qū)，由于低緯高原的地理位置和復雜的山區(qū)地形地貌，每到汛期短時強降水天氣頻發(fā)，造成云龍縣大部分地區(qū)屬于地質(zhì)災害高易發(fā)區(qū)，災害隱患點數(shù)量多，分布廣［18-19］?？h域內(nèi)每年均會因短時強降水引發(fā)不同程度的山洪和地質(zhì)災害，直接威脅人民群眾的生命和財產(chǎn)安全。例如2014年7月9日功果橋鎮(zhèn)民主村發(fā)生的“7.09泥石流災害”，導致6人死亡、8人失蹤、1人受傷，共造成間接經(jīng)濟損失1.5億元，直接經(jīng)濟損失7 000萬元。為了有效預防和減少山洪、泥石流災害，保障全縣人民群眾的生命財產(chǎn)和安全，加強短時強降水的時空分布特征分析、開展預報研究非常必要。筆者分析了云龍縣2013—2021年短時強降水時空分布特征，為進一步提高短時強降水預報水平以及強化山洪、泥石流等災害的預判和防范能力提供參考依據(jù)。

1 資料與方法

該研究所用資料為云龍縣40個區(qū)域自動氣象站2013—2021年逐小時降水數(shù)據(jù)資料，所用觀測儀器為雙翻斗雨量傳感器。對降水數(shù)據(jù)資料進行質(zhì)量控制，在氣候?qū)W界限值以及時間一致性、空間一致性等方面進行檢查，去除異值，以保證數(shù)據(jù)資料的準確性、連續(xù)性。短時強降水指降水量（R）≥20 mm/h的降水，統(tǒng)計中規(guī)定云龍縣區(qū)域站中只要有1個站R≥20 mm/h，則記為一次短時強降水事件，一天中如果一個站點多次出現(xiàn)短時強降水時，則按照站次累加統(tǒng)計。同時根據(jù)降水強度，將短時強降水分為4個級別：20 mm/h≤R＜30 mm/h、30 mm/h≤R＜40 mm/h、40 mm/h≤R＜50 mm/h、R≥50 mm/h［20-21］。

2 云龍縣短時強降水的空間分布特征

2.1 短時強降水的頻次分布特征

2013—2021年云龍縣大部分地區(qū)短時強降水累計出現(xiàn)5～15站次，其中有2個站點超過了30站次，分別為民建鄉(xiāng)（35站次）和漕澗鎮(zhèn)（34站次）。近9年云龍縣短時強降水在空間分布上差異明顯，分布極其不均，頻發(fā)區(qū)域主要為西南部的民建鄉(xiāng)和漕澗鎮(zhèn)，其次是東部的團結鄉(xiāng)、關坪鄉(xiāng)以及北部的白石鎮(zhèn)和中部的諾鄧鎮(zhèn)，沘江中下游和瀾滄江流域出現(xiàn)短時強降水的概率相對較少，出現(xiàn)頻次自西南向東北呈多—少—多的分布態(tài)勢（圖1）。

2.2 短時強降水的強度分布特征

云龍縣大部分地區(qū)短時強降水為20 mm/h≤R＜40 mm/h，以20 mm/h≤R＜30 mm/h為主（圖2a、2b）。40 mm/h≤R＜50 mm/h的短時強降水主要出現(xiàn)在西南部的民建鄉(xiāng)和漕澗鎮(zhèn)、北部的白石鎮(zhèn)和檢槽鄉(xiāng)，以及東部的團結鄉(xiāng)、關坪鄉(xiāng)和中部的諾鄧鎮(zhèn)的部分地區(qū)（圖2c）。發(fā)生小時雨量為50 mm以上的極端短時強降水的概率較低，近9年僅出現(xiàn)過4站次，其中長新鄉(xiāng)出現(xiàn)過2站次，諾鄧鎮(zhèn)和民建鄉(xiāng)各出現(xiàn)1站次（圖2d）。

從圖3可以看出，近9年云龍縣最大小時降水量極值自東北向西南呈現(xiàn)大—小—大的空間分布態(tài)勢，降水極值大的站點主要分布在白石鎮(zhèn)、長新鄉(xiāng)、關坪鄉(xiāng)、諾鄧鎮(zhèn)、民建鄉(xiāng)、漕澗鎮(zhèn)的部分地區(qū)。最大降水量極值出現(xiàn)在諾鄧鎮(zhèn)和平村（2021年7月24日23：00，小時降水量為56.6 mm），次大值出現(xiàn)在長新鄉(xiāng)豆寺村（2019年9月20日21：00，小時降水量為54.3 mm）。該研究所選取的站點中，近9年僅有1個站點未出現(xiàn)過短時強降水，其余39個站點最大降水極值在20 mm/h≤R＜30 mm/h的有4個站，占10.3%；30 mm/h≤R＜40 mm/h的有18個站，占46.1%；40 mm/h≤R＜50 mm/h的有13個站，占33.3%；50 mm/h以上有4個站，占10.3%。

由此可以看出，云龍縣境內(nèi)均有可能出現(xiàn)短時強降水，總體表現(xiàn)為西南最多，東部和北部次之，沘江中下游和瀾滄江流域相對少些，大部分地區(qū)的短時強降水雨強為20 mm/h≤R＜40 mm/h，最大降水極值為30 mm/h≤R＜40 mm/h，發(fā)生極端短時強降水的概率相對較低，但因特殊的地形地貌，往往短時強降水天氣就可能直接造成山洪、泥石流、滑坡等災害。

3 云龍縣短時強降水的時間分布特征

3.1 短時強降水的年變化特征

2013—2021年云龍縣共出

現(xiàn)了424站次的短時強降水，年均發(fā)生47站次，平均雨強

26.5 mm/h，呈“W”型波動狀變化。短時強降水次數(shù)最多的是年份是2021年，共出現(xiàn)60站次；出現(xiàn)最少的年份是2017年，出現(xiàn)了33站次（圖4a）。

不同強度的短時強降水發(fā)生情況（圖4b），各個級別的短時強降水占年短時強降水的百分比分別為20 mm/h≤R＜30 mm/h占78.3%，30 mm/h≤R＜40 mm/h占17.5%，40 mm/h≤R＜50 mm/h占3.3%，R≥50 mm/h占0.9%。R≥50 mm/h的短時強降水在2013—2016年均未出現(xiàn)過，2017年開始隔年出現(xiàn)，2017和2019年均出現(xiàn)1站次（小時雨量極值分別為50.1和54.3 mm），2021年出現(xiàn)了2站次（小時雨量極值為56.6 mm），這表明發(fā)生R≥50 mm/h的短時強降水的可能性較之前有所提高，這在短臨預報預警服務中是值得注意和警惕的。

3.2 短時強降水的月變化特征

近9年云龍縣短時強降水主要發(fā)生在夏季和秋季初，最早出現(xiàn)在5月中旬，最遲出現(xiàn)在10月中旬，這一時間特征與云龍縣的雨季吻合。在2013—2021年，5月發(fā)生短時強降水2站次，占總站次的0.5%；6月69站次，占16.3%；7月143站次，占33.7%；8月126站次，占29.7%；9月77站次，占18.2%；10月7站次，占1.6%。每年的7—8月為云龍縣短時強降水峰值高發(fā)時段（圖5a）。其中40 mm/h≤R＜50 mm/h的短時強降水僅發(fā)生在6—9月，R≥50 mm/h的短時強降水僅出現(xiàn)在7—9月（圖5b）。

3.3 強降水的日變化特征

從近9年云龍縣短時強降水的日變化（圖6～7）可以看出，16：00—次日05：00共出現(xiàn)了359站次，占總站次的84.7%；尤其是16：00—22：00為高發(fā)時段，共出現(xiàn)了220站次，占51.9%。06：00—15：00出現(xiàn)短時強降水的次數(shù)少（65站次），占15.3%；在12：00—13：00出現(xiàn)次數(shù)最少，僅出現(xiàn)了4次，僅占0.9%。07：00—13：00未出現(xiàn)過R≥30 mm/h的短時強降水。各個級別的短時強降水峰值出現(xiàn)時間，20 mm/h≤R＜30 mm/h和40 mm/h≤R＜50 mm/h均在17：00，30 mm/h≤R＜40 mm/h在19：00。云龍縣短時強降水易出現(xiàn)在午后到凌晨，這是因為云龍縣地處低緯高原地區(qū)，午后開始受太陽輻射影響，下墊面升溫，熱力條件得到改善，午后到凌晨易形成熱力對流導致短時強降水等強對流天氣的發(fā)生。

4 結論與討論

該研究利用云龍縣40個區(qū)域自動氣象站2013—2021年逐小時降水數(shù)據(jù)，對20 mm/h≤R＜30 mm/h、30 mm/h≤R＜40 mm/h、40 mm/h≤R＜50 mm/h、R≥50 mm/h 4種強度短時強降水的時空分布特征進行了分析，結果表明：

（1）云龍縣短時強降水在空間分布上極其不均，局地性特征明顯。全縣境內(nèi)均有可能出現(xiàn)短時強降水天氣，頻發(fā)區(qū)域主要是西南部的漕澗鎮(zhèn)、民建鄉(xiāng)，其次是東部的團結鄉(xiāng)、關坪鄉(xiāng)以及北部的白石鎮(zhèn)和中部的諾鄧鎮(zhèn)，沘江中下游以及瀾滄江流域出現(xiàn)的概率相對較少些，出現(xiàn)頻次自西南向東北呈多—少—多的分布態(tài)勢。短時強降水多為20 mm/h≤R＜40 mm/h，并以20 mm/h≤R＜30 mm/h為主；最大小時降水量極值自東北向西南呈現(xiàn)大—小—大的空間分布態(tài)勢，最大降水量以30 mm/h≤R＜40 mm/h為主。R≥50 mm/h的極端短時強降水發(fā)生概率相對較低，分布上也比較離散，近9年來僅出現(xiàn)在長新鄉(xiāng)、諾鄧鎮(zhèn)、民建鄉(xiāng)。但因云龍縣特殊的地理環(huán)境和地形地貌，強度不太大的短時強降水天氣往往就可能直接造成山洪、泥石流、滑坡等災害，直接危害人民群眾生命財產(chǎn)安全。

（2）云龍縣短時強降水有很強的季節(jié)性，日際變化和年際變化特征明顯。云龍縣短時強降水僅在雨季出現(xiàn)，主要發(fā)生在夏季和秋季初，最早出現(xiàn)在5月中旬，最遲出現(xiàn)在10月中旬，其中每年7—8月為全縣高發(fā)峰值時段。云龍縣短時強降水有很強的日變化，容易出現(xiàn)在16：00—次日05：00，其中16：00—22：00是高發(fā)時段。近9年云龍縣短時強降水每年發(fā)生頻度有較大差別，2021年最多，2017年最少，R≥50 mm/h的極端短時強降水在2016年前未出現(xiàn)過，2017年開始隔年出現(xiàn)，且在出現(xiàn)頻次和小時雨量極值上均有所提高。

云龍縣短時強降水在時空分布上表現(xiàn)為極其不均，不同站點的短時強降水發(fā)生情況在時間演變過程中也存在較大差異。該研究利用2013—2021年云龍縣逐小時降水數(shù)據(jù)資料，對不同強度的短時強降水時空分布特征進行分析，得出近9年來云龍縣短時強降水時空分布特征，旨在為進一步做好短臨預報預警服務提供幫助。但由于云龍縣地形地貌復雜，全縣區(qū)域自動氣象站數(shù)量有限，且時間序列不夠長，因此在完全反映全縣短時強降水狀況方面還存在一定的局限性。

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