1981—2020年吳川市暴雨氣候特征分析

摘 要：利用統(tǒng)計(jì)學(xué)方法、M-K檢驗(yàn)法和小波分析，對(duì)1981—2020年吳川市暴雨氣候特征進(jìn)行分析。結(jié)果表明：（1）1981—2020年吳川市的暴雨日數(shù)呈現(xiàn)出減少的趨勢(shì)，但趨勢(shì)變化不明顯；（2）吳川市各月都有暴雨發(fā)生。暴雨月際分布呈雙峰型，主峰和次峰分別出現(xiàn)在6、8月；大暴雨月際分布亦呈雙峰型，主峰與次峰分別出現(xiàn)在7、8月；（3）1981—2020年吳川市出現(xiàn)45次持續(xù)性暴雨，集中發(fā)生在汛期，占總次數(shù)的95.5%；（4）相關(guān)性分析表明，1981—2020年吳川市暴雨日數(shù)與暴雨降水量、年降水量的相關(guān)系數(shù)分別為0.97和0.90，且經(jīng)過(guò)0.01顯著性水平檢驗(yàn)；（5）吳川市暴雨日數(shù)在1983、1985年存在突變。但總體趨勢(shì)并不十分明顯；（6）小波分析顯示吳川市暴雨頻次存在著31年的大周期和21年的周期性。

關(guān)鍵詞：暴雨；氣候特征；小波分析；暴雨日數(shù)

中圖分類(lèi)號(hào)：P426.62 文獻(xiàn)標(biāo)志碼：B 文章編號(hào)：2095–3305（2024）09–0-03

隨著全球變暖加劇，極端事件頻發(fā)，暴雨事件的頻率和強(qiáng)度均呈現(xiàn)增加的趨勢(shì)[1-2]。當(dāng)前，許多氣象工作者已經(jīng)對(duì)暴雨的氣候特征變化規(guī)律展開(kāi)了相關(guān)研究，并取得了一定研究成果[3-7]。然而，暴雨時(shí)間在不同地域表現(xiàn)出明顯的差異，因此，對(duì)氣候變化的響應(yīng)也各不相同?；诖耍詮V東省吳川市為研究對(duì)象，選取1981—2020年歷史暴雨的相關(guān)數(shù)據(jù)資料，分析吳川市暴雨氣候特征，全面了解暴雨事件的規(guī)律性和氣候特征，為吳川市暴雨事件的預(yù)測(cè)預(yù)警和防災(zāi)減災(zāi)提供科學(xué)依據(jù)和技術(shù)支持。

1 吳川市概況

吳川市位于廣東省西南部的鑒江平原上，東接茂名市茂南區(qū)，北接化州，西接湛江市坡頭區(qū)，南瀕南海。吳川市屬亞熱帶性季風(fēng)氣候，日照充足，熱量豐富，高溫多雨。近年來(lái)，隨著氣候變化和城鎮(zhèn)化進(jìn)程的加劇，吳川市暴雨事件的頻率和強(qiáng)度呈現(xiàn)出增加的趨勢(shì)，給當(dāng)?shù)鼐用竦纳?、交通、生產(chǎn)等方面帶來(lái)了嚴(yán)重的影響，對(duì)城市基礎(chǔ)設(shè)施和生態(tài)環(huán)境也造成了一定程度的沖擊。

2 資料與方法

選取吳川市國(guó)家氣象觀測(cè)站1981—2020年逐日降水資料，采用統(tǒng)計(jì)學(xué)、M-K（Mann-Kendall）檢驗(yàn)法、小波分析等數(shù)理統(tǒng)計(jì)方法分析1981—2020年吳川市暴雨日數(shù)的氣候特征。

規(guī)定日降水量20：00—翌日20：00（北京時(shí)，下同）≥50 mm為1個(gè)暴雨日，日降水量≥100 mm為1個(gè)大暴雨日，日降水量≥250 mm為1個(gè)特大暴雨日。同時(shí)，定義連續(xù)≥2 d的暴雨為連續(xù)暴雨。

3 結(jié)果與分析

3.1 暴雨日數(shù)的年際變化

1981—2020年，吳川市暴雨日數(shù)共計(jì)293 d，平均每年暴雨日數(shù)7.3 d。其中，大暴雨日數(shù)66 d，占總暴雨日數(shù)的22.5%，平均每年出現(xiàn)1.7 d。統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)顯示，盡管吳川市每年都會(huì)出現(xiàn)暴雨，但暴雨頻率存在顯著的年際變化。

2022年的暴雨日數(shù)達(dá)到了17 d，是1981—2020年間最多的一年。而在1984、1985、1994、1997、2001和2008年，暴雨日數(shù)平均為13.2 d，比歷年平均值多出5.9 d，是暴雨頻繁出現(xiàn)的時(shí)期；相反，在2003、2004年，暴雨日數(shù)最少，僅為2 d。最多的大暴雨日數(shù)出現(xiàn)在1981年，為5 d（圖1）。

通過(guò)最小二乘法對(duì)暴雨總?cè)諗?shù)與年份進(jìn)行擬合分析發(fā)現(xiàn)，1981—2020年吳川市的暴雨日數(shù)呈現(xiàn)出減少的趨勢(shì)，其減少趨勢(shì)為0.2 d/10年。但這一趨勢(shì)變化并不明顯，未能通過(guò)α=0.05的顯著水平檢驗(yàn)。

3.2 暴雨的月分布

如圖2所示，1981—2020年吳川市全年各月均出現(xiàn)暴雨。暴雨的月際分布呈雙峰型，主峰出現(xiàn)在6月，暴雨日數(shù)占全年總暴雨日數(shù)的21.8% ；次峰出現(xiàn)在8月，占全年總暴雨日數(shù)的19.1%。

大暴雨的月際分布亦呈雙峰型，主峰與次峰分別出現(xiàn)在7、8月。此外，吳川市每年的2、3月均無(wú)大暴雨出現(xiàn)。

3.3 暴雨的持續(xù)性

定義持續(xù)時(shí)間≥2 d的暴雨事件為持續(xù)性暴雨。1981—2020年，吳川市共發(fā)生了45次持續(xù)性暴雨，總計(jì)持續(xù)時(shí)間為101 d，占所有暴雨日總數(shù)的34.5%。其中，持續(xù)2 d的暴雨發(fā)生了37次，持續(xù)3 d的暴雨發(fā)生了6次，持續(xù)4 d的暴雨發(fā)生了1次，持續(xù)5 d的暴雨發(fā)生了1次，未出現(xiàn)持續(xù)時(shí)間≥6 d的持續(xù)性暴雨事件。

1981—2020年，最早發(fā)生持續(xù)性暴雨的日期為2002年5月9—10日，最晚發(fā)生持續(xù)性暴雨的日期為2001年12月17—18日。一般而言，持續(xù)性暴雨集中在汛期，占總次數(shù)的95.5%。6、8月是持續(xù)性暴雨的高發(fā)月份，而1—4月及11月則未發(fā)生持續(xù)性暴雨。

3.4 年暴雨日數(shù)與年降水量的相關(guān)性

1981—2020年，吳川市年平均降水量為1 565.0 mm，其中，年平均暴雨降水量為629.2 mm，占年降水總量的40.2%。

相關(guān)性分析表明，暴雨日數(shù)與暴雨降水量、年降水量的相關(guān)系數(shù)分別為0.97和0.90。而且經(jīng)過(guò)0.01顯著性水平檢驗(yàn)，顯示相關(guān)性非常顯著。這進(jìn)一步說(shuō)明，在暴雨日數(shù)多（少）的年份，暴雨降水量和年降水量均會(huì)相應(yīng)增加（減少）。

3.5 暴雨的突變檢驗(yàn)

利用M-K檢驗(yàn)法對(duì)吳川市1981—2020年暴雨日數(shù)進(jìn)行了突變分析。從圖3可知，在1983—1988年及2000—2002年，暴雨日數(shù)呈現(xiàn)上升趨勢(shì)，其余年份呈下降趨勢(shì)。

同時(shí)，UF曲線(xiàn)未能通過(guò)顯著性水平α=0.05的臨界線(xiàn)水平，而UB曲線(xiàn)卻通過(guò)了該水平。UF和UB曲線(xiàn)在置信水平區(qū)間[-1.96，1.96]內(nèi)相交，交點(diǎn)分別為1983年和1985年，表明這兩年存在突變。然而，總體趨勢(shì)并不十分明顯。

3.6 暴雨的周期分析

利用小波分析方法深入研究吳川市暴雨日數(shù)在不同時(shí)間尺度上的變化周期。如圖4所示，1981—2020年暴雨日數(shù)存在著31年的大周期，同時(shí)呈現(xiàn)出21年的周期性。1992—2004年，為準(zhǔn)12年周期的震蕩階段。而在1997—2005年，則顯現(xiàn)出明顯的準(zhǔn)8年周期震蕩。

4 暴雨變化對(duì)吳川市的影響

暴雨變化對(duì)吳川市的自然環(huán)境造成了顯著的沖擊。強(qiáng)降水導(dǎo)致河流水位迅速上漲，容易引發(fā)洪澇災(zāi)害。洪水泛濫不僅破壞了河岸的植被，還導(dǎo)致土壤侵蝕和水土流失問(wèn)題日益嚴(yán)重[8-10]。此外，暴雨還可能引發(fā)山體滑坡、泥石流等地質(zhì)災(zāi)害，對(duì)吳川市的地形地貌產(chǎn)生長(zhǎng)期的影響。

在社會(huì)經(jīng)濟(jì)方面，暴雨變化給吳川市帶來(lái)了不小的挑戰(zhàn)。暴雨導(dǎo)致的洪澇災(zāi)害常常造成農(nóng)作物受損、交通受阻、基礎(chǔ)設(shè)施破壞等問(wèn)題。這不僅影響了農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的穩(wěn)定性，而且使得市民的生活受到嚴(yán)重干擾。同時(shí)，暴雨災(zāi)害還可能導(dǎo)致工廠(chǎng)停產(chǎn)、商業(yè)活動(dòng)減少，進(jìn)而對(duì)吳川市的經(jīng)濟(jì)增長(zhǎng)產(chǎn)生負(fù)面影響。

對(duì)于居民生活而言，暴雨變化同樣帶來(lái)了諸多不便。暴雨天氣可能導(dǎo)致居民出行困難，甚至對(duì)生命和財(cái)產(chǎn)造成損失。此外，暴雨還可能引發(fā)城市內(nèi)澇，導(dǎo)致居民生活環(huán)境惡化，增加疾病傳播的風(fēng)險(xiǎn)。因此，暴雨變化對(duì)吳川市居民的生活質(zhì)量和健康安全構(gòu)成了嚴(yán)重威脅。

為了應(yīng)對(duì)這一挑戰(zhàn)，吳川市需要在自然環(huán)境保護(hù)、社會(huì)經(jīng)濟(jì)發(fā)展、居民生活保障及城市規(guī)劃管理等方面進(jìn)行全面的考慮和調(diào)整。通過(guò)制定科學(xué)合理防災(zāi)措施，以減少暴雨變化帶來(lái)的負(fù)面影響，從而促進(jìn)當(dāng)?shù)亟?jīng)濟(jì)社會(huì)高質(zhì)量、可持續(xù)發(fā)展。

5 結(jié)論

（1）吳川市年平均暴雨日數(shù)為7.3 d，年平均大暴雨日數(shù)為1.7 d，暴雨頻率存在顯著的年際變化。最多年份的暴雨日數(shù)達(dá)17 d，暴雨日數(shù)最少的只有2 d。1981—2020年吳川市暴雨日數(shù)呈現(xiàn)出減少的趨勢(shì)，其減少趨勢(shì)為0.2 d/10 年，但這一趨勢(shì)變化并不明顯，未能通過(guò)α=0.05的顯著水平檢驗(yàn)。

（2）吳川市各月都有暴雨發(fā)生。暴雨的月際分布呈雙峰型，主峰出現(xiàn)在6月，次峰出現(xiàn)在8月；大暴雨的月際分布亦呈雙峰型，主峰與次峰分別出現(xiàn)在7月和8月。

（3）1981—2020年吳川市共出現(xiàn)45次持續(xù)性暴雨，總計(jì)持續(xù)時(shí)間為101 d，占所有暴雨日總數(shù)的34.5%。持續(xù)性暴雨集中在汛期，占總次數(shù)的95.5%。6、8月是持續(xù)性暴雨的高發(fā)月份，而1—4月及11月則未發(fā)生持續(xù)性暴雨。

（4）1981—2020年吳川市年平均降水量為1 565.0 mm，其中，年平均暴雨降水量為629.2 mm，占年降水總量的40.2%。相關(guān)性分析表明，暴雨日數(shù)與暴雨降水量、年降水量的相關(guān)系數(shù)分別為0.97和0.90，且通過(guò)0.01顯著性水平檢驗(yàn)。

（5）吳川市暴雨日數(shù)在1983、1985年中存在突變。然而，總體趨勢(shì)并不十分明顯。

（6）通過(guò)小波分析方法顯示吳川市暴雨頻次存在31年的大周期和21年的周期性。1992—2004年，為準(zhǔn)12年周期的震蕩階段。而在1997—2005年，則顯現(xiàn)出明顯的準(zhǔn)8年周期震蕩。

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收稿日期：2024-06-11

作者簡(jiǎn)介：陳曉珠（1994—），女，廣東茂名人，助理工程師，研究方向?yàn)樘鞖忸A(yù)報(bào)、氣象觀測(cè)。