孟麗霞,馬秀蘭,高 源
(1.陽曲縣氣象局,山西 陽曲 030100;2.五臺縣氣象局,山西 五臺 035502)
汛期是一年中降水最集中、降水強度最大的時期,汛期降水會造成山體滑坡、泥石流、城市內(nèi)澇、局地洪澇等災害。很多學者對汛期降水特征進行了探討研究,并取得有益成果[1-3],李智才等[4,5]分析了山西主汛期降水特征,結(jié)果表明山西大部分地區(qū)主汛期降水量均呈下降趨勢,但暴雨的次數(shù)有所增加,說明氣溫升高后,降水量雖然趨于減少,但極端降水事件有增多的趨勢,主要表現(xiàn)在日降水大于30 mm和50 mm降水量卻有所增加,尤以中部地區(qū)增多為主。周晉紅[6]研究表明太原汛期短時強降水日數(shù)具有明顯的年代際變化,短時強降水有明顯的月變化、同時受地形、城市遷移影響的區(qū)域分布特征。
受山西境內(nèi)地形的影響,降水區(qū)域分布很不均勻,區(qū)域差異明顯。據(jù)資料統(tǒng)計[7],陽曲縣汛期雨量比較集中,6月—9月降水量占年降水量的76.5%。因此,本文主要研究陽曲縣汛期降水以及不同等級的變化特征,揭示汛期不同等級降水變化特征及其對汛期降水量貢獻影響,可為陽曲縣汛期防汛抗洪決策提供基礎(chǔ)科學信息。
數(shù)據(jù)來源于陽曲縣國家氣象觀測站1991年—2020年近30年歷年汛期(5月—9月)逐日降水量資料和2017年—2021年區(qū)域自動站汛期(5月—9月)降水量逐日降水量觀測數(shù)據(jù)。
降水等級參照中國氣象局頒布的“降水強度等級劃分標準”的24 h降水量標準,劃分為小雨(日降水量0.1~9.9 mm)、中雨(日降水量10~24.9 mm)、大雨(日降水量25~49.9 mm)、暴雨(日降水量為(日降水量≥50.0 mm);降水日數(shù)是指日降水量≥0.1 mm的日數(shù)。
2.1.1 陽曲縣年汛期降水量時間變化特征
圖1顯示,近30年來陽曲縣年汛期降水量與年份總體呈上升趨勢(1.92 mm/a),90年代年平均汛期降水量338.6 mm,21世紀初平均汛期降水量為340.0 mm,21世紀10年代平均年汛期降水量為366.2 mm。年汛期降水量最大值分別出現(xiàn)在1996年527.1 mm,年汛期降水量最小值出現(xiàn)在1991年177.9 mm。
圖1 1991年—2020年汛期降水量年變化趨勢Fig.1 Annual variation trend of flood season precipitation from 1991 to 2020
2.1.2 陽曲縣年汛期不同等級降水時間變化特征
1991年—2020年陽曲縣汛期年均降水量為348.3 mm,由表1可知:小雨年均汛期降水量為101.7 mm,占比29.2%,小雨降水量范圍在39.1~161.2 mm,最小年出現(xiàn)在1997年,最大年出現(xiàn)在2003年;中雨年均汛期降水量為118.9 mm,占比34.1%,汛期中雨降水量范圍在32.7~200.2 mm,最小年出現(xiàn)在1991年,最大年出現(xiàn)在2020年;大雨年均汛期降水量為98.4 mm,占比28.2%,汛期大雨降水量范圍24.1~202.2 mm,最小年出現(xiàn)在2003年,最大年出現(xiàn)在1996年;暴雨年均汛期降水量為29.3 mm,占比8.4%,汛期暴雨降水量范圍在0~184.1 mm,全年無暴雨出現(xiàn)在19年次,最大年出現(xiàn)在2009年。結(jié)果表明陽曲縣汛期降水量影響順序為中雨>小雨>大雨>暴雨。
表1 1991年—2020年汛期不同降水等級年均降水量及占比Tab.1 Annual average precipitation and itsproportion of different precipitation classesin flood season from 1991 to 2020
1991年——2020年陽曲縣汛期不同等級降水年變化方面(圖2),小雨年汛期降水量呈下降趨勢(-0.47 mm/a),中雨、大雨、暴雨年汛期年降水量呈增加趨勢(中雨0.95 mm/a、大雨0.78 mm/a、暴雨0.76 mm/a)。結(jié)果表明陽曲縣年降水量的增加可能受中雨、大雨、暴雨降水量的增加的影響。
圖2 1991年—2020年不同等級降水量時間變化Fig.2 Temporal changesof precipitation of different levelsfrom 1991 to 2020
統(tǒng)計近30年數(shù)據(jù),陽曲縣汛期降雨日數(shù)約48 d,其中小雨降水日數(shù)為37.1 d、中雨降水日數(shù)為7.6 d、大雨降水日數(shù)為2.8 d、暴雨降水日數(shù)為0.5 d。
1991年—2020年陽曲縣汛期不同等級日數(shù)占比年變化方面(圖3)表明:小雨降水日數(shù)占比呈減少的趨勢,中雨、大雨、暴雨降水日數(shù)占比呈增加的趨勢,其中中雨>大雨>暴雨。
圖3 1991年—2020年不同等級降水日數(shù)占比年變化Fig.3Annual changesin the proportion of precipitation dayswith different gradesfrom 1991 to 2020
利用1990年—2020年陽曲縣近30年國家地面氣象觀測站汛期5月—9月逐日降水資料,分析總結(jié)了汛期降水量和不同降水等級下降水量、降水日數(shù)時間變化規(guī)律,得出以下結(jié)論。
(1)陽曲縣夏季汛期受南來的副熱帶太平洋高壓影響,盛行偏南風,雨量比較集中,據(jù)資料統(tǒng)計[7],陽曲縣6月—9月降水量占年降水量的76.5%,7月—8月是降水的盛期。1991年—2020年陽曲縣汛期年均降水量為348.3 mm,近30年來陽曲縣年汛期降水量與年份總體呈上升趨勢(1.85 mm/a),陽曲縣汛期不同等級平均降水量中以中雨降水量最多,約占汛期降水量的34%,汛期降水量影響順序為中雨>小雨>大雨>暴雨。
(2)統(tǒng)計近30年數(shù)據(jù),陽曲縣汛期降雨日數(shù)約48 d,陽曲縣小雨降水日數(shù)為37.1 d、中雨降水日數(shù)為7.6 d期大雨降水日數(shù)為2.8 d、暴雨降水日數(shù)為0.5 d。汛期不同等級日數(shù)占比小雨降水日數(shù)占比呈減少的趨勢,中雨、大雨、暴雨降水日數(shù)占比呈增加的趨勢,其中中雨>大雨>暴雨。
(3)陽曲縣汛期降水各級降水量年變化趨勢和降水日數(shù)年變化趨勢是一致的,小雨呈一致減少趨勢,中雨、大雨、暴雨呈一致的增加趨勢。說明小雨雖仍是陽曲縣降水天氣最主要的形式,占比80%左右,但隨著全球變暖氣溫升高后,極端降水事件有增多的趨勢,短時強降水的發(fā)生更容易引發(fā)洪澇,地質(zhì)災害事件發(fā)生。