施倩雯，柯莉萍，聶 祥，楊 洋，趙庭飛

(1.貴州省織金縣氣象局，織金 552100；2.貴州省威寧縣氣象局，威寧 553100；3.貴州省畢節(jié)市氣象局，畢節(jié) 522400)

0 引言

短時(shí)強(qiáng)降水作為一種具有明顯局地性和突發(fā)性的天氣現(xiàn)象，往往會(huì)引起山洪、滑坡、泥石流等次生災(zāi)害，對(duì)人民生活、農(nóng)業(yè)生產(chǎn)等造成較大影響。2016-07-19-2016-07-20，華北出現(xiàn)極端強(qiáng)降水天氣，短時(shí)強(qiáng)降水特征明顯，河北、河南等地小時(shí)雨強(qiáng)達(dá)50～100 mm，局地達(dá)100 mm以上，最大小時(shí)雨強(qiáng)為河北贊皇縣石巖139.7 mm，造成河北部分地區(qū)受災(zāi)嚴(yán)重[1]。因此短時(shí)強(qiáng)降水天氣過程的準(zhǔn)確預(yù)報(bào)對(duì)于氣象防災(zāi)減災(zāi)工作有著重要意義，又因其發(fā)展迅速，局地性強(qiáng)的特點(diǎn)，一直是眾多氣象工作者的研究重點(diǎn)[2-4]。陳炯等基于1991-2009年4—9月國(guó)家基本基準(zhǔn)氣象站逐時(shí)降水資料，發(fā)現(xiàn)大陸短時(shí)強(qiáng)降水月際分布與東亞夏季風(fēng)活動(dòng)密切相關(guān)，日變化表現(xiàn)為明顯的三峰型，且不同下墊面區(qū)域短時(shí)強(qiáng)降水峰值時(shí)段、持續(xù)時(shí)間顯著不同[5]；毛冬艷等分析發(fā)現(xiàn)西南地區(qū)短時(shí)強(qiáng)降水主要集中在4-10月，且貴州東南部為3個(gè)強(qiáng)降水高發(fā)區(qū)之一，主要以30 mm/h以上的小時(shí)降水強(qiáng)度為主，且具有明顯的夜發(fā)性[6，7]；肖蕾等通過對(duì)貴州短時(shí)強(qiáng)降水作時(shí)空分析發(fā)現(xiàn)貴州短時(shí)強(qiáng)降水空間分布與地形特征密切相關(guān)，整體呈現(xiàn)南多北少、東多西少的分布特征，雨強(qiáng)也整體表現(xiàn)為南強(qiáng)北弱的分布特征[8]；石艷等在證明區(qū)域站資料具有參考價(jià)值的基礎(chǔ)上，進(jìn)一步分析貴州省短時(shí)強(qiáng)降水特征及其與因?yàn)?zāi)死亡人員發(fā)生的關(guān)聯(lián)性，發(fā)現(xiàn)暴雨區(qū)域主要集中在貴州省的西南部、東北部及東南部，且以西南部暴雨區(qū)域范圍最大。同時(shí)其研究結(jié)果表明織金縣屬于西南部暴雨區(qū)域范圍，且織金縣桂果鎮(zhèn)、黑土鄉(xiāng)、珠藏鎮(zhèn)屬致災(zāi)(人員死亡)強(qiáng)降雨易發(fā)鄉(xiāng)鎮(zhèn)[9-11]。

織金縣地處烏江上游支流六沖河與三岔河交匯處的三角地帶，屬亞熱帶高原季風(fēng)溫潤(rùn)氣候，是“黔中經(jīng)濟(jì)區(qū)”的重要組成部分和“畢水興能源資源富集區(qū)”的規(guī)劃區(qū)域，也是畢節(jié)試驗(yàn)區(qū)連接黔中經(jīng)濟(jì)區(qū)、滇中經(jīng)濟(jì)區(qū)和黔北經(jīng)濟(jì)協(xié)作區(qū)的重要節(jié)點(diǎn)。同時(shí)，織金作為貴州省西南部暴雨集中區(qū)的一部分[12-15]，每年都受到強(qiáng)降水引發(fā)的洪澇、山體滑坡、泥石流等次生災(zāi)害帶來(lái)的不同程度的影響，而短時(shí)強(qiáng)降水的預(yù)報(bào)難度為該縣氣象防災(zāi)減災(zāi)工作帶來(lái)一定困難。文章通過對(duì)織金縣短時(shí)強(qiáng)降水時(shí)空分布特征進(jìn)行研究分析，為掌握其降水特征、做好預(yù)報(bào)分析提供一定參考依據(jù)。

1 數(shù)據(jù)來(lái)源與處理

為保證區(qū)域站資料的數(shù)據(jù)完整性及代表性，文章選取2010—2020年4-10月包括織金縣國(guó)家基本氣象站在內(nèi)的26個(gè)站點(diǎn)逐小時(shí)降水?dāng)?shù)據(jù)作為研究對(duì)象。短時(shí)強(qiáng)降水以中央氣象臺(tái)業(yè)務(wù)規(guī)定作為標(biāo)準(zhǔn)：1個(gè)站點(diǎn)1 h降雨量大于20 mm，記為1次；1個(gè)站點(diǎn)多個(gè)時(shí)次達(dá)到標(biāo)準(zhǔn)，或多個(gè)站點(diǎn)同個(gè)時(shí)次達(dá)到標(biāo)準(zhǔn)，累加統(tǒng)計(jì)。為更好地分析短時(shí)強(qiáng)降水時(shí)空分布特征，文章參考肖蕾等的標(biāo)準(zhǔn)，將短時(shí)強(qiáng)降水分為20 mm≤R1h<40 mm、40 mm≤R1h<60 mm、60 mm≤R1h<80 mm、R1h≥80 mm 4個(gè)等級(jí)。

2 結(jié)果與分析

2.1 空間分布特征

由短時(shí)強(qiáng)降水頻次空間分布可知，2010-2020年織金縣累計(jì)發(fā)生短時(shí)強(qiáng)降水1827站次，平均70次/站，發(fā)生頻次最多為珠藏111次、最少為八步33次，其空間分布整體表現(xiàn)為中南部高值區(qū)、北部低值區(qū)，且在中南部高值區(qū)存在3個(gè)高頻中心，分別位于阿弓、珠藏以及貓場(chǎng)、實(shí)興、牛場(chǎng)3個(gè)鄉(xiāng)鎮(zhèn)交界處，均大于90次/站；由平均降水強(qiáng)度空間分布可知，2010-2020年織金縣短時(shí)強(qiáng)降水平均降水強(qiáng)度為26.5～33.9 mm/h，空間分布整體表現(xiàn)為中部降水強(qiáng)度整體大于四周，且在三甲、桂果一帶表現(xiàn)為降水強(qiáng)度高值區(qū)，在該縣東北部邊緣一帶存在降水強(qiáng)度低值區(qū)；最大降水強(qiáng)度在43.9～135 mm/h，空間分布與平均降水強(qiáng)度表現(xiàn)較為一致。值得注意的是，短時(shí)強(qiáng)降水高頻中心與降水強(qiáng)度高值中心表現(xiàn)并不一致，但在東北邊緣一帶均表現(xiàn)為一致的低值區(qū)。

圖1給出了20 mm≤R1 h<40 mm等級(jí)降水量占總降水量百分比的空間分布圖，由圖可知，織金縣東北部短時(shí)強(qiáng)降水少發(fā)區(qū)以及降水強(qiáng)度低值中心主要以20～40 mm/h等級(jí)降水為主，占總降水量80%以上，而降水強(qiáng)度高值中心(三甲、桂果一帶)則表現(xiàn)為20～40 mm/h等級(jí)降水占比不高，尚未達(dá)到60%，與降水平均強(qiáng)度、最大強(qiáng)度空間分布有一定的一致性，表明該縣≥40 mm/h等級(jí)的短時(shí)強(qiáng)降水對(duì)降水強(qiáng)度大值區(qū)貢獻(xiàn)較大，對(duì)短時(shí)強(qiáng)降水頻發(fā)中心貢獻(xiàn)較小。

圖1 20 mm≤R1h<40 mm等級(jí)降水量占總降水量百分比空間分布(單位：%)

2.2 時(shí)間分布特征

2.2.1 年際變化特征

圖2給出了織金縣短時(shí)強(qiáng)降水發(fā)生站次和平均強(qiáng)度年際變化曲線，由圖可知，該縣短時(shí)強(qiáng)降水發(fā)生站次在88(2013年)～254站次(2019年)，平均強(qiáng)度在28.4(2010年)～34.2 mm/h(2013年)，整體呈上下波動(dòng)狀態(tài)，沒有明顯的變化趨勢(shì)。

圖2 短時(shí)強(qiáng)降水發(fā)生站次和平均強(qiáng)度年際變化

2.2.2 月際變化特征

圖3給出了2010—2020年4-10月織金縣短時(shí)強(qiáng)降水發(fā)生站次和平均強(qiáng)度月際變化，由圖可知，該縣短時(shí)強(qiáng)降水發(fā)生站次月際變化呈明顯單峰型，最大值為6月574站次，最小值為10月58站次，且6月、7月為短時(shí)強(qiáng)降水高發(fā)期，占比達(dá)55%。與之相比，平均降水強(qiáng)度只在6月表現(xiàn)為降水強(qiáng)度大值區(qū)，為31.9 mm/h，在4月和10月表現(xiàn)為降水較弱月份，分別為27 mm/h、27.2 mm/h，其余月份強(qiáng)度未表現(xiàn)出明顯的變化趨勢(shì)。結(jié)合各等級(jí)短時(shí)強(qiáng)降水站次月際分布(圖4a)可以看出20 mm≤R1h<40 mm、40 mm≤R1h<60 mm、60 mm≤R1h<80 mm等級(jí)降水量發(fā)生站次與短時(shí)強(qiáng)降水發(fā)生總站次與月際分布較為一致，均表現(xiàn)為明顯的單峰型，且6月均為短時(shí)強(qiáng)降水發(fā)生最為頻繁時(shí)期，其中20 mm≤R1h<40 mm、40 mm≤R1h<60 mm均以7月為次高峰期，以10月為發(fā)生短時(shí)強(qiáng)降水最少時(shí)期，60 mm≤R1h<80 mm則以5月為發(fā)生次高峰期，4月和10月均無(wú)該等級(jí)短時(shí)強(qiáng)降水產(chǎn)生，而R1h≥80 mm則只發(fā)生在6月、7月和9月，其中9月只發(fā)生1次，7月為發(fā)生最頻繁時(shí)期。圖4(b)給出了各等級(jí)短時(shí)強(qiáng)降水降水量占總降水量百分比逐月分布，由圖可以看出，20 mm≤R1h<40 mm、40 mm≤R1h<60 mm兩個(gè)等級(jí)的趨勢(shì)變化呈反向，但均以20 mm≤R1h<40 mm等級(jí)降水量占比最高，最小為6月68%，4月和10月占比均超過90%，40 mm≤R1h<60 mm、60 mm≤R1h<80 mm、R1h≥80 mm占比則分別以8月、5月、7月最高，占比分別為22.7%、9.3%、3.1%。進(jìn)一步說(shuō)明了織金縣短時(shí)強(qiáng)降水月際分布結(jié)構(gòu)：除R1h≥80 mm等級(jí)外，其余各等級(jí)均以6月為短時(shí)強(qiáng)降水高發(fā)期，且各月短時(shí)強(qiáng)降水降水量占比均與強(qiáng)度等級(jí)成反比。

圖3 短時(shí)強(qiáng)降水發(fā)生站次和平均強(qiáng)度月際變化

圖4 各等級(jí)短時(shí)強(qiáng)降水站次(a)和各等級(jí)降水量占總降水量百分比(b)逐月分布

2.2.3 日變化特征

通過分析該縣短時(shí)強(qiáng)降水發(fā)生站次和平均強(qiáng)度日變化曲線可知，織金縣短時(shí)強(qiáng)降水發(fā)生頻次同月際分布相同表現(xiàn)為明顯的單峰型，在00：00達(dá)到頂峰，為193站次，22：00—04：00共計(jì)7個(gè)時(shí)次為短時(shí)強(qiáng)降水頻發(fā)期，各時(shí)次均超過100站次，累計(jì)發(fā)生1132站次，占總站次62%。00：00后，發(fā)生站次逐時(shí)下降，在11：00達(dá)到最低值，僅僅只有7站次，08：00-20：00，13個(gè)時(shí)次累計(jì)發(fā)生短時(shí)強(qiáng)降水420站次，占比僅為23%，尚未達(dá)到短時(shí)強(qiáng)降水頻發(fā)期發(fā)生站次的一半，說(shuō)明該縣降水以夜間為主，20：00以后為主要降水時(shí)段，至22：00達(dá)到降水發(fā)生頻繁期。相比較而言，平均雨強(qiáng)日變化特征表現(xiàn)較弱，存在3個(gè)明顯峰值：21：00、23：00及8：00，分別為32.6 mm/h、32.9 mm/h、33.5 mm/h，但能明顯看出夜間平均降水強(qiáng)度明顯大于白天，21：00-08：00平均降水強(qiáng)度為31.2 mm/h，09：00-20：00平均降水強(qiáng)度為27.7 mm/h，進(jìn)一步說(shuō)明該縣短時(shí)強(qiáng)降水夜雨特征。

結(jié)合各等級(jí)短時(shí)強(qiáng)降水站次日變化曲線可以看出20 mm≤R1h<40mm等級(jí)短時(shí)強(qiáng)降水日變化與總站次日變化趨勢(shì)幾乎完全一致，均表現(xiàn)為明顯的單峰型，最大值依舊出現(xiàn)在00：00，為160站次，最小值依舊出現(xiàn)在11：00，為7站次；40 mm≤R1h<60mm等級(jí)短時(shí)強(qiáng)降水日變化與總站次變化趨勢(shì)較為相似，但其最大值出現(xiàn)在23：00，且在08：00存在一個(gè)小高峰；而對(duì)于R1h≥60 mm等級(jí)的短時(shí)強(qiáng)降水則主要出現(xiàn)在晚21：00至凌晨06：00，累計(jì)站次達(dá)51站次，其余時(shí)次僅出現(xiàn)5站次。從各等級(jí)降水量占總降水量百分比日變化曲線可以看出20 mm≤R1h<40 mm等級(jí)降水量夜間(20：00-08：00)多在70%左右呈波動(dòng)起伏狀態(tài)，在07：00達(dá)到一個(gè)小峰值，占比達(dá)86%，隨即又在08：00達(dá)到一個(gè)最低值，占比僅為59%，而在白天時(shí)段(11：00-19：00)，該等級(jí)降水量占比除在18：00為74%以外，其余時(shí)次均大于80%，在11：00-13：00更是達(dá)到了100%。這進(jìn)一步表明織金縣短時(shí)強(qiáng)降水多出現(xiàn)在夜間時(shí)段，且夜間降水強(qiáng)度明顯高于白天，此外值得注意的是，08：00雖然降水發(fā)生不算頻繁，但其40 mm/h以上降水占比為41%，為所有時(shí)次中最大值，且以40 mm≤R1h<60 mm等級(jí)短時(shí)強(qiáng)降水為主。

3 結(jié)束語(yǔ)

文章利用織金縣國(guó)家基本氣象站及區(qū)域自動(dòng)氣象站的降水?dāng)?shù)據(jù)，統(tǒng)計(jì)分析了織金縣短時(shí)強(qiáng)降水時(shí)空分布特征，分析結(jié)果為進(jìn)一步做好強(qiáng)降水氣象服務(wù)工作提供了參考。