摘 要:基于遂川國家基準氣候站1983—2022年汛期(4—9月)逐小時降水數(shù)據(jù)和2018—2022年汛期51個自動站逐小時降水量資料,采用Excel軟件、Surfer軟件分析遂川縣汛期短時強降水時空分布特征。結(jié)果表明:近40年來,遂川縣城汛期短時強降水以20~30 mm量級為主,年次數(shù)波動較大,月次數(shù)集中出現(xiàn)在6—8月;日次數(shù)主要出現(xiàn)在15:00~19:00,夜間至上午的次數(shù)較少;近5年來,遂川縣區(qū)域汛期短時強降水頻次高值區(qū)位于中北部,西部和東部為降水頻次低值區(qū),區(qū)域逐月總次數(shù)呈正態(tài)分布,集中發(fā)生在5—8月,日次數(shù)于午時出現(xiàn)的頻率極高,上午和夜間出現(xiàn)的頻率較低,集中發(fā)生時段為14:00~21:00。
關(guān)鍵詞:遂川;汛期;短時強降水;時空分布;副熱帶天氣系統(tǒng)
中圖分類號:P426.6 文獻標志碼:B 文章編號:2095–3305(2024)08–0-03
遂川縣位于江西省西南邊境、吉安市西南部,其西北部與井岡山的羅霄山脈相連,西與湖南省桂東縣、炎陵縣交界,總體地形為山多田少,地勢呈向東北開口的“簸箕”狀,自西南向東北依次分布有中山、低山、丘陵和河谷平原,是吉安市面積最大、人口最多、地質(zhì)災害隱患點最多的縣[1]。由于西部山區(qū)地形地質(zhì)條件復雜,降水較為集中,加上人類活動帶來的破壞作用,該地區(qū)地質(zhì)災害風險高,尤其遇短時強降雨,極易引發(fā)山洪、滑坡、泥石流等次生災害[2]。據(jù)遂川縣應急管理局統(tǒng)計,2018年6月7—10日遂川縣受暴雨影響,約11.56萬人口受災,轉(zhuǎn)移安置人口約1.93萬人,倒塌房屋1 532間,直接經(jīng)濟損失32 730.8萬元,農(nóng)作物受災面積5 880.1 hm2,損壞灌溉設(shè)施140處,水利經(jīng)濟損失820萬元,通信中斷10 h。
近年來,隨著區(qū)域自動氣象站網(wǎng)的迅速發(fā)展,許多學者為深化對區(qū)域性短時強降水演變規(guī)律的認識,將研究對象由年、季氣候特征逐漸轉(zhuǎn)為短時強降水特
征[3]。王楠等[4]通過研究陜西省短時強降水的時空分布特征,認為≥10 mm/h較適宜該省短時強降水界定;陜西省短時強降水多以零散分布、陣發(fā)性為主,且對暴雨日具有影響。王酈等[5]選取了3個防洪城市共46個站點的數(shù)據(jù)資料,分析文山州3個防洪城市短時強降水時空分布特征,認為3個防洪城市極值出現(xiàn)時間與各縣(市)短時強降水高峰期相對應。黃春華等[6]基于小時雨量的防城港市短時強降水特征分析,認為短時強降水大值區(qū)位于十萬大山南側(cè)的迎風坡及喇叭口地形,短時強降水日變化特征明顯。
遂川縣1951—2010年暴雨多發(fā)生在夜間,以降水量50.0~99.9 mm的暴雨居多,但目前仍缺乏對遂川縣短時強降水日變化和時空分布特征的研究,因此,在前人的研究基礎(chǔ)上,利用近40年國家站汛期小時雨量、近5年51個自動站,針對遂川縣短時強降水進行時空分布特征分析,進而更好地強化“一小時叫應”氣象服務工作,以期減少此類天氣造成的各項損失。
1 資料與方法
1.1 資料
以中央氣象臺定義的短時強降水作為標準,即1 h
降水量≥20 mm的降水量,1天中一個站多次出現(xiàn)短時強降水過程時次累加統(tǒng)計。由于區(qū)域站建站時間較晚且不統(tǒng)一,為了保證區(qū)域站資料數(shù)據(jù)的完整性和代表性,選取遂川國家基準氣候站1983—2022年汛期(4—9月)逐小時降水數(shù)據(jù)和2018—2022年汛期51個自動站逐小時降水量資料,資料來源均為江西省氣象局。
1.2 方法
采用Excel軟件對原始數(shù)據(jù)進行統(tǒng)計分類,通過歸類匯總、對比分析等統(tǒng)計方法,對遂川國家基準氣候站1983—2022年汛期(4—9月)逐小時降水數(shù)據(jù)進行年代際變化特征、月變化特征、日變化特征分析,再采用Surfer軟件對2018—2022年汛期51個自動站逐小時降水量資料進行克里金插值,提高插值所得區(qū)域分布圖結(jié)果的精準性。
2 汛期短時強降水的時空分布特征
2.1 縣城汛期短時強降水的強度特征
近40年來,縣城每小時平均降水量為0.22 mm,共出現(xiàn)218次短時強降水,短時強降水平均29.3 mm/h,以20~30 mm量級為主,占67%;40~50 mm與>50 mm的次數(shù)相差不大,分別占比為7%、6%。最大1 h雨強為87.7 mm,出現(xiàn)在1992年6月15日16:00;其次為71.6 mm,出現(xiàn)在2012年8月21日15:00。短時強降水年極值集中出現(xiàn)在6月和8月,40年中分別出現(xiàn)了13次和12次,共占比62.5%。
2.2 縣城汛期短時強降水的年代際變化特征
近40年來,縣城汛期短時強降水年平均為5.5次,2006年和2008年短時強降水出現(xiàn)次數(shù)最多,高達12次;其次為2019年,出現(xiàn)了11次,1989年未出現(xiàn)短時強降水。根據(jù)圖1可以得出,縣城汛期短時強降水年累積次數(shù)呈增加趨勢,但其線性趨勢線擬合優(yōu)度較低,效果較差,可忽略,存在波動變化規(guī)律。與李琛等[7]
認為2007—2012年北京短歷時強降雨的次數(shù)大體呈遞增趨勢,但各年發(fā)生的次數(shù)差異較大的結(jié)論類似。因此,近40年來,縣城汛期短時強降水總體按照不定期的“先下降再上升”的波動持續(xù)變化,同時存在極端性(圖1)。
2.3 縣城汛期短時強降水的月分布特征
近40年,縣城汛期短時強降水最早出現(xiàn)在4月3日06:00,最晚出現(xiàn)在9月28日20:00。汛期短時強降水從5月開始增加,集中出現(xiàn)在6—8月,9月開始回落,正好符合“七下八上”多雨時段的說法。6月短時強降水次數(shù)占比最多,為27.1%,4月占比最少,為7.8%(圖2)。
2.4 縣城汛期短時強降水的日分布特征
00:00~14:00短時強降水總體呈先減少再增加的波動趨勢,比較平穩(wěn),各時段出現(xiàn)的短時強降水次數(shù)相差不大,15:00~19:00短時強降水呈明顯增加趨勢,16:00~19:00先達到峰值,后呈下降趨勢,20:00~23:00呈穩(wěn)定波動狀態(tài)??傮w而言,遂川縣汛期短時強降水夜間至上午次數(shù)較少,集中出現(xiàn)在午后至傍晚,15:00~19:00是短時強降水的高發(fā)期,主要受地形和午后熱對流的影響(圖3)。
2.5 區(qū)域汛期短時強降水的空間分布特征
為了更直接、客觀地描述遂川區(qū)域短時強降水空間分布特征,采用Surfer軟件,以各區(qū)域站點短時強降水量為基礎(chǔ),并利用克里金插值法,獲得遂川縣區(qū)域汛期短時強降水空間分布圖。
近5年來,遂川縣區(qū)域汛期短時強降水極大值出現(xiàn)在2018年9月21日00:00禾源鎮(zhèn),為116.4 mm;其次是2018年8月23日01:00枚江鎮(zhèn),為86.1 mm,每個站年平均次數(shù)為5.13次。降水頻次高值區(qū)位于中北部,有3個強降水中心,西部和東部為降水頻次低值區(qū)。這種分布狀態(tài)與天氣系統(tǒng)、大氣狀態(tài)、地形地貌有著密切關(guān)系。遂川縣中北部處于喇叭口地形,喇叭口效應加上迎風坡效應,使得低層偏南暖濕氣流北上遇到山體阻擋被迫抬升,加強上升運動,有利于降水的發(fā)生,增加了短時強降水發(fā)生的次數(shù)和量級(圖4)。
2.6 區(qū)域汛期短時強降水的月分布特征
近5年來,遂川縣區(qū)域汛期短時強降水最早出現(xiàn)在4月12日17:00,最晚出現(xiàn)在9月25日17:00。遂川縣區(qū)域汛期短時強降水逐月總次數(shù)分布圖呈正態(tài)分布,集中發(fā)生在5—8月,占總次數(shù)的86%,其中,8月最多,共發(fā)生了320次,4月最少,共發(fā)生了52次。
根據(jù)2018—2022年汛期遂川縣51個區(qū)域站月累計短時強降水總次數(shù)分布圖(圖5)可知,4月短時強降水次數(shù)分布零散,短時強降水發(fā)生頻次少,最多為東部,共發(fā)生了4次,大部分地方未出現(xiàn)短時強降水或只發(fā)生了1~2次。5月短時強降水次數(shù)逐漸增多,全縣大部分站點都出現(xiàn)了短時強降水,南部有2個短時強降水高值區(qū),集中分布在黃坑、高坪、左安、湯湖一帶。6月受季風影響,短時強降水次數(shù)明顯增加,每個站點都出現(xiàn)了短時強降水,平均每個站點6~7次,在中部和東北部各有1個高值區(qū),中部高值區(qū)位于大坑、泉江一帶,其中,大坑站點短時強降水次數(shù)最多,共發(fā)生了16次,東北部高值區(qū)位于衙前,共發(fā)生了14次。7月受副熱帶天氣系統(tǒng)影響,短時強降水較6月略微減少,平均每個站點5~6次,高值區(qū)位于中北部、南部以及東部。8月短時強降水較7月頻率增加,受臺風和地形影響,中北部出現(xiàn)短時強降水高值區(qū),強中心為溪口村站,共發(fā)生了16次,呈放射狀分布。9月短時強降水頻次明顯回落,高值中心下降為9次,高值區(qū)和低值區(qū)交替分布,同時,西部山區(qū)、中部和東部局部地區(qū)沒有出現(xiàn)短時強降水。
2.7 區(qū)域汛期短時強降水日分布特征
近5年來,遂川縣51個區(qū)域站逐時短時強降水日變化存在較大的差異,短時強降水在午時發(fā)生的頻率極高,上午和夜間發(fā)生的頻率較低。集中發(fā)生時段為14:00~21:00,12:00開始進入高發(fā)時段,并呈指數(shù)增長,15:00達到峰值,共發(fā)生148次,15:00~17:00頻次略微減少,17:00~18:00有所增加,18:00~21:00呈減少趨勢,22:00至翌日11:00呈低頻次穩(wěn)定波動狀態(tài)。
3 結(jié)論
選取遂川國家基準氣候站1983—2022年汛期(4—9月)逐小時降水數(shù)據(jù)和2018—2022年汛期51個自動站逐小時降水量資料,探討遂川縣汛期短時強降水時空分布特征,得出以下結(jié)論:
(1)近40年來,遂川縣城汛期短時強降水以20~30 mm的量級為主,年極值集中出現(xiàn)在6月和8月;年次數(shù)波動較大,年平均次數(shù)為5.5次;月次數(shù)集中出現(xiàn)在6—8月;日次數(shù)主要發(fā)生在15:00~19:00,夜間至上午發(fā)生次數(shù)較少,與蘭小建等[8]研究的衢州市突發(fā)災害性天氣短歷時強降雨發(fā)生頻次最多時段為18:00~19:00的結(jié)論相似。
(2)近5年來,遂川區(qū)域汛期短時強降水頻次高值區(qū)位于中北部,西部和東部為降水頻次低值區(qū),每個站年平均次數(shù)為5.13次;區(qū)域逐月總次數(shù)分布圖呈正態(tài)分布,集中發(fā)生在5—8月。4月短時強降水發(fā)生頻次少,大部分地方未出現(xiàn)短時強降水。5月南部為高發(fā)區(qū),集中分布在黃坑、高坪、左安、湯湖一帶。6月每個站點都出現(xiàn)了短時強降水,在中部和東北部各有一個短時強降水高發(fā)區(qū)。7月次數(shù)略微減少,高值區(qū)位于中北部、南部以及東部。8月降水頻率增加,受臺風和地形影響,中北部出現(xiàn)短時強降水高值區(qū)。9月頻次明顯回落,高值區(qū)和低值區(qū)交替分布;短時強降水于午時發(fā)生的頻率極高,上午和夜間出現(xiàn)的頻率較低,集中發(fā)生時段為14:00~21:00。
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