譚文春,李錦洪,韋莉菊,林雪儀
(1.廣東省恩平市氣象局,廣東 恩平 529400;2.廣西柳城縣氣象局,廣西 柳城 545200)
恩平市位于廣東省西南部,是全國(guó)的暴雨中心之一,年降水量達(dá)2575.2mm,暴雨災(zāi)害頻繁。1962~2010年期間,恩平市境內(nèi)共發(fā)生暴雨、冰雹、干旱、臺(tái)風(fēng)、寒潮等各類(lèi)氣象災(zāi)害92次,成災(zāi)44次,其中由暴雨引發(fā)的洪澇、山體滑坡等災(zāi)害達(dá)到成災(zāi)次數(shù)的39%,所造成的損失位于各類(lèi)氣象災(zāi)害之首。例如,1993年6月16~18日的特大暴雨,全市多個(gè)鄉(xiāng)鎮(zhèn)受洪水淹浸,8萬(wàn)多人被洪水圍困,直接經(jīng)濟(jì)損失5000萬(wàn)元;1998年6月20~26日的持續(xù)性暴雨,過(guò)程總雨量達(dá)1186mm,引致全市2/3地區(qū)受淹,受災(zāi)人口38萬(wàn)人,占當(dāng)時(shí)全市人口的3/4,死亡65人,直接經(jīng)濟(jì)損失7.9億元,是恩平有記錄以來(lái)最嚴(yán)重的自然災(zāi)害。本文重點(diǎn)對(duì)恩平市暴雨的年、月、日分布和特征進(jìn)行分析,總結(jié)出它們的氣候特征,并淺析恩平暴雨天氣的成因,對(duì)提高暴雨預(yù)報(bào)、氣候評(píng)價(jià)、氣象決策服務(wù)及防災(zāi)減災(zāi)有實(shí)質(zhì)性的意義。
文中所用氣象資料均來(lái)自于恩平國(guó)家一般氣象站(該站位于22°11′N(xiāo),112°18′E),暴雨樣本從1971~2010年的月報(bào)表和年報(bào)表中挑取;歷史自然災(zāi)害資料來(lái)自于恩平市三防辦。
按照廣東省降水強(qiáng)度等級(jí)劃分標(biāo)準(zhǔn)[1],把暴雨按24h(20時(shí)~20時(shí))雨量(R)分為3個(gè)量級(jí),即暴雨、大暴雨、特大暴雨。具體為:50mm≤R<100mm為暴雨,100mm≤R<250mm為大暴雨,R≥250mm為特大暴雨。將20時(shí)~20時(shí)降水量≥50mm的降雨日稱(chēng)為一個(gè)暴雨日。
在1971~2010年的40年間,恩平市出現(xiàn)暴雨(含大暴雨、特大暴雨)521次,年平均13.0次;其中,出現(xiàn)暴雨的次數(shù)為348次,占出現(xiàn)暴雨以上頻數(shù)的66.8%,年平均8.7次;出現(xiàn)大暴雨的次數(shù)為163次,占出現(xiàn)暴雨以上次數(shù)的31.3%,年平均4.1次;出現(xiàn)特大暴雨10次,占出現(xiàn)暴雨以上次數(shù)的1.9%,年平均0.25次。暴雨日的最大降雨量為391.6mm,出現(xiàn)在1981年9月30日,次大降水量為345.0mm。分別計(jì)算1971~2010年恩平市的逐年暴雨(含大暴雨、特大暴雨)日數(shù)及各量級(jí)暴雨的日數(shù),結(jié)果見(jiàn)圖1、圖2。
圖1 恩平市暴雨日數(shù)年際變化曲線及趨勢(shì)
圖2 恩平市各量級(jí)暴雨日數(shù)年際變化
由圖1可以看出,恩平市暴雨日數(shù)隨年代波動(dòng)變化很大,最多的年份有19d(1973年),其次為18d(1975年、1976年、1993年、1997年、2001年),最少的年份僅有5d(1977年),但總體趨勢(shì)是略有減少的,其線性增長(zhǎng)率為-0.0474d/年(線性回歸方程為y=0.0474x+13.996,通過(guò)α=0.1的F檢驗(yàn))。70年代前期,暴雨日數(shù)一直維持在較高水平,但至1977年,突然降至谷底;70年代后期至80年中期,暴雨日數(shù)呈現(xiàn)逐漸上升趨勢(shì),至1983年達(dá)到峰值;80年中后期,暴雨日數(shù)呈現(xiàn)波動(dòng)下降趨勢(shì),1989年達(dá)到谷值;隨后幾年暴雨日數(shù)呈明顯上升趨勢(shì),至90年代中期一直維持在較高水平;90年代后期至2000年代暴雨日數(shù)又呈現(xiàn)波動(dòng)下降趨勢(shì)。暴雨日多的年份,一般是洪澇嚴(yán)重的年份,暴雨日少的年份常是比較干旱的年份。
由圖2可見(jiàn),各量級(jí)暴雨的日數(shù)隨年代的變化趨勢(shì)與暴雨(含大暴雨、特大暴雨)日數(shù)的變化趨勢(shì)大致相同,暴雨(50mm≤R<100mm)日數(shù)40年間總體呈現(xiàn)出在波動(dòng)中緩慢減少的趨勢(shì);大暴雨日數(shù)總體趨勢(shì)不明顯;特大暴雨每隔數(shù)年會(huì)出現(xiàn)1~2次,70年代至80年代中期出現(xiàn)頻率較大,而80年代中期起至2000年代出現(xiàn)頻率有所減小,其中1985~1991年、1999~2005年分別連續(xù)7年沒(méi)有出現(xiàn)過(guò)特大暴雨。
分別統(tǒng)計(jì)40年間各月各量級(jí)暴雨日數(shù)及暴雨(含大暴雨、特大暴雨)日數(shù),結(jié)果見(jiàn)表1。由表1可知,恩平市在全年各月均有可能出現(xiàn)暴雨,而大暴雨則出現(xiàn)在3~11月,最早出現(xiàn)在2002年3月24日,最晚結(jié)束在1993年11月5日;特大暴雨只出現(xiàn)在4~7月和9月,最早出現(xiàn)在1998年4月27日,最晚結(jié)束在1981年9月30日,值得注意的是,8月份的暴雨(含大暴雨、特大暴雨)日數(shù)均比4月、7月、9月多,但并無(wú)特大暴雨出現(xiàn)。各量級(jí)暴雨都主要出現(xiàn)在汛期(4~9月),其中前汛期(4~6月)又比后汛期(7~9月)多,整個(gè)汛期的暴雨(含大暴雨、特大暴雨)日數(shù)占全年的89.9%,其中前汛期占51.8%,后汛期占37.5%;6月的暴雨(含大暴雨、特大暴雨)日數(shù)最多,占全年的21.7%,5月次之,占全年的19.8%。4~9月是恩平市暴雨日集中出現(xiàn)的時(shí)段,5~6月更是大暴雨和特大暴雨的多發(fā)期,例如1993年和1998年恩平市的兩次大洪災(zāi),均發(fā)生在6月,給國(guó)民經(jīng)濟(jì)造成嚴(yán)重?fù)p失。
表1 恩平市各月各級(jí)暴雨日數(shù)及暴雨頻率分布表
降水強(qiáng)度又稱(chēng)降水率,指單位時(shí)間或某一時(shí)段內(nèi)的降水量。分別統(tǒng)計(jì)逐年的1h和10min的最大雨強(qiáng),結(jié)果見(jiàn)圖3。恩平暴雨1h最大雨強(qiáng)為125.9mm,出現(xiàn)在1993年5月9日15時(shí)35分至16時(shí)35分,次大雨強(qiáng)110.7mm,出現(xiàn)在1984年5月14日9時(shí)48分至10時(shí)48分;10min最大雨強(qiáng)為33.6mm,出現(xiàn)在1984年5月14日10時(shí)10分至10時(shí)20分,次大雨強(qiáng)為33.3mm,出現(xiàn)在1974年7月13日1時(shí)42分至1時(shí)52分。降水強(qiáng)度隨年代波動(dòng)幅度很大,但從線性趨勢(shì)線可見(jiàn),總體而言,40年間1h和10min的最大雨強(qiáng)都呈現(xiàn)逐漸減小的趨勢(shì),但減小的趨勢(shì)較微弱。這與年暴雨日數(shù)的變化趨勢(shì)一致。從70年代至90年代中期,降水強(qiáng)度的波動(dòng)幅度較大,但自90年代末期起,波動(dòng)幅度明顯減小,降水強(qiáng)度維持在較低水平。
圖3 恩平市1h和10min的最大雨強(qiáng)年際變化
2.4.1 年暴雨日對(duì)年降水量的影響
恩平市的年降雨量為在1272.4~3657.6mm之間,多年平均降水量為2554.7mm,年暴雨日數(shù)在5~19次之間。分析圖4可知,恩平市年暴雨日數(shù)與年降水量的走勢(shì)基本相同,兩者表現(xiàn)出很好的相關(guān)性,年降水量最多的幾年,如1973年、1975年、1993年,同時(shí)也是年暴雨日數(shù)最多的幾年;年降水量最少的3年(1977年、1999年、2007年),同時(shí)也是年暴雨日數(shù)最少的3年,其中1977年降水量為1272.4mm,為歷年最少,這一年僅有5個(gè)暴雨日。
圖4 恩平年降水量與年暴雨日數(shù)時(shí)間分布圖
2.4.2 暴雨對(duì)月降水量的影響
通過(guò)計(jì)算各月暴雨雨量占各月降水量的比例發(fā)現(xiàn)(圖5),4~11月的暴雨雨量對(duì)月降水的貢獻(xiàn)較大,均在40%以上,其中又以前汛期的4~6月最大,5月貢獻(xiàn)率更達(dá)61%;1~3月和12月對(duì)月降水的貢獻(xiàn)較小,均在20%以下。值得注意的是,10月、11月的月降水量較少,分別僅為110.2mm和51.7mm,但暴雨雨量對(duì)這兩個(gè)月的降水貢獻(xiàn)卻相當(dāng)大。
圖5 暴雨日雨量占各月降水量的比例
恩平市的暴雨發(fā)生呈現(xiàn)明顯的季節(jié)性,暴雨主要集中在汛期。究其原因,是由于季風(fēng)的進(jìn)退造成的。3月冬季風(fēng)開(kāi)始減弱,但未完全退出,而此時(shí)夏季風(fēng)開(kāi)始活躍,但還尚未盤(pán)踞廣東地區(qū),冷暖氣流常在華南一帶交匯,鋒面和高空槽影響了降水分布與強(qiáng)度,在冷空氣到達(dá)華南地區(qū)之前,一般會(huì)造成西南和江南地區(qū)低壓槽的發(fā)展和低空西南風(fēng)加大,出現(xiàn)切變線,但南海地區(qū)大多數(shù)情況下仍然是一個(gè)高壓脊,越過(guò)南嶺后多數(shù)切變線會(huì)逐漸消失,故3月一般不發(fā)生強(qiáng)降水。進(jìn)入4月,冷空氣勢(shì)力減弱,西南暖濕氣流增強(qiáng),暴雨增多。5~6月建立南海季風(fēng),靜止鋒低槽位置常在江南南部到廣東一帶擺動(dòng)[2,3],恩平市直接受南海季風(fēng)影響,暖濕不穩(wěn)定度增加,雨勢(shì)增強(qiáng),造成暴雨日數(shù)突增;7~9月,副熱帶高壓北推至長(zhǎng)江一帶,由于恩平市地處華南沿海,容易受臺(tái)風(fēng)、熱帶輻合帶等熱帶天氣系統(tǒng)北上影響,故也容易出現(xiàn)強(qiáng)降水;而10月起,干冷的冬季風(fēng)逐漸南下,受北方冷空氣影響,氣溫逐漸下降,降水也逐漸減少,降水強(qiáng)度也一般較小,難以達(dá)到暴雨降水標(biāo)準(zhǔn)[4]。
(1)高空槽、冷空氣。恩平市前汛期暴雨大多數(shù)是冷空氣與暖濕空氣共同作用的結(jié)果,也就是與鋒面、切變線、高空槽一類(lèi)具有斜壓性的天氣系統(tǒng)有關(guān)。1980年4月22日,恩平普降大暴雨到特大暴雨,在暴雨期間的500hPa位勢(shì)高度平均圖上,烏拉爾山上空是個(gè)很強(qiáng)的阻塞高壓,從遠(yuǎn)東地區(qū)沿50°N到咸海是一條橫槽,在30°N以南地區(qū),100°E附近是明顯低槽,槽底到達(dá)180°N附近,恩平市處于槽前西南氣流??梢?jiàn),在阻塞高壓和橫槽的穩(wěn)定形勢(shì)下,不斷有小股冷空氣南下,同時(shí)高空南支槽活躍,粵西地區(qū)上空有源源不斷的熱量和水汽輸送,上升運(yùn)動(dòng)的天氣尺度條件很有利,使得恩平市出現(xiàn)了暴雨到大暴雨的降水過(guò)程。
(2)鋒面。主要指冷鋒和靜止鋒,是恩平市暴雨最重要的地面系統(tǒng)。靜止鋒或移速緩慢的冷鋒容易造成冷暖氣流在廣東境內(nèi)較長(zhǎng)時(shí)間對(duì)峙,有利于暴雨的產(chǎn)生,降水時(shí)間持續(xù)也長(zhǎng);如果冷空氣勢(shì)力較強(qiáng),冷鋒會(huì)長(zhǎng)驅(qū)直下,自北向南移過(guò)廣東省到達(dá)南海,這樣的情況往往導(dǎo)致暖濕氣流快速抬升,暴雨強(qiáng)度較大,但由于鋒面移動(dòng)迅速,降水時(shí)間一般較短,出現(xiàn)大范圍暴雨的機(jī)會(huì)較小。
(3)低空急流、切變線。低空急流不僅為暴雨形成提供了充足的水汽,而且還會(huì)促進(jìn)大氣層的對(duì)流不穩(wěn)定[5]。恩平市低空急流一般為西南或偏南氣流,其形成主要有兩類(lèi):一是副熱帶高壓加強(qiáng)及其西側(cè)低值系統(tǒng)發(fā)展,在鋒前暖區(qū)之中,氣壓梯度加大,風(fēng)速加大,從而形成低空急流。二是西南夏季風(fēng)加強(qiáng)。由于西南季風(fēng)加強(qiáng)而形成低空急流,低空急流的強(qiáng)弱常與夏季風(fēng)的變化有關(guān)。2008年6月29日,恩平市普降大暴雨到特大暴雨,就是南海季風(fēng)暴發(fā),西南季風(fēng)穿越中南半島到達(dá)南海,同時(shí)明顯加強(qiáng),造成低空急流增強(qiáng)的過(guò)程。
(4)熱帶氣旋。1971~2010年,影響恩平市的熱帶氣旋平均每年有2.5個(gè),1999年最多年達(dá)6個(gè),最少年為0個(gè)。恩平市的后汛期暴雨最主要由熱帶氣旋影響所致。后汛期(7~9月)共有暴雨195次,由熱帶氣旋引起的占70%左右。當(dāng)熱帶氣旋在恩平市以東的珠江口至粵東沿海一帶登陸時(shí),雨量一般不大,這是由于此時(shí)恩平市處于臺(tái)風(fēng)西側(cè)的偏北氣流區(qū),從北邊內(nèi)陸吹來(lái)的風(fēng)一般水汽含量不多,難以形成大雨量的降水。但當(dāng)熱帶氣旋在粵西地區(qū)登陸時(shí),恩平市處于臺(tái)風(fēng)東側(cè)的偏南氣流區(qū),降水則往往較明顯;在夏末秋初(8~9月),臺(tái)風(fēng)西移后往往有臺(tái)風(fēng)槽滯留在華南沿海,這往往造成持續(xù)性強(qiáng)降水過(guò)程。
(1)恩平市年暴雨日數(shù)隨年份波動(dòng)很大,但總體上呈現(xiàn)減少趨勢(shì),其線性增長(zhǎng)率為-0.0474d/年;大暴雨日數(shù)變化趨勢(shì)不明顯,特大暴雨日數(shù)總體上也呈減少趨勢(shì)。恩平市平均每年出現(xiàn)暴雨(含大暴雨、特大暴雨)13.0次,出現(xiàn)大暴雨4.1次,出現(xiàn)特大暴雨0.25次。日最大雨量為391.6mm。
(2)全年各月均有暴雨日出現(xiàn),大暴雨只出現(xiàn)在3~11月,暴雨發(fā)生的季節(jié)性明顯,主要集中在汛期(4~9月),5~6月是大暴雨和特大暴雨的多發(fā)期。恩平暴雨1h最大雨強(qiáng)為125.9mm,10min最大雨強(qiáng)為33.6mm,降水強(qiáng)度隨年代波動(dòng)幅度很大,但總體上呈現(xiàn)逐漸輕微減小的趨勢(shì),波動(dòng)幅度也呈減小趨勢(shì)。暴雨對(duì)年降水量的貢獻(xiàn)較為明顯,4~11月的暴雨降水對(duì)月降水量的貢獻(xiàn)較大,其中4~6月最為顯著。
(3)季風(fēng)的進(jìn)退是造成恩平市暴雨季節(jié)性分布明顯的原因。恩平暴雨的主要天氣系統(tǒng),前汛期為鋒面(冷鋒、靜止鋒)、西南倒槽、低渦、急流、高空槽、切變線等;后汛期為熱帶氣旋、熱帶輻合帶、東風(fēng)波等,其中熱帶氣旋是造成后汛期暴雨的主要天氣系統(tǒng)。
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