鄭逢春，石燕清，張丹丹，朱國光，劉寶光

(湖南省湘西自治州氣象局，湖南吉首 416000)

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近52年湘西自治州暴雨時(shí)空分布特征分析

鄭逢春，石燕清，張丹丹，朱國光，劉寶光

(湖南省湘西自治州氣象局，湖南吉首 416000)

利用1959—2010年湘西自治州8縣(市)氣象站觀測資料，采用統(tǒng)計(jì)分析法對(duì)近52年該州暴雨的年代際、月際和空間分布進(jìn)行分析，揭示暴雨的時(shí)空分布特征。結(jié)果表明，湘西自治州暴雨期長，暴雨的平均初日是4月11日，平均終日是9月27日；暴雨年際變化明顯，20世紀(jì)60年代、70年代中后期、90年代中后期分別出現(xiàn)3次峰值，80年代及2000年后變化較為平緩；暴雨最多的是1996年的62站次，最少的是1961年的7站次；2—11月均有暴雨發(fā)生，4月暴雨開始明顯增多，主要集中于5—8月，其中以6月最多，7月次之，其他月份依次下降；暴雨具有明顯的雙峰態(tài)特點(diǎn)，按旬統(tǒng)計(jì)也大致可分5月下旬—6月中旬、6月下旬—7月中旬2個(gè)峰值，2個(gè)時(shí)段分別占全年暴雨和區(qū)域暴雨總數(shù)的39.9%和44.3%。暴雨中心和大暴雨中心基本保持一致，出現(xiàn)頻次由東部向西南部遞減，永順、古丈、瀘溪縣是暴雨中心，鳳凰暴雨出現(xiàn)頻次是州內(nèi)最少的。影響湘西自治州暴雨的主要天氣系統(tǒng)是切變線、低空西南急流、高空槽、冷鋒和西南渦。

暴雨；時(shí)空分布；變化特征；湘西自治州

湘西自治州地處云貴高原東側(cè)，暴雨是最主要的氣象災(zāi)害，每年2—11月均有發(fā)生，主要集中于5—8月，如1995年永順縣“5.31”暴雨，日降雨量達(dá)344.1 mm，為全州之最。強(qiáng)降雨引發(fā)山洪暴發(fā)，河流水位陡漲，城鄉(xiāng)漬澇及滑坡、泥石流等地質(zhì)災(zāi)害，給工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)和群眾生命財(cái)產(chǎn)造成重大損失。有關(guān)暴雨的氣候診斷國內(nèi)已有很多研究[1-2]，如陳曉光等[1]利用寧夏暴雨日數(shù)資料，分析了寧夏暴雨日數(shù)的變化規(guī)律和成因。對(duì)于長江流域降水的氣候特征也有許多研究[3-7]，但過去的研究大多基于湖南省平均暴雨的時(shí)間尺度特征，且研究的年代較早，著眼于湘西自治州山區(qū)暴雨長期變化特征的研究較少。因此，筆者利用1959—2010年湘西自治州8個(gè)站點(diǎn)的暴雨資料，采用統(tǒng)計(jì)分析方法對(duì)該州暴雨的年代際、月際和空間分布進(jìn)行分析，揭示暴雨的時(shí)空分布特征，以期為暴雨預(yù)報(bào)、防災(zāi)減災(zāi)及合理利用雨洪資源等提供依據(jù)。

1 資料與方法

選取1959—2010年湘西自治州8個(gè)國家級(jí)氣象觀測站逐日降水資料作為研究樣本。關(guān)于暴雨、大暴雨或特大暴雨過程的規(guī)定：全州8個(gè)國家級(jí)氣象觀測站中任意1站達(dá)到暴雨(≤50 mm 24 h降水量<100 mm)即為1次單站暴雨天氣過程；任意1站達(dá)到大暴雨(≤100 mm 24 h降水量<250 mm)即為1次單站大暴雨天氣過程；任意1站達(dá)到特大暴雨(24 h降水量≥250 mm)即為1次單站特大暴雨天氣過程。在一次連續(xù)降雨過程中，全州8個(gè)國家級(jí)氣象觀測站中任意1站連續(xù)2 d或以上達(dá)到暴雨或大暴雨標(biāo)準(zhǔn)，則為1次單站持續(xù)性暴雨或大暴雨過程。在一次降雨過程中，全州8個(gè)國家級(jí)氣象觀測站中有2站或以上達(dá)到暴雨標(biāo)準(zhǔn)為1次區(qū)域暴雨天氣過程，2站或以上達(dá)到大暴雨標(biāo)準(zhǔn)為1次區(qū)域大暴雨天氣過程。在一次連續(xù)降雨過程中，全州8個(gè)國家級(jí)氣象觀測站中有2站或以上連續(xù)2 d或以上達(dá)到區(qū)域暴雨標(biāo)準(zhǔn)，則為1次持續(xù)性區(qū)域暴雨天氣過程，有2站或以上連續(xù)2 d或以上達(dá)到區(qū)域大暴雨標(biāo)準(zhǔn)，則為1次持續(xù)性區(qū)域大暴雨天氣過程。

2 暴雨氣候特征

2.1 暴雨期和持續(xù)性暴雨 湘西自治州由于特殊的地理位置和地形條件，是省內(nèi)暴雨洪澇災(zāi)害的多發(fā)地區(qū)之一。1959—2010年全州累計(jì)暴雨日數(shù)為1 605 d，其中汛期4—9月暴雨日數(shù)為1 515 d，占出現(xiàn)總數(shù)的94.4%(表1)。湘西自治州暴雨期長，2—11月均有暴雨發(fā)生(圖1)。湘西自治州暴雨的平均初日是4月11日，歷史最早的暴雨初日是2月26日，出現(xiàn)在2003年(永順)；年平均終日是9月27日，最早終止于7月1日(1995 年，瀘溪和鳳凰)，最晚暴雨終日是11月16日，出現(xiàn)在1993年(永順)。湘西自治州每年均有暴雨發(fā)生，年平均暴雨日數(shù)3.9 d，其中最多的永順、古丈、吉首、瀘溪4縣(市)均為4.1 d，最少的鳳凰3.3 d。日雨量≥100.0 mm的大暴雨日年平均為0.5 d，歷史上特大暴雨全州出現(xiàn)4次，其中永順縣出現(xiàn)2次，分別為1995年5月31日344.1 mm和1998年7月22日265.1 mm，其余2次分別為1963年8月22日龍山縣276.7 mm和2007年8月4日瀘溪縣263.9 mm，保靖、花垣、鳳凰縣未出現(xiàn)過特大暴雨。

表1 1959—2010年湘西自治州各月不同等級(jí)日雨量出現(xiàn)次數(shù)

Table 1 The occurrence times of each month in different levels of daily precipitation in Xiangxi Autonomous Prefecture during 1959-2010

月份Month日雨量Dailyprecipitation∥mm50.0～99.9100.0～249.9≥250.0總計(jì)Total2333884106511152421912626342704127312941407818926221799791061057158112121合計(jì)Total137722441605

圖1 1959—2010年湘西自治州各月暴雨累計(jì)出現(xiàn)天數(shù)Fig.1 The cumulative days of rainstorm in each month in Xiangxi Autonomous Prefecture during 1959-2010

統(tǒng)計(jì)1959—2010年全州各站暴雨及大暴雨日數(shù)發(fā)現(xiàn)，1和12月均未出現(xiàn)過暴雨，其余各月均有出現(xiàn)，但2—3和10—11月極為稀少，其中2月僅出現(xiàn)3次，發(fā)生區(qū)域也僅限于永順縣和瀘溪縣；從4月開始明顯增多，主要集中于5—8月，占全年的82%，其中以6月最多，7月次之(表2)。湘西自治州暴雨具有明顯的雙峰態(tài)特點(diǎn)(圖1)，按旬統(tǒng)計(jì)也大致可分5月下旬—6月中旬、6月下旬—7月中旬2個(gè)峰值(表3)，2個(gè)時(shí)段暴雨和區(qū)域暴雨總數(shù)分別占全年暴雨和區(qū)域暴雨總數(shù)的39.9%和44.3%。52年來州內(nèi)出現(xiàn)區(qū)域大暴雨49次，其中6月上旬—7月中旬有37次，歷史上的洪澇災(zāi)害大多發(fā)生在這一時(shí)期。

表2 1959—2010年湘西自治州各月暴雨日數(shù)和大暴雨以上天數(shù)統(tǒng)計(jì)

52年來全州各站均出現(xiàn)過持續(xù)性暴雨，總次數(shù)77站次，持續(xù)性暴雨出現(xiàn)最多的為瀘溪，達(dá)16次，最少的為龍山，僅3次；在有暴雨發(fā)生的2—11月，除3、10月未出現(xiàn)過持續(xù)暴雨外，其余各月均有出現(xiàn)，其中以7月最多，達(dá)38次，幾乎占全部持續(xù)性暴雨的一半，6月次之，出現(xiàn)了17次。持續(xù)性暴雨出現(xiàn)最早的為永順(2003年2月26—27日)，結(jié)束最晚的為瀘溪(1990年11月7—8日)。持續(xù)時(shí)間絕大部分為2 d，持續(xù)3 d的出現(xiàn)10次，全部集中在主汛期5—7月，其中永順最多，達(dá)4次，5—7月均有出現(xiàn)，瀘溪、鳳凰、保靖、花垣、古丈、龍山各1次，出現(xiàn)在6或7月，吉首未出現(xiàn)。全州共出現(xiàn)6站次連續(xù)2 d大暴雨過程(日雨量≥100.0 mm)，分別為1995年6月30日—7月1日(鳳凰)、1965年7月5—6日(瀘溪)、1960年7月8—9日(永順)、2003年7月8—9日(永順)、1963年7月10—11日(永順)、1958年8月22—23日(吉首)。瀘溪、鳳凰還出現(xiàn)連續(xù)3 d暴雨中有2 d為大暴雨的個(gè)例，為1996年7月14—16日，雨量分別為162.0、83.7、118.0 mm(瀘溪)和100.0、60.0、143.0 mm(鳳凰)。

表3 1959—2010年湘西自治州2—11月逐旬區(qū)域暴雨出現(xiàn)總次數(shù)及百分率

Table 3 The total number and percentage of ten-day regional rainstorm from February to November in Xiangxi Autonomous Prefecture during 1959-2010

月份Month旬總次數(shù)Totalnumberoftendays上Early中Mid下Late各月總次數(shù)Totalnumberofeachmonth各旬占總數(shù)百分率Percentageofeachtenday∥%上Early中Mid下Late各月占總次數(shù)百分率Percentageofeachmonth∥%20000000030011000.30.342712210.62.13.56.25171424555.04.17.016.16322338939.46.711.127.37323021839.48.86.224.38122016483.55.94.714.191195253.22.61.57.310632111.80.90.63.21140041.2001.2

2.2 暴雨年代際變化 湘西自治州暴雨年際變化十分明顯，這是濕潤季風(fēng)氣候區(qū)一個(gè)顯著的特點(diǎn)。從暴雨年際變化(圖2)可以看出，20世紀(jì)60年代、70年代中后期及90年代中后期分別出現(xiàn)3次峰值，80年代及2000年后變化較為平緩。1969、1976、1977、1980、1995、1996、1998、1999、2004年出現(xiàn)暴雨次數(shù)均在40站次以上；最多的是1996年，達(dá)62站次；其次是1999年，為60站次；最少的為1961年，只有7站次。在52年間，保靖、花垣、鳳凰、永順、古丈和吉首6縣(市)在某些年份沒有出現(xiàn)暴雨，其中保靖達(dá)5年，分別出現(xiàn)在1970、1991、1997、2000和2001年；花垣、鳳凰分別有3、2年未出現(xiàn)暴雨；永順、吉首、古丈各有1年未出現(xiàn)暴雨。1996年保靖暴雨日多達(dá)11次，為全州年暴雨天數(shù)之最。歷史上年最少與最多暴雨日均出現(xiàn)在保靖，從側(cè)面也反映出湘西自治州暴雨的年際變化特征十分明顯。52年來湘西自治州共出現(xiàn)區(qū)域暴雨過程341次，區(qū)域暴雨過程最多的年份可達(dá)15次(1996年)，最少的年份僅有1次區(qū)域暴雨過程，分別為1961和1994年，兩者相差達(dá)15倍(表4)。

圖2 1959—2010年湘西自治州暴雨年際變化Fig.2 The inter annual variation of rainstorm in Xiangxi Autonomous Prefecture during 1959-2010

表4 1959—2010年湘西自治州暴雨、區(qū)域暴雨總次數(shù)及最多、最少區(qū)域暴雨過程年份

Table 4 The total number of rainstorm，regional rainstorm and the year of the most and least regional rainstorm process in Xiangxi Autonomous Prefecture during 1959-2010

年份Year龍山Longshan永順Yongshun保靖Baojing花垣Huayuan古丈Guzhang吉首Jishou瀘溪Luxi鳳凰Fenghuang合計(jì)Total區(qū)域Region1961111021107119942110022191199698119639762151959—2010年合計(jì)Totalduring1959-20102032141971802152112141711605341

2.3 暴雨的特定時(shí)間 從統(tǒng)計(jì)來看，每年5月26日(24次)、6月22日(27次)和23日(26次)、7月8日(24次)和12日(23次)、8月4日(21次)湘西自治州出現(xiàn)暴雨的概率大，這與副熱帶高壓的位置有關(guān)。4月上旬開始，副高強(qiáng)度增強(qiáng)，平均脊線位置達(dá)20°N或以北并逐漸西伸北進(jìn)，該州雨季由南向北開始。6月中、下旬，副高進(jìn)一步加強(qiáng)，脊線通常在20°～25°N徘徊，這時(shí)是湘西的雨水集中時(shí)段，端午節(jié)恰好處于這一時(shí)段內(nèi)，民間也有“漲端午水”這一說法。7月下旬—8月下旬，湘西常在副高或其南側(cè)控制下，容易受輻合帶上的熱低壓和東風(fēng)波影響，常有對(duì)流性降水發(fā)生。因此，在5月26日、6月22—23日、7月8和12日、8月4日這些特定時(shí)間點(diǎn)上有天氣形勢時(shí)，應(yīng)該引起足夠重視。

2.4 暴雨空間分布 從圖3可以看出，湘西自治州暴雨中心和大暴雨中心基本保持一致，出現(xiàn)頻次由東部向西南部遞減，永順、古丈、瀘溪是該州的暴雨中心，龍山、保靖、花垣相對(duì)少一些，鳳凰無論是暴雨還是大暴雨出現(xiàn)頻次均是最少的。

2.5 暴雨強(qiáng)度 有氣象記錄以來湘西自治州國家級(jí)氣象觀測站1 h最大降雨量的年極值各縣(市)為48.1～88.0 mm，其中年極值最大為88.0 mm，出現(xiàn)在永順(1995年5月31日)。1 d最大降雨量除保靖、花垣和鳳凰縣外，其余均在200.0 mm以上，超過250.0 mm的有龍山、永順和瀘溪縣，其中1995年5月31日永順縣城日降水量達(dá)344.1 mm，為該州日降雨極值(表5)。

圖3 1959—2010年湘西自治州暴雨(a)和大暴雨(b)落區(qū)頻次分布Fig.3 The frequency distribution of falling area of rainstorm(a)and heavy rainstorm(b)in Xiangxi Autonomous Prefecture during 1959-2010

Table 5 The maximum daily rainfall in Xiangxi Autonomous Prefecture during 1959-2010

站點(diǎn)Station降雨量Precipitation∥mm出現(xiàn)日期Dateofemergence龍山Longshan276.71963-08-22永順Yongshun344.11995-05-31保靖Baojing189.21980-07-04花垣Huayuan191.32004-06-23古丈Guzhang203.51969-07-16吉首Jishou231.12010-07-12瀘溪Luxi263.92007-08-04鳳凰Fenghuang166.51995-06-30

3 暴雨的季節(jié)變化及成因

暴雨集中在夏半年，這是濕潤季風(fēng)氣候的典型特點(diǎn)。從表1和表3可以看出，湘西1 605站次暴雨和341站次區(qū)域暴雨中87%以上均出現(xiàn)在5—9月，其中以6月最多，7月次之。暴雨之所以集中在夏半年，與大氣環(huán)流的季節(jié)變化密切相關(guān)，暴雨的發(fā)生、發(fā)展和結(jié)束主要受西風(fēng)帶系統(tǒng)的強(qiáng)弱和西太平洋副熱帶高壓的進(jìn)退約束。每年的仲秋到冬春，湘西自治州主要受西伯利亞內(nèi)陸吹來的干冷空氣和阿拉伯半島、伊朗高原送來的干熱空氣影響，極少發(fā)生暴雨。夏季5—9月，由于西太平洋副熱帶高壓伸入大陸，印度季風(fēng)低壓建立，西南、東南暖濕氣流源源不斷北上，充沛的水汽輸送、冷暖空氣頻繁交綏，使湘西自治州暴雨頻繁發(fā)生。副高的活動(dòng)每年一般有2次跳躍性北移，6月中旬前后，副高第1次穩(wěn)定北躍過20°N之后，通常在20°～25°N徘徊，這時(shí)長江流域進(jìn)入梅雨季節(jié)，這一時(shí)期也是湘西自治州暴雨的第1個(gè)高峰期。因?yàn)楦备呶鱾?cè)的偏南氣流可以帶來大量不穩(wěn)定暖濕空氣，當(dāng)有觸發(fā)機(jī)制時(shí)，就會(huì)產(chǎn)生強(qiáng)烈的上升運(yùn)動(dòng)，并有明顯鋒生作用。7月中旬前后，副高第2次北躍，脊線迅速越過25°N，徘徊在25°～30°N，季節(jié)雨帶推向黃河流域，這時(shí)湘西自治州進(jìn)入伏旱少雨期；7月底8月初，副高到達(dá)最北位置，季節(jié)雨帶進(jìn)入華北，此時(shí)轉(zhuǎn)入晴熱高溫的盛夏；9月初，當(dāng)副高脊線開始第1次南撤，這時(shí)雨帶退回至黃河流域，湘西自治州進(jìn)入第2個(gè)暴雨高峰，隨著10月上旬副高第2次南撤，脊線退回至20°N以南，南支西風(fēng)建立，湘西自治州暴雨結(jié)束。以上是暴雨的一般時(shí)空分布規(guī)律，然而暴雨形成機(jī)制十分復(fù)雜，許多情況下暴雨的出現(xiàn)并不遵循這一規(guī)律，也有例外，如有的年份副高會(huì)突然北跳，暴雨高峰提前開始，有的年份副高活動(dòng)遲緩，暴雨結(jié)束推遲，雨季結(jié)束不明顯。

4 主要影響系統(tǒng)

僅靠某一個(gè)條件或有利的系統(tǒng)是不能產(chǎn)生暴雨的，只有當(dāng)幾個(gè)條件同時(shí)出現(xiàn)或幾個(gè)有利系統(tǒng)配合時(shí)，才能產(chǎn)生暴雨。統(tǒng)計(jì)1959—2010年高空、地面天氣圖發(fā)現(xiàn)，造成湘西自治州暴雨常見的天氣系統(tǒng)有地面冷鋒、靜止鋒、西南倒槽、輻合線；850 hPa切變線、低渦；700 hPa切變線、低渦、槽線；低空西南急流；500 hPa高原槽、南支槽；高空急流；東風(fēng)波等。其中切變線、低空西南急流和高空槽是造成暴雨的主要天氣系統(tǒng)，其次是冷鋒和西南渦。

5 小結(jié)

(1)湘西自治州暴雨期長，2—11月均有暴雨發(fā)生。暴雨的平均初日是4月11日，歷史最早的暴雨初日是2月26日，年平均終日是9月27日，最早終止于7月1日，最晚暴雨終日是11月16日。

(2)湘西自治州暴雨年際變化十分明顯，20世紀(jì)60年代、70年代中后期及90年代中后期分別出現(xiàn)3次峰值，80年代及2000年后變化較為平緩。最多是1996年(62站次)，其次是1999年(60站次)，最少的是1961年(7站次)。

(3)從暴雨的月際分布可以看出，4月暴雨開始明顯增多，主要集中于5—8月，其中以6月最多，7月次之，其他月份依次下降。

(4)湘西自治州暴雨具有明顯的雙峰態(tài)特點(diǎn)，按旬統(tǒng)計(jì)也大致可分5月下旬—6月中旬、6月下旬—7月中旬2個(gè)峰值，2個(gè)時(shí)段分別占全年暴雨和區(qū)域暴雨總數(shù)的39.9%和44.3%。

(5)湘西自治州暴雨中心和大暴雨中心基本保持一致，出現(xiàn)頻次由東部向西南部遞減，永順、古丈、瀘溪3縣是暴雨中心，鳳凰暴雨出現(xiàn)頻次是最少的。

(6)影響湘西自治州暴雨的主要天氣系統(tǒng)是切變線、低空西南急流、高空槽、冷鋒和西南渦。

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Analysis on the Spatial and Temporal Distribution Characteristics of Rainstorm in Xiangxi Autonomous Prefecture in Recent 52 years

ZHENG Feng-chun,SHI Yan-qing,ZHANG Dan-dan et al

(Meteorological Bureau of Xiangxi Autonomous Prefecture, Jishou,Hunan 416000)

Using the observation data of 8 counties (city) meteorological observatories in Xiangxi Autonomous Prefecture during 1959-2010,the interdecadal, monthly and spatial distribution of rainstorm were analyzed by statistical analysis method,the spatial and temporal distribution characteristics of rainstorm were revealed.The results showed that the rainstorm period was long,the the average first day of rainstorm was April 11th,the last day was September 27th.The interannual variation of rainstorm was obvious, the peak value appeared in 1960s,the middle and late period of 1970s,the middle and late 1990s respectively, and the change was relatively slow in 1980s and after 2000.There were rainstorm from February to November,the rainstorm began to increase significantly in April,mainly concentrated in May to August,with the most in July, followed by the second in June, followed by a decline in other months.Rainstorm had obvious bimodal characteristic,according to statistics by ten days can also be roughly divided two peak value(from late May to middle June,from late June to middle July),the two periods accounted for 39.9% and 44.3% of the total number of annual rainstorm and regional rainstorm,respectively.The rainstorm center and heavy rainstorm center was basically consistent,the frequency of occurrence was decreasing from the east to the southwest,Yongshun, Guzhang, Luxi county was the rainstorm center,the rainstorm frequency of Fenghuang was the smallest in the state.The main weather system affecting rainstorm in Xiangxi Autonomous Prefecture was shear line, southwest low-level jet,high-level trough, cold front and southwest vortex.

Rainstorm;Spatial and temporal distribution;Variation characteristics;Xiangxi Autonomous Prefecture

鄭逢春(1978-)，男，湖南平江人，工程師，從事短期預(yù)報(bào)、決策氣象服務(wù)等工作。

2016-09-12

S 161.6

A

0517-6611(2016)31-0181-04