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        濟源市短歷時強降水氣候變化特征及雨型分析

        2019-08-14 06:33:18胡玉梅張鵬飛
        新農業(yè) 2019年15期
        關鍵詞:雨型雨強濟源市

        胡玉梅,衛(wèi) 科,張鵬飛

        (河南省濟源市氣象局,河南 濟源 454650)

        濟源市地處豫西北,境內80%以上的面積為山區(qū)丘陵,受地形影響,夏秋季經(jīng)常出現(xiàn)具有典型山區(qū)氣候特征的短歷時強降水。因此,本文利用濟源國家氣象站1985~2014年共30年的連續(xù)降雨資料,遴選并分析實際降雨過程,確定濟源市暴雨雨型,以期為城市暴雨徑流控制設施的設計提供依據(jù)。

        1 資料、統(tǒng)計方法

        1.1 資料

        資料來源于濟源市國家級氣象觀測站,年限從1985年1月1日至2014年12月31日共30年逐分鐘降水資料中提取5、10、15、20、30、45、60、90、120、150、180分鐘11歷時的降水資料,每年每個歷時選取最大雨量記錄。

        1.2 統(tǒng)計方法

        從全年的降水自記紙或每分鐘降水量數(shù)據(jù)文件中,挑取本年內11個時段最大降水量及相應開始時間;各時段年最大降水量及相應開始時間,只有當1440分鐘降水量>10.0毫米時才挑??;各時段最大降水量從年內各月降水量自記紙或每分鐘降水量數(shù)據(jù)滑動挑取,且不受日、月界的限制(但不跨年挑取);各時段年最大降水量出現(xiàn)兩次或以上相同時,開始時間欄記錄出現(xiàn)次數(shù);雨量大而降雨歷時不足時,將降雨歷時按零雨量外延至降雨歷時。

        2 短歷時強降水的演變趨勢分析

        2.1 短歷時強降水的極值分布

        由極值分布特征分析(表略),降水量分別達大雨(25毫米)、暴雨(50毫米)、大暴雨(100毫米)標準的短歷時強降水時間分別出現(xiàn)在15分鐘、60分鐘和180分鐘,其中1988年、1991年、2012年為短歷時強降水高值年,1989年、2002年、2009年為短歷時強降水的低值年。

        2.2 短歷時強降水的年際變化

        在本文的研究過程中重點分析對排水標準中最為關注的5分鐘、30分鐘、60分鐘、120分鐘、180分鐘年最大雨強變化規(guī)律。

        從濟源市近30年短歷時5分鐘最大雨量圖看出,5分鐘歷時年際間差異較大,呈波動趨勢,變化傾向率為0.0336毫米/年,變化幅度在3.2~16.2毫米。20世紀90年代為5分鐘歷時雨強相對減小,2011年以后5分鐘強降水呈增加趨勢,為偏高時期,5分鐘歷時近30年均值為8.7毫米,2012年為高值年,雨量達16.2毫米。

        濟源市30分鐘歷時最大雨強同5分鐘年最大雨強趨勢相似,也存在著明顯的年際差異,變化傾向率0.0654毫米/年,變化幅度在7.9~43.6毫米。1991~1992年、2001~2002年、2004~2005年以及2011~2013年為30分鐘雨強最大時段。上世紀90年代中期為30分鐘歷時雨強相對較小時段。

        濟源市60分鐘歷時最大雨強也存在著明顯的年際差異,變化傾向率0.1509毫米/年,變化幅度在13.2~51.7毫米。1987~1988年、1991~1992年、2000~2001年、2003~2005年以及2011~2013年為60分鐘雨強最大時段。1993~1999年為60分鐘歷時雨強相對較小時段。120分鐘歷時最大雨強在1988年最大,而在1989年達到最低值。變化傾向率0.2827毫米/年,變化幅度在13.2~96.8毫米。同120分鐘歷時最大雨強相似,最大值出現(xiàn)在1988年,而在1989年達到最低值。2000年后增幅較大,變化傾向率0.3762毫米/年,變化幅度在15.6~107.5毫米。綜上,濟源市近30年短歷時強降水呈波動變化規(guī)律,變化傾向率均為增加趨勢,傾向率增幅最大是180分鐘歷時,其次為120分鐘和60分鐘。

        2.3 短歷時強降水的月際變化

        統(tǒng)計入選樣本的月際變化,7月份頻率最高,5~1440分鐘不同歷時發(fā)生在7月的平均次數(shù)16.7次,其次為8月和6月,平均次數(shù)分別在6.8次和3.9次。9月份45分鐘、60分鐘、90分鐘歷時沒有出現(xiàn),而5~30分鐘歷時和120、180、240分鐘均只出現(xiàn)了一次,5月和10月份只是在240分鐘、360分鐘、540分鐘和720分鐘、1440分鐘歷時出現(xiàn)。綜上說明,7月份是濟源短時強降水的高發(fā)期,8月和6月次之,再次即為9月份,5月和10月天氣系統(tǒng)相對穩(wěn)定,降水強度較為平緩,多為層狀云降水,出現(xiàn)暴雨次數(shù)相對較少。

        圖1 5分鐘歷時最大降水量變化趨勢(毫米)

        圖2 30分鐘歷時最大降水量變化趨勢(毫米)

        圖3 60分鐘歷時最大降水量變化趨勢(毫米)

        圖4 120分鐘歷時最大降水量變化趨勢(毫米)

        圖5 180分鐘歷時最大降水量變化趨勢(毫米)

        圖6 濟源氣象觀測站各歷時強降水樣本月份頻率分布(%)

        3 結論

        本文主要使用濟源市國家氣象觀測站1985~2014年共30年的逐分鐘降雨過程資料,分別利用P&C法推求確定濟源市歷時30、60、120分鐘以5分鐘為單位時段的設計暴雨雨型,結論如下。

        濟源市短歷時極值降水呈波動變化,變化傾向率均為增加趨勢,傾向率增幅最大是180分鐘歷時,其次為120分鐘和60分鐘。7月份是濟源短歷時強降水的高發(fā)期,8月和6月次之,5月和10月天氣系統(tǒng)相對穩(wěn)定,出現(xiàn)暴雨次數(shù)較少。濟源市年內降水分布的不均性和濟源市的地形密切相關,降水的空間分布與境內山脈地形走向較為吻合;雨強大致均勻的降雨(第4類)所占比例較小。歷時減小時均為單峰雨型,歷時增加時,多為雙峰雨型或多峰雨型,峰值一般出現(xiàn)在前部和中部。不論單峰雨型還是雙峰雨型,最大峰值均出現(xiàn)在1/2分位之前,基本具有“速度快、高強度、持續(xù)短”的特點。因此當短歷時暴雨發(fā)生時,水利、水文、住建、防洪等部門應在第一時間做好排水排澇準備。

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