王 瑩 張慶奎 項(xiàng) 陽(yáng)

（阜陽(yáng)市氣象局，安徽阜陽(yáng) 236000）

近年來(lái)，在氣候變暖背景下，極端強(qiáng)降水事件呈現(xiàn)多發(fā)趨勢(shì)，強(qiáng)降水對(duì)城市造成的災(zāi)害損失以及對(duì)人民生活帶來(lái)的影響越來(lái)越大［1-5］。2012年7月21日北京大暴雨致77人死亡；2013年5月16日高鐵韶關(guān)至英德間普降暴雨，雨量最高達(dá)到40mm/h，導(dǎo)致武漢至廣州高鐵大多數(shù)動(dòng)車(chē)不同程度晚點(diǎn)；2016年6月30日阜陽(yáng)地區(qū)出現(xiàn)明顯降水，潁泉區(qū)蘇集鎮(zhèn)21～22時(shí)雨強(qiáng)達(dá)到83mm/h，受短時(shí)強(qiáng)降水影響，城市內(nèi)澇、農(nóng)田漬澇嚴(yán)重，類(lèi)似例子在國(guó)內(nèi)不勝枚舉?？梢?jiàn)，強(qiáng)降水對(duì)城市和人們生活的影響已經(jīng)深入到各個(gè)方面。不少學(xué)者對(duì)短時(shí)強(qiáng)降水的時(shí)空分布和氣候特征進(jìn)行了分析。姚莉等［6］認(rèn)為我國(guó)雨強(qiáng)的日變化具有明顯的地區(qū)差異，東南沿海、淮河流域是短時(shí)強(qiáng)降水的高值區(qū)。袁晨等［7］認(rèn)為都江堰地區(qū)短時(shí)強(qiáng)降水多發(fā)于夜間，午間發(fā)生短時(shí)強(qiáng)的頻次較低；殷水清等［8］利用海河流域的逐時(shí)降水資料對(duì)海河流域的逐時(shí)降水研究表明：短時(shí)降水的頻次和強(qiáng)度都呈增加趨勢(shì)。郝瑩等［9］利用1995-2010年逐小時(shí)降水量資料，分析安徽省的短時(shí)強(qiáng)降水時(shí)空分布特征，表明淮北地區(qū)是短時(shí)強(qiáng)降水的高發(fā)區(qū)。

阜陽(yáng)市位于我國(guó)南北氣候過(guò)渡帶，季風(fēng)氣候特征顯著，四季分明，雨量豐沛，氣象災(zāi)害繁多，由短時(shí)強(qiáng)降水引起的暴雨天氣影響尤其嚴(yán)重，由于對(duì)流系統(tǒng)的尺度小，局地性強(qiáng)，生命史短，預(yù)報(bào)的時(shí)效性和準(zhǔn)確率普遍偏低，因此給阜陽(yáng)市的經(jīng)濟(jì)和農(nóng)業(yè)生產(chǎn)帶來(lái)不利影響。本研究利用1953-2017年阜陽(yáng)市6個(gè)地面國(guó)家級(jí)氣象站的逐小時(shí)降水量數(shù)據(jù)，統(tǒng)計(jì)分析阜陽(yáng)市短時(shí)強(qiáng)降水的年際、月際以及強(qiáng)度、空間分布變化特征，以期為當(dāng)?shù)厥?、縣氣象臺(tái)在短時(shí)強(qiáng)降水的預(yù)報(bào)預(yù)警業(yè)務(wù)工作中重點(diǎn)監(jiān)測(cè)時(shí)段和地區(qū)提供參考依據(jù)。

1 資料與方法

選取阜陽(yáng)市6個(gè)國(guó)家站1953—2017年逐小時(shí)降水?dāng)?shù)據(jù)，資料來(lái)源于安徽省氣象局信息中心。由于目前國(guó)內(nèi)尚無(wú)統(tǒng)一的短時(shí)強(qiáng)降水的標(biāo)準(zhǔn)，根據(jù)中國(guó)氣象局《全國(guó)短時(shí)臨近預(yù)報(bào)業(yè)務(wù)規(guī)定》中的規(guī)定，短時(shí)強(qiáng)降水的基本定義為1h雨量大于等于20mm的降水，本文參考該規(guī)定的標(biāo)準(zhǔn)。在進(jìn)行短時(shí)強(qiáng)降水統(tǒng)計(jì)時(shí)，依據(jù)氣象觀測(cè)規(guī)范，以20時(shí)（北京時(shí)，下同）為日界。定義6個(gè)國(guó)家級(jí)觀測(cè)站點(diǎn)中只要有1個(gè)站點(diǎn)出現(xiàn)大于等于20mm/h的降水則為1個(gè)短時(shí)強(qiáng)降水日；1d中同一站點(diǎn)出現(xiàn)多次短時(shí)強(qiáng)降水，則累加統(tǒng)計(jì)站次。

2 結(jié)果分析

2.1 年際變化1953—2017年阜陽(yáng)市出現(xiàn)短時(shí)強(qiáng)降水總計(jì)1368站次，年平均21站次，年平均強(qiáng)度30.7mm。其中阜陽(yáng)本站最多（4.0站次/a），界首站次之（3.7站次/a），太和站最少（2.7站次/a）。由圖1可知，通過(guò)對(duì)變化曲線(xiàn)進(jìn)行線(xiàn)性擬合，提取出其中的斜率因子，以此來(lái)表征其變化趨勢(shì)（斜率為負(fù)表示有下降趨勢(shì)，斜率為正表示有上升趨勢(shì)）。從線(xiàn)性擬合的斜率來(lái)看，阜陽(yáng)市短時(shí)強(qiáng)降水有增加的趨勢(shì)，為2.269次/10a。從短時(shí)強(qiáng)降水出現(xiàn)的逐年總站次來(lái)看，近65a發(fā)生短時(shí)強(qiáng)降水最多的為57次（2005年），最少的為1次（1953年）；整體呈明顯上升趨勢(shì)（通過(guò)0.01檢驗(yàn)）。

圖1 1953—2017年歷年短時(shí)強(qiáng)降水出現(xiàn)頻次

由圖2可知，通過(guò)對(duì)阜陽(yáng)市歷年短時(shí)強(qiáng)降水的強(qiáng)度進(jìn)行分析可以發(fā)現(xiàn)，阜陽(yáng)的短時(shí)強(qiáng)降水以20～30mm的為主，占總頻次的65%，其次為30～40mm的短時(shí)強(qiáng)降水（29%）。從逐小時(shí)整點(diǎn)降水量來(lái)看，阜陽(yáng)市出現(xiàn)短時(shí)強(qiáng)降水的多年平均雨強(qiáng)為30.2mm/h，1966年最?。?3.8mm/h），1953年最大（83.4mm/h）。從極端降水的強(qiáng)度（圖3）來(lái)看，阜陽(yáng)市極端小時(shí)降水量最大值為120mm，出現(xiàn)在界首站；50mm以上的短時(shí)強(qiáng)降水出現(xiàn)64次，80mm以上的短時(shí)強(qiáng)降水僅出現(xiàn)9次。

圖2 歷年短時(shí)強(qiáng)降水雨強(qiáng)和歷年短時(shí)強(qiáng)降水最大雨強(qiáng)

圖3 1953—2017年兩年短時(shí)間強(qiáng)降雨量

2.2 月變化由圖4可知，阜陽(yáng)市短時(shí)強(qiáng)降水天氣主要發(fā)生在汛期5—9月，不分等級(jí)的短時(shí)強(qiáng)降水發(fā)生次數(shù)呈現(xiàn)明顯的單峰型分布，6—8月為主要發(fā)生月，其中7月份出現(xiàn)站次最多，發(fā)生頻率超過(guò)40.8%，8月（22.2%）多于6月（20.5%）。

圖4 不分等級(jí)短時(shí)強(qiáng)降水月變化

由圖5可知，20mm發(fā)生在7月最多，6月多于8月；30mm7月最多，8月多于6月；50mm主要集中在7、8月，其中7月最多；80mm發(fā)生在8月最多，7月和9月頻次相當(dāng)。

圖5 不同等級(jí)短時(shí)強(qiáng)降水逐月分布（a.20mm b.30mm c.50mm d.80mm）

2.3 日變化短時(shí)強(qiáng)降水日變化特征可以揭示短時(shí)強(qiáng)降水時(shí)間發(fā)生的頻數(shù)在1天24小時(shí)內(nèi)的變化情況。由圖6可知，從不分等級(jí)短時(shí)強(qiáng)降水各時(shí)段的出現(xiàn)頻次看有2個(gè)高峰時(shí)段，峰值在早晨前后和傍晚前后。阜陽(yáng)市短時(shí)強(qiáng)降水多發(fā)于夜晚至凌晨，凌晨時(shí)分的降水強(qiáng)度最大，對(duì)于這種夜間多發(fā)性，有學(xué)者認(rèn)為這與低空急流常在夜間加強(qiáng)有關(guān)［10］。且該時(shí)段氣壓也處于1天中的較低時(shí)刻，有利于低壓輻合的形成，易于對(duì)流天氣的產(chǎn)生。

圖6 不分等級(jí)短時(shí)強(qiáng)降水日變化

由圖7可知，20mm為雙峰型，最大峰值在早晨；30mm為雙峰型特征，最大峰值在傍晚；50mm為單峰型特征，峰值在傍晚前后；80mm為單峰型，峰值在夜間到早晨，但是由于樣本僅8個(gè)，統(tǒng)計(jì)特征代表性不足。

圖7 不同等級(jí)短時(shí)強(qiáng)降水逐時(shí)分布（a.20mm b.30mm c.50mm d.80mm）

由圖8可知，4月呈現(xiàn)雙峰型，峰值出現(xiàn)在凌晨和傍晚，最大峰值在傍晚；5月呈三峰型，峰值在早晨、下午和晚上，最大峰值在下午；6月呈雙峰型，峰值在早晨和傍晚，最大峰值在早晨；7月呈雙峰型，峰值在早晨和傍晚，最大峰值在早晨；8月呈單峰型，峰值在傍晚；9月呈雙峰型，峰值在早晨和傍晚，最大峰值在早晨。774-777

圖8 不分等級(jí)短時(shí)強(qiáng)降水逐時(shí)分布的月變化

3 結(jié)果與討論

利用1953—2017年阜陽(yáng)市6個(gè)地面國(guó)家級(jí)氣象站的逐小時(shí)降水量數(shù)據(jù)，統(tǒng)計(jì)分析阜陽(yáng)市短時(shí)強(qiáng)降水的年際、月際以及強(qiáng)度、空間分布變化特征。結(jié)果表明：（1）6站多年平均短時(shí)強(qiáng)降水頻次為每站4次，6個(gè)國(guó)家站空間分布差異不大，以20mm/h的短時(shí)強(qiáng)降水發(fā)生頻率為最多。（2）短時(shí)強(qiáng)降水中7月最多，其次8月，再次6月；4個(gè)等級(jí)的短時(shí)強(qiáng)降水中，除80mm/h的短時(shí)強(qiáng)降水8月最多外，其余3個(gè)等級(jí)均是7月最多。（3）短時(shí)強(qiáng)降水在逐時(shí)分布上顯示為雙峰型特征，峰值在早晨前后和傍晚前后，最大峰值早晨與傍晚相當(dāng)。4個(gè)等級(jí)的短時(shí)強(qiáng)降水中，除80mm/h的短時(shí)強(qiáng)降水外，伴隨的短時(shí)強(qiáng)降水等級(jí)的提升，其最大峰值由早晨向傍晚轉(zhuǎn)移。（4）不同月份短時(shí)強(qiáng)降水的逐時(shí)分布顯示，雨季夜雨（早晨）明顯，6、7為汛期雨季，9月為淮河秋雨。（5）短時(shí)強(qiáng)降水發(fā)生頻率和極端雨強(qiáng)都呈現(xiàn)出上升的年代際變化特征，極端雨強(qiáng)上升趨勢(shì)尤為明顯。