劉林春

內蒙古地區(qū)短時強降雨時空分布特征分析

劉林春

（內蒙古自治區(qū)氣象臺，內蒙古 呼和浩特 010051）

利用2002—2012年每年5—9月內蒙古地區(qū)119個氣象站逐小時降水資料，分析了內蒙古地區(qū)出現(xiàn)的短時強降雨（≥10 mm/h）的空間及年際變化特征。結果表明，短時強降水在內蒙古地區(qū)主要存在2個活躍區(qū)，2個一般活躍和1個不活躍區(qū)；5個區(qū)域整體年際變化大體呈現(xiàn)出峰谷交替出現(xiàn)的形式，各區(qū)域年累計頻次及累計短時強降水量差異較大，相同點為5個區(qū)域內2012年短時強降水最為活躍。通過對內蒙古地區(qū)短時強降雨時空分布特征的分析，為今后內蒙古地區(qū)短時強降雨的短時臨近預報和預警提供參考。

短時強降雨；空間特征；年際特征；破壞力

短時強降雨作為強對流的一種天氣現(xiàn)象，因其突發(fā)性強、破壞力大，是內蒙古的主要災害性天氣之一。內蒙古地域廣闊，天氣氣候及地形復雜，強對流天氣時有發(fā)生，給人民生命和財產、工農業(yè)及交通運輸造成了嚴重損失。短時強降雨常與中小尺度系統(tǒng)相聯(lián)系，它突發(fā)性強、發(fā)生發(fā)展非常復雜，對其的預報一直是天氣預報的難點，而且中小尺度的識別受到觀測能力和資料分辨率的限制，短時強降雨的預報在落區(qū)和時效上不能滿足社會需求。

多年來，許多專家學者對強對流天氣的發(fā)生和發(fā)展規(guī)律進行了大量的研究，取得了一些重要的成果。DOSWELL[1]指出，大多數(shù)的強降水是對流性的，短時強降水的預報首要的是理解產生強降水的物理機制所需要的條件。國內的許多學者也對短時強降水等強對流天氣進行了大量的研究。尹承美等[2]利用濟南市區(qū)域自動氣象觀測站資料和高空、地面資料，分析了濟南市出現(xiàn)強降水的年際、月際以及強度特征，并分析了產生短時強降水的不同天氣系統(tǒng)類型，指出每年7—8月濟南市出現(xiàn)區(qū)域性或者大范圍短時強降水的可能性非常大，而小范圍短時強降水5月初就開始出現(xiàn)。多普勒雷達在短時強降水臨近預報中有很大的作用。應冬梅等[3]對發(fā)生在江西的8次強對流天氣進行分析，得出冰雹、雷雨大風與短時強降水的多普勒雷達回波的不同特征。

環(huán)境參數(shù)特征有助于了解短時強降水的物理過程，很多專家在這方面做過深入的研究。周后福等[4]分析了1995—2001年的強對流天氣過程，計算了指數(shù)、指數(shù)和位勢不穩(wěn)定指標，用作強對流天氣的短時預報指標。因此，如何利用現(xiàn)有的氣象資料，開展短時強降雨預報服務，并形成日常業(yè)務流程，對提高預報預警和防災減災能力十分重要。

1 資料選取

本文利用全區(qū)119個自動站降水資料對發(fā)生在內蒙古區(qū)域內的2002—2012年短時強降雨個例進行統(tǒng)計了分析，找出內蒙古地區(qū)短時強降雨空間分布特征，以提高內蒙古地區(qū)短時強降雨的預報質量，減少或避免短時強降雨對社會經濟帶來的損失。

2 內蒙古短時強降雨特征分析

2.1 短時強降雨標準

短時強降雨是指短時間內降水強度較大，其降雨量達到或超過某一量值的天氣現(xiàn)象，這一量值的規(guī)定各地氣象臺站不盡相同。

結合內蒙古地區(qū)實際情況和成災的可能性，本文中將短時強降雨定義為：≥10 mm/h，統(tǒng)計中規(guī)定觀測站只要有一個站≥10 mm/h即作為一個短時強降雨日統(tǒng)計，一天中一個站多次出現(xiàn)短時強降雨時站次累加統(tǒng)計。

2.2 短時強降雨空間特征

2002—2012年每年5—9月全區(qū)短時強降雨發(fā)生頻次總體上從東向西減少，從南向北減少，如圖1所示。按照短時強降雨累積發(fā)生頻次特點將全區(qū)分為短時強降雨Ⅰ區(qū)、Ⅱ區(qū)、Ⅲ區(qū)，如表1所示。

通過對1 h降水量大于30 mm和1 h降水量大于50 mm短時強降雨的統(tǒng)計，發(fā)現(xiàn)1 h大于30 mm的短時強降雨主要分布在Ⅰ區(qū)內，如圖2所示，高發(fā)區(qū)域主要在鄂爾多斯市，其中以烏審旗的發(fā)生次數(shù)最多，達7次。1 h大于50 mm的強降雨還是分布在Ⅰ內，如圖3所示，但發(fā)生次數(shù)少于30 mm的強降雨只有2次。

對應各站點1h最大降水量分布，如圖4所示，1 h最大降水量大于30 mm的站點分布最為廣泛，其次是大于20 mm的站點，大于50 mm的站點主要分布于Ⅰ區(qū)，主要集中在赤峰市、通遼市、鄂爾多斯市、呼和浩特市和烏蘭察布市，1 h最大降水量的極值出現(xiàn)在通遼市為77.6 mm，Ⅱ區(qū)主要以1 h最大降水量30 mm，小于20 mm的站點零星分布于Ⅱ和Ⅲ區(qū)，其中1 h最大降水量的極小值出現(xiàn)在阿拉善盟的額濟納旗，為14.7 mm。

2.3 短時強降雨年際變化特征

從圖4得知，ⅠA區(qū)從2002—2012年11年間，每年的短時強降水發(fā)生次數(shù)都在100次以上，屬5個區(qū)域中發(fā)生年次數(shù)最多的區(qū)域。ⅠA區(qū)發(fā)生最少的年份在2004年，為108次，發(fā)生最多的年份是2005年，為193次，2012年緊隨其后為192次，總體呈現(xiàn)跳躍性增長趨勢。

對應年短時強降水累積雨量，其變化趨勢與累積頻次基本一致，累積雨量最多的為2005年的3 525.2 mm，最少的在2002年，為2 013.4mm。

ⅠB區(qū)在2006年以前年發(fā)生頻次和累積降水量基本保持在90次左右和1 600 mm左右，只有2005年較低，為57次，830.9 mm。2006—2011年短時強降水的活躍度降低，年發(fā)生頻次沒有超過65次，年累積降水量不超過1 500 mm，至2012年短時強降水有明顯的增強，年累積頻次達到156次，累積降水量更是達到了2 646.3 mm。整體緩慢下降到2012年呈現(xiàn)激增的趨勢。

圖1 2002—2012年內蒙古短時強降雨（1 h降水量大于等于10 mm）累積發(fā)生頻次

表1 內蒙古短時強降雨發(fā)生頻次類別區(qū)劃

ⅠAⅠBⅡCⅡDⅢE 地區(qū)呼倫貝爾市、興安盟、通遼市、赤峰市鄂爾多斯市、包頭市、呼和浩特市、烏蘭察布市錫林郭勒盟巴彥淖爾市、烏海市阿拉善盟 平均發(fā)生頻次32.221.914.110.13.8

圖2 2002—2012年內蒙古短時強降雨（1 h降水量大于等于30 mm小于等于50 mm）累積發(fā)生頻次

圖3 2002—2012年內蒙古短時強降雨（1 h降水量大于等于50 mm）累積發(fā)生頻次

圖4 2002—2012年內蒙古短時強降雨1 h最大降水量分布

ⅡC區(qū)的年變化趨勢呈現(xiàn)3峰2谷，第一個波峰出現(xiàn)在2003年，發(fā)生頻次為27次，累積降水為528 mm，之后年短時強降水開始減少，到2005年時形成第一個波谷，該年發(fā)生頻次為12次，累積降水為181.4 mm，之后降水開始增加。到2006年形成第二個波峰，但其次數(shù)和降水量不及2003年，為25次，445. 7mm，從2007—2010年降水逐年減少，并在2010年形成第二個波谷，該年短時強降水發(fā)生次數(shù)僅為8次，累積降水量為127.8 mm，2010年之后降水又開始增加。到2012年形成第三個波峰，從圖5中可以看出2012年是ⅡC區(qū)近11年最為活躍的一年，其發(fā)生次數(shù)為35次，是2010年的4倍，累積降水量達到了687.3 mm，也接近2010年的5倍。

短時強降水累積發(fā)生頻次及短時強降水累積降水量的年變化如圖5所示。

ⅡD區(qū)年變化除2003年、2008年和2012年短時強降水較為活躍外，其他年份的累積發(fā)生頻次均不超過10次，累積降水也不超過200 mm，2012年為該區(qū)域最為活躍的一年，其降水頻次達到35次，累積降水更是達到706.8 mm，是除2003年、2008年之外年份次數(shù)的4倍，降水量的5倍以上。

圖5 短時強降水累積發(fā)生頻次及短時強降水累積降水量的年變化

注：斜線柱狀為短時強降水年累積發(fā)生頻次，方塊狀折線為短時強降水年累積降水量，單位：mm。

ⅢE區(qū)各年短時強降水均不活躍，只有2003年、2007年和2012年較為突出，其中最為活躍的2012年累積次數(shù)也只有11次，累積降水量也只有205.7 mm，整體也呈現(xiàn)出了波峰波谷交替出現(xiàn)的趨勢。

雞蛋坪組遍布全區(qū)，分布廣泛，自下而上可分為上、中、下三個巖性段，區(qū)內僅出露上、中二個巖性段，總體上呈NE向展布，是礦區(qū)賦礦層位。上段巖性主要為巨厚層的安山巖，局部夾小面積的凝灰?guī)r透鏡體及構造角礫巖；雞蛋坪組中段巖性主要為安山巖、英安巖、凝灰?guī)r、火山角礫巖、構造角礫巖，二巖性段間為整合接觸。

3 結論

短時強降水在內蒙古地區(qū)主要存在2個活躍區(qū)，2個一般活躍和1個不活躍區(qū)，2個活躍區(qū)主要位于大興安嶺地區(qū)和河套地區(qū)，處于山區(qū)的迎風坡或地形升高地區(qū)，不活躍區(qū)主要位于阿拉善盟和烏海市，無論是活躍區(qū)還是不活躍區(qū)均能出現(xiàn)每小時大于30 mm的降水，相對而言大興安嶺地區(qū)和河套地區(qū)更容易出現(xiàn)＞50 mm的降水。5個區(qū)域整體年際變化大體呈現(xiàn)出峰谷交替出現(xiàn)的形式，各區(qū)域年累計頻次及累計短時強降水量差異較大，ⅠA區(qū)各年短時強降水發(fā)生頻次及累計降水量居全區(qū)之首，ⅢE區(qū)為全區(qū)最差。相同點為5個區(qū)域內2012年短時強降水最為活躍。

參考文獻：

［1］DOSWELL III C A，BROOKS H E.Flash flood forecasting：an ingredients-based methodology［J］.Wea Forecasing，1996（11）：560-581.

［2］尹承美，梁勇禮，冉桂平，等.濟南市區(qū)短時強降水特征分析［J］.氣象科學，2010，30（2）：262-267.

［3］應冬梅，許愛華，黃祖輝.江西冰雹、大風與短時強降水的多普勒雷達產品的對比分析［J］.氣象，2007，33（3）：48-53.

［4］周后福，邱明燕，張愛民，等.基于穩(wěn)定度和能量指標作強對流天氣的短時預報指標分析［J］.高原氣象，2006，25（4）：716-722.

中圖分類號：P458.2

文獻標識碼：A

DOI：10.15913/j.cnki.kjycx.2019.20.026

文章編號：2095－6835（2019）20－0065－03

作者簡介：劉林春（1986—），男，主要從事短時臨近預報與數(shù)值天氣預報研究。

〔編輯：張思楠〕