肖建軍，單雪珂，藍法強，李浩然，聶小波

（1.河源市氣象局，廣東河源 517000；2.博羅縣氣象局，廣東博羅 516100）

在全球氣候變暖背景下，各地氣候特征也發(fā)生了變化，不少專家學者對此做了研究［1-6］。陳特固等［3］指出，廣東重旱、重澇事件頻率的增加與氣候變暖有關；艾卉等［4］指出，廣州市年、前汛期、后汛期暴雨日數(shù)均呈增加趨勢，且暴雨對廣州的降水貢獻率最大；曾欽文等［6］研究了河源地區(qū)暴雨日數(shù)的氣候變化特征，為地方防災減災工作提供了有價值的參考依據(jù)；李明華等［7］、吳蔚等［8］、陳芳麗等［9］對惠州市強降水和暴雨的氣候特征做了大量研究，對本地強降水預報預測工作起到很好的指導作用；聶曉婷［10］分析了博羅縣雷暴氣候變化特征，對博羅縣雷暴的預報預警和風險評估工作提供了參考。

目前為止，針對博羅縣暴雨的氣候特征研究尚有欠缺，因此，在已有研究成果基礎上，本研究利用博羅國家氣象站和自動監(jiān)測站逐日降水資料，針對博羅縣暴雨氣候變化特征進行分析，研究成果可為博羅縣防災減災事業(yè)提供參考，有利于本地氣象部門更好地履行職能和開展決策氣象服務工作。

1 資料和方法

本研究利用博羅國家氣象觀測站1960—2019年逐日降水資料，基于Oringin軟件進行數(shù)理統(tǒng)計、線性趨勢分析、7階多項式擬合以及Morlet小波功率譜分析等方法，研究博羅縣近60年來暴雨時間變化特征。截至2013年，博羅縣已建成區(qū)域氣象監(jiān)測站24站，覆蓋了全縣所有18個鄉(xiāng)鎮(zhèn)和重要山脈、水庫等，且其逐日降水觀測資料的完整性較好（2013—2019年日資料缺測率僅為1.5%，5.5 d／年），因此選用2013—2019年博羅國家氣象觀測站和鄉(xiāng)鎮(zhèn)區(qū)域氣象自動監(jiān)測站逐日降水資料，分析博羅縣暴雨空間分布特征。

2 博羅縣暴雨的時間分布特征

2.1 年變化

圖1a、b分別為博羅縣2013—2019年暴雨總日數(shù)和暴雨量時序圖。由圖1a可知，博羅縣2013—2019年共出現(xiàn)暴雨488 d，平均8.1 d／年，其中大暴雨95 d，特大暴雨3 d（1983年6月17日289.3 mm、2000年6月12日303.8 mm、2006年7月15日407.6 mm），可見博羅縣發(fā)生特大暴雨的頻率較低，但日雨量最大值較大；暴雨日數(shù)年際差異較大，最少年份僅為2 d（1963年），而最多年份可達17 d（2006年）；從多項式擬合來看，年暴雨日數(shù)呈波動增加趨勢；從線性趨勢變化來看，暴雨日數(shù)以每10年0.4 d的速率增長（未通過顯著性檢驗），表明暴雨日數(shù)增加趨勢不明顯。

由圖1b可知，近60年博羅縣暴雨日雨量年際變化明顯，年平均暴雨量為676.6 mm，暴雨量最少年份為1963年（121.3 mm），而最多年份可達1 924.9 mm（2006年）；從多項式擬合來看，暴雨日雨量也呈現(xiàn)波動增加趨勢，2020年為增加趨勢年；從線性趨勢變化來看，暴雨日雨量以3.76 mm／年的速率增長（未通過顯著性檢驗），表明暴雨雨量增加趨勢不明顯。將年暴雨日雨量與年降雨量做Pearson相關系數(shù)檢驗，其相關系數(shù)為0.841，在0.01水平（雙側）上顯著相關，說明年降雨量的增加與年暴雨量的增加有密切關系。

圖1 博羅縣2013—2019年暴雨總日數(shù)（a）和暴雨日雨量（b）逐年變化

2.2 月變化

圖2為博羅縣1960—2019年暴雨總日數(shù)的月際變化。

圖2 博羅縣1960—2019年暴雨總日數(shù)逐月變化

由圖2可知，博羅縣各月均可能出現(xiàn)暴雨，但主要集中在汛期（4—9月），汛期暴雨日數(shù)占總暴雨日數(shù)的91.6%；暴雨總日數(shù)的月際變化呈雙峰型，主峰位于6月，暴雨日數(shù)為111 d，占總暴雨日數(shù)的22.7%，次峰位于8月，暴雨日數(shù)為80 d，占總暴雨日數(shù)的16.4%，其中5月暴雨日數(shù)高于次峰8月，暴雨日數(shù)為88 d，占暴雨總日數(shù)的18.0%。

2.3 暴雨日數(shù)周期分析

為進一步研究暴雨日數(shù)的年際周期變化特征，對博羅縣1960—2019年暴雨日數(shù)做Morlet小波分析。結合小波功率譜（圖3a）和方差（圖3b）可以看出，近60年內博羅縣年暴雨日數(shù)有兩個明顯的變化周期，即1994—2014年期間存在5～12年的顯著周期，以及1963—1974年期間存在2～3年的較顯著周期。

圖3 博羅縣2013—2019年暴雨總日數(shù)小波功率譜（a）和小波方差（b）

2.4 暴雨持續(xù)時間統(tǒng)計分析

定義國家站連續(xù)2 d及以上出現(xiàn)暴雨為連續(xù)性暴雨。1960—2019年博羅縣共出現(xiàn)連續(xù)暴雨52次共116 d，占暴雨總日數(shù)的23.8%；連續(xù)2 d的暴雨42次、連續(xù)3 d的暴雨9次、連續(xù)5 d的暴雨1次（2007年6月6—10日，累計雨量358.3 mm），未出現(xiàn)超過5 d的連續(xù)暴雨；連續(xù)暴雨集中出現(xiàn)在汛期，共49次，僅1987年3月15—17日、2008年10月5—6日、2018年1月28—29日出現(xiàn)在非汛期；2006年出現(xiàn)了最多的5次連續(xù)暴雨，其中3次連續(xù)2 d、2次連續(xù)3 d，且2次3 d和1次2 d的連續(xù)暴雨均出現(xiàn)在5月末至6月初，暴雨期集中。

2.5 暴雨初終日統(tǒng)計分析

定義博羅國家氣象站年度首次出現(xiàn)暴雨及以上量級降水日期為暴雨初日，該年度最后一次出現(xiàn)暴雨及以上量級降水日期為暴雨終日。近60年博羅縣暴雨初日最早出現(xiàn)在1月7日（2018年），最晚出現(xiàn)在8月2日（1995年），暴雨初日集中出現(xiàn)在4月，占總數(shù)的46.7%；暴雨終日最早出現(xiàn)在7月5日（1982年），最晚出現(xiàn)在12月30日（1988年），暴雨終日集中出現(xiàn)在9月，占總數(shù)的41.7%。采用經(jīng)驗頻率公式Pm＝m／（n+1）×100%做暴雨初終日保證率分析，其中n為樣本數(shù)60，m為暴雨初（終）日由前（后）往后（前）排列的序號。由表1可知，博羅縣暴雨初、終日在20%和80%保證率之間的日期較為接近，小于20%或大于80%保證率時日期相差較遠，說明博羅縣暴雨初、終日在20% ～80%保證率日期內出現(xiàn)的概率較大，即博羅縣暴雨初日多在3月30日—5月13日出現(xiàn)，暴雨終日多在8月11日—10月15日出現(xiàn)。

表1 博羅縣暴雨不同保證率的初終日

3 博羅縣暴雨的空間分布特征

按照某一天有任意觀測站達到暴雨時視為當天出現(xiàn)暴雨天氣，2013年以來觀測站覆蓋了全縣所有18個鄉(xiāng)鎮(zhèn)和重要山脈、水庫等，當超過18個監(jiān)測站出現(xiàn)暴雨時，可視為全縣范圍暴雨天氣過程；定義暴雨強度為暴雨日總雨量除以暴雨總日數(shù)。博羅縣25個觀測站2013—2019年共出現(xiàn)236 d、1 529站次暴雨天氣，其中僅有1個站出現(xiàn)暴雨的天數(shù)為58 d，同時有2～5個站出現(xiàn)暴雨的天數(shù)為88 d、同時有6～10個站出現(xiàn)暴雨的天數(shù)為35 d、同時有11～18個站出現(xiàn)暴雨的天數(shù)為37 d、同時有19～25個站出現(xiàn)暴雨的天數(shù)為18 d；2019年4月19日，25個觀測站均錄得暴雨。說明博羅縣暴雨天氣過程的空間覆蓋范圍廣，而且局地性也很強，針對鄉(xiāng)鎮(zhèn)開展氣象服務和分鎮(zhèn)預警是很有必要的。

從暴雨日數(shù)的空間分布（圖4a）可以看出，博羅縣暴雨主要分布在中西部地區(qū)，3個暴雨日數(shù)大值區(qū)分別位于羅浮山北側和西南側鄉(xiāng)鎮(zhèn)、象頭山南側鄉(xiāng)鎮(zhèn)、象頭山東北側鄉(xiāng)鎮(zhèn)，中北部地區(qū)的柏塘、公莊暴雨日數(shù)相對較少。由圖4b可以看出，2個暴雨強度大值區(qū)主要分布在羅浮山東北側鄉(xiāng)鎮(zhèn)和象頭山周邊鄉(xiāng)鎮(zhèn)，東北部地區(qū)的觀音閣、麻陂、石壩等鄉(xiāng)鎮(zhèn)暴雨強度相對較弱。表明羅浮山西側、以及羅浮山東北側至象頭山西南側暴雨頻次相當，但羅浮山東北側暴雨總降水量更大，即該區(qū)域出現(xiàn)暴雨量級以上強降水頻次最多，因此應重點關注羅浮山周邊和象頭山南側鄉(xiāng)鎮(zhèn)的暴雨預報預測和預警服務。

圖4 博羅縣2013—2019年暴雨總日數(shù)（單位：d）（a）和暴雨強度（單位：mm／d）（b）空間分布

4 結論

1）近60年博羅縣暴雨日數(shù)和暴雨雨量均呈波動增加趨勢，年平均暴雨日數(shù)和暴雨雨量分別為8.1 d和676.6 mm，暴雨主要出現(xiàn)在4—9月；暴雨日數(shù)在1994—2014年存在5～12年的顯著周期，在1963—1974年存在2～3年的較顯著周期。

2）連續(xù)性暴雨日數(shù)占暴雨總日數(shù)的23.8%，連續(xù)性暴雨集中出現(xiàn)在汛期，2007年6月6—10日出現(xiàn)了最長的連續(xù)5 d暴雨，2006年出現(xiàn)了最多的5次連續(xù)暴雨；暴雨初日多在3月30日—5月13日出現(xiàn)，暴雨終日多在8月11日—10月15日出現(xiàn)。

3）博羅縣暴雨天氣過程具有空間覆蓋范圍廣、局地性強的特點。暴雨集中出現(xiàn)在中西部鄉(xiāng)鎮(zhèn)，尤其是羅浮山西側、以及羅浮山東北側至象頭山西南側一帶，其中羅浮山東北側出現(xiàn)暴雨量級以上強降水頻次最多。