孟寒冬
(1.中國(guó)氣象局河南省農(nóng)業(yè)氣象保障與應(yīng)用技術(shù)重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室,鄭州 450003; 2.河南省氣候中心,鄭州 450003)
近年來(lái),關(guān)于暴雨過(guò)程評(píng)估方法的探討較多,但因?yàn)楸┯曛聻?zāi)機(jī)理復(fù)雜和災(zāi)情數(shù)據(jù)不完備,所以直接建立災(zāi)損與暴雨過(guò)程強(qiáng)度的對(duì)應(yīng)關(guān)系,不僅其歷史可比性較差,而且在實(shí)際業(yè)務(wù)運(yùn)行中也易存在時(shí)間滯后現(xiàn)象. 已有的暴雨過(guò)程強(qiáng)度評(píng)估模型中,多數(shù)是將標(biāo)準(zhǔn)化后的各指標(biāo)值按等權(quán)重或?qū)<以u(píng)分結(jié)果作為權(quán)重進(jìn)行累加,而對(duì)各指標(biāo)序列自身變率對(duì)評(píng)估結(jié)果的影響考慮不足. 另外,以暴雨過(guò)程的部分指標(biāo)來(lái)表征暴雨過(guò)程整體強(qiáng)度也缺乏全面性. 襲祝香[1]在吉林省暴雨過(guò)程評(píng)估方法研究中,對(duì)選取的暴雨平均降水量、區(qū)域最大日降水量和暴雨出現(xiàn)范圍3個(gè)評(píng)估指標(biāo)進(jìn)行極差標(biāo)準(zhǔn)化處理后,計(jì)算得到暴雨過(guò)程評(píng)估指數(shù). 鄭國(guó)等[2]在對(duì)淮河上游暴雨事件評(píng)估中,選取區(qū)域平均日降水量、區(qū)域最大日降水量、覆蓋范圍和持續(xù)時(shí)間4個(gè)指標(biāo),按概率分布劃分指標(biāo)等級(jí)標(biāo)準(zhǔn),建立暴雨事件等級(jí)標(biāo)準(zhǔn)評(píng)估矩陣,按某暴雨事件向量與評(píng)估矩陣列向量的歐式距離來(lái)確定暴雨事件等級(jí). 袁慧敏等[3]在長(zhǎng)江中下游沿江地區(qū)暴雨過(guò)程評(píng)估模型研究中,選取平均降水量、降水強(qiáng)度、覆蓋范圍和持續(xù)時(shí)間4個(gè)指標(biāo),運(yùn)用分布概率密度函數(shù)和權(quán)重分析法建立了評(píng)估模型. 鄒燕等[4]在構(gòu)建福建省區(qū)域性暴雨過(guò)程強(qiáng)度評(píng)估模型研究中,選取區(qū)域最大日降水量、區(qū)域最大過(guò)程降水量、區(qū)域暴雨范圍和區(qū)域暴雨持續(xù)時(shí)間等4個(gè)指標(biāo),采用百分位數(shù)和相關(guān)系數(shù)法構(gòu)建了評(píng)估模型. 甘薇薇等[5]在四川省暴雨過(guò)程評(píng)估模型研究中,選取平均降水量、降水強(qiáng)度、暴雨范圍和持續(xù)時(shí)間等4項(xiàng)指標(biāo),運(yùn)用歷史重現(xiàn)期和歐式距離函數(shù)方法建立了評(píng)估模型. 王莉萍等[6]綜合考慮日降水強(qiáng)度、降水覆蓋范圍和持續(xù)時(shí)間,采用自然災(zāi)害風(fēng)險(xiǎn)計(jì)算方法,計(jì)算單站和區(qū)域降水過(guò)程綜合指數(shù),建立了面向任意區(qū)域降水過(guò)程強(qiáng)度評(píng)估方法. 溫泉沛等[7]通過(guò)灰色關(guān)聯(lián)法和曲線擬合法,構(gòu)建湖北省暴雨洪澇災(zāi)害脆弱性曲線模型,定量化評(píng)估強(qiáng)降水過(guò)程造成的影響.
周存旭和金世海[8]、張竟竟等[9]、張建忠[10]、李亞男等[11]研究指出,在全球氣候變暖大背景下,河南省暴雨極端氣候事件發(fā)生呈上升態(tài)勢(shì),區(qū)域性暴雨過(guò)程作為重要災(zāi)害性天氣之一,對(duì)人民生產(chǎn)生活影響極大.區(qū)域性暴雨過(guò)程定量化評(píng)估方法是指導(dǎo)地方政府防災(zāi)減災(zāi)工作的重要基礎(chǔ)性研究,同時(shí)對(duì)于提高氣象部門(mén)對(duì)重大暴雨災(zāi)害的應(yīng)急服務(wù)能力也具有重要作用. 但河南省暴雨過(guò)程評(píng)估工作開(kāi)展較晚,且主要是對(duì)降水范圍、極值降水等進(jìn)行分析,尚缺乏對(duì)暴雨過(guò)程強(qiáng)度的定量化評(píng)估.
本文使用河南省111 個(gè)國(guó)家級(jí)氣象站逐日降水?dāng)?shù)據(jù),統(tǒng)計(jì)了1956—2016 年河南省區(qū)域性暴雨過(guò)程事件,對(duì)其進(jìn)行了時(shí)空變化分析,建立了河南省區(qū)域性暴雨過(guò)程強(qiáng)度定量化評(píng)估模型,給出強(qiáng)度等級(jí)劃分標(biāo)準(zhǔn),并探索了引入?yún)^(qū)域氣象站降水資料改進(jìn)區(qū)域性暴雨過(guò)程評(píng)估結(jié)果的可行性. 研究成果可以為開(kāi)展區(qū)域性暴雨過(guò)程的客觀定量化評(píng)估業(yè)務(wù)提供參考.
文中氣象資料采用河南省111個(gè)國(guó)家級(jí)氣象站1956—2016年20—20時(shí)日降水資料,資料來(lái)源為河南省氣候中心存儲(chǔ)的中國(guó)地面基本氣象要素(降水量)日值數(shù)據(jù)集.
1.2.1 區(qū)域性暴雨日和區(qū)域性暴雨過(guò)程判定標(biāo)準(zhǔn) 本文參考邵末蘭等[12]、張一平等[13]、戴澤軍等[14]、孔鋒等[15]關(guān)于區(qū)域性暴雨的研究成果,同時(shí)考慮區(qū)域性暴雨日、區(qū)域性暴雨過(guò)程判定標(biāo)準(zhǔn)應(yīng)能較好反映河南省區(qū)域性暴雨過(guò)程特征,故定義區(qū)域性暴雨日為≥10個(gè)國(guó)家氣象觀測(cè)站連片且各站日降水量≥25 mm,其中≥5站日降水量≥50 mm. 區(qū)域性暴雨過(guò)程為區(qū)域性暴雨日持續(xù)日數(shù)≥1日的過(guò)程,為了準(zhǔn)確描述連續(xù)多日的區(qū)域性暴雨過(guò)程,引入?yún)^(qū)域性暴雨過(guò)程間斷日. 間斷日指連續(xù)多日的暴雨過(guò)程中,有一日雖有降水,但不滿足區(qū)域暴雨日的條件. 間斷日確定規(guī)則是:間斷日若仍有暴雨站,前后可串接為同一個(gè)區(qū)域性暴雨過(guò)程;或間斷日仍有較大范圍的強(qiáng)降水,前后也可串接為同一個(gè)區(qū)域性暴雨過(guò)程. 因此,本文定義區(qū)域性暴雨過(guò)程為區(qū)域性暴雨日持續(xù)日數(shù)≥1日或者間斷1日且間斷日河南省111個(gè)國(guó)家氣象站滿足下列條件之一:至少1個(gè)站達(dá)暴雨及以上;至少5個(gè)站達(dá)大雨及以上;至少10個(gè)站達(dá)中雨及以上.
1.2.2 等級(jí)的確定方法 百分位數(shù)法是一種適用于各類分布型資料的非參數(shù)方法. 目前在氣候極值變化研究中,多采用某個(gè)百分位值作為極值閾值. 超過(guò)此閾值的值被認(rèn)為是極值. 如翟盤(pán)茂和潘曉華[16]在中國(guó)北方近50年溫度和降水極端事件變化研究中、黃琰等[17]在近50年中國(guó)氣溫降水極值分區(qū)的時(shí)空變化特征研究中、李建等[18]在小時(shí)降水強(qiáng)度閾值確定中,都應(yīng)用了百分位數(shù)法進(jìn)行極值閾值劃分. 百分位數(shù)計(jì)算采用Hyndman和Fan經(jīng)驗(yàn)公式:
式中:p為百分位;Q?( )p為P百分位對(duì)應(yīng)的百分位數(shù);X為升序排列后的某要素樣本序列;n為樣本長(zhǎng)度;Xj為升序排列后的樣本序列的第j個(gè)值.
1.2.3 標(biāo)準(zhǔn)化處理 考慮到評(píng)估指標(biāo)間單位和量級(jí)的不同,需要將各指標(biāo)數(shù)值進(jìn)行無(wú)量綱化處理,即指標(biāo)標(biāo)準(zhǔn)化. 對(duì)各指標(biāo)數(shù)值序列進(jìn)行標(biāo)準(zhǔn)化處理的公式為:
式中:Ri為指標(biāo)數(shù)值序列中第i個(gè)數(shù)值標(biāo)準(zhǔn)化后的數(shù)值;Yi為第i個(gè)數(shù)值;考慮到業(yè)務(wù)化需要,文中Yˉ為各指標(biāo)數(shù)值序列中1981—2010年數(shù)值的平均值;δ為1981—2010年數(shù)值的標(biāo)準(zhǔn)差.
1.2.4 權(quán)重系數(shù)的確定方法 各評(píng)估指標(biāo)對(duì)于區(qū)域性暴雨過(guò)程強(qiáng)度的貢獻(xiàn)是不同的,應(yīng)分別給以不同的權(quán)重系數(shù). 為了避免人為因素的影響,本文采用相關(guān)系數(shù)法[19-20]來(lái)確定各評(píng)估指標(biāo)的權(quán)重系數(shù),即以某一指標(biāo)序列與其余指標(biāo)序列之間相關(guān)系數(shù)的平均值占所有指標(biāo)相關(guān)系數(shù)平均值總和的比值,作為該指標(biāo)的權(quán)重系數(shù). 該方法適合于各指標(biāo)間相關(guān)性比較顯著的樣本. 具體來(lái)說(shuō),第一步計(jì)算單個(gè)評(píng)估指標(biāo)與其他指標(biāo)之間的相關(guān)系數(shù);第二步計(jì)算單個(gè)評(píng)估指標(biāo)與其他評(píng)估指標(biāo)之間相關(guān)系數(shù)的平均值;第三步計(jì)算該平均值占所有評(píng)估指標(biāo)相關(guān)系數(shù)平均值總和的比值,作為該單個(gè)評(píng)估指標(biāo)的權(quán)重系數(shù).
2.1.1 區(qū)域性暴雨過(guò)程年際變化 根據(jù)1956—2016年河南省區(qū)域性暴雨過(guò)程統(tǒng)計(jì)結(jié)果,得到全省區(qū)域性暴雨過(guò)程次數(shù)的逐年變化(圖1). 從圖1中可以看出,全省區(qū)域性暴雨過(guò)程發(fā)生次數(shù)呈緩慢上升趨勢(shì)(未通過(guò)0.05顯著性檢驗(yàn)),年際間波動(dòng)較大. 累計(jì)出現(xiàn)區(qū)域性暴雨過(guò)程506次,平均每年出現(xiàn)7.6次. 出現(xiàn)次數(shù)最多的是1998年(14次),最少的是1956年(2次),超過(guò)年平均次數(shù)的年份有36年. 1970年代、1980年代及2000年代區(qū)域性暴雨過(guò)程出現(xiàn)次數(shù)較多,均超過(guò)90次/10 a.
圖1 河南省1956—2016年區(qū)域性暴雨過(guò)程發(fā)生次數(shù)年際變化Fig.1 Annual variation of occurring times of regional rainstorm process in Henan during 1956-2016
將逐年區(qū)域性暴雨過(guò)程序列進(jìn)行標(biāo)準(zhǔn)化處理,得到河南省1956—2016年區(qū)域性暴雨過(guò)程次數(shù)距平年變化(圖2). 一般以標(biāo)準(zhǔn)化值大于1的年份定為異常偏多年份,以標(biāo)準(zhǔn)化值小于-1的年份定為異常偏少年份.研究時(shí)段內(nèi),區(qū)域性暴雨過(guò)程異常偏多的年份有15年(1963、1964、1973、1977、1979、1980、1983、1984、1987、1995、1996、1998、2003、2005、2007 年),異常偏少的年份有10 年(1956、1957、1959、1966、1974、1978、1986、1997、1999、2001年).
圖2 河南省1956—2016年區(qū)域性暴雨過(guò)程發(fā)生次數(shù)距平年際變化Fig.2 Annual departure of occurring times of regional rainstorm process in Henan during 1956-2016
2.1.2 區(qū)域性暴雨過(guò)程月際變化 從月份上看,河南省區(qū)域性暴雨過(guò)程集中出現(xiàn)在7月、8月(占總次數(shù)的53%). 其中,7月最多(163次),占總次數(shù)的32%;8月次之(108次),占總次數(shù)的21%;1月、2月、12月沒(méi)有出現(xiàn)過(guò)區(qū)域性暴雨過(guò)程. 一年中最早在3月即出現(xiàn)區(qū)域性暴雨過(guò)程(1972年3月29日,1998年3月31日,2007年3月3日),最晚出現(xiàn)在11月(2015年11月6日). 從季節(jié)上看,發(fā)生最多的季節(jié)是夏季(6—8月,占69%),春季(3—5月,占15%)和秋季(9—11月,占16%)出現(xiàn)的次數(shù)基本持平,冬季沒(méi)有出現(xiàn)過(guò)區(qū)域性暴雨過(guò)程.
2.1.3 區(qū)域性暴雨過(guò)程空間分布 根據(jù)1956—2016年河南省區(qū)域性暴雨過(guò)程普查結(jié)果,統(tǒng)計(jì)得到全省國(guó)家級(jí)氣象站出現(xiàn)區(qū)域性暴雨過(guò)程頻次占總區(qū)域性暴雨過(guò)程頻次的百分比(圖3). 由圖3可以看出,全省各站區(qū)域性暴雨過(guò)程發(fā)生頻次自西北向東南遞增,周口、駐馬店和信陽(yáng)為區(qū)域性暴雨發(fā)生集中地,這些地區(qū)也是河南省暴雨洪澇災(zāi)害最嚴(yán)重的區(qū)域,豫西山地丘陵地區(qū)發(fā)生暴雨頻次最少,汪小康等[21]的研究也得出類似結(jié)果.
圖3 河南省國(guó)家級(jí)氣象站1956—2016年出現(xiàn)區(qū)域性暴雨過(guò)程頻次占比Fig.3 Percentage of the frequency of regional rainstorm process of the national weather stations in Henan during 1956-2016
2.2.1 評(píng)估指標(biāo) 評(píng)估指標(biāo)的選取決定了評(píng)估結(jié)果的科學(xué)性、合理性. 綜合考慮河南省區(qū)域性暴雨過(guò)程的強(qiáng)度、持續(xù)時(shí)間和影響范圍,選取5個(gè)評(píng)估指標(biāo):①持續(xù)天數(shù). 區(qū)域性暴雨過(guò)程的開(kāi)始日至結(jié)束日總?cè)諗?shù),反映區(qū)域性暴雨過(guò)程持續(xù)時(shí)間長(zhǎng)短. ②過(guò)程范圍. 過(guò)程中河南省111個(gè)國(guó)家氣象站出現(xiàn)暴雨站數(shù)(不重復(fù)計(jì)數(shù),即一個(gè)站點(diǎn)出現(xiàn)多次暴雨,也只算一個(gè)站點(diǎn)),反映區(qū)域性暴雨過(guò)程的影響范圍. ③過(guò)程最大日降水量.過(guò)程中河南省111個(gè)國(guó)家氣象站日降水量最大值,反映過(guò)程日降水量極端情況. ④過(guò)程單日最大范圍. 過(guò)程中河南省111個(gè)國(guó)家氣象站單日出現(xiàn)最多的暴雨站數(shù),反映過(guò)程單日暴雨影響范圍極端情況. ⑤過(guò)程區(qū)域平均降水量. 過(guò)程中每天河南省111個(gè)國(guó)家氣象站出現(xiàn)暴雨及以上降水站點(diǎn)(≥50 mm)的平均降水量的平均值,反映過(guò)程累積降水的極端情況.
2.2.2 等級(jí)的確定結(jié)果 本文在評(píng)估指標(biāo)等級(jí)確定、評(píng)估強(qiáng)度等級(jí)確定中運(yùn)用百分位數(shù)法進(jìn)行計(jì)算. 結(jié)合業(yè)務(wù)工作實(shí)踐,本文以樣本序列的第60%、80%、90%、95%和98%對(duì)應(yīng)的百分位數(shù)作為各指標(biāo)的等級(jí)劃分閾值,共分為1 到6 級(jí),對(duì)應(yīng)的百分位數(shù)范圍分別為[0,60%),[60,80%),[80,90%),[90,95%),[95,98%),[98,100%]. 各評(píng)估指標(biāo)分別以河南省1981—2010年區(qū)域性暴雨過(guò)程中的指標(biāo)值為樣本序列,應(yīng)用百分位法,計(jì)算得到的每個(gè)評(píng)估指標(biāo)各等級(jí)閾值范圍如表1所示.
表1 評(píng)估指標(biāo)的閾值范圍Tab.1 Assessment index range of regional rainstorm process in Henan
2.2.3 權(quán)重系數(shù)的確定結(jié)果 選取河南省1981—2010年共265個(gè)區(qū)域性暴雨過(guò)程樣本,應(yīng)用相關(guān)系數(shù)法,計(jì)算各評(píng)估指標(biāo)間相關(guān)系數(shù),得到如表2所示的結(jié)果. 所有指標(biāo)相關(guān)系數(shù)平均值總和為2.962 3. 從表2結(jié)果可知,各指標(biāo)之間具有顯著相關(guān)性(通過(guò)了0.01顯著性檢驗(yàn)).
表2 評(píng)估指標(biāo)之間相關(guān)系數(shù)Tab.2 Correlation coefficient among the evaluation indexes
按前述權(quán)重系數(shù)確定方法進(jìn)行權(quán)重系數(shù)計(jì)算,結(jié)果如表3所示.
表3 評(píng)估指標(biāo)的權(quán)重系數(shù)Tab.3 Weight coefficient of evaluation index
2.2.4 評(píng)估模型的建立 建立如下區(qū)域性暴雨過(guò)程評(píng)估模型:
式中:I為區(qū)域性暴雨過(guò)程強(qiáng)度;Gpd、Gpr、Gpm、Grm、Gpa為持續(xù)天數(shù)、過(guò)程范圍、過(guò)程最大日降水量、過(guò)程單日最大范圍、過(guò)程區(qū)域平均降水量5 個(gè)指標(biāo)的等級(jí)值;Rpd、Rpr、Rpm、Rrm、Rpa為5 個(gè)指標(biāo)的標(biāo)準(zhǔn)化值.
應(yīng)用百分位法確定區(qū)域性暴雨過(guò)程強(qiáng)度等級(jí)范圍,以1981—2010年區(qū)域性暴雨過(guò)程強(qiáng)度序列的第60%、80%、90%、95%和98%對(duì)應(yīng)的百分位數(shù)作為評(píng)估等級(jí)劃分閾值,得到區(qū)域性暴雨過(guò)程評(píng)估強(qiáng)度(I)等級(jí)范圍(表4).
表4 河南省區(qū)域性暴雨過(guò)程評(píng)估強(qiáng)度等級(jí)范圍Tab.4 Assessment intensity grade range of regional rainstorm process in Henan
2.2.5 區(qū)域性暴雨過(guò)程評(píng)估結(jié)果 河南省1956—2016年共506次區(qū)域性暴雨過(guò)程中,一般強(qiáng)度占61%,輕度占19%,中度占10%,重度占4%,嚴(yán)重占3%,特重占3%,不同等級(jí)之間暴雨過(guò)程數(shù)差異明顯. 重度及以上等級(jí)區(qū)域性暴雨過(guò)程僅占總數(shù)的10%,但重度及以上區(qū)域性暴雨過(guò)程發(fā)生時(shí)均造成了非常嚴(yán)重的社會(huì)影響.
全省重度及以上等級(jí)區(qū)域性暴雨過(guò)程的發(fā)生具有明顯季節(jié)特點(diǎn),一般只發(fā)生在5—10月,7月最多,10月最少,發(fā)生最多的季節(jié)是夏季. 這種分布特征與河南省夏季暴雨洪澇災(zāi)害最重,春秋季洪澇偶發(fā)、冬季無(wú)澇而干旱較為頻繁的氣候特征相符. 發(fā)生重度及以上等級(jí)區(qū)域性暴雨過(guò)程最多的年份是1967年和1982年.
特重等級(jí)的13 次區(qū)域性暴雨過(guò)程主要集中在20 世紀(jì)70、80 年代(超過(guò)半數(shù)),而2000 年以后,只出現(xiàn)2次特重等級(jí)的區(qū)域性暴雨過(guò)程(表5).
表5 河南省1956—2016年發(fā)生的特重級(jí)區(qū)域性暴雨過(guò)程Tab.5 Regional rainstorm process with extra heavy grade in Henan during 1956-2016
2.2.6 區(qū)域性暴雨過(guò)程評(píng)估結(jié)果檢驗(yàn) 為了驗(yàn)證評(píng)估方法和評(píng)估結(jié)果的科學(xué)合理性,以本模型評(píng)估的河南省13次特重等級(jí)的區(qū)域性暴雨過(guò)程為例,查閱了《中國(guó)氣象災(zāi)害大典》(河南卷)[22]、暴雨過(guò)程的總結(jié)(資料來(lái)自河南省氣象臺(tái))、河南省月氣候評(píng)價(jià)(資料來(lái)自河南省氣候中心)等資料. 結(jié)果發(fā)現(xiàn),其中12次暴雨過(guò)程在以上材料中均有較為詳細(xì)的災(zāi)情記錄,且災(zāi)情較為嚴(yán)重,說(shuō)明歷史重大區(qū)域性暴雨過(guò)程評(píng)估結(jié)果與災(zāi)情資料記載反映的災(zāi)情在時(shí)間上、強(qiáng)度上均有較好的一致性. 例如2016年7月18—20日,河南省出現(xiàn)強(qiáng)降水過(guò)程,全省平均降水量74 mm,安陽(yáng)市、鶴壁市、新鄉(xiāng)市、平頂山市、南陽(yáng)市局地出現(xiàn)特大暴雨. 依本文提出的區(qū)域性暴雨過(guò)程評(píng)估模型,此次區(qū)域性暴雨過(guò)程強(qiáng)度達(dá)到嚴(yán)重級(jí)別,歷史排位22位. 從評(píng)估等級(jí)來(lái)看,與歷史上同等級(jí)過(guò)程造成的災(zāi)情損失基本相當(dāng).
選用建站時(shí)間長(zhǎng)且代表性強(qiáng)的國(guó)家級(jí)氣象站降水資料來(lái)建立評(píng)估模型. 近年來(lái),由于氣候變化及城市氣候效應(yīng)的影響,降水局地性特征增強(qiáng). 2010年以后區(qū)域氣象站普遍增加,區(qū)域性氣象站的加密可以更全面、更準(zhǔn)確地反映暴雨點(diǎn)的位置、暴雨強(qiáng)度. 如“2016-07-19”暴雨過(guò)程,河南省安陽(yáng)市出現(xiàn)罕見(jiàn)特大暴雨,安陽(yáng)市所轄林州市東馬鞍區(qū)域氣象站日降水量達(dá)703 mm,同期林州市國(guó)家站日降水量?jī)H為208 mm. 若將林州市國(guó)家站日降水量視為日最大降水量,將與實(shí)際情況不符,影響該暴雨過(guò)程強(qiáng)度的評(píng)估結(jié)果. 因此針對(duì)引入?yún)^(qū)域氣象站降水資料是否可以改進(jìn)暴雨強(qiáng)度評(píng)估模型的精準(zhǔn)性,本文進(jìn)行了初步的探討.
綜合考慮區(qū)域氣象站降水資料的可靠性和連續(xù)性,選取河南省氣象局確定的251個(gè)骨干網(wǎng)區(qū)域氣象站的降水資料,利用本文建立的評(píng)估模型對(duì)河南省2016年發(fā)生的10個(gè)區(qū)域性暴雨過(guò)程進(jìn)行評(píng)估. 對(duì)比加入?yún)^(qū)域氣象站資料前后的兩次評(píng)估結(jié)果(表6),發(fā)現(xiàn)有兩個(gè)特點(diǎn):①持續(xù)天數(shù)指標(biāo)不受影響,保持不變;過(guò)程范圍指標(biāo)影響不大,雖然區(qū)域氣象站的加入導(dǎo)致出現(xiàn)區(qū)域暴雨的總站數(shù)增加,但站次百分比變化不大;單日最大降水量指標(biāo)多為增大,且量值增加較多,說(shuō)明考慮區(qū)域氣象站降水對(duì)單日最大降水量指標(biāo)影響較大;單日最大范圍變化與過(guò)程范圍變化類似;區(qū)域平均降水量指標(biāo)有增有減,但增減量值不大,說(shuō)明考慮區(qū)域氣象站降水對(duì)區(qū)域平均降水量指標(biāo)影響也不大. ②各過(guò)程強(qiáng)度評(píng)估排序略有變化,評(píng)估等級(jí)保持不變,說(shuō)明只使用國(guó)家級(jí)站點(diǎn)降水資料進(jìn)行區(qū)域暴雨過(guò)程強(qiáng)度評(píng)估的結(jié)果是科學(xué)、有效的.
1)建立了河南省區(qū)域性暴雨日和區(qū)域性暴雨過(guò)程判定標(biāo)準(zhǔn),使用河南省111 個(gè)國(guó)家級(jí)氣象站1956—2016年逐日降水量資料,分析河南省區(qū)域性暴雨過(guò)程時(shí)空特征,發(fā)現(xiàn)全省區(qū)域性暴雨過(guò)程發(fā)生次數(shù)存在緩慢上升趨勢(shì),年際間波動(dòng)較大,主要出現(xiàn)在7—8月,發(fā)生頻次從豫西北向豫東南逐漸遞增,周口、駐馬店和信陽(yáng)發(fā)生頻率較高,豫西山地丘陵地區(qū)發(fā)生頻次最少.
2)綜合考慮河南省區(qū)域性暴雨過(guò)程的強(qiáng)度、持續(xù)時(shí)間和影響范圍,選取持續(xù)天數(shù)、過(guò)程范圍、過(guò)程最大日降水量、過(guò)程單日最大范圍、過(guò)程區(qū)域平均降水量作為河南省區(qū)域性暴雨過(guò)程綜合強(qiáng)度評(píng)估指標(biāo). 運(yùn)用標(biāo)準(zhǔn)化方法、百分位法和相關(guān)系數(shù)法,建立河南區(qū)域性暴雨過(guò)程綜合強(qiáng)度評(píng)估模型,并將暴雨過(guò)程強(qiáng)度等級(jí)劃分為特重、嚴(yán)重、重、中、輕、一般6個(gè)等級(jí).
3)模型評(píng)估的區(qū)域性暴雨過(guò)程強(qiáng)度與歷史災(zāi)情和氣象部門(mén)重大暴雨過(guò)程記錄均在時(shí)間、強(qiáng)度上具有較好的一致性,說(shuō)明評(píng)估模型科學(xué)、有效.
4)對(duì)應(yīng)用區(qū)域氣象站降水資料進(jìn)行區(qū)域性暴雨過(guò)程綜合強(qiáng)度評(píng)估進(jìn)行了初步探索. 結(jié)果表明,引入?yún)^(qū)域氣象站降水資料可以訂正個(gè)別指標(biāo)的計(jì)算結(jié)果,但對(duì)暴雨過(guò)程強(qiáng)度等級(jí)影響較小,進(jìn)一步證明建立的評(píng)估模型的科學(xué)性.
由于區(qū)域氣象站資料序列的不斷延長(zhǎng),區(qū)域氣象站資料的可用性更強(qiáng),因此在以后的研究中應(yīng)該從區(qū)域性暴雨過(guò)程識(shí)別開(kāi)始,引入?yún)^(qū)域氣象站資料,進(jìn)一步優(yōu)化區(qū)域性暴雨過(guò)程評(píng)估模型.