賀發(fā)勝，肖建軍，鄭金新，甘海，賴曉玲

（河源市氣象局，廣東河源 517000）

短時強降水是指短時間內(nèi)降水強度大，降水量達到或超過某一量值的天氣現(xiàn)象。此類天氣過程具有雨勢猛、短時內(nèi)降水強度大、致災風險高等特點，容易造成城鄉(xiāng)積澇、交通堵塞等影響，山區(qū)則容易導致滑坡、山洪、泥石流等災害，嚴重威脅人民生命財產(chǎn)安全［1－3］。許多學者對短時強降水的特征和規(guī)律研究做了許多研究［4－7］，姚莉等［8］研究了我國1 h雨強的時空分布特征，發(fā)現(xiàn)西南、華南地區(qū)日變化最為明顯，但不同級別雨強的差別卻不大；陳訓來等［9］研究了深圳市短時強降水的時空分布特征和主要影響天氣形勢，結(jié)果表明深圳短時強降水日數(shù)和出現(xiàn)頻次在6月最多，且容易發(fā)生在下午至傍晚；孫喜艷等［10］分析廣東汛期（4—9月）小時強降水變化特征，發(fā)現(xiàn)8月份小時強降水的日變化為雙峰結(jié)構(gòu)，其余月份日變化均呈現(xiàn)單峰結(jié)構(gòu)，每天16：00（北京時，下同）出現(xiàn)小時強降水次數(shù)最多，小時強降水多發(fā)區(qū)與山脈走向基本一致。從以往的研究中可以發(fā)現(xiàn)，不同地區(qū)短時強降水的時空分布特征存在很大差異，河源市地處粵東北，多山地，短時強降水是最主要的災害性天氣，但對河源市短時強降水的研究卻很少。隨著區(qū)域自動氣象站的建設(shè)密度大幅提高及河源多普特天氣雷達的投入使用，對河源市短時強降水天氣的統(tǒng)計分析及總結(jié)認識還有很大的提升空間。通過該研究，可以更充分認識河源地區(qū)短時強降水天氣的規(guī)律和特征，進一步提高短時強降水的預報預警能力。

1 資料選取

降水資料取自河源地區(qū)96個區(qū)域自動氣象站2013—2017年實測小時降水量資料；雷達資料為河源新一代多普勒天氣雷達2013—2017年探測資料（每6 min 1次）。

短時強降水定義為1 h降水量≥20 mm的降水，根據(jù)1 h雨量的大小，將短時強降水分為20、40和≥60 mm／h 3個等級。本研究中“≥20 mm／h”量級頻次是指所有時雨量≥20 mm出現(xiàn)的次數(shù)，“20 mm／h”量級頻次是指20 mm≤時雨量＜40 mm出現(xiàn)的頻次數(shù)，與40 mm／h及≥60 mm／h量級頻次類似。雷達回波移動方向是指回波的來向，按8個方位表示。

2 結(jié)果與分析

2.1 年、月變化

2013—2017年河源地區(qū)共出現(xiàn)短時強降水4 085站次，平均每年817站次，2016年出現(xiàn)最多，有1 020站次，2017年最少，只有555站次。年最早出現(xiàn)時間為1月4日（2016年），最遲出現(xiàn)時間為4月19日（2015年）；最早結(jié)束時間為10月15日（2017年），最遲結(jié)束時間為12月21日（2016年）。

從降水量級分布來看，河源地區(qū)短時強降水以20 mm／h為主，占總數(shù)的90.1%。隨著降水量級增大，次數(shù)越少，40 mm／h的站次數(shù)占總數(shù)的約8.6%，而≥60 mm／h量級的短時強降水只出現(xiàn)47站次，占總站次數(shù)的1.2%。最大小時雨量為111.2 mm，出現(xiàn)在2015年5月20日06：00。

從河源地區(qū)各量級短時強降水月變化（圖1）可以看到，全年各月均有可能發(fā)生短時強降水天氣，但主要集中在4—9月。各量級逐月變化趨勢一致，均呈雙峰結(jié)構(gòu)，5月份最多，8月次之?！?0 mm／h的短時強降水主要出現(xiàn)在5—10月，其余月份沒有出現(xiàn)。

圖1 河源地區(qū)短時強降水月變化分布

2.2 日變化

河源地區(qū)短時強降水日變化特征如圖2所示。從逐時演變來看，20 mm／h和≥40 mm／h的短時強降水均具有雙峰型日變化特征，08：00前后出現(xiàn)一個小峰值，16：00前后出現(xiàn)最大峰值，16：00—17：00出現(xiàn)的短時強降水站次數(shù)最多。

圖2 河源地區(qū)短時強降水日變化分布

從各月日變化分布（圖略）來看，4和5月呈雙峰型分布，峰值出現(xiàn)在08：00和16：00前后，其中08：00出現(xiàn)的次數(shù)最多，但5月的16：00前后出現(xiàn)的次數(shù)比例比4月大很多。3以及6—10月均呈單峰型分布，3月最多出現(xiàn)在13：00—14：00，6月最多出現(xiàn)在16：00，7月最多出現(xiàn)在15：00—17：00，8月份最多出現(xiàn)在17：00—19：00，9和10月最多出現(xiàn)在17：00。1、2、11和12月因短時強降水出現(xiàn)次數(shù)較少，本研究不做分析。

2.3 雷達回波特征

1）徑向速度。

短時強降水在多普勒雷達徑向速度圖上主要表現(xiàn)為逆風區(qū)型、大風區(qū)型、大范圍輻合區(qū)型及前3種類型任意2到3種的混合型，其中逆風區(qū)型最為常見，有42.2%的短時強降水天氣屬逆風區(qū)型，其次為大范圍輻合區(qū)型占21.4%，大風區(qū)型和混合型較少，只有9.0%和7.3%，另外還有20.1%的短時強降水天氣在速度圖上特征不明顯。在47站次≥60 mm／h的短時強降水中，有30站次屬于逆風區(qū)型，超過60%，5年間出現(xiàn)的最大小時雨量源城區(qū)111.2 mm就是屬于此類型?？梢娔骘L區(qū)型是短時強降水的主要徑向速度圖特征，在大量級中尤為明顯。

大片正（負）速度區(qū)中出現(xiàn)一小片負（正）速度區(qū)，并有明顯的零速度圓環(huán)或半圓環(huán)將二者隔開，這種情況稱為逆風區(qū)。逆風區(qū)的出現(xiàn)表明此處的風向發(fā)生了劇烈的變化，產(chǎn)生了強烈的風切變和輻合［11］。如圖3a所示，在駱湖附近大片正速度區(qū)中有一小塊的負速度區(qū)，是典型的逆風區(qū)，該逆風區(qū)維持將近1 h，導致駱湖站07：00降雨量達到73 mm。

大范圍輻合區(qū)型是指站點處在正負速度輻合區(qū)中，徑向速度往往不是很大，主要由切變線或鋒面系統(tǒng)影響產(chǎn)生的。如圖3b所示，零徑向速度線在雷達的西北側(cè)產(chǎn)生折角，有鋒面或切變線影響，錫場位于切變線上，07：00錫場站降雨量為43.5 mm。

大風區(qū)型是指最低仰角（0.5°）上徑向風速大于15 m／s的區(qū)域，在圖3b中，錫場站附近徑向速度達到15 m／s，時雨量45.2 mm。

2）回波形狀及其它產(chǎn)品特征。

根據(jù)雷達回波的結(jié)構(gòu)形式、范圍大小及有組織程度，將回波形狀分為帶狀、片狀、及塊狀3種類型［11］。通過統(tǒng)計（表略）發(fā)現(xiàn)，短時強降水回波主要表現(xiàn)為塊狀，比例達到58.2%，其次為帶狀32.8%。逆風區(qū)型以塊狀回波為主，比例達61.5%，其次為帶狀30.3%；大范圍輻合區(qū)型的短時強降水有51.6%為帶狀回波，有37.1%為塊狀；混合型表現(xiàn)為帶狀和塊狀各占1／2，大風區(qū)型在3種形狀上比例相差不大，塊狀稍多（42.3%）；而不明顯型大部分為塊狀回波，比例超過82%。

從其它產(chǎn)品的統(tǒng)計看出，短時強降水的最大組合反射率平均值均超過了50 dBz，混合型的反射率因子最大，平均達到55.5 dBz，不明顯型最小，平均52.7 dBz?；夭敻撸‥T）和垂直積分液態(tài)水含量（VIL）值也均是混合型最大、不明顯型最小。但ET和VIL值對于判斷是否產(chǎn)生短時暴雨不是很好的指標，只能作為輔助判據(jù)［12］，在圖3中大風區(qū)過程（圖3c）VIL達到35 kg／m2，ET為14 km，但逆風區(qū)過程（圖3a）VIL只有10 kg／m2，ET也只有11 km，與表1中平均值規(guī)律不一致。

圖3 河源多普勒雷達2017年5月24日6：30（a）、2015年5月26日06：06（b）、2016年8月26日15：24（c）仰角為0.5°的PPI速度圖像（單位：m／s）

3）雷達回波移動特征。

通過統(tǒng)計短時強降水過程雷達回波移動方向（表1）發(fā)現(xiàn)，西南往東北方向移動的回波次數(shù)最多，其所占比例達到51.8%，西北往東南移動次之。從逐月回波移動方向比例來看，3—6月雷達回波移動方向以西南往東北為主，尤其是5—6月，比例更達到70%以上，這是因為前汛期主要受西風帶系統(tǒng)影響，而5—6月西南季風盛行所致。6月份以后才逐漸出現(xiàn)其他方向移動的回波。另外，1、2、11和12月出現(xiàn)的短時強降水的雷達回波均是西南往東北方向移動（表1中未列出）。

表1 短時強降水雷達回波移動方向比例 %

2.4 空間分布

2013—2017年河源地區(qū)平均每站發(fā)生短時強降水43次，次數(shù)最多的是河源市氣象局站84次。從5年間各個區(qū)域自動氣象站短時強降水次數(shù)分布（圖4a）可以看到，短時強降水次數(shù)大值區(qū)主要位于源城區(qū)和東源西部，結(jié)合地形圖分析發(fā)現(xiàn)，東源西部位于九連山與羅浮山之間谷地、九連山南緣，源城區(qū)位于羅浮山南緣的谷地中。3—6月短時強降水次數(shù)分布（圖略）與圖4a基本一致，大值區(qū)也是位于東源西部及源城區(qū)；而7—10月分布（圖4b）則明顯不同，大值區(qū)分布散亂，沒有明顯規(guī)律。2.3節(jié)指出3—6月雷達回波移動方向以西南往東北為主，尤其是5—6月，比例更達到70%以上，由此可見，低層西南氣流在西南東北向的九連山脈和羅浮山脈的地形作用下，輻合抬升加強，使得東源西部及源城區(qū)短時強降水多發(fā)。

≥40 mm／h的短時強降水站次數(shù)分布（圖4c）與20 mm／h的分布（圖略）基本一致，而≥60 mm／h的47站次中有15站次出現(xiàn)在源城區(qū)，可見不同級別雨強的空間分布差別不大，都是多發(fā)于源城區(qū)及東源西部。

圖4 2013—2017年河源短時強降水次數(shù)分布（a）；7—10月（b）及≥40 mm／h（c）短時強降水次數(shù)分布

3 結(jié)論

1）河源市短時強降水天氣具有明顯的月變化和日變化特征，5和8月出現(xiàn)最多，4、5月呈雙峰結(jié)構(gòu)、容易發(fā)生在清晨和下午，其余月份呈單峰分布，也容易發(fā)生在下午。

2）短時強降水在多普雷達徑向速度圖上表現(xiàn)為逆風區(qū)、大范圍輻合區(qū)及大風區(qū)，逆風區(qū)型是主要特征，在大量級中尤為明顯；短時強降水回波主要表現(xiàn)為塊狀；超過1／2的雷達回波西南往東北方向移動，5—6月更超過70%。

3）西南氣流在九連山和羅浮山的地形作用下輻合抬升加強，使得3—6月東源西部及源城區(qū)短時強降水多發(fā)。

4）不同級別雨強的短時強降水在時間和空間分布上差別不大。

通過分析可以看出，了解短時強降水的時間和空間分布規(guī)律，有助于提高短時強降水短的期預報，尤其是精細化預報中落區(qū)和時段的預報準確率；在短時臨近預報和預警信號發(fā)布工作中，應分析回波形狀、徑向速度圖等，尤其要注意徑向速度圖中逆風區(qū)的識別。