劉嘉勁，祝劍亦，劉凱業(yè)，丁晨晨，李泳澤，吳經(jīng)緯

（1.汕尾市突發(fā)事件預警信息發(fā)布中心，廣東汕尾 516600；2.汕尾市氣象局，廣東汕尾 516600；3.連州市突發(fā)事件預警信息發(fā)布中心，廣東連州 513400；4.中國氣象科學研究院，北京 100081）

汕尾市地處華南沿海，屬亞熱帶季風氣候區(qū)，海洋性氣候明顯。雨量充沛，氣候平均（1981—2010年）雨量為1 900～2 500 mm，年雨量最多可達3 728 mm（1997年海豐縣）。雨熱同季是汕尾市氣候特點之一，雨季始于3月下旬到4月上旬，終于10月中旬，每年4—9月汛期，是降雨量最集中的季節(jié)，且最易出現(xiàn)短歷時強降水。短歷時強降水具有局地性強、歷時短、雨強大的特點，常伴有強對流天氣，易導致城市內(nèi)澇、交通堵塞、泥石流等次生災害，甚至會給人民生命財產(chǎn)造成重大傷亡和損失。短歷時強降水一直是氣象監(jiān)測、預報預警和氣象服務的難點。目前汕尾市氣象臺預報人員普遍對短歷時強降水，特別是局地暴雨的預報經(jīng)驗不足，而充分認識其規(guī)律和特征是提高短歷時強降水預報準確率的前提。因此，研究汕尾地區(qū)短歷時強降雨的時空分布及成因，不僅能在格點精細化預報上對汕尾市臺預報員有重要的指導意義，還能對局地暴雨預警的發(fā)布提供一定的參考。

以往汕尾境內(nèi)的許多研究多為單次降雨機制的分析，或者分析縣區(qū)總降雨量年度及季節(jié)的變化［1-4］。而近年來，越來越多的學者則對短歷時強降雨的特征和規(guī)律做了深入的研究［5-11］，蔡晶等［12］、張小雯等［13］分別對廣東省短歷時強降水的時空分布特征及氣候?qū)W特征進行了分析；李琛等［14］認為12或24 h的暴雨標準不適用于短歷時臨近預報，故將研究對象確定為3 h的累積降雨量，并篩選出了103個樣本。以上研究表明，對本地短歷時強降水的時空分布特征研究十分必要。但之前對短歷時強降水進行多樣本、長時間序列的研究多針對整個廣東省或其它地市，缺乏針對汕尾地區(qū)的研究。本研究將利用2013—2018年汕尾市共6年的觀測資料，通過制定合理的短歷時強降雨標準，對近年來汕尾地區(qū)短歷時強降雨時空分布特征進行統(tǒng)計分析。

1 資料來源和短歷時強降雨標準

本研究中的資料來源是汕尾市3個國家基準站和112個自動觀測站2013—2018年1月1日至12月31日的逐小時降水量資料。研究短歷時強降雨，必須要先確定短歷時強降雨的標準，中國氣象局規(guī)定：暴雨，一般指連續(xù)12 h降雨量30 mm以上，或連續(xù)24 h降雨量50 mm以上的降水［15］。以往研究人員分析暴雨時通常利用12 h或24 h標準，但由于汕尾市處于廣東省的3大暴雨中心之一［16］，暴雨的局地性和短歷時性更為明顯，而且暴雨日最強雨峰出現(xiàn)的時段更加集中，短歷時強降雨往往在3 h內(nèi)就可以完成，因此業(yè)務人員參考3 h降雨量的實況比較多。同時，也考慮到強降雨的有效性和代表性，所以統(tǒng)計時既不能過多，又不能遺漏。綜合考慮以上因素，本研究將研究對象確定為3 h累積降水量，研究時段分為00：00—03：00（北京時，下同）、03：00—06：00、06：00—09：00、09：00—12：00、12：00—15：00、15：00—18：00、18：00—21：00、21：00—00：00，共 8個時間段。當 8個時段中某1個時段有1個站點以上的3 h累積降水量超過50 mm時（達到暴雨橙色預警的標準），將此時間段列為1次短歷時強降水。

2 短歷時強降雨的時間分布

2.1 年際變化

根據(jù)以上的篩選方法，本研究共選出426次短歷時強降雨。由圖1可見，2013—2018年汕尾短歷時強降雨頻次總體呈增加趨勢，其中2018年最多，共有91次，占總數(shù)的21%，2015年最少，為55次，占總數(shù)的13%。過去6年的短歷時強降雨頻次平均為71次，這充分說明汕尾市雨量充沛。

圖1 2013—2018年汕尾市短歷時強降雨頻次

2.2 月際變化

統(tǒng)計汕尾市短歷時強降水頻次的月際變化（圖略），可以看出，汕尾短歷時強降水具有明顯的季節(jié)性，出現(xiàn)頻次呈現(xiàn)“雙峰型”的特征。汕尾市大部分月份都可能出現(xiàn)短歷時強降水，但主要集中在汛期（4—9月份），占短歷時總強降水頻次的95%（404次），2和11月則沒有短歷時強降水的出現(xiàn)。6月最多，有111次，占總數(shù)的27%；8和5月分別有86和85次，占總數(shù)的21%；而11月至次年3月份相對少發(fā)生，說明汕尾短歷時強降雨最易發(fā)生在6月。6月份強降雨多是因為此時處于南海夏季風增強的盛期，此時西南暖濕氣流強盛，配合其他斜壓性或熱帶性的天氣系統(tǒng)形勢，短時強降水出現(xiàn)的次數(shù)也隨之爆發(fā)性增多，7月一般伴隨南亞高壓北上，處于前汛期和后汛期的轉(zhuǎn)換期，故出現(xiàn)強降雨的概率相對較小，而8月份的降水主要由海上熱帶天氣系統(tǒng)或者局地熱對流發(fā)展造成。

2.3 日變化

為分析汕尾地區(qū)短歷時強降水的日變化特征，并找出一天之內(nèi)各時段最容易發(fā)生強降水的區(qū)域，統(tǒng)計2013—2018年最容易發(fā)生強降水的時段，以及短歷時強降雨的累積頻次（圖2），由圖2可以看出，短歷時強降雨有明顯的日變化，最易出現(xiàn)強降雨的時段為15：00—18：00，有82次；其次是12：00—15：00，而18：00—21：00時段強降水次數(shù)則明顯偏少，為50次；出現(xiàn)短歷時強降水最少的時段為21：00—00：00，僅有 37個樣本。因此，汕尾市短歷時強降水具有明顯的“單峰型”日變化特征，最易出現(xiàn)短歷時強降水的時段為下午到傍晚。這種分布可能與汕尾地區(qū)的海陸位置和山區(qū)地形等下墊面因素有關(guān)［2］，午后海風環(huán)流配合暖濕氣流的輸送，形成暖濕不穩(wěn)定層結(jié)，易導致短歷時強降水的出現(xiàn)。這與之前認為汕尾地區(qū)凌晨時段易出現(xiàn)強降水的結(jié)果有區(qū)別。

圖2 八個時間段短歷時強降雨的頻次分布

為了解各月份汕尾地區(qū)短歷時強降水的日變化特征是否都一致，故挑選頻次較多的月份（4—10月份），分析2013—2018年各月份短歷時強降水累積頻次的日變化特征。由圖3可見，除6月份外，其余月份的短歷時強降水頻次都集中在下午到傍晚時段（15：00—18：00）。6月份則在清晨時段（06：00—09：00）最容易出現(xiàn)強降水，這可能與6月份季風爆發(fā)，地面偏北陸風與西南海風形成的海風鋒在后半夜至清晨時段生成和維持，并在清晨時段達到最強有關(guān)。隨著上午的海風增強，鋒區(qū)減弱消失，由其觸發(fā)的強降水也隨之減弱。

圖3 各月份短歷時強降雨例數(shù)的日變化

3 短歷時強降雨的空間分布

3.1 短歷時強降雨發(fā)生概率的定義

按照發(fā)生時間不同，本研究把426次短歷時強降雨分為8個時段，將不同時段各站發(fā)生短歷時強降雨的概率定義為F（ɑ，b）。

其中，ɑ為站號；b為時段；T（ɑ，b）為 8個時段短歷時強降雨次數(shù)中各站3 h降水量超過50 mm的次數(shù)；M（b）為各時段短歷時強降雨次數(shù)。

3.2 不同時段短歷時強降雨發(fā)生概率的空間分布

圖4為根據(jù)計算F（ɑ，b）得到不同時段短歷時強降雨發(fā)生概率的空間分布。

圖4 不同時段汕尾市短歷時強降雨發(fā)生概率（%）的空間分布

從圖4可以看出，在一天中最容易發(fā)生短歷時強降雨的12：00—15：00和 15：00—18：00這 2個時段，短歷時強降雨概率大的區(qū)域范圍較大，主要集中在海豐的中部北部及陸豐市北部，包括蓮花山、黃羌、公平水庫、平東、城東、大安等地區(qū)，發(fā)生概率都在10%以上，雖然看起來概率不大，這是因為此時段各地都易有強降水，且概率最高的站點發(fā)生次數(shù)仍為較小站點的3～6倍，所以還是有較明顯的空間分布特征。

00：00—03 ：00時間段發(fā)生強降雨的區(qū)域局地性較強，海豐北部出現(xiàn)短歷時強降水的概率在20%以上，其次在海豐陸豐中部交界處及深汕合作區(qū)東南部，概率在13%以上；03：00—06：00時段在市城區(qū)東北部最易出現(xiàn)短歷時強降雨，其次為海豐南部及陸豐西南部，概率在13%以上；06：00—09：00，出現(xiàn)短歷時強降雨的大概率區(qū)域集中在海豐縣，概率在15%以上；09：00—12：00，海豐、市城區(qū)及深汕合作區(qū)南部區(qū)域出現(xiàn)強降雨的概率較大，在 10%以上；12：00—15：00和15：00—18：00這 2個時段已在 3.2節(jié)論述；18：00—21：00最易發(fā)生短歷時強降雨的區(qū)域為海豐北部及陸豐北部地區(qū)，發(fā)生概率大于10%；21：00—00：00短歷時強降雨發(fā)生次數(shù)最少，降雨較容易出現(xiàn)在海豐北部，出現(xiàn)概率在13%以上?？傮w而言，汕尾市出現(xiàn)短歷時強降雨的概率最大的地區(qū)基本與“雨窩”地帶一致，大致為蓮花山脈東南側(cè)的海豐縣大部及陸豐市東北部地區(qū)，特別是海豐中北部蓮花山脈東南側(cè)是短歷時強降雨發(fā)生概率最集中的地區(qū)；值得注意的是深汕合作區(qū)南部沿海一帶出現(xiàn)短歷時強降雨的概率也較大。另外清晨至上午短歷時強降雨多出現(xiàn)在汕尾中南部地區(qū)，而午后至夜間多出現(xiàn)在汕尾中北部地區(qū)。

4 短歷時強降雨與年降水量的關(guān)系

對比汕尾城區(qū)、海豐、陸豐3個國家站的平均年降雨量與各年份出現(xiàn)的短歷時強降水次數(shù)（圖5），可以看出，除2018年以外，短歷時強降雨的次數(shù)和年降水量隨時間的總體變化較為一致，兩者相關(guān)性達0.8以上，說明短歷時強降雨與年降水量具有很強的相關(guān)性。汕尾地區(qū)的降水多以暴雨為主，通常一兩個局地降雨云團就能達到50 mm以上。在2018年，年降雨量偏少而出現(xiàn)強降雨個例數(shù)卻為近6年最多，從而可以分析出，2018年多出現(xiàn)短歷時強降雨，從災情數(shù)據(jù)庫的統(tǒng)計來看，2018年有3次過程造成重大災情，為2014年以來造成經(jīng)濟損失最大的一年。特別是8月底出現(xiàn)的季風低壓特大暴雨過程，具有“短時雨勢特別猛、持續(xù)時間特別長、累積雨量特別大”的特點，陸河縣河口鎮(zhèn)錄得過程累積雨量為 1 062 mm，其日雨量 670.8 mm（30日08：00—31日08：00）也刷新了陸河有氣象記錄以來的歷史極值，陸豐大安農(nóng)場最大小時雨量達124.6 mm也刷新了汕尾市的氣象記錄。

圖5 2013—2018年短歷時強降雨次數(shù)及年降水量的變化

5 結(jié)論

1）2013—2018 年汕尾短歷時強降雨次數(shù)總體呈增加趨勢，其中2018年最多，2015年最少；短歷時強降水有明顯月變化，5月份開始次數(shù)明顯增多，6月最多，可能是因為汕尾6月份季風爆發(fā)導致易出現(xiàn)短歷時強降水；6月份在清晨時段（06：00—09：00）最容易出現(xiàn)短歷時強降水，其余月份的短歷時強降水都集中在下午到傍晚時段（15：00—18：00）?？傮w而言，汕尾地區(qū)下午到傍晚時段最易出現(xiàn)短歷時強降水。

2）在一天中最容易發(fā)生短歷時強降雨的是12：00—15：00和 15：00—18：00這 2個時段中，短歷時強降雨概率大的區(qū)域基本集中在海豐的中部北部及陸豐北部地區(qū)。總體而言，汕尾市出現(xiàn)短歷時強降雨的概率最大的地區(qū)基本與“雨窩”地帶一致，大致為蓮花山脈東南側(cè)的海豐縣大部及陸豐市東北部地區(qū)，特別是海豐中北部蓮花山脈東南側(cè)是短歷時強降雨發(fā)生概率最集中的地區(qū)。另外清晨至上午短歷時強降雨多出現(xiàn)在汕尾中南部地區(qū)，而午后至夜間多出現(xiàn)在汕尾中北部地區(qū)。

3）除2018年以外，汕尾短歷時強降雨與年降水量的相關(guān)性達0.8以上，短歷時強降雨多的年份降水量也高，兩者呈正相關(guān)。

需要注意的是，氣象站點的空間分布不均可能會對短歷時強降水的空間分布統(tǒng)計造成一定影響。另外，本研究統(tǒng)計資料年限偏短，可能存在因天氣系統(tǒng)活動（如臺風）的年際或年代際變化帶來的影響，而對統(tǒng)計結(jié)果有較大影響。