陳宇聰，劉炳鋒，劉嘉勁，張 毅

(廣東省汕尾市氣象局，廣東 汕尾 516600)

0 引言

暴雨是造成人民群眾生命財產(chǎn)重大傷亡和損失的主要災(zāi)害性天氣之一，且易帶來城鄉(xiāng)內(nèi)澇、洪澇、交通擁堵、山體滑坡等災(zāi)害。我國已有許多學(xué)者針對暴雨過程及其成因特征等做了統(tǒng)計以及研究分析[1-8]，周小云等[9]對廣州出現(xiàn)暴雨的頻次以及周期進(jìn)行了分析，鐘平威等[10]則對汕尾海豐縣的暴雨氣候特征進(jìn)行了研究。由于汕尾地區(qū)暴雨頻發(fā)，且大暴雨日數(shù)較多，以上研究均未針對汕尾全市的大暴雨日數(shù)進(jìn)行分析，故本文利用通過篩選后的53個氣象自動站逐小時降水和常規(guī)氣象資料，對汕尾市2013—2017年期間的大暴雨降水進(jìn)行統(tǒng)計分析，得出一些汕尾大暴雨的時空分布特征，并對其影響天氣系統(tǒng)進(jìn)行歸類分析，為氣象業(yè)務(wù)的預(yù)報預(yù)警和決策服務(wù)提供參考依據(jù)。

1 資料說明

汕尾目前共有110個氣象觀測自動站，考慮到建站時間參差不齊，某些站點資料累積時間短，且2013年以前經(jīng)常有缺測的情況發(fā)生，為了保證大多數(shù)站點數(shù)據(jù)資料時間序列的延續(xù)性和可比性，本文挑選了其中有代表性的53個測站。為了研究汕尾市2013—2017年大暴雨日的氣候特征變化情況，我們使用了2013—2017年逐日(20時—次日20時)、逐小時降水觀測資料，并采用統(tǒng)計分析法及Surfer軟件進(jìn)行分析。文中大暴雨的定義標(biāo)準(zhǔn)為：只要有3個或以上氣象自動站24 h降雨量≥100 mm，即為1個大暴雨日。

2 大暴雨的時空分布特征

2.1 大暴雨雨量分布特征

汕尾市大暴雨累積雨量大(表略)，2013—2017年期間，統(tǒng)計到累積雨量在250 mm以上的共有47站次24 h，累積雨量在200～249.9 mm之間的共有26站次24 h。最大24 h累積雨量為542.2 mm(2015年5月20日)。如表1所示，小時雨強40～59.9 mm共365站次；小時雨強60～79.9 mm共76站次；小時雨強80～99.9 mm共21站次，年平均4.2站次，其中最多年份為2013年，出現(xiàn)7站次，最少年份分別為2014年、2016年，只出現(xiàn)1站次；小時雨強≥100 mm只有2015年，出現(xiàn)2站次。最大小時雨強分別為111.1 mm(2015年5月20日)、111 mm(2015年5月27日)。

表1 2013—2017年汕尾市大暴雨日數(shù)和小時雨強站數(shù)統(tǒng)計表

2013—2017年汕尾市大暴雨日小時雨強頻次統(tǒng)計結(jié)果如表2所示。40.0～59.9 mm小時雨強出現(xiàn)在日雨量100～149.9頻率最小，僅為87.1%，而在日雨量250 mm以上的大暴雨過程中可達(dá)100%；60～79.9 mm小時雨強出現(xiàn)在日雨量150～199.9 mm的頻率最小為48.8%，頻率最高的是在日雨量≥250 mm達(dá)91.7%；80～99.9 mm小時雨強在日雨量100～149.9 mm的出現(xiàn)頻率僅為19.4%，出現(xiàn)頻率最高的在日雨量≥250 mm，達(dá)58.3%；≥100 mm小時雨強的頻率最小出現(xiàn)在日雨量100～149.9 mm為3.2%，頻率最高在日雨量≥250 mm達(dá)16.7%。由此可知，在汕尾大暴雨日中，小時雨強越小，則出現(xiàn)頻率越多，反之若小時雨強越大，則出現(xiàn)頻次越少，這一特點跟陳元昭等[11]對2008—2012年深圳大暴雨降水特征分析指出的“大暴雨具有雨強大，小時雨強出現(xiàn)頻率與時雨量值成反比”這一結(jié)論基本一致。

表2 2013—2017年汕尾市大暴雨日小時雨強頻率統(tǒng)計表

箱線圖是一種用作顯示一組數(shù)據(jù)分散情況資料的統(tǒng)計圖，常見于品質(zhì)管理，能快速識別異常值，其最大的優(yōu)點就是不受異常值的影響，能夠準(zhǔn)確穩(wěn)定地描繪出數(shù)據(jù)的離散分布情況。通過將2013—2017年汕尾市62次大暴雨過程中的最大累計雨量及最大小時雨量箱線圖繪制于同一坐標(biāo)系中，可以清晰地顯示兩組數(shù)據(jù)的分布差異。由圖1可看出，兩組數(shù)據(jù)的中位數(shù)位置、四位分間距框的位置和高度明顯不一樣，另外過程最大累積雨量出現(xiàn)多個異常值，這可以說明汕尾的大暴雨過程通常持續(xù)多個小時，且容易出現(xiàn)日雨量達(dá)300 mm以上的極端強降水過程。從兩組數(shù)據(jù)上限與下限來看，過程最大累積雨量的分布范圍也明顯比過程小時雨量偏大。

圖1 2013—2017年汕尾大暴雨過程最大累積雨量及最大小時雨量箱線圖

2.2 大暴雨時間分布特征

2013年1月—2017年12月汕尾市共出現(xiàn)62個大暴雨日(表1)，平均每年12.4 d。2013年大暴雨日數(shù)最多達(dá)到17 d。2014、2015、2016、2017年分別為11 d、10 d、9 d、15 d。

圖2為汕尾市大暴雨日數(shù)的月變化情況。汕尾市大暴雨日出現(xiàn)在4—10月，主要集中在5—8月，約占總?cè)諗?shù)的84%(52 d)；4月起海上西南暖濕氣流開始活躍，水汽條件、動力條件均有利于強降雨的發(fā)生和發(fā)展；而5月仍處于南北冷暖空氣交匯的轉(zhuǎn)折期，往往容易出現(xiàn)鋒面低槽配合冷空氣切變線造成大暴雨降水，另一方面由于5、6月西南暖濕氣流繼續(xù)明顯增強，容易爆發(fā)西南季風(fēng)，因此可以得出5—6月大暴雨日數(shù)提升迅速，并達(dá)到峰值，分別為17 d、16 d；到了7—8月，開始從前汛期過渡到后汛期，7月容易出現(xiàn)季風(fēng)低壓，而季風(fēng)低壓往往持續(xù)時間長，影響范圍廣，容易造成大暴雨降水，8月更是臺風(fēng)的活躍季節(jié)，雖然大暴雨日數(shù)較5、6月有所下降，但仍可達(dá)10 d；9—10月由于臺風(fēng)暴雨對汕尾的正面影響程度總體呈現(xiàn)逐漸減弱的態(tài)勢，大暴雨日數(shù)由9～10 d迅速減少為2～4 d。2013—2017年期間，汕尾市大暴雨日最早出現(xiàn)在4月5日(2013年)，最晚出現(xiàn)在10月21日(2016年)。

圖2 2013—2017年汕尾大暴雨日數(shù)的月變化

汕尾前、后汛期大暴雨降水日變化如圖3所示。通過圖3對比分析，得出汕尾市前汛期大暴雨降水日變化大致呈現(xiàn)出雙峰型特征，02—06時大暴雨降水次數(shù)逐漸增多，前汛期大暴雨降水時段主要集中在04—07時，其中06時達(dá)到一天中的最高峰值，07時以后大暴雨降水次數(shù)開始明顯下降，11時再次短暫迅速增加，達(dá)到一天中的次峰值區(qū)，11時以后大暴雨降水次數(shù)快速回落，19時是一天中大暴雨降水次數(shù)的最低谷時刻；汕尾市后汛期大暴雨降水次數(shù)相對前汛期而言，不存在明顯的日變化特征，同時也沒有呈現(xiàn)出明顯的峰值特征，大暴雨降水次數(shù)相對均勻。

圖3 2013—2017年汕尾前汛期(a)、后汛期(b)大暴雨降水日變化

2.3 大暴雨空間分布特征

大暴雨降水空間分布(圖4)不均勻，存在一定的區(qū)域性特點，全市明顯的大暴雨高發(fā)區(qū)有2個。其中大暴雨降水發(fā)生頻次最高的區(qū)域為海豐縣的海城鎮(zhèn)、梅隴鎮(zhèn)一帶(即蓮花山脈附近一帶的城鎮(zhèn))，這也從側(cè)面印證了“海豐縣蓮花山脈附近一帶地區(qū)是廣東省三大暴雨中心之一”的結(jié)論。何立富等[12]認(rèn)為海豐縣蓮花山脈的獨特地形很可能觸發(fā)中小尺度對流系統(tǒng)發(fā)生，該獨特地形引起的上升運動導(dǎo)致對流發(fā)展，使降水增幅明顯。另外，大暴雨降水發(fā)生頻次的次高發(fā)中心區(qū)域則為陸豐八萬、橋沖附近一帶地區(qū)；而陸河中北部、汕尾城區(qū)和陸豐南部沿海地區(qū)大暴雨降水發(fā)生頻次相對較少。

圖4 2013—2017年汕尾市大暴雨頻次空間分布

3 大暴雨過程影響系統(tǒng)歸類

根據(jù)500 hPa、850 hPa、925 hPa和地面天氣形勢場的環(huán)流特點，對2013—2017年的62個大暴雨過程進(jìn)行綜合分析，結(jié)果見表3。由表3可知，汕尾市的大暴雨過程影響系統(tǒng)大致分為6類：臺風(fēng)型、季風(fēng)低壓型、冷空氣切變線型、西南季風(fēng)型、東南氣流型和偏南氣流型。汕尾市的大暴雨過程影響系統(tǒng)各月分布如表3所示，可以看出，5月影響系統(tǒng)以西南季風(fēng)型為主，其次為冷空氣切變線型；西南季風(fēng)型出現(xiàn)最多的是6月；7月以臺風(fēng)型、季風(fēng)低壓型為主；8月、10月大部分為臺風(fēng)型，其中8月出現(xiàn)臺風(fēng)型次數(shù)最多。

表3 2013—2017年汕尾市大暴雨影響系統(tǒng)月分布表

4 結(jié)論

本次研究數(shù)據(jù)為2013—2017年汕尾市氣象站逐日及逐小時的降水觀測數(shù)據(jù)，通過統(tǒng)計、整合，結(jié)合出現(xiàn)大暴雨的天氣影響類型，對汕尾市大暴雨降水的分布及天氣形勢進(jìn)行剖析，得出以下主要結(jié)論：

①汕尾地區(qū)的大暴雨主要集中在5—8月，占總大暴雨日數(shù)的84%(52 d)，具有明顯的季節(jié)性；大暴雨日數(shù)月變化呈單峰型特征，5月達(dá)到峰值(17 d)，8月起明顯減少。

②前、后汛期的大暴雨降水日變化特征有所區(qū)別，前汛期呈雙峰型特征，最高峰值出現(xiàn)在06時、次峰在11時，降水時段主要集中在04—07時；后汛期則不存在明顯的日變化特征。

③汕尾大暴雨具有小時雨強與出現(xiàn)頻率成反比的特點，通過繪制大暴雨過程最大累積雨量及最大小時雨量箱線圖，發(fā)現(xiàn)汕尾大暴雨過程通常持續(xù)多個小時，且容易出現(xiàn)日雨量達(dá)300 mm以上的極端強降水過程。

④在空間分布方面，汕尾大暴雨存在一定的區(qū)域性特點，明顯的大暴雨高發(fā)區(qū)有2個。其中大暴雨降水發(fā)生頻次最高的區(qū)域為海豐縣的海城鎮(zhèn)、梅隴鎮(zhèn)一帶(即蓮花山脈附近一帶的城鎮(zhèn))；另外，大暴雨降水發(fā)生頻次的次高發(fā)中心區(qū)域則為陸豐八萬、橋沖附近一帶。

⑤汕尾大暴雨影響系統(tǒng)可總結(jié)為6類，分別為：臺風(fēng)型、季風(fēng)低壓型、冷空氣切變線型、西南季風(fēng)型、東南氣流型和偏南氣流型。其中，5月以西南季風(fēng)型為主，其次為冷空氣切變線型；西南季風(fēng)型出現(xiàn)最多的是6月；7月以臺風(fēng)型、季風(fēng)低壓型為主；8月、10月大部分為臺風(fēng)型，其中8月出現(xiàn)臺風(fēng)型次數(shù)最多。