奚鳳 卓瑪 德吉白珍 旦增冉珍 余燕群

（西藏自治區(qū)氣象臺(tái)，西藏 拉薩 850000）

0 引言

目前西藏短臨預(yù)報(bào)業(yè)務(wù)正在試運(yùn)行，但是西藏地區(qū)的特殊地形地貌壞境使得現(xiàn)有布點(diǎn)的雷達(dá)信息資料有效應(yīng)用還很不足，同時(shí)也因?yàn)槎膛R預(yù)報(bào)相關(guān)業(yè)務(wù)與研究較少。開展短時(shí)降水災(zāi)害天氣閾值研究，是短時(shí)臨近預(yù)報(bào)的基礎(chǔ)性研究工作，本項(xiàng)目研究并初步確定西藏各站短時(shí)降水量致災(zāi)閾值，結(jié)合各市、縣災(zāi)情及實(shí)際反饋，確定短臨預(yù)警預(yù)報(bào)業(yè)務(wù)指標(biāo)。

統(tǒng)計(jì)分析西藏區(qū)域歷史氣象災(zāi)害數(shù)據(jù)和強(qiáng)降水量天氣的發(fā)生情況，通過(guò)初步確立西藏39 個(gè)基本站1小時(shí)、2 小時(shí)、3 小時(shí)、6 小時(shí)降水致災(zāi)閾值，建立西藏氣象災(zāi)害監(jiān)視區(qū)、警戒區(qū)、責(zé)任區(qū)分級(jí)防御服務(wù)指標(biāo)，為西藏基層氣象災(zāi)害預(yù)警，特別是短時(shí)臨近的預(yù)警提供了技術(shù)支撐，切合《西藏基層氣象災(zāi)害預(yù)警服務(wù)能力建設(shè)方案》“一把尺”建設(shè)方案，通過(guò)對(duì)西藏災(zāi)情的分析，分析西藏強(qiáng)降水閾值，減少由強(qiáng)降水對(duì)西藏造成的損失，節(jié)省災(zāi)害防御成本，填補(bǔ)西藏預(yù)警信號(hào)發(fā)布技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)中短時(shí)預(yù)警標(biāo)準(zhǔn)的分析空白。[1?6]

1 資料選取與方法

本文所用降水資料選用2007—2017 年夏季(6～9月)西藏自治區(qū)39 個(gè)國(guó)家基準(zhǔn)、基本氣象站的逐1 小時(shí)、2小時(shí)、3小時(shí)、6小時(shí)、12小時(shí)降水資料觀測(cè)數(shù)據(jù)。根據(jù)氣候特征，采用西藏氣候中心楊勇等人的分區(qū)法，將西藏全區(qū)劃分為5個(gè)區(qū)域，篩選降水量不等于零的數(shù)據(jù)，將每個(gè)站點(diǎn)降水資料由大到小降序排列成數(shù)列。使用python、visualbasic 編程軟件進(jìn)行降水?dāng)?shù)據(jù)處理和分析。篩選降水量不等于零的數(shù)據(jù)，將每個(gè)站點(diǎn)降水資料降序排列成數(shù)列，初步提取出夏季逐小時(shí)、2 小時(shí)、3 小時(shí)、6 小時(shí)閾值。災(zāi)害閾值定義為某個(gè)測(cè)站降水資料按照閾值分析方法得到的降水量值。極端降水量是各站點(diǎn)最大降水量組成的序列。此定義有一定的局限性，某些年份除去極大值的降雨量可能比其他年份極值更大。為了避免這一缺陷且西藏降水量和全國(guó)相比偏小，將各站的降雨極值取其二次90百分位（指標(biāo)6），作為該站點(diǎn)的極端降水閾值，也就是指標(biāo)6。設(shè)有n 個(gè)降雨極值，將其降序排列x1，x2，…，xm，…，xn，個(gè)值大于xm的概率[7?8]：

P=mn+1式中，m為xm的序號(hào)，n 為降雨極值個(gè)數(shù)。若xm=0.1，則x＞xm均為極端降水。

2 小時(shí)雨量極大值的時(shí)空分布特征

2.1 極端逐1小時(shí)、2小時(shí)、3小時(shí)最大降水量變化

極端降水有歷時(shí)短，強(qiáng)度大的特點(diǎn)，往往造成區(qū)域性的洪澇災(zāi)害。為了研究西藏極端最大降水特征，從每個(gè)站點(diǎn)的降水系列中選取最大值進(jìn)行分析。

由圖1和圖2可知，西藏自治區(qū)西部地區(qū)極端1小時(shí)、2 小時(shí)和3 小時(shí)降水量均最小，極端1 小時(shí)降水量平均在16mm 以下；極端2小時(shí)降水量平均在19mm 以下；極端3 小時(shí)降水量平均在24mm 以下；南部地區(qū)次之，極端1 小時(shí)降水量平均在15mm 以下；極端2 小時(shí)降水量平均在21mm 以下；極端3 小時(shí)降水量平均在24mm 以下；北部地區(qū)最大，極端1 小時(shí)降水量平均在23mm 以下；極端2 小時(shí)降水量平均在27mm 以下；極端3 小時(shí)降水量平均在31mm 以下；沿江一線地區(qū)和東部地區(qū)較大，沿江一線地區(qū)極端1 小時(shí)降水量平均在23mm 以下；極端2 小時(shí)降水量平均在24mm 以下；極端3小時(shí)降水量平均在27mm 以下；東部地區(qū)極端1小時(shí)降水量平均在18mm 以下；極端2 小時(shí)降水量平均在21mm 以下；極端3 小時(shí)降水量平均在26mm以下。

圖1 小時(shí)降水量最大值

圖2 小時(shí)極值分區(qū)平均值

2.2 不同年份極端最大逐1 小時(shí)、2 小時(shí)、3 小時(shí)降水變化

由西藏自治區(qū)從逐1 小時(shí)、2 小時(shí)、3 小時(shí)降水量最大值年份（圖3）可知，各區(qū)域極端降水量除日喀則、波密、林芝、江孜外，21 世紀(jì)10 年代是一個(gè)降雨強(qiáng)度較大的的年代。夏季降水中，年最大小時(shí)降水量主要發(fā)生在7～8月份。

圖3 小時(shí)降水量最大值年份與最大值月份

3 西藏自治區(qū)強(qiáng)降水災(zāi)害閾值分析

晝雨型有西部的帕里、普蘭，南部的隆子、錯(cuò)那，北部的安多，東部的芒康；晝夜均勻型為東部的類烏齊、左貢、林芝、洛隆，沿江一線的浪卡子、瓊結(jié)，北部的那曲、班戈；夜雨型中的上半夜型有沿江一線的墨竹工卡、澤當(dāng)、尼木、貢嘎、拉孜、拉薩、日喀則、江孜、加查、定日，西部獅泉河，北部當(dāng)雄、改則、嘉黎、丁青、申扎、比如、索縣，東部八宿、昌都；夜雨型中的下半夜半夜或夜間均勻型為東部的波密、米林、察隅，南部的聶拉木，沿江一線的南木林。

根據(jù)百分位法計(jì)算西藏1 小時(shí)、2 小時(shí)、3 小時(shí)和6 小時(shí)強(qiáng)降水災(zāi)害指標(biāo)（表7），比較各種指標(biāo)的閾值，發(fā)現(xiàn)指標(biāo)5 和指標(biāo)6 的閾很相近，也就是一次99 百分率和二次90～90 百分率計(jì)算得出的結(jié)果相差不大。1小時(shí)閾值的指標(biāo)5 比指標(biāo)6 偏小在0.2mm 之內(nèi)，偏差最大的是比如站；2 小時(shí)閾值的指標(biāo)5 比指標(biāo)6 偏小在0.7mm 之內(nèi)，偏差最大的是察隅站；3 小時(shí)閾值的指標(biāo)5 比指標(biāo)6 偏小在0.32mm 之內(nèi)，偏差最大的是察隅站；6 小時(shí)的指標(biāo)5 比指標(biāo)6 偏小在0.82mm 之內(nèi)，偏差最大的是察隅站。且除了指標(biāo)5 和指標(biāo)6，指標(biāo)1 至10 的閾值均以1 至3mm 增加。1 小時(shí)降水強(qiáng)度貢嘎最高，指標(biāo)6 為8.6mm，平均值為8.3 mm；錯(cuò)那最小，指標(biāo)6 為3.8mm，平均值為3.8mm。圖4所示。

圖4 西藏自治區(qū)1小時(shí)指標(biāo)6和指標(biāo)1至10平均值

3.1 初步強(qiáng)降水災(zāi)害閾值分析

如圖5為西藏自治區(qū)夏季第90～90 百分位小時(shí)、2小時(shí)、3 小時(shí)、6 小時(shí)降水閾值的空間分布。由圖可分析出：各個(gè)時(shí)次初步閾值具有一致性，沿江一線閾值較大，1小時(shí)和3小時(shí)最大是貢嘎，2小時(shí)是拉薩，6小時(shí)為墨竹工卡；最小的是西部地區(qū)，但是存在零星站點(diǎn)錯(cuò)那站閾值偏低。南部的錯(cuò)那、東部的波密、西部的帕里、聶拉木閾值較低，1小時(shí)低于5mm，低值中心位于波密縣，為3.8 mm。東部的芒康，沿江一線的浪卡子墨竹工卡、日喀則、拉薩、貢嘎和北部的改則閾值較高，1小時(shí)高于7.2mm，其中貢嘎縣的閾值高達(dá)8.64mm，為高值中心。

圖5 初步閾值空間分布圖

3.2 小時(shí)極端降水分型

由1 小時(shí)超初步閾值頻次分區(qū)分布可知，西部小時(shí)極端降水頻率明顯少于其他區(qū)域，西部夜間頻率為0.9次·a?1，占全天的67.5%,說(shuō)明夜雨量多于晝雨量其中，下半夜最多，上半夜次之，下午略少，上午時(shí)段最少。北部、沿江一線和東部極端降水頻次日變化呈現(xiàn)雙峰一谷的特征，主峰值出現(xiàn)在22～00 時(shí)，次峰值在01～02 時(shí)。北部夜間夜間頻率為2.5 次·a?1，占全天的60.4%；沿江一線夜間夜間頻率為2.7次·a?1，占全天的73.0%；東部一線夜間夜間頻率為2.2次·a?1，占全天的44.6%；三個(gè)區(qū)域均是上半夜最多，下半夜次之，下午比上半略少，上午時(shí)段最少，尤其是10 時(shí)～13 時(shí)。南部極端降水頻次日變化具有雙峰雙谷特征，降水量日變化主峰值出現(xiàn)在17時(shí)，次峰值在4時(shí)，7、10、12時(shí)為低谷，北部夜間夜間頻率為2.2 次·a?1，占全天的48.8%；由此可見晝夜雨量相差不大，其中，午后至傍晚最多，入夜后至凌晨的降水量也較多，上午時(shí)段最少。分為晝雨型和晝夜均勻型，總結(jié)西藏自治區(qū)5 個(gè)區(qū)域中除了南部地區(qū)為晝夜均勻型，其他區(qū)域均為夜雨型號(hào)，沿江一線夜雨偏多最多，尤其是上半夜時(shí)段；沿江一線和東部頻率最高的為22 時(shí)，東部地區(qū)為23時(shí),南部地區(qū)17時(shí)，西部23時(shí)。

3.3 閾值分布特征

分析圖6 和表1，西藏強(qiáng)降水災(zāi)害閾值沿江一線的中東段最大，形成是自西向東遞增的趨勢(shì)，西部阿里地區(qū)閾值最低，1小時(shí)閾值低于6mm，最低為八宿和普蘭，為3.75mm 和3.76mm；2 小時(shí)閾值低于7mm，最低為獅泉河和普蘭，為6.2mm 和6.3mm；3 小時(shí)閾值低于9mm，最低為獅泉河7.6mm；6小時(shí)閾值低于14mm，最低為獅泉河12.67mm。沿江一線和東部1小時(shí)閾值多高于6mm，最高為貢嘎8.64mm；2 小時(shí)閾值多高于10mm，最高為拉薩14.1mm；3 小時(shí)閾值多高于13mm，芒康17.2mm；6 小時(shí)閾值多高于18mm，墨竹工卡24.21mm。

圖6 閾值空間分布圖（單位：mm）

表1 1小時(shí)、2小時(shí)、3小時(shí)、6小時(shí)閾值（單位：mm）

表1 （續(xù)）

4 小結(jié)

（1）西藏強(qiáng)降水1 小時(shí)、2 小時(shí)、3 小時(shí)、6 小時(shí)閾值，并分析其時(shí)空分布特征，災(zāi)害易發(fā)區(qū)。高值區(qū)主要位于沿江一線的中東段最大，西部阿里地區(qū)閾值最低，形成是自西向東遞增的趨勢(shì)，短時(shí)強(qiáng)降水可分為晝雨型和夜雨型。

（2）將致災(zāi)降水量超過(guò)初步閾值次數(shù)與災(zāi)情總數(shù)之比,稱為貢獻(xiàn)率。對(duì)比貢獻(xiàn)率后確定短時(shí)強(qiáng)降水閾值。

（3）分析了小時(shí)極端降水特征，揭示了更細(xì)致的小時(shí)極端降水時(shí)空分布特征，對(duì)小時(shí)雨強(qiáng)進(jìn)行分型，以期短時(shí)臨近的預(yù)警提供了技術(shù)支撐，區(qū)域工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)和有關(guān)部門防災(zāi)減災(zāi)減災(zāi)提供參考。