李小霞,賀海燕,王 濤,魏 瑋,金滿慧
1.甘肅省甘南藏族自治州舟曲縣氣象局,甘肅舟曲 746300;2.甘肅省甘南藏族自治州卓尼縣氣象局,甘肅卓尼 747600;3.甘肅省甘南藏族自治州氣象臺,甘肅合作747000
短時(shí)強(qiáng)降水是夏季極易發(fā)生的一種強(qiáng)對流天氣,其天氣系統(tǒng)發(fā)生發(fā)展迅速,極易造成山體滑坡、泥石流及城市內(nèi)澇等災(zāi)害,對城市排澇系統(tǒng)造成強(qiáng)大的壓力[1],嚴(yán)重威脅社會發(fā)展。由于短時(shí)強(qiáng)降水多由中小尺度天氣系統(tǒng)造成,發(fā)展迅速,對短時(shí)強(qiáng)降水量級及落區(qū)預(yù)報(bào)一直是預(yù)報(bào)的瓶頸[2]。近年來,有大量學(xué)者從短時(shí)強(qiáng)降水環(huán)流特征、影響系統(tǒng)及時(shí)空分布方面進(jìn)行了研究[3-6],但針對舟曲地區(qū)短時(shí)強(qiáng)降水的時(shí)空分布特征研究相對較少。本文利用2010—2020年舟曲地區(qū)1 h降水量觀測資料,分析了舟曲地區(qū)短時(shí)強(qiáng)降水發(fā)生的時(shí)空分布特征,為預(yù)報(bào)舟曲短時(shí)強(qiáng)降水重點(diǎn)防范區(qū)域提供參考。
舟曲地處南秦嶺山區(qū),岷山山系貫穿全境,海拔1 173~4 504 m,地勢西北高東南低,地形地貌復(fù)雜,溝壑縱橫,高低懸殊,是典型的高山峽谷區(qū)。境內(nèi)自然災(zāi)害頻繁,是“5·12”特大地震和“8·8”特大山洪泥石流災(zāi)害重災(zāi)縣,同時(shí)也是全國滑坡、泥石流、地震三大地質(zhì)災(zāi)害多發(fā)區(qū)。
舟曲地處青藏高原邊緣地帶,受下坡氣流影響,同時(shí)又受西風(fēng)帶及西南氣流共同影響,轄區(qū)內(nèi)極易出現(xiàn)短時(shí)強(qiáng)降水的發(fā)生。而舟曲地區(qū)地面多石質(zhì)土壤,遇有強(qiáng)降水天氣,極易誘發(fā)山洪、滑坡、泥石流等次生災(zāi)害。由于其自身地形特殊性,常因強(qiáng)降水天氣造成的地表徑流迅速向山谷、河流、塘壩匯集下瀉導(dǎo)致舟曲道路中斷、電力通信故障等時(shí)常發(fā)生,破壞性極大,對舟曲地區(qū)社會生產(chǎn)活動造成了不可挽回的經(jīng)濟(jì)損失。
本文對2010—2020年舟曲國家氣象觀測站及轄區(qū)內(nèi)48個(gè)區(qū)域自動氣象站短時(shí)強(qiáng)降水觀測資料進(jìn)行分析。短時(shí)強(qiáng)降水界定:小時(shí)降水量≥20.0 mm。
2.1.1 年變化舟曲地區(qū)2010—2020年短時(shí)強(qiáng)降水共出現(xiàn)193次(圖1),近11年舟曲地區(qū)短時(shí)強(qiáng)降水出現(xiàn)頻次呈“雙峰型”,平均每年出現(xiàn)17.5次。其中2011年短時(shí)強(qiáng)降水出現(xiàn)次數(shù)最少為0次,2017年出現(xiàn)次數(shù)最多為38次,短時(shí)強(qiáng)降水發(fā)生頻率達(dá)到19.7%,相當(dāng)于每5天就要出現(xiàn)一次短時(shí)強(qiáng)降水天氣過程;次多年為2013年和2018年,短時(shí)強(qiáng)降水出現(xiàn)次數(shù)均達(dá)到31次,短時(shí)強(qiáng)降水發(fā)生頻率達(dá)到16.1%。
圖1 舟曲地區(qū)2010—2020年短時(shí)強(qiáng)降水出現(xiàn)頻次的年變化
2.1.2 月變化統(tǒng)計(jì)舟曲地區(qū)2010—2020年短時(shí)強(qiáng)降水月變化(圖2)發(fā)現(xiàn),一年中在4—9月出現(xiàn)短時(shí)強(qiáng)降水,但同處甘南地區(qū)的其他縣市4月并未出現(xiàn)短時(shí)強(qiáng)降水,這可能與其處于同緯度但海拔較低有關(guān),且4—9月短時(shí)強(qiáng)降水出現(xiàn)頻次呈明顯的先增加后迅速減少的特征。其中8月短時(shí)強(qiáng)降水出現(xiàn)次數(shù)最多,共出現(xiàn)86次,占全年總次數(shù)的45%,其次為7月,出現(xiàn)了60次,7—8月短時(shí)強(qiáng)降水出現(xiàn)頻次占全年的75.6%;4月、9月出現(xiàn)次數(shù)最少,分別為5次、6次。
圖2 舟曲地區(qū)2010—2020年短時(shí)強(qiáng)降水出現(xiàn)頻次的月變化
2.1.3 旬變化統(tǒng)計(jì)發(fā)現(xiàn)舟曲地區(qū)2010—2020年短時(shí)強(qiáng)降水主要出現(xiàn)在4—9月,故在分析短時(shí)強(qiáng)降水的旬變化時(shí)制作了2010—2020年舟曲地區(qū)短時(shí)強(qiáng)降水相應(yīng)的旬變化特征(圖3),可以發(fā)現(xiàn)舟曲地區(qū)2010—2020年4月中旬、9月下旬未出現(xiàn)過短時(shí)強(qiáng)降水,6月上旬短時(shí)強(qiáng)降水出現(xiàn)次數(shù)開始逐漸增多,7月下旬—8月上旬短時(shí)強(qiáng)降水出現(xiàn)次數(shù)達(dá)到峰值,出現(xiàn)次數(shù)分別為37次、43次,占全月的57%;8月上旬之后短時(shí)強(qiáng)降水出現(xiàn)次數(shù)開始逐漸下降,截至9月中旬之后再無短時(shí)強(qiáng)降水出現(xiàn)。
圖3 舟曲地區(qū)2010—2020年短時(shí)強(qiáng)降水出現(xiàn)頻次的旬變化
2.1.4 日變化將1 d分為6個(gè)時(shí)段:20:00~23:00(上 半 夜)、00:00~03:00(下半夜)、04:00~07:00(凌晨)、08:00~11:00(上午)、12:00~15:00(下午)、16:00~19:00(傍晚)[7]。分析發(fā)現(xiàn)(圖4),舟曲地區(qū)2010—2020年短時(shí)強(qiáng)降水最容易出現(xiàn)在傍晚到次日下半夜之間,即17:00~01:00,其中,上半夜出現(xiàn)的頻次為68次,下半夜出現(xiàn)頻次為49次,凌晨出現(xiàn)頻次為8次,上午到下午極少出現(xiàn),11年間共出現(xiàn)3次,傍晚出現(xiàn)頻次達(dá)59次。這與午后及地面湍流熱交換作用明顯增強(qiáng)有關(guān),加上舟曲地處山區(qū),多石質(zhì)土壤,比熱容較高,下墊面加熱更為明顯,上升運(yùn)動更加強(qiáng)烈,外加天氣系統(tǒng)作用,極易導(dǎo)致短時(shí)強(qiáng)降水的出現(xiàn)。因此在此處居住的居民要更加關(guān)注天氣預(yù)警信息,并防范夜雨致災(zāi)。
圖4 舟曲地區(qū)2010—2020年短時(shí)強(qiáng)降水出現(xiàn)頻次的日變化
對舟曲地區(qū)2010—2020年短時(shí)強(qiáng)降水進(jìn)行空間分析(圖5)發(fā)現(xiàn),后北山、坪里、馬土山、舟曲本站2010—2020年間各站只出現(xiàn)過1次短時(shí)強(qiáng)降水,橋子在2010—2020年之間出現(xiàn)短時(shí)強(qiáng)降水11次,次強(qiáng)9次。整體來看,短時(shí)強(qiáng)降水主要出現(xiàn)在舟曲東北部及中部地區(qū)。從(圖5b)中可以發(fā)現(xiàn)武坪鎮(zhèn)在2010—2020年出現(xiàn)短時(shí)強(qiáng)降水次數(shù)最多,共有5個(gè)區(qū)域站點(diǎn)累計(jì)出現(xiàn)短時(shí)強(qiáng)降水達(dá)36次;次強(qiáng)為峰迭鎮(zhèn),2010—2020年間共有5個(gè)區(qū)域站點(diǎn)累計(jì)出現(xiàn)短時(shí)強(qiáng)降水24次。插崗在2010—2020年并未出現(xiàn)過短時(shí)強(qiáng)降水。
(1)舟曲地區(qū)在2010—2020年短時(shí)強(qiáng)降水出現(xiàn)頻次呈“雙峰型”,平均每年出現(xiàn)17.5次。其中,2011年短時(shí)強(qiáng)降水出現(xiàn)次數(shù)最少為0次,2017年出現(xiàn)次數(shù)最多為38次。
(2)4—9月短時(shí)強(qiáng)降水出現(xiàn)頻次呈明顯的先增加后迅速減少的特征。8月短時(shí)強(qiáng)降水出現(xiàn)次數(shù)最多,其次為7月,短時(shí)強(qiáng)降水出現(xiàn)次數(shù)達(dá)到60次,7—8月短時(shí)強(qiáng)降水出現(xiàn)頻次占到全年的75.6%;出現(xiàn)次數(shù)較少的4月、9月,短時(shí)強(qiáng)降水在11年間出現(xiàn)次數(shù)則分別5次、6次。
(3)舟曲地區(qū)在6月上旬短時(shí)強(qiáng)降水出現(xiàn)次數(shù)開始逐漸增多,7月下旬—8月上旬短時(shí)強(qiáng)降水出現(xiàn)次數(shù)達(dá)峰值,分別為37次、43次,占全月的57%;8月上旬之后短時(shí)強(qiáng)降水出現(xiàn)次數(shù)開始逐漸下降,截至9月中旬之后再無短時(shí)強(qiáng)降水出現(xiàn)。
(4)舟曲短時(shí)強(qiáng)降水在上半夜出現(xiàn)的頻次為68次,下半夜出現(xiàn)的頻次為49次,凌晨出現(xiàn)8次,上午到下午極少出現(xiàn),11年間共出現(xiàn)3次,傍晚出現(xiàn)59次。