丹東地區(qū)暴雨極值的概率分析和時空分布

史向前，李向明，楊永利，宋 磊

（遼寧省水文水資源勘測局丹東分局，遼寧 丹東 118001）

1 自然地理和氣候概況

1.1 自然地理概況

丹東地區(qū)地處中朝邊境，位于遼寧省東南部，鴨綠江西岸，北依長白山，南臨黃海，地理位置為東經 123°22′30″～125°42′00″，北緯 39°43′31″～41°09′21″之間。丹東地區(qū)是遼東山地丘陵的一部分，屬于長白山脈向西延伸的支脈或余脈。地勢由東北向西南逐漸降低。按地形特征，分為北部中低山區(qū)，南部丘陵區(qū)，南緣沿海平原區(qū)。丹東共劃分為4個縣市行政區(qū)，分別為東北部的寬甸縣，西北部的鳳城市，南部的東港市和市區(qū)。

1.2 氣候概況

丹東地區(qū)屬于南溫帶濕潤區(qū)大陸性季風氣候，處于中緯度東亞季風區(qū)，季風明顯。冬季北方冷空氣經常越過長白山和千山山脈南下，平均4～6d就有一次不同程度的冷空氣南下過程，引起降溫、降雪、大風天氣；夏季西風帶環(huán)流北退，南方副熱帶暖濕氣流隨之北上，使丹東地區(qū)多陰霧、暴雨等天氣。

2 降雨量概況

丹東地區(qū)降雨量較多，是東北地區(qū)降雨量最多區(qū)，年降雨量為800～1000mm，最多的寬甸縣達1051mm，其中1985年降雨量高達1815mm。全年的降雨量2/3集中在夏季，其中7月中旬至8月中旬是本區(qū)暴雨高發(fā)期。

3 暴雨天氣成因分析

由于丹東地區(qū)北高南低，南臨黃海，所以構成了本地區(qū)夏季多暴雨的特點。當南方暖濕空氣北移，經東港平原區(qū)，沿鴨綠江口北上，受地形抬升作用，形成降雨。迎風坡多雨，背風坡少雨。全省暴雨中心出現(xiàn)在長白山南麓的寬甸縣境內。

4 暴雨因素發(fā)生的概率對比分析預測

我國氣象上規(guī)定，24h降雨量為50mm或以上的雨稱為“暴雨”。按其降雨強度分為3個等級：24h降雨量為50～99.9mm稱為“暴雨”；100～200mm以下稱為“大暴雨”；200mm以上稱為“特大暴雨”。本文以丹東地區(qū)1959—2010年32個雨量站實測降雨量為樣本，利用P-Ⅲ分布概型分別對最大24h降雨量、年暴雨發(fā)生天次進行概率分析，利用泊松分布概型對暴雨極值時空分布概率進行預測,對比分析丹東各縣市暴雨因素統(tǒng)計規(guī)律及相互之間存在的差異性。

4.1 年暴雨發(fā)生天次

丹東地區(qū)年平均暴雨發(fā)生天次為4d左右，豐水年暴雨發(fā)生天次遠高于枯水年，約為枯水年的2～3倍。平均每10年出現(xiàn)一次暴雨頻發(fā)期。例如，1964年寬甸縣荒溝站暴雨發(fā)生高達11d次；1973年寬甸縣夾皮溝站暴雨發(fā)生高達9d次；1985年鳳城龍灣站暴雨發(fā)生高達13d次；1995年寬甸縣砬子溝站暴雨發(fā)生高達12d次；2006年寬甸縣牛皮閘站暴雨發(fā)生高達10d次。采用P-Ⅲ分布概型，對比分析丹東各縣市不同概率下每年最大可能發(fā)生的暴雨天次，見表1。從表1可見，丹東各縣市暴雨發(fā)生天次基本相同，無顯著差異。

表1 丹東地區(qū)年暴雨發(fā)生天次概率分布表

4.2 年最大24d降雨量

挑選各雨量站多年最大24d降雨量，構成若干組暴雨極值系列，采用P-Ⅲ分布計算各站統(tǒng)計參數(shù)，通過適線，計算出各雨量站不同頻率下的暴雨極值，取其最大值作為所在縣市不同概率下最大可能出現(xiàn)的暴雨極值。其結果如表2所示。

表2 丹東地區(qū)年最大24d降雨量概率分布表

從統(tǒng)計結果看，寬甸縣同一頻率可能發(fā)生的暴雨極值要大于其它縣市區(qū)。統(tǒng)計參數(shù)中，寬甸縣的樣本均值Ex，變差系數(shù)Cv，偏態(tài)系數(shù)Cs較其它縣市區(qū)偏大。尤其是黑溝、蒲石河、砬子溝、梨樹溝雨量站的Cv值都在0.65以上，均值Ex都在160mm以上，是其它縣市的1.5倍。說明這些站的暴雨極值年際變化差異性很大，容易發(fā)生“特大暴雨”等特殊災害性天氣。寬甸縣作為高暴雨極值區(qū)，其南部的虎山鎮(zhèn)、毛甸子鎮(zhèn)、古樓子鄉(xiāng)、長甸鎮(zhèn)、永甸鎮(zhèn)應是重點預防區(qū)域，其所屬的多個雨量站觀測到的年最大24d降雨量多次超過20年一遇標準，個別雨量站甚至超過了50年一遇標準。

4.3 暴雨極值時空分布

統(tǒng)計各雨量站52年最大24d降雨量系列后，逐年挑選最大值，再按所在縣市分類匯總出暴雨極值在縣市出現(xiàn)的比例，作為各縣市暴雨極值發(fā)生的概率P。以此概率，采用泊松分布概型預測百年當中各縣市出現(xiàn)暴雨極值的概率分布，見表3。

表3 暴雨極值地區(qū)分布概率預測表

其結果顯示，寬甸縣出現(xiàn)暴雨極值的概率遠大于其它縣市。100年當中，至少有12年暴雨極值出現(xiàn)在寬甸縣，至少有5年出現(xiàn)在鳳城市，東港、市區(qū)出現(xiàn)極值的概率較低。隨著發(fā)生年數(shù)的增加，各縣市出現(xiàn)極值的概率均有所減小。

5 結語

無論從天氣系統(tǒng)的物理成因上，還是從歷史雨量資料統(tǒng)計分析上，都說明寬甸縣是丹東地區(qū)最大暴雨中心，且暴雨場次發(fā)生頻繁、量值較大。受地形地勢條件影響，城區(qū)地勢坡降大，氣候條件惡劣，容易產生極端天氣事件，引發(fā)山體滑坡、泥石流等地質性災害的發(fā)生。近年來，寬甸縣曾發(fā)生過幾次因山體滑坡、泥石流，導致人員傷亡、民房被埋事件，引起相關部門的高度重視。鑒于暴雨帶來的不利影響，應采取積極應對措施，建立暴雨預警機制，及時轉移群眾，降低生命財產損失。