銅仁西5縣各級降水同步性初探

謝仁波，史向陽，李曉龍

(貴州省江口縣氣象局，貴州 江口 554400)

1 引言

天氣預報是以大氣科學理論為依托，以各種氣象探測手段為基礎，以數值天氣預報為核心，依靠預報人員的綜合分析判斷得出的。隨著社會的進步和經濟建設的發展，人們對要素預報的要求越來越高，開展“定點、定時、定量”的精細化預報服務就顯得尤為重要，降水、溫度、相對濕度等氣象要素的預報是精細化預報的主要內容。一些省市相應開展了以數值模式為基礎進行了精細化預報的研究［1－6］。可以說，不斷提高天氣預報準確率和精細化服務水平，以滿足社會公眾生產和生活對天氣預報服務的需求，服務防災減災，始終是氣象部門追求的目標和努力的方向。低緯高原地區的氣象要素變化除了受大氣環流因子的影響外，高程、坡度、坡向等地理因子的作用不可忽視［7］。

銅仁市地處地處貴州高原自東向西的三級臺階的第一級階梯上和貴州高原東北邊緣向湘西丘陵及四川盆地過渡的斜坡地帶，武陵山脈的主峰梵凈山山脈將銅仁10縣(區)分為東西兩部分，西部有5縣。雖然總體上來看，天氣系統遵循自西向東移動，但若干回流天氣和局地強對流事實，使市級氣象臺在降水預報上從全市普報或將東西部各自進行預報都顯得粗略。對復雜地形下一定范圍內各級降水降水同步性進行統計分析及研究，對我市降水精細化預報有一定參考意義。

2 資料和方法

思南、德江、沿河、印江、石阡5個國家氣象觀測站1961—2010年逐日降水資料。臺站分布在東西0.5個經度，南北1個緯度范圍內(圖略)。分析方法為常規統計方法，頻率一般以%表示，用常規分數表示局地性程度，如1/5表示5站中只有1站出現。印江站1969年8—10月缺測，因此在涉及印江與其它臺站求取相關系數或同步性分析時，它站該段資料未用。

所謂同步性，本文規定為同日(20－20時)出現某一級別降水的頻率，一般用%表示，為了一目了然表示局地性程度，也用到臺站總數為分母的常規分數，如1/5表示5站中1站出現。

降水的級別劃分，按照日雨量劃分為小雨(0.1～9.9 mm)、中雨(10.0～24.9 mm)、大雨(25.0～49.9 mm)、暴雨(50.0～99.9 mm)、大暴雨(100～249.9 mm)，因為考察的重點是較大的降水過程，冬季的少量降雪合并為雨。在預報舉例時，用到了跨級降水。相關檢驗用t檢驗。

3 結果分析

3.1 各級降水同步性

本文把西部看作一個整體，規定凡一站以上出現0.1 mm以上的日降水稱為西部出現了降水過程，表1給出了數站同時出現同一級別降水占該級別降水過程的百分比。

表1 各級降水出現站比占同級降水的百分率

由表1可知，24%的小雨，53%的中雨，60%的大雨，66%的暴雨及81%的大暴雨都以單站形式出現，5站同時出現同級降水的頻率為:小雨34%，中雨4%，大雨2%，暴雨1%，5站同日出現大暴雨的情況還沒有發生過。雨量越大越不“合拍”，局地性愈明顯。

3.2 強降水的同步性

將日雨量大于等于38mm定義為強降水(大到暴雨的下限，符合當地實際)，5縣分別作為指標站，其余4站為目標站，統計指標站出現強降水量級時，目標站當日出現強降水的情況見表2，其中同步率為目標站同日出現次數與指標站出現總次數之比以百分數表示。

由表2可知，距離最近的思南、印江2站間強降水的同步性比較好，分別達到63%和66%，距離最遠的石阡、沿河2站間的同步性最差，只有15%和17%。

表2 站間強降水的同步率

3.3 預報的可靠性

假定將西部作為一個預報單元考慮，并假定每次降水過程都預報準確，按5縣中最大量級為預報結論，逐月各級降水的完全同步率見表3。

表3 各月各級降水同步率(%)

由表3看出，將西部作為一個預報單元考慮，預報的可靠性非常不理想。

假定放寬條件，以出現的最大量級降水為頭天的預報結論，出現相鄰跨量級降水的下限以上為正確，出現下一級別降水為基本正確:如預報大暴雨，只要出現等于大于75 mm為正確，出現等于大于50～74.9 mm為基本正確，預報暴雨，出現等于大于38 mm為正確，出現等于大于25～37.9 mm為基本正確，余類推。計算得到的同步率見表4。

表4 放寬條件下各級降水同步率(%)

從表4可知，盡管放寬了條件，大雨以上量級準確率也是比較低的，很難滿足需要，說明把銅仁西部作為一個預報單元撒大網式預報不符合本地氣候特點。

3.4 預報分區探討

對50a西部5站日雨量系列和強降水系列分別求相關，其相關系數見表5。由表5可知，思南、印江2站間的相關系數最大。

表5 臺站間的日雨量及強降水相關系數

按前面的放寬條件，選擇相關系數最大的思南、印江作為一個預報區(空間距離16.5km，總相關系數0.8362，強降水相關系數0.6671，99.9%檢驗，且空間距離最近)，不事先固定指標站和目標站，按照較大降水不漏報的原則，將各降水過程日降水最大的站作為指標站，另一站作為目標站，分析其在各降水級別下的同步性，其結果見表6。

表6 放寬條件下思南、印江各級降水同步率(%)

為滿足定量預報的需要，進一步分析發現，一站出現90 mm以上、80 mm以上、70 mm以上及60 mm以上降水時，另一站出現暴雨的頻率分別為:82%、79%(在數值上超過大暴雨，筆者注)、69%、62%。說明將思南印江作為一個預報單元來預報，雖然未達到理想水平，但已有相當的準確性，說明地理分區可以作為精細化發展過程中的重要環節。

4 結論與討論

本文利用歷史資料對銅仁5縣降水量級進行了時空同步性分析，對提高站點降水預報水平具有一定參考意義。

①銅仁西部5縣南北不過1個緯度，東西不過0.5個經度，降水特別是強降水同步性比較差，局地特征顯著。群眾中流行“夏雨隔牛背”的說法，形象的反映出境內日降水分布顯著差異特點，但這為我地開展人工增(降)雨調控作業技術研究提供了十分有利條件。

②強降水過程一般具有中小尺度特征，從5縣國家氣象探測站的布局來看，無論從空間和時間，還是目前觀測資料的完整度，對中小尺度系統難以在數小時或數十小時逮捕捉。尤其是對突發性和持續性暴雨的預報在時間、地點、量值上都很難達到社會和公眾需求。但是隨著2要素自動站的鄉(村)全覆蓋，依靠氣象衛星、天氣雷達等探測手段和產品，作好臨近訂正、跟蹤和預警服務已有可能，其中基層人才培養是當前的重中之重。

③同樣的降水量，由于出現時間不同、降水強度不同、降水落區不同，對不同人群、不同行業產生的影響差別很大。銅仁西部大多數鄉鎮距縣城的距離遠大于思南與印江2站之間的距離，由于地形地貌的復雜性，在今后的精細化預報道路上，不要從行政區域化塊，應該側重于經緯度和功能分區。

④銅仁西部地形變化較大，暴雨局地特性明顯，降水特別是強降水落區范圍報得過大，服務的針對性就會弱化。在今后的精細化分區預報上，按地理位置0.1°×0.1°分區應該是努力的方向。

⑤由于資料獲取的局限性，本研究并未涉及降水不同步的機制問題，日較強降水空間分布不均勻的原因并未進行更多探討。

［1］段陽，許美玲，等.云南省精細化天氣預報技術研究與應用［M］.北京:氣象出版社，2009.

［2］谷湘潛，李燕，陳勇，等.省地氣象臺精細化天氣預報系統［J］. 氣象科技，2007，35(2):166－170.

［3］李才媛，錢兆熊.湖北省分縣(市)預報方法研究［J］.湖北氣象，2000，19(2):13 －14.

［4］趙培娟，吳纂，鄭世林，等.河南省強對流天氣診斷分析預報系統［J］.氣象，2010，36(2):33－38.

［5］孫蘭東，張鐵軍，甘肅省常規天氣要素客觀分縣預報系統［J］.干旱氣象，2004，22(03):55－58.

［6］鄭耀文，朱曉，施娜婭，等.蘇州市短期秋季天氣分縣預報專家系統［J］.新疆氣象，1991，34(3):23－26.

［7］胡娟，李華宏，閔穎.引入低緯高原復雜地形因子的氣象要素精細化估算模型［J］.氣象科技，2011，39(5):552 －557.