陜西暴雨氣候背景分析

馬曉華

(陜西省氣象臺，陜西西安 710015)

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陜西暴雨氣候背景分析

馬曉華

(陜西省氣象臺，陜西西安 710015)

利用全國720站逐日降水資料和1968～1996年NCEP/NCAR 2.5°×2.5°月平均資料對陜西省1961～2000年發(fā)生的暴雨進行統(tǒng)計分析。結(jié)果表明，陜西省暴雨具有明顯的時空分布特征，40年陜西共發(fā)生762個暴雨日，主要集中在7月份；暴雨日分布從陜北向陜南顯著增加，每年均有占全省47.4%～78.9%的站發(fā)生暴雨；孟加拉灣低槽和副熱帶高壓是影響陜西暴雨發(fā)生發(fā)展的主要天氣系統(tǒng)，阿拉伯海和孟加拉灣為陜西暴雨的發(fā)生提供了水汽源。

陜西；暴雨；暴雨日；氣候背景

暴雨是一種災(zāi)害性很強的天氣過程，其具有極強的破壞性，直接影響國民經(jīng)濟和人民生命財產(chǎn)安全。近年來國內(nèi)外學(xué)者對暴雨的研究取得了很多有意義的成果，但大部分是關(guān)于我國南方暴雨的氣候背景分析[1-3]。對西北暴雨的研究主要是集中在對個例的分析和一般降水特征方面的研究[4-7]，對暴雨的氣候背景研究尚不夠深入。尤其陜西省位于西北地區(qū)內(nèi)陸、青藏高原東北側(cè)，以北山、秦嶺和大巴山為界，形成陜北黃土高原、關(guān)中平原和陜南秦巴山地3個各具特色的自然區(qū)，地形非常復(fù)雜，由于其獨特的地形地貌常受暴雨災(zāi)害襲擊，發(fā)生滑坡、泥石流自然災(zāi)害現(xiàn)象，有必要對陜西多年來發(fā)生暴雨災(zāi)害的氣候背景進行研究。筆者利用國家氣象信息基礎(chǔ)資料專項收集整理的1961～2000年全國720站逐日降水資料、1968～1996年美國NCEP/NCAR2.5°×2.5°月平均資料，采用簡單統(tǒng)計和天氣學(xué)診斷分析方法，對陜西省1961～2000年發(fā)生的暴雨進行分析。

1 陜西暴雨的時空分布特征

1.1 空間分布根據(jù)全國720站日降水資料，統(tǒng)計了陜西省20站從建站到2000年各站年降水量(圖1a)可看出，陜西省年降水量分布由北向南逐漸增多，這與李兆元等研究指出陜西省降水量的分布基本上是從北到南逐漸增多的結(jié)論[8]是相一致的。降水量最少為陜北定邊，年降水量約318.9 mm，關(guān)中年均降水量在600.0 mm左右，降水量最多站位于陜南佛坪，年降水量為909.1 mm，整個陜西省年降水量從北到南成倍數(shù)增加。統(tǒng)計20站從建站到2000年各站的年均暴雨日數(shù)(圖1b)發(fā)現(xiàn)，整個陜西省年均暴雨日數(shù)也是呈北少南多的趨勢，陜北定邊年暴雨日數(shù)為0.33 d，為陜西最少，最多位于漢中市，暴雨日數(shù)為1.98 d。

1.2 時間變化特征

1.2.1月變化。從1961～2000年陜西月累計發(fā)生暴雨日數(shù)的統(tǒng)計結(jié)果(圖2)可看出，40年陜西省共出現(xiàn)762個暴雨日，陜西省暴雨最易發(fā)生在6～9月，主要集中在7月份，共出現(xiàn)288個暴雨日，占全省暴雨日37.8%，其次是8月份，共出現(xiàn)219個暴雨日，占全省的28.7%，再次為9月份，共計110個暴雨日，占全省的14.4%；40年間12月～次年3月均無暴雨發(fā)生，可見陜西省暴雨發(fā)生日具有明顯的月季分布特征，這可能與副熱帶高壓在6～9月西伸北抬有關(guān)，副高把大量的暖濕氣流帶到內(nèi)陸地區(qū)，為陜西暴雨發(fā)生提供了充足的水汽供應(yīng)。

1.2.2年代際變化。統(tǒng)計分析1961～2000年以來的降水天氣過程發(fā)現(xiàn)，整個陜西省年降水量總體上呈下降趨勢，20世紀60年代初年降水量最多，1964年降水量達1 808.91 mm，60年代后期～70年代末總體趨勢相當(dāng)，80年代初降水量增多至1 743.62 mm， 然而1986年突然減少至963.52 mm，90年代整個降水量呈逐漸減少趨勢，1997年減少至839.55 mm。從 圖3a可看出，陜西年暴雨降水量是呈現(xiàn)先增多再減少再增多的趨勢，20世紀60年代末期～80年代初暴雨降水量呈上升趨勢，尤其在1983年，年暴雨降水量達2 500.5 mm，占全年總降水量的14.3%。1985年暴雨年降水量猛減至434.1 mm，僅占全年總降水量的3.5%，到1993年仍然維持在占全年總降水量的3.5%的情況，1998年暴雨年降水量猛增至2 264.5 mm,占全年總降水量的17.3%，可見陜西暴雨年總降水量存在15～20年的周期變化。

統(tǒng)計40年陜西每年出現(xiàn)暴雨站數(shù)和暴雨日數(shù)(圖3b、c)發(fā)現(xiàn)，暴雨站數(shù)均維持在9～15站，1993年僅有5站發(fā)生暴雨，1983年雖然僅有14站出現(xiàn)暴雨卻有35個暴雨日發(fā)生，創(chuàng)陜西年暴雨日數(shù)之最，1996年有6個暴雨日，為整個陜西40年間最少。

2 環(huán)流場分析

陜西省暴雨主要集中在6～9月份，研究6～9月33年的月平均500 hPa高度場可看出，6月份孟加拉灣低槽開始加強，副熱帶高壓呈帶狀分布，脊點位于128°E、22°N附近，陜西省位于槽前西南氣流控制下，來自孟加拉灣的大量暖濕氣流將沿低槽源源不斷地向內(nèi)陸地區(qū)輸送，同時副高南側(cè)的東風(fēng)氣流也將海上的暖濕氣流向我國內(nèi)陸輸送，這兩股氣流為陜西暴雨發(fā)生提供了充沛的水汽供應(yīng)。7月份正是陜西暴雨高發(fā)期，從500 hPa天氣圖上可清楚地看出孟加拉灣低槽南伸加深，范圍變大，陜西仍然位于槽前西南氣流控制下，此時副高脊線北抬，仍呈東西帶狀分布(圖4)，北抬后的副高南側(cè)東風(fēng)氣流攜帶的水汽將直接到達陜西，為陜西暴雨提供水汽源地；8月份孟加拉灣槽成一閉合的小低壓，強度不變，范圍縮小，副高也成一孤立的閉合高壓且向東北方向移動，位于日本東南部，陜西位于平直的西風(fēng)氣流控制下；9月份孟加拉灣槽消失，副高減弱，整個陜西暴雨發(fā)生日數(shù)快速減少。可見孟加拉灣槽與副熱帶高壓在陜西夏季暴雨天氣過程中起了重要的作用。

3 水汽條件

3.1 水汽通量分析各層水汽通量分布可知，陜西暴雨的水汽通量主要是集中在850 hPa,來自阿拉伯海和孟加拉灣的水汽源源不斷地被輸送到我國內(nèi)陸地區(qū)，陜西省位于水汽輸送帶的左前方，6月份(圖5a)，西南氣流比較強盛，大量的水汽被輸送到我國南方地區(qū)，陜西省位于水汽輸送大值區(qū)邊緣。副高西北側(cè)的西南氣流與來自阿拉伯海孟加拉灣的水汽合為一股強勁的西南水汽輸送帶。7月份(圖5b)，阿拉伯海水汽通量增強，范圍變大，進入內(nèi)陸后偏南氣流輸送加強，大量的水汽被輸送到陜西境內(nèi)，這與圖2所示暴雨日多發(fā)生在7月份相對應(yīng)；8月份(圖5c)，副高東移，阿拉伯海、孟加拉灣水汽通量減小，水汽僅被輸送到青藏高原地區(qū)，高原阻擋了水汽向東北方向的輸送，陜西位于水汽通量微弱區(qū)；9月份(圖5d)，由于孟加拉灣槽消失，水汽已無法沿槽前向我國內(nèi)陸輸送，陜西的水汽供應(yīng)被切斷。

3.2 比濕分析33年地面的月平均比濕場發(fā)現(xiàn)，夏季青藏高原上有明顯的“濕池”[9]，比濕大值中心就位于高原上，陜西省位于比濕高值中心東北側(cè)，6月份整個陜西處于8～20 g/kg的比濕場中，7月份位于青藏高原的比濕大值中心值增加至32 g/kg，陜西的比濕場也相應(yīng)的增加至12～24 g/kg，8月份與7月份比濕場分布形勢相當(dāng)，9月份高原上比濕中心迅速減小至28 g/kg，陜西的比濕場也相應(yīng)的減小至8～20 g/kg。可見6～9月份整個比濕場經(jīng)歷了由小到大再由大到小的變化過程，比濕場的變化與6～9月的暴雨日變化趨勢是相一致的。

4 結(jié)論

通過統(tǒng)計分析得出了陜西1961～2000年的暴雨氣候基本特征，陜西地區(qū)暴雨日數(shù)的空間分布呈現(xiàn)北少南多的特點，與陜西年均降水量陜北地區(qū)少、陜南地區(qū)多的變化趨勢是相一致的。全省暴雨日盛發(fā)期在6～9月份，主要集中在7月份，近40年暴雨日的年際變化趨勢保持平穩(wěn)，每年均有占全省47.4%～78.9%的站發(fā)生暴雨日。40年陜西暴雨總降水量存在15～20年的周期變化。

同時利用1968～1996年的月平均資料從大尺度環(huán)境場的角度出發(fā)，分析了陜西暴雨主要集中在7月的原因是孟加拉灣槽和副熱帶高壓系統(tǒng)共同影響造成的，阿拉伯海和孟加拉灣的水汽沿孟加拉灣低槽前西南氣流被源源不斷地輸送到陜西地區(qū)。夏季青藏高原為高比濕源，陜西受高原影響比濕經(jīng)歷了由小到大再由大到小的變化過程，比濕月變化與暴雨日月分布情況相一致。

[1] 徐桂玉，楊修群.我國南方暴雨的一些氣候特征的統(tǒng)計分析[J].氣象與環(huán)境研究，2002，12(7)：447-456.

[2] 喬全明，羅堅，范紅軍.夏季中國東部地區(qū)性暴雨的統(tǒng)計分析[J].氣象科學(xué)，1995，15(2)：55-64.

[3] 蘇俊輝，徐愫蓮.2002年6月9日漢中區(qū)域性暴雨過程分析[J].氣象，2003，29(4)：53-56.

[4]于淑秋,林學(xué)椿,徐祥德.我國西北地區(qū)近50年降水和溫度的變化[J].氣候與環(huán)境研究,2003,8(1):9-18.

[5] 郭艷君,孫安健.我國西北地區(qū)夏季旱澇氣候特征研究[J].自然災(zāi)害學(xué)報,2004,13(5):97-102.

[6] 李耀輝,李棟梁,趙慶云.中國西北地區(qū)秋季降水異常的特征分析[J].高原氣象,2001,20(2):158-164.

[7] 黃山江,王謙謙,劉星燕.西北地區(qū)春季和夏季降水異常特征分析[J].南京氣象學(xué)院學(xué)報,2004,27(3):336-346.

[8] 李兆元,龐文保,魯淵平，等.陜西省年降水量的長期變化趨勢[M]//中國西北干旱氣候研究.北京:氣象出版社,1997：94-98.

[9] 王霄,鞏遠發(fā),岑思弦，等.夏季青藏高原“濕池”變化特征的小波分析[J].成都信息工程學(xué)院學(xué)報，2009,24(2):167-172.

Climate Background Analysis of Shaanxi Rainstorm

MA Xiao-hua

(Shaanxi Meteorological Observatory, Xi'an, Shaanxi 710015)

NCEP 2.5°×2.5° reanalysis data from 1968 to 1996 and the 720 stations daily precipitation data from 1961 to 2000 are used to analyze Shaanxi rainstorm. The results showed that: Shaanxi heavy rain has obvious time and space distribution characteristics, there are 762 heavy rain days in the last 40 years, mainly concentrates in July, the distribution of rainstorm days significant increases from northern to eastern, it accounts for 47.4%-78.9% of the heavy rain day every year. The trough which located in the Bay of Bengal and the subtropical high are the main weather system which affected the development of Shaanxi heavy rain, the water vapor source which affected Shaanxi rainstorm come from the Arabian Sea and the Bay of Bengal.

Shaanxi; Rainstorm; Heavy rain days; Climate background

馬曉華(1986-)，女，陜西寶雞人，工程師，碩士，從事短期預(yù)報及中尺度暴雨數(shù)值模擬研究。

2014-11-12

S 161.6

A

0517-6611(2015)01-143-03