思南縣夏季預警時段暴雨特征及預警信號發布探討

謝仁波，郎貴英

(貴州省思南縣氣象局，貴州 思南 565100)

1 引言

目前，研究暴雨時空分布特征的文章非常多，觀測數據已從國家級臺站擴充到鄉鎮區域自動站資料的使用。基于1 h到數小時的短歷時暴雨也有研究[1]。預警服務實踐證明，很多時候，強烈的暴雨只發生在局部地區，若僅以縣城的國家級臺站為考核標準，很多預警信號會漏發。

關于暴雨預警信號的發布，廣東省研究比較多。黃小丹等[2]對停課機制下的暴雨紅色預警信號發布機制進行了探討，認為按照有關規定暴雨紅色預警大都只能在雨中發布，服務效果差；張銀河等[3]對暴雨預警信號評定進行過探索，認為公眾只想知道一場降水從開始到結束所能達到的最高預警程度，而不是黃—橙—紅階梯式的過渡。用多普勒雷達回波強度估算降水已有多年的實踐，運用到暴雨預警上也有一些研究[4]；鐘平威等[5]對以鄉鎮為單位的分區預警作了一些探索，得出暴雨的局地性非常顯著；曹偉華等[6]對暴雨預警公眾響應進行了調查和研究；謝仁波等[7]利用相鄰5個國家級臺站研究了各級別降水的同步性，指出銅仁市西部暴雨以上量級的同步性差，認為利用好區域站資料是做好預警服務的重要途徑之一。

思南縣地處銅仁西部，基本氣候格局是四季分明，雨熱同季。研究夏季預警時段的暴雨分布特征，為分區發布暴雨預警以及確保暴雨災害預警的提前量和準確率有非常重要的作用。

2 資料和方法

資料用思南縣1個國家級自動站和25個區域站6—8月小時降水資料，其中思南國家級自動站資料年限為2006—2016年共11 a，區域站資料年限為2010—2016年共7 a。

降水時段分為3 h、6 h、12 h分別整理，連續記錄，時間可以上跨，一天(20—20時)統計一次累積最大值。同時將午后突發強降水到20時已達到預警標準，因連續統計而造成的21時后又達到預警標準的予以剔除。

3 研究結果

3.1 思南夏季暴雨日數空間分布

圖1給出了思南縣夏季暴雨及以上量別日數空間分布。從圖1可以看出，思南夏季暴雨日數有明顯的地域分布特征，北部的東華鄉年均暴雨以上日數最多，可以達到3.0次，中部偏東的大河壩、孫家壩及西部的文家店、青杠坡暴雨日數最少，年均不足1.5次。

圖1 思南縣夏季暴雨以上量級年均日數時空分布圖Fig.1 Time and space distribution map of the summer rainstorm above magnitude in Sinan

3.2 預警時段雨量特征

3.2.1 中國氣象局暴雨預警標準[8]從表1可以看出，“預計”容易統計提前量，從發出預警時開始計時也很好理解；實況發生后還將“持續”不好統計提前量。

表1 中國氣象局暴雨預警標準Tab.1 China meteorological administration rainstorm warning standard

3.2.2 思南縣夏季預警時段達到或超過暴雨量級的實況 統計時段內出現了345站·次暴雨(20—20時)以上天氣過程，其中20—08時達到暴雨以上的為194站·次，08—20時達到79站·次，其余為夜間和白天合計達到的暴雨及以上量級，說明總的來看思南縣夏季具有夜間暴雨次數多，白天暴雨少的基本特點。

按一天(20—20時)不超過1次進行統計，12 h暴雨(暴雨藍色預警所統計時段)北部東華鄉出現的次數最多(圖2a)，暴雨藍色預警最先關注的是北部，而且這是降水系統進入思南縣的主要方向，同時也是張家寨炮站多年觀測到的冰雹的主要來向，應是值班關注的重點區域，以期保證預警的時間提前量。6 h暴雨(暴雨黃色預警所統計時段)北部東華鄉的出現的次數也是最多的(圖2b)，因此暴雨黃色預警也應最先關注北部。3 h暴雨以上(暴雨橙色預警所統計時段)日數，最多的還是北部東華鄉的年均1.29次，其次為西部楊家坳鄉的年均1.14次(圖2c)，暴雨橙色預警最先關注的除了北部的東華附近鄉鎮外，還要關注西部鄉鎮楊家坳，這與天氣系統自西向東移動有聯系，并且已經有先例[9]。3 h大暴雨以上(暴雨紅色預警所統計時段)達到的站點不多(圖2d)，7 a中最多的只有2 d(大壩場、風蕓)，其中大壩場3 h最大降水達到226.1 mm，風蕓3 h最大降水達到200.2 mm,有10個站點一次也沒有出現，發布紅色預警關注的重點是位于東南角的大壩場鎮和中部偏南的風蕓鄉，與其它低級別預警關注的重點不一樣，說明個別暴雨云團從西部鳳崗進入本縣以后，在自西向東移動過程中有增強的趨勢。

圖2 思南縣夏季12 h降水量≥50 mm年平均日數空間分布(a)；思南縣夏季6 h降水量≥50 mm年平均日數空間分布(b)；思南縣夏季3 h降水量≥50 mm年平均日數空間分布(c)；思南縣夏季3 h降水量≥100 mm年平均日數空間分布(d)。Fig.2 a:The average daily spatial distribution of >=50 mm in the 12 hours of summer precipitation in Sinan county;b: The average daily spatial distribution of >=50 mm in the 6 hours of summer precipitation in Sinan county;c: The average daily spatial distribution of >=50 mm in the 3 hours of summer precipitation in Sinan county;d: tThe average daily spatial distribution of >=100 mm in the 3 hours of summer precipitation in Sinan county.

從強短歷時強降水[10]來看，有17個鄉鎮站出現過50.0 mm/h以上的強短歷時強降水，中部許家壩出現的天數最多，出現了3 d，東南角的大壩場、天橋和西部的香壩2016年7月20日出現了連續3 h的短歷時強降水。強短時降水也主要出現在夜間，僅4站·次出現在白天時段。

2.2.3 暴雨預警的提前量探討 假定每次暴雨過程都預報準確，也未分區，16時發布24 h暴雨預報后于當日20時發布暴雨藍色預警，20—08時達到暴雨的194站·次，其綜合準確率56%；分鄉鎮來看，僅在縣城能達到67%，其余鄉鎮在44%～62%之間，明顯達不到準確率要求。但是，在345站·次暴雨中，任意12 h達到暴雨的有335站·次(包含白天開始到夜間結束的暴雨過程)，占暴雨以上日數的97%，從這個角度來講，只要暴雨預報準確，擇機發布藍色預警的能達到高準確率。任意6 h達到暴雨的有231站·次(包含白天開始到夜間結束的暴雨過程)，占暴雨以上日數的67%，擇機發布黃色預警也會達到較高的準確率。

在保證準確率的條件下，提前量是服務最關鍵的問題之一。以思南國家級臺站為例，并以規定時間內首次達到(超過)50.0 mm的時次為準，考察其可提前量：其中規定從統計的開始時次前1 h算起，連續無降水時數為提前量；開始時次有降水而前1 h也有降水的算雨中發布，提前量計為0。

對12 h達到50.0 mm(對應藍色預警)：共出現18次，其中可以做到雨前發布的有13次(占比72.2%)，5次必須在雨中發布(占比27.8%)，平均提前量為3 h。

對6 h達到50.0 mm(對應黃色預警)：共出現10次，其中可以做到雨前發布的有2次(占比20%)，8次必須在雨中發布(占比80%)。

對3 h達到50.0 mm(對應橙色預警)：共出現4次，4次必須在雨中發布。未出現對3 h達到或超過100.0 mm的個例(對應紅色預警)。

4 結論和討論

①思南夏季暴雨有明顯的空間分布特征，與德江縣接壤的東華鄉、鸚鵡溪鎮多，西南部文家店鎮一帶比較少。一方面，與預警時段暴雨次數并不一一對應，另一方面，各級暴雨預警關注的區域也有所不同，縣城是預警時段暴雨次數偏少的區域。因此，縣一級的暴雨預警分區發布也是今后努力的方向。

②暴雨預警信號發布的“已經達到”存在爭議，暴雨預警標準不一定科學。若按字面理解，暴雨藍色預警的“已經達到”是指過去12 h累計降水已經達到50.0 mm以上，橙色預警的“已經達到”是指過去6 h累計降水已經達到50.0 mm以上，黃色預警(紅色預警)的“已經達到”是指過去3 h累計降水已經達到50.0 mm(100.0 mm)以上。一方面，由于系列對流單體排列對下游某一地區造成持續降水的“列車效應”，一次持續降水過程中，從降水強度來看，有高潮、有低潮，甚至中間也有停歇。這樣導致過去12 h(6 h)≥100.0 mm且還將持續如何發預警？有時已經預報未來24 h(12 h)有大暴雨、部分縣區(鄉鎮)有特大暴雨，在這樣情況下如何發預警？這些都很值得研究。其中加密自動站數據傳輸、開發分鐘到分鐘自動統計報警系統是當務之急。

③統計分析中還發現1 h最大降水量達到50.0 mm以上降水量的并不少見，而且破壞力更強，預警信號應該如何考慮，有待下一步研究。

④從高級別的暴雨預警需要在雨中發布才能保證準確率來看，可以借鑒歐洲的預警發布措施，采用關注(watching)和預警(warning)兩個級別，或暴雨預警考核，應該給一個雨量下限區間。

參考文獻

[1] 吳兵,文明章,李 玲，等.福建省不同短歷時暴雨時空分布特征[J].暴雨災害,2015,34(2):153-159.

[2] 黃小丹,周武,曾明珠.停課機制下的暴雨紅色預警信號發布探討[J].廣東氣象,2016,38(5):57-59.

[3] 張銀河,崔少萍.本地暴雨預警信號評定初探[J].廣東氣象,2008,30(2):49-51.

[4] 湯成鋒,劉至仁,林燦文，等.基于GIS和多普勒雷達的鄉鎮暴雨預警技術研究[J].中國防汛抗旱,2011,21(2):51-53.

[5] 鐘平威,黃藝億,林燕萍.海豐縣暴雨分區預警的必要性和可行性[J].廣東氣象,2016,38(5):60-63.

[6] 曹偉華,趙焓萍,梁旭東,等.北京易災區暴雨預警信息公眾響應的調查分析[J].氣象科技進展,2016:6(4):63-67.

[7] 謝仁波,史向陽,李曉龍.銅仁西5縣各級降水同步性初探[J].貴州氣象,2013,37(4):24-26.

[8] 何秉順,常清睿,凌永玉.暴雨預警和山洪災害預警信息淺談[J].中國防汛抗旱,2017,27(2):1-3.

[9] 謝仁波,郎貴英.貴州思南縣“2016.7.20”特大暴雨“三級叫應”制度運用簡析[J].中國防汛抗旱,2016,26(62):86-88.

[10]蒙軍,楊靜,徐良軍,等.貴州一次短時強降水雷達演變特征分析[J].貴州氣象,2017, 41(1):8-15.