泉州地區30年夏季降水時空分布規律研究

林偉家 歐陽再根 劉德和 徐海燕 林偉清

(1.福建省永春縣氣象局，福建 泉州 362600；2.福建省漳州市氣象局，福建 漳州 363000)

1 概述

泉州地區位于福建省東南沿海，屬亞熱帶海洋性季風氣候，它位于閩東南沿海丘陵平原中段和閩東山地中段，泉州西北部地區為戴云山主體部分，東南地區靠近臺灣海峽，泉州地區整體依山面海，地勢特征為東南低西北高，泉州地區擁有山地、丘陵、沿海平原等地形地貌，它具有較明顯區域性氣候特征。

暴雨是指24小時降水量為50mm或以上的強降水過程，在我國都發生在6～8月，暴雨災害是極端強降水事件，突發性強、預測難，容易造成重大財產損失和人員傷亡[1-2]。極端強降水事件的頻發，使得全球氣候變化更加明顯，比如山體滑坡、洪水頻發、土壤侵蝕、內澇等。泉州地區是福建暴雨多發區域，也是我國經濟較發達的區域，夏季平均暴雨日數在3d以上，降水量占夏季總降水量的29.3%，所以，研究夏季降水問題，在一定程度上減少降水事件對社會與環境造成損壞和經濟的損失，具有重要意義。楊宏青等研究我國長江流域極端降水的頻次及日最大降水強度時空分布，發現長江流域極端降水呈現出顯著增加的趨勢[3]。

以上研究大多是利用站點來分析，而用多個時間序列、多個站點的氣象資料來分析區域夏季(7～9月)不同降水等級的規律文獻很少，不能準確認識泉州地區夏季降水的變化規律。本文利用泉州地區1985-2014年7個氣象站的氣象數據，對泉州地區不同等級的降水進行時空分布規律的分析以及周期性變化的分析。

2 數據來源與方法

2.1 數據來源

本文資料年限是1985-2014年，主要為泉州地區夏季的日降水數據。選取了泉州地區的7個氣象站點，如圖1所示。

圖1 泉州地區氣象站點分布

2.2 降水等級的劃分

本文根據國家氣象局頒布的《降水強度劃分等級標準》(見表1)，將降水等級劃分為大雨、暴雨、大暴雨三大類別[4],并對這三大類別夏季(7～9月)發生的時空分布規律進行分析。

表1 降水強度等級劃分標準 單位：mm

2.3 研究方法

運用Excel、克里金插值和Morlet小波分析等方法對泉州地區夏季降水時空分布規律以及周期變化進行研究。并依據環流形勢、天氣過程和要素特征的轉折[5]，按自然天氣季節劃分各季：春季(3～6月)、夏季(7～9月)、秋季(10～11月)和冬季(12～2月)。

3 結果分析

3.1 夏季大雨分布規律

泉州地區夏季30年大雨月平均頻數的空間分布見圖2。由圖2(a)可見，泉州地區夏季大雨發生的頻次在4.2～8.9次/a，并且由東南沿海地區向西北內陸地區遞增，其中安溪、永春、德化大雨發生頻次最高，平均達到8.2次以上，惠安大雨發生頻次最低，月平均為4.2次。由圖2(b)可見，7月份大雨發生的頻次東南沿海地區小于西北內陸地區，大雨發生頻次最少是惠安，月平均為1.43次，頻次最多發生在安溪，月平均在3.03次。由圖2(c)可見，8月份泉州地區大雨發生平均頻次在1.8～3.7次/a，西北地區大于東南沿海地區，其中德化月平均發生頻次最高，最低出現在惠安。由圖2(d)可見，9月份大雨發生頻次在1.03～2.53次/a，西北大部分地區都比東南沿海地區出現的概率高，其中永春9月份大雨出現頻率最高，惠安出現頻率最低。由以上分析可以得出，泉州地區大雨發生的頻次總體表現為東南沿海地區向西北內陸地區遞增。

3.2 夏季暴雨分布規律

泉州地區夏季30年暴雨月平均頻數的空間分布見圖3。由圖3(a)可見，泉州地區夏季暴雨發生頻次在1.7～3.7次/a，并且以永春地區向西北和東南方向逐漸遞減，其中永春發生的頻次最多，平均達到3.77次。最少發生在惠安月平均達到1.6次。由圖3(b)可見，7月份暴雨發生的頻次也是以永春向西北和東南方向逐漸遞減，最高頻次發生在永春，月平均達到1.17次。最少發生在惠安，月平均達到0.63次。由圖3(c)可見，8月份大暴雨發生頻次最多是永春，月平均達到1.57次，發生頻次最少是惠安，月平均為0.5次。由圖3(d)可見，9月份大暴雨發生頻次最多是永春，月平均達到1.03次，最少發生在九仙山，月平均為0.4次。由以上分析可以得出，泉州地區夏季暴雨發生頻次都是永春較泉州其他地區偏多，并且向著永春西北和東南方向逐漸遞減。泉州地區8月份暴雨發生的頻次比7月份和9月份偏多。

圖3 泉州地區夏季暴雨頻次分布(a：夏季，b：7月，c：8月,d:9月)

3.3 夏季大暴雨分布規律

泉州地區夏季30年大暴雨月平均頻數的空間分布見圖4。由圖4(a)可見，泉州地區夏季大暴雨發生頻次在0.3～0.8次之間，并且以安溪地區向東和向北地區逐漸遞減，其中安溪發生頻次最多，平均為0.87次，最少發生在惠安，月平均為0.36次。由圖4(b)可見，7月份大暴雨發生頻次最多的是安溪，月平均在0.23次，最少的發生在九仙山，月平均在0.03次。由圖4(c)可見，8月份大暴雨發生頻次由東南沿海地區向西北內陸地區逐漸遞增，其中發生頻次最少的是惠安，月平均為0.03次，發生最多的是安溪，月平均為0.54次。由圖4(d)可見，9月份大暴雨發生頻次由東南沿海地區向西北內陸地區逐漸遞減，其中發生頻次最少的是九仙山，月平均為0.03次，發生最多的是惠安，月平均為0.23次。由以上分析可以得出，泉州地區夏季大暴雨發生頻次安溪大于其他地區，并且8月份大暴雨發生頻次由東南沿海地區向西北內陸地區遞增，而9月份大暴雨發生的頻次由東南沿海地區遞減。

通過以上對泉州30年夏季降水空間分布分析，得出泉州地區夏季大雨、暴雨、大暴雨發生頻次大多是西北山區較東南沿海偏多，主要由于夏季多臺風影響，而西北地區受地形抬升作用和山地的阻擋，使低值系統移動緩慢或停滯，延長了降水時間，增加了降水強度。另外，西北地區地形復雜，地處臺風東南與西南氣流的交匯地區，正好是迎風坡，地形的動力抬升帶來強降水。

圖4 泉州地區夏季大暴雨頻次分布(a：7月，b：8月，c：9月，d:夏季)

4 不同降水等級周期變化

從泉州地區夏季大雨發生天數的小波變化分析圖(圖5)可以看出，大雨發生天數周期振蕩存在2～3年和8～9年左右振蕩周期，因為數據邊界效應的影響，8～9年振蕩周期沒有在網格內，所以不考慮。在1997年到2002年期間，泉州地區大雨發生天數周期通過95%顯著性檢驗，周期振蕩較為明顯，這段時間里，大雨天數變化經歷了多-少-多-少-多的循環交替變化。

從泉州地區夏季暴雨發生天數的小波變化分析圖(圖6)可以看出，暴雨天數周期振蕩存在6～7年和8～10年左右振蕩周期。暴雨天數周期都沒有通過95%顯著性檢驗，所有暴雨發生天數周期不顯著。

從泉州地區夏季大暴雨發生天數的小波變化分析圖(圖7)可以看出，大暴雨天數以2～5年、7～8年、14～15年左右周期震蕩為主，因為數據邊界效應的影響，14～15年周期振蕩沒有在網格內，所以不考慮。在1987-1991年期間，大暴雨天數周期通過95%顯著性檢驗，并且周期振蕩較為明顯。1998-2005年期間，大暴雨發生的天數較多。

圖5 1985-2014年泉州地區大雨指數Morlet小波圖

圖6 1985-2014年泉州市地區暴雨指數Morlet小波圖

圖7 1985-2014年泉州市地區大暴雨指數Morlet小波圖

5 結論

(1)泉州地區夏季大雨、暴雨、大暴雨發生的頻次總體上是西北山區大于東南沿海地區，且主要集中在7月、8月。

(2)泉州地區夏季大雨發生的頻次在4.2～8.9次/a，暴雨發生的頻次在1.7～3.7次/a，大暴雨發生的頻次在0.3～0.8次/a。

(3)泉州地區大雨發生天數存在2～3年周期振蕩，但暴雨發生天數周期不顯著，大暴雨發生天數存在2～5年顯著的周期振蕩。大雨和大暴雨周期性較強，其中大雨突變時間大約相隔3年，而大暴雨突變時間大約相隔5年。