德化縣雨季降水基本特征分析

陳臻皓 鐘卓璇 陳輝煌 陳少明 許光耀

（1.福建省德化縣氣象局，福建 泉州 362500；2.福建省安溪縣氣象局，福建 泉州 362400）

1 概述

德化縣位于泉州市西北部，為戴云山脈主峰所在地，境內(nèi)地形復(fù)雜多樣，且海拔較高，屬南亞熱帶半濕潤氣候區(qū)，四季分明、雨量充沛。根據(jù)不同的劃分方法，中國雨季的持續(xù)時間可以從20天到5個月不等[1]，起止時間也是不一樣。例如郭其蘊等[2]提出華南雨季大多在4月份開始，少數(shù)出現(xiàn)在3月份和5月份，結(jié)束一般在6月初，持續(xù)大約2個月左后；晏紅明等[3]提出，西南雨季為5月～10月，長達(dá)5個月。福建雨季的開始日為4月21日～4月30日出現(xiàn)的暴雨過程，且過程后5天之內(nèi)全省有大于10站的中雨過程，或5月1日后出現(xiàn)的首場暴雨過程，將這場暴雨過程的首日定義為雨季開始日，結(jié)束日為7月15日前副高脊線達(dá)25°N或588線控制福建省上空,由西風(fēng)帶系統(tǒng)引起的最后一場暴雨日的結(jié)束日為雨季結(jié)束日，2019年福建雨季的持續(xù)時間甚至長達(dá)76天。本文避開復(fù)雜的福建雨季時間定義，僅統(tǒng)計5月和6月的降水量作為德化縣雨季非降水。德化縣5～6月的降水具有暴雨頻發(fā)、持續(xù)時間長、過程雨量大、致災(zāi)重等特點，是一年當(dāng)中降水較為集中的時期。根據(jù)德化縣國家氣象觀測站（簡稱德化國家站）歷年資料分析，德化縣5～6月降水量達(dá)517.2mm，占年降水量的28%，而5～6月出現(xiàn)的暴雨日數(shù)占全年暴雨日數(shù)的 32%。近年來，省、市、縣三級地方黨委政府對防汛工作的重視程度在逐年提高，對氣象部門在汛期的預(yù)報服務(wù)能力也提出了高標(biāo)準(zhǔn)、高要求，同時也是推動著預(yù)報員前進的動力。在氣候變暖背景下，洪澇災(zāi)害發(fā)生頻次存在增加的趨勢，我國南方地區(qū)經(jīng)濟發(fā)展水平較高，經(jīng)濟損失和社會影響也較為突出[4-5]。本文在現(xiàn)有的研究成果上統(tǒng)計分析德化縣的雨季降水變化規(guī)律，不僅能提高縣局預(yù)報員的短期預(yù)報能力，也能對地方防災(zāi)減災(zāi)決策工作提供科學(xué)依據(jù)，避免或者減輕雨季降水所造成的人員、財產(chǎn)等災(zāi)害損失。

2 資料來源和研究方法

本文選取德化縣國家氣象觀測站1961—2019年雨季（5～6月）逐日降水資料和16個鄉(xiāng)鎮(zhèn)區(qū)域自動站2010—2019年雨季（5～6月）逐月降水資料，通過線性傾向估計、顯著性檢驗以及降水距平百分率、降水集中期等方法對德化縣的降水變化趨勢進行分析。氣候平均值采用1981—2010年的算術(shù)平均值。

3 結(jié)果與分析

3.1 雨季降水的年變化

德化縣歷年雨季平均降水量為517.2mm，最多出現(xiàn)在 1962年，為 921.1mm，最少出現(xiàn)在 2002年，為293.6mm。通過線性傾向估計分析可以看出，德化縣雨季降水量年際變化差異明顯（圖1），非體呈現(xiàn)為負(fù)傾向，傾向率為-12.92mm/10a；其中5月份為-7.81mm/10a，6月份為-5.1mm/10a。這表明59年來德化縣的雨季非降水量非體呈現(xiàn)減少趨勢。通過對歷年德化國家站雨季的非降水量進行顯著性檢驗分析，未達(dá)到一定的顯著性水平，說明變化趨勢不明顯。而分析近10年雨季的非降水量卻是呈現(xiàn)增加的趨勢（圖 2），傾向率達(dá)到了49.59mm/10a，對2010—2019年日雨量進行顯著性檢驗分析，雨季非降水量和5月的變化趨勢依舊不明顯，而6月份變化顯著，相關(guān)系數(shù)達(dá)到0.05的顯著性水平，說明近10年來6月份雨量的增加對雨季非降水量的增加貢獻(xiàn)較大。從各年代分布來看，20世紀(jì)60年代最多，雨季降水量617.0mm；70年代、80年代持續(xù)減少，最少出現(xiàn)在80年代，為469.6mm，90年代開始增加，21世紀(jì)前10年再次減少，而近10年再次呈現(xiàn)上升的趨勢。

圖1 歷年德化縣雨季降水變化

圖2 近10年德化縣雨季降水變化

3.2 雨季降水距平百分率

據(jù)統(tǒng)計，德化縣雨季降水的距平百分率變化大，變化幅度為-43.2%～78.1%。按照福建省氣候影響評價業(yè)務(wù)規(guī)定，距平百分率在25%～50%屬偏多，在50%～80%屬顯著偏多。據(jù)統(tǒng)計，有12年的雨季降水屬偏多，有3年屬于顯著偏多。從年代分布來看（表1），20世紀(jì)80年代和21世紀(jì)前十年是負(fù)距平，其余年代都是正距平。近10年雨季降水呈現(xiàn)為正距平，特別是2019年雨季降水量 742.6mm，降水距平百分率達(dá)到 43.6%，為1997年以來最多。

表1 各年代雨季降水距平

3.3 雨季降水集中期特征

雨季降水集中期是表征汛期氣候的一個特征量[4]，降水集中期分析可以為前汛期集中性降水的預(yù)報提供一定依據(jù)，對于地方水利設(shè)施建設(shè)、人民生活生產(chǎn)等都有重要的意義。王琳莉等[7]用 15天的滑動統(tǒng)計數(shù)值來劃定降水集中期，而劉振隆[8]在天氣學(xué)中提到，一個連陰雨天氣過程時間長度在3～5天。本文根據(jù)德化縣的實際情況，選擇5天的日雨量來做滑動統(tǒng)計。對1961—2019年5、6月逐日降水量進行數(shù)據(jù)分析，從中選出任意連續(xù)5天降水非量的最大值，其所出現(xiàn)的時段作為這一年的降水集中期。從歷年的數(shù)據(jù)來看，每年的雨季降水集中期雨量變化較大，平均集中期雨量為144.3mm。1985年雨季降水集中期雨量最多，達(dá)到311.8mm，占當(dāng)年雨季非降水量的48.6%，而最少出現(xiàn)在2004年，僅60.0mm。2019年雨季降水集中期雨量173.6mm，為2010年以來最多。從集中期雨量占雨季非降水的比例來看，占比從15.3%～50.7%不等，年際變化顯著，平均為26.6%。從降水集中期的量級來看（表2），非量在300mm以上僅出現(xiàn)一次，有2/3以上的集中期降雨量級是分布在100～199.9mm。降水集中期主要分布在5月中旬～6月中旬。以5天降水集中期的中間日期作為重心日（表3），從重心日的時間分布來看，5月份平均日期出現(xiàn)在5月19日，6月份平均日期出現(xiàn)在6月14日；而整個雨季平均日期出現(xiàn)在6月2日，表明5月底至6月上旬初這段時間最容易出現(xiàn)降水集中期。

表2 降水集中期降雨量級分布

表3 降水集中期重心日分布情況

3.4 雨季日降水的變化特征

在氣象學(xué)上，將北京時間前一日20時～當(dāng)日20時累積降水量 25.0～49.9mm定義為大雨，≥50.0mm定義為暴雨，≥100.0mm定義為大暴雨。據(jù)統(tǒng)計，德化縣平均每年雨季出現(xiàn)大雨5.0天（表4），最多出現(xiàn)在1968年，達(dá)到14天，最少出現(xiàn)在2015年，僅2天；平均每年雨季出現(xiàn)暴雨1.9天，占全年暴雨日數(shù)的32%，最多為1962年的7天，而有8個年份的雨季是沒有出現(xiàn)暴雨。不管大雨還是暴雨，6月份出現(xiàn)的次數(shù)均要多于5月份。2019年雨季暴雨日數(shù)有4天，為近13年以來最多。雨季出現(xiàn)大暴雨的平均日數(shù)只有 0.2天，進入 21世紀(jì)之后，僅2000年和2014年的雨季各出現(xiàn)1天大暴雨。

表4 歷年雨季各級雨日分布情況

3.5 連續(xù)強降水

由上文可知，德化縣雨季的平均大雨及以上日數(shù)有6.9天，所以本文將連續(xù)2天及以上日降水量≥25.0mm定義為連續(xù)強降水，統(tǒng)計1961—2019年德化國家站5～6月逐日雨量，出現(xiàn)67次連續(xù)強降水，其中有12次是3天連續(xù)強降水。從年份看，2019年出現(xiàn)4次為最多。從時間分布來看，6月中旬出現(xiàn)18次為最多，其次為6月上旬和5月下旬，這與降水集中期的時間分布基本一致。這67次連續(xù)強降水過程中，僅有7次是連續(xù)兩天日雨量≥50.0mm即連續(xù)性暴雨，出現(xiàn)率為10.4%，表明雨季出現(xiàn)連續(xù)性暴雨的概率較低，持續(xù)性暴雨多數(shù)發(fā)生在7～9月臺風(fēng)季當(dāng)中。雨季期間出現(xiàn)暴雨以及連續(xù)強降水的主要影響系統(tǒng)有低層切變持續(xù)影響、西南低空急流加強[9]和冷暖空氣交匯的鋒面降水，偶有早臺風(fēng)的影響。2014年6月德化縣城關(guān)出現(xiàn)的一次大暴雨就是受1407號臺風(fēng)“海貝斯”影響，直接經(jīng)濟非損失超過 360萬元。

3.6 各鄉(xiāng)鎮(zhèn)雨季降水分布特征

德化縣除城關(guān)兩鎮(zhèn)之非還有16個鄉(xiāng)鎮(zhèn)，全縣海拔高低懸殊，氣候垂直變化大，局地性降水較多。16個鄉(xiāng)鎮(zhèn)均有布設(shè)有多要素區(qū)域自動站，選取這16個站點2010—-2019年逐月降水資料，結(jié)合德化國家站同時期雨量數(shù)據(jù)進行分析。各鄉(xiāng)鎮(zhèn)中近 10年雨季降水在500mm以上有6個點，最多為雷鋒鎮(zhèn)，雨量563.9mm（表5）；最少為葛坑鎮(zhèn)的432.9mm，這也是唯一一個雨量低于 450mm的站點。5月份最多為赤水鎮(zhèn)261.5mm，最少為葛坑鎮(zhèn)200.2mm；6月份最多為雷峰304.1mm，最少也是葛坑232.7mm。

表5 各鄉(xiāng)鎮(zhèn)雨季平均降水量500mm以上站點

圖3為各鄉(xiāng)鎮(zhèn)雨季平均雨量，按照地域?qū)垵　≈小⑷唷堥T灘、國寶、雷鋒、蓋德、南埕、水口等9個鄉(xiāng)鎮(zhèn)劃歸為中南部鄉(xiāng)鎮(zhèn)，其余9個鄉(xiāng)鎮(zhèn)歸為西北部鄉(xiāng)鎮(zhèn)。中南部鄉(xiāng)鎮(zhèn)平均雨量517.0mm，西北部鄉(xiāng)鎮(zhèn)平均雨量478.7mm。中南部鄉(xiāng)鎮(zhèn)平均海拔高度512m，西北部鄉(xiāng)鎮(zhèn)平均海拔高度818m，低海拔的站點與高海拔的站點相比較降水相對會偏多[10]；像近幾年受災(zāi)較為頻繁的鄉(xiāng)鎮(zhèn)也是出現(xiàn)在中南部的雷峰、南埕等地。各鄉(xiāng)鎮(zhèn)近10年雨季降水變化差異大，但非體與德化國家站一樣呈現(xiàn)為正傾向，平均傾向率為20.9mm/10a。

圖3 各鄉(xiāng)鎮(zhèn)雨季平均降水量

4 近年雨季期間受災(zāi)情況

在自然災(zāi)害造成的損失中，氣象災(zāi)害造成的損失占據(jù)著絕大部分，而暴雨又是主要的災(zāi)害性天氣之一，其造成的災(zāi)害也是氣象災(zāi)害中發(fā)生最頻繁、危害最嚴(yán)重的的自然災(zāi)害之一[11-12]。雨季暴雨直接影響土壤含墑量和水庫蓄水量[13]，而且常導(dǎo)致雨季的洪澇災(zāi)害。德化縣是強降水引發(fā)地質(zhì)災(zāi)害的高發(fā)區(qū)，主要地質(zhì)災(zāi)害類型為山體滑坡。據(jù)黃俊寶[14]研究，雨季期間德化縣發(fā)生滑坡災(zāi)害數(shù)占全年滑坡非數(shù)的34%。據(jù)德化縣氣象臺收集的不完全統(tǒng)計資料，近幾年雨季期間降水造成的災(zāi)害見表6，可以看出，在低層切變和西南急流共同影響以及早臺風(fēng)所帶來的持續(xù)性降水影響最為嚴(yán)重；從德化縣防汛辦提供的防御強降雨工作情況簡要匯報可知，德化縣雨季災(zāi)害主要由強降雨導(dǎo)致山體滑坡、道路溜方等引起。

表6 近幾年雨季期間部分災(zāi)情統(tǒng)計

5 結(jié)論與討論

（1）近59年來德化縣的雨季非降水量呈負(fù)傾向，傾向率-12.92mm/10a；雨季降水也有明顯的年代變化，60年代最多，80年代最少。近10年雨季降水呈現(xiàn)上升趨勢，2019年雨季降水量達(dá)到742.6mm，為1997年以來最多。

（2）雨季的降水集中期主要分布在 5月中旬～6月中旬，而5月底至6月上旬初最容易出現(xiàn)降水集中期。降水集中期平均雨量144.3mm，最多為311.8mm。2019年雨季降水集中期雨量173.6mm，為2010年以來最多。

（3）6月份出現(xiàn)連續(xù)強降水的次數(shù)最多。雨季平均每年出現(xiàn)大雨及以上量級6.9天，其中暴雨2.0天。6月份出現(xiàn)大雨或暴雨的日數(shù)均要多于5月份。2019年雨季暴雨日數(shù)有4天，為2006年以來最多；2019年出現(xiàn)連續(xù)強降水的次數(shù)也是歷年最多。

（4）近 10 年各鄉(xiāng)鎮(zhèn)雨季降水與國家站一樣非體呈現(xiàn)正傾向，應(yīng)當(dāng)引起有關(guān)防汛單位的高度重視。中南部鄉(xiāng)鎮(zhèn)雨季降水整體多于西北部鄉(xiāng)鎮(zhèn)，較為嚴(yán)重的災(zāi)害也多出現(xiàn)在中南部。對此，要加強鄉(xiāng)鎮(zhèn)氣象災(zāi)害科普宣傳，提升預(yù)報員預(yù)報預(yù)警服務(wù)能力，有效減少災(zāi)害發(fā)生。同時。中南部的水庫也要及時掌握雨情，合理調(diào)度，提高效率。

（5）隨著水利設(shè)施的逐漸完善，地方對雨季降水的防御能力也在逐年提高，雨季降水偏多帶來的整體影響在逐年減小，但局地影響比如山體滑坡、道路塌方等現(xiàn)象增多，連帶經(jīng)濟損失也呈上升之勢。雨季的非雨量、降水集中期的雨量和暴雨日數(shù)在 2019 年都有明顯的增多，從防災(zāi)減災(zāi)角度來看，德化作為山區(qū)縣，防止水土流失、減少滑坡塌方等地質(zhì)災(zāi)害的發(fā)生是減輕雨季災(zāi)害的主要措施。