基于區(qū)域氣象觀測站的黔東南州暴雨漏報過程統(tǒng)計分析

歐陽大亮，白 慧，韋 波，張 超，周 艷

(貴州省黔東南苗族侗族自治州氣象局，貴州 凱里 556000)

0 引言

暴雨天氣是黔東南州汛期經(jīng)常出現(xiàn)的一種災(zāi)害性天氣現(xiàn)象，大范圍區(qū)域性暴雨經(jīng)常引發(fā)洪水、滑坡等次生災(zāi)害，給人民群眾的生命財產(chǎn)安全造成極大的危害，所以提高暴雨的預(yù)報準確率是防災(zāi)減災(zāi)所面臨的重大挑戰(zhàn)之一。

暴雨預(yù)報準確率的提升就是要減少暴雨的空報和漏報，但由于受復(fù)雜地形影響，黔東南州暴雨地域分布極為復(fù)雜，局地性暴雨較多[1]，經(jīng)常導(dǎo)致暴雨預(yù)報出現(xiàn)空報、漏報現(xiàn)象。目前對于本地區(qū)的暴雨準確率考核分為兩種，一種是中國氣象局基于短期預(yù)報報文，即國家氣象觀測站的暴雨預(yù)報準確率；一種是貴州省氣象局基于國家氣象觀測站和區(qū)域氣象觀測站的暴雨過程預(yù)報準確率考核。本文研究的暴雨漏報是基于貴州省局考核標準的暴雨過程漏報，且在其考核基礎(chǔ)上細化出局地暴雨漏報和區(qū)域性暴雨漏報兩種過程。

防汛部門經(jīng)常以“寧可十防九空，不能漏防一次”的口號來表明暴雨災(zāi)害防范的重要性，表明暴雨漏報過程對防汛減災(zāi)來說意義重大。目前針對暴雨漏報過程的研究多為個例診斷分析[2-7],而應(yīng)用統(tǒng)計學(xué)方法基于國家站的暴雨研究較多[8-9]，基于區(qū)域自動站研究的較少。本文應(yīng)用統(tǒng)計學(xué)方法對基于區(qū)域氣象觀測站的黔東南州暴雨漏報過程進行有針對性的統(tǒng)計分析，研究其時空分布特征，并簡析其成因，對提高本地暴雨天氣過程預(yù)報服務(wù)水平具有一定的現(xiàn)實意義。

1 資料與方法

1.1 資料說明

本文所用資料為2014年1月—2019年12月黔東南州16個國家級氣象觀測站(以下簡稱國家站)及區(qū)域氣象觀測站(以下簡稱區(qū)域站)的逐日地面降水觀測資料。定義黔東南州境內(nèi)有1個及以上國家站或1個及以上區(qū)域站日降水量(前一日20時至當日20時)≥50.0 mm記為1次暴雨天氣過程，并作為統(tǒng)計分析對象。

1.2 研究方法

1.2.1 區(qū)域站暴雨疑誤數(shù)據(jù)處理 為了去除區(qū)域站暴雨疑誤數(shù)據(jù)(主要是局地暴雨過程)，本文使用的暴雨疑誤數(shù)據(jù)判定標準為：當出現(xiàn)≤3站的分散性暴雨時，對比出現(xiàn)暴雨點與周圍區(qū)域站的雨量差異，如果周圍區(qū)域站無大雨及以上量級降雨(降雨量<25 mm)，就判定為疑誤數(shù)據(jù)；或者周圍有大雨站，但暴雨站降雨量大于大雨站降雨量30 mm及以上(暴雨點雨量-周圍最大降雨量≥30 mm)就判定為疑誤數(shù)據(jù)。通過此標準本文一共剔除了20次疑誤暴雨過程。

1.2.2 區(qū)域性暴雨與局地暴雨標準 目前區(qū)域性暴雨還沒有統(tǒng)一的國家標準，本文使用的區(qū)域性暴雨標準是貴州省地方標準(DB 52/T 1181—2017)，本標準由貴州省氣候中心制定，于2018年11月執(zhí)行。其規(guī)定貴州省區(qū)域性暴雨過程標準為：在一次區(qū)域性降水過程中，評估區(qū)域范圍內(nèi)有6個及以上國家級氣象觀測站(或有6%及以上區(qū)域氣象觀測站)日降水量達到暴雨標準。由于本標準是針對貴州省制定的，貴州省84個國家級氣象觀測站，黔東南州為16個國家站，所以按照比例黔東南州區(qū)域性暴雨的標準訂正為：日降水量(20—20時)有2個及以上國家級氣象觀測站或者有6%及以上區(qū)域氣象觀測站達到暴雨標準時，定義為一次區(qū)域性暴雨過程。由于統(tǒng)計時段內(nèi)黔東南州區(qū)域站數(shù)量逐年增加，所以按照區(qū)域站總數(shù)6%及以上的黔東南州區(qū)域性暴雨逐年標準分別為：2014年≥18站，2015年≥20站，2016年以后為≥24站。不滿足區(qū)域性暴雨天氣過程標準的暴雨天氣過程即為局地暴雨。

1.2.3 暴雨漏報過程判斷 本文統(tǒng)計的暴雨漏報過程主要注重的是暴雨“過程”漏報，而不是中國氣象局考核的暴雨“站點”漏報，所以檢驗的內(nèi)容主要為短期預(yù)報內(nèi)容，而不是短期報文內(nèi)容。為了消除預(yù)報員個人能力的差別，本文同時檢驗了貴州省氣象臺(以下簡稱省臺)每日12時發(fā)布的短期指導(dǎo)預(yù)報和黔東南州氣象臺(以下簡稱州臺)15時發(fā)布的短期指導(dǎo)預(yù)報。由于黔東南州位于貴州省東南部，所以當省臺短期預(yù)報提及未來24 h“黔東南州”或“省東南部”“省南部”“省東部”有暴雨時等都可以看成省臺預(yù)報黔東南州有暴雨。本文使用的暴雨漏報過程具體判定標準如下：①當省臺或者州臺同時預(yù)報為暴雨以下量級降雨，如果實況出現(xiàn)暴雨，即判定為一次相應(yīng)級別(局地性或區(qū)域性)暴雨漏報；②當省臺或者州臺任一家預(yù)報有“個別暴雨”或“大到暴雨”或“局地暴雨”時，如果實況為局地暴雨，不判定為局地暴雨漏報；但如果實況出現(xiàn)了區(qū)域性暴雨，且省臺繪制的未來24 h降雨落區(qū)圖中黔東南州無暴雨區(qū)，州臺沒有發(fā)布暴雨預(yù)報或暴雨決策服務(wù)材料時，即判斷為一次區(qū)域性暴雨漏報；反之如果省臺繪制的未來24 h降雨落區(qū)圖中黔東南州有暴雨區(qū)，或者州臺發(fā)布了暴雨預(yù)報或暴雨決策服務(wù)材料，則不判定為區(qū)域性暴雨漏報。

2 統(tǒng)計結(jié)果與分析

2.1 暴雨漏報過程時間分布特征

本文分別統(tǒng)計了2014年1月—2019年12月近6 a黔東南州局地暴雨和區(qū)域性暴雨的實況個例和漏報個例，結(jié)果如表1所示。可見：2014年1月—2019年12月時段基于區(qū)域站的暴雨次數(shù)有299次，其中局地暴雨178次，區(qū)域性暴雨121次。暴雨漏報過程共計86次，總暴雨漏報率為28.76%，其中局地暴雨漏報為64次，漏報率為21.4%，區(qū)域性暴雨漏報22次，漏報率為7.36%。

從逐年分布來看，除了2015年外，各年的區(qū)域性暴雨漏報率均明顯小于局地暴雨漏報率，說明局地暴雨較區(qū)域性暴雨預(yù)報難度更大。從季節(jié)分布來看，暴雨漏報過程主要發(fā)生在夏季，其次是春季和秋季,但漏報率最高的反而是冬季，這與冬季不是典型的暴雨季節(jié)，預(yù)報員更加關(guān)注的是凍雨、暴雪等其他災(zāi)害性天氣有關(guān)。除冬季外，區(qū)域性暴雨漏報率最高的是夏季，其次是春季和秋季。雖然秋季的局地暴雨次數(shù)較夏季和春季少，但其漏報率較春夏季還高，這可能是因為春季和夏季是局地暴雨的高發(fā)季節(jié)，預(yù)報員對春夏季暴雨預(yù)報重視程度高，預(yù)報底氣足有關(guān)。

2.2 暴雨漏報過程空間分布特征

本文按暴雨漏報過程的落區(qū)分布情況，粗略統(tǒng)計了黔東南州西部、北部、中部、東部和南部5個區(qū)域的暴雨漏報次數(shù)特征。具體操作如下：如果漏報暴雨的落區(qū)分布在麻江、丹寨、雷山、凱里，記西部地區(qū)暴雨漏報1次；如果漏報暴雨的落區(qū)分布在黃平、施秉、鎮(zhèn)遠、岑鞏一帶，記北部地區(qū)暴雨漏報1次；如果漏報暴雨的落區(qū)分布在臺江、劍河和三穗，記中部地區(qū)暴雨漏報1次；如果漏報暴雨的落區(qū)分布在天柱或錦屏，則記東部地區(qū)暴雨漏報1次；如果漏報暴雨的落區(qū)分布在榕江、黎平、從江，記南部地區(qū)暴雨漏報1次。對于區(qū)域性暴雨同時落在多個縣(市)的，分別統(tǒng)計該縣(市)所在地區(qū)的暴雨漏報一次。比如一次暴雨漏報過程落區(qū)分布在丹寨和從江，則分別記西部、南部暴雨漏報一次。從統(tǒng)計結(jié)果來看：南部地區(qū)的暴雨漏報次數(shù)最多為33次，其余地區(qū)依次為中部28次，西部26次，北部21次，東部17次。這可能與黔東南州中西部雷公山脈和南部月亮山脈的復(fù)雜地形影響密切相關(guān)，而東部地區(qū)地形相對平坦，所以暴雨漏報次數(shù)較少。

表1 黔東南州2014年1月—2019年12月局地暴雨、區(qū)域性暴雨實況和漏報過程的出現(xiàn)次數(shù)Tab.1 Local and regional torrential rains in Qiandongnan Prefecture from January 2014 to December 2019

2.3 暴雨漏報原因簡析

2.3.1 局地暴雨漏報簡析 局地暴雨漏報過程的總體特點為暴雨站點少，且落區(qū)分散，按其落區(qū)特點和形成原因等可以大致分為以下幾個類型：

①局地地形加強型：此類暴雨特點是暴雨站點數(shù)少，大多數(shù)只有1～3站暴雨，一般少于6站，且大多數(shù)分布在雷公山或月亮山的迎風(fēng)坡及其附近地區(qū)。這類暴雨預(yù)報員一般會預(yù)報成“有分散陣雨或雷陣雨”。例如2016年8月9日局地暴雨過程(圖1a)，省臺和州臺都預(yù)報為“多云有陣雨或雷雨”，但是在雷公山西側(cè)的丹寨縣出現(xiàn)了3站暴雨，其中包括丹寨城區(qū)。

②熱雷暴型：此類暴雨出現(xiàn)時常常伴有35 ℃及以上的高溫天氣，暴雨分布也極為不均，有時會出現(xiàn)在雷公山或月亮山的東側(cè)(向陽坡)附近(圖1b)，這與山脈向陽面增溫較快導(dǎo)致的局地山谷風(fēng)輻合和局地?zé)崃Ψ植疾痪嘘P(guān)。

③春季強對流單體型：此類暴雨與第一類型暴雨主要區(qū)別是暴雨站點相對較多且集中，并且多出現(xiàn)在冬末到春季，預(yù)報員往往能預(yù)報出“雷雨中伴有冰雹、大風(fēng)、短時強降水等”強對流天氣，但如果水汽條件較好或者對流單體停留時間稍長或者出現(xiàn)列車效應(yīng)，就會出現(xiàn)暴雨漏報。如2015年2月19日(圖1c)一次對流天氣過程造成天柱，錦屏等地10站暴雨天氣。

2.3.2 區(qū)域性暴雨漏報簡析 由于本次統(tǒng)計的區(qū)域性暴雨漏報過程較少，影響系統(tǒng)和形成原因各異，所以暫時不對其分型。下面介紹州北部和州南部地區(qū)幾次有明顯影響系統(tǒng)的區(qū)域性暴雨漏報過程特征。

(a)2016年8月8日20時—9日20時降雨量分布 (b)2017年7月18日20時—19日20時降雨量分布 (c)2015年2月18日20時—19日08時降雨量分布圖1 黔東南因地形增強、熱雷暴和對流單體造成的3次局地暴雨漏報過程Fig.1 Three local rainstorms caused by topographic enhancement, thermal thunderstorms and convective cells

州北部地區(qū)的區(qū)域性暴雨漏報多出現(xiàn)在有明顯的切變線或其它暴雨系統(tǒng)自北向南移動過程中，這類暴雨省臺一般會把24 h暴雨落區(qū)預(yù)報在省中北部的銅仁市、遵義市、畢節(jié)市及貴陽市等地，黔東南州的暴雨則預(yù)報在48 h，但是當切變線等影響系統(tǒng)南壓速度較快時，黔東南州北部常常會出現(xiàn)區(qū)域性暴雨漏報。此類暴雨有時還有一個明顯的特征，就是暴雨區(qū)呈現(xiàn)出東北—西南向“二”字型或“三”字型條紋狀雨帶(如圖2)，這可能是由系統(tǒng)性(切變線、鋒面等)暴雨和鋒前暖區(qū)暴雨并存造成的兩條或以上的暴雨帶，其具體成因有待進一步的深入分析研究。

(a)2014年7月14日20時—15日20時降雨量 (b)2015年6月30日20時—7月1日20時降雨量 (c)2017年8月11日20時—12日20時降雨量圖2 因系統(tǒng)提前導(dǎo)致的條紋狀暴雨帶Fig.2 Stripe rainstorm belts caused by system advance

黔東南州南部地區(qū)的區(qū)域性暴雨漏報過程則多出現(xiàn)在暖式切變線北抬時，因?qū)η凶兙€北抬預(yù)估不足或低估其降雨效率導(dǎo)致的(如圖3)，這類區(qū)域性暴雨預(yù)報員一般都只會考慮到“普遍中到大雨，個別鄉(xiāng)鎮(zhèn)有暴雨”。

還有一些區(qū)域性暴雨漏報過程無明顯的影響系統(tǒng)，此類暴雨多屬于暖區(qū)暴雨，往往強度很強，且影響范圍廣。雖然這類暴雨個例不多，但是對防汛減災(zāi)來說意義特別重大，其具體成因還有待進一步深入研究。

(a)2014年8月24日20時—25日20時降雨量 (b)2015年6月19日20時—20日20時降雨量 (c)2015年7月26日20時—27日20時降雨量圖3 3次因暖切北抬導(dǎo)致的黔東南州南部區(qū)域性暴雨漏報過程Fig.3 Three missed reports of regional rainstorms in southern Prefecture caused by warm shear northward uplift

2.3.3 一些特殊區(qū)域性暴雨漏報過程簡介

2.3.3.1 出現(xiàn)時間最早的一次區(qū)域性暴雨漏報過程 本次統(tǒng)計時段內(nèi)出現(xiàn)時間最早的區(qū)域性暴雨漏報過程出現(xiàn)在2019年1月8日，黔東南州受地面冷鋒影響，雷山、丹寨、劍河和臺江共出現(xiàn)12站暴雨，其中雷山、丹寨城區(qū)出現(xiàn)暴雨(圖4a)。

(a)2019年1月7日20時—8日20時降雨量 (b)2015年5月26日20時—27日20時降雨量 (c)2018年8月6日20時—7日20時降雨量圖4 區(qū)域性暴雨分布圖Fig.4 Distribution maps of regional rainstorms

2.3.3.2 強度最強的一次區(qū)域性暴雨漏報過程 本次統(tǒng)計時段內(nèi)強度最強的區(qū)域性暴雨漏報過程出現(xiàn)在2015年5月27日，全州出現(xiàn)8站特大暴雨，14站大暴雨和43站暴雨，最大降雨量雷山高巖367.6 mm(圖4b)。

2.3.3.3 范圍最廣的一次區(qū)域性暴雨漏報過程 本次統(tǒng)計時段內(nèi)范圍最廣的區(qū)域性暴雨漏報過程出現(xiàn)在2018年8月7日，黔東南州受副高南側(cè)的東風(fēng)擾動影響共出現(xiàn)27站大暴雨和111站暴雨(圖4c)。

3 結(jié)論和討論

①本文通過統(tǒng)計近6 a黔東南州的暴雨漏報過程，得到黔東南州地區(qū)暴雨漏報過程共計86次，總暴雨漏報率為28.76%，其中局地暴雨漏報為64次，漏報率為21.4%，區(qū)域性暴雨漏報22次，漏報率為7.36%。

②從暴雨漏報過程的時間分布來看，暴雨漏報過程發(fā)生在夏季最多，占總數(shù)的58%以上,其次是春季和夏季；雖然冬季暴雨個例很少，但漏報率很高；從暴雨漏報過程的空間分布來看，黔東南州南部和西部是暴雨漏報的高發(fā)區(qū)，而州東部的暴雨漏報過程相對較少，這與黔東南州的地形分布密切相關(guān)。

③區(qū)域性暴雨漏報過程空間分布來看，州北部地區(qū)暴雨漏報大多是系統(tǒng)南壓速度偏快，預(yù)報員對系統(tǒng)影響時間預(yù)估不足造成；而州南部地區(qū)的區(qū)域性暴雨漏報過程則多是暖式切變線北抬造成的，預(yù)報員對切變線北抬預(yù)估不足或因低估其降雨效率導(dǎo)致。而對于有時在州中部和南部出現(xiàn)“二”字型或“三”字型近于平行的帶狀暴雨區(qū)，是系統(tǒng)性降水與切變線南側(cè)或鋒前暖區(qū)降水并存造成的。

④黔東南州局地暴雨漏報過程按形成原因大致可以分為局地地形增強型、熱雷暴型和春季強對流單體型。其中，局地地形增強型特點是暴雨站點數(shù)少，多分布在雷公山或月亮山的迎風(fēng)坡及附近地區(qū)；熱雷暴型出現(xiàn)時常常伴有35 ℃及以上的高溫天氣，暴雨分布多在山脈的東側(cè)(向陽坡)附近；春季強對流單體型暴雨站點相對較多且集中。

討論：對于市州局地性和區(qū)域性暴雨目前還沒有統(tǒng)一的標準，很多次過程因為暴雨站數(shù)徘徊在局地性和區(qū)域性暴雨漏報標準之間,因而對其難以判斷,建議上級部門可以根據(jù)影響系統(tǒng)、暴雨站數(shù)等多項指標統(tǒng)一制定。雖然本文歸納了幾類局地性暴雨漏報過程和區(qū)域性暴雨漏報過程的類型和特征，但是如何根據(jù)某一類漏報暴雨的特征去尋找其具體的預(yù)報指標，從而減少其漏報率，還需進一步的深入研究。

致謝：本文順利完成得益于黔東南州氣象臺從2014年1月開始編寫的《暴雨清單》，感謝在此段時間于黔東南州氣象臺工作的所有預(yù)報員！