1990—2019年連城縣二十四節氣降水分析

陳群聲 曾裕龍 陳世煒 曹鎮鴻 林金勇

(1.福建省連城縣氣象局，福建 龍巖 366200；2.福建省永定區氣象局，福建 龍巖 364100)

1 概述

2016年11月,聯合國教科文組織正式將中國申報的“二十四節氣”列入人類非物質文化遺產代表名錄，這意味著我國古代勞動人民智慧的結晶得到世界的認同。二十四節氣反映了氣溫、降水、物候和農業活動的變化，對我國農業生產活動具有非常重要的指導意義。

近些年來不少學者對二十四節氣做過各方面的研究，比如邢開瑜等對四川省3個區域“二十四節氣”氣候特征分析進行了研究[1]；沈姣姣等對近60年西安市二十四節氣氣溫變化特征及突變分析進行了研究[2]；梁倩敏等對1981—2010年肇慶市二十四節氣氣溫與降水變化進行了研究[3]。然而，目前還沒有學者對連城縣這種縣級區域的“二十四節氣”降水分析研究。本文通過對連城縣1990—2019年30年日降水量統計分析，尋找二十四節氣降水的變化規律，為連城縣降水預報尤其在暴雨預報方面提供技術參考。

2 二十四節氣分類

二十四節氣包含十二個節和十二個氣，每個節后面跟著個氣，例如立春為一個節，雨水為一個氣，依次交替。二十四節氣以太陽在黃道上的周年視運動，每隔黃經15度，時間約相差15天，也就是說每個節氣的時長約為15天，本文分析中以15天作為每個節或氣的時間周期。

二十四節氣按時間順序依次為：立春、雨水、驚蟄、春分、清明、谷雨、立夏、小滿、芒種、夏至、小暑、大暑、立秋、處暑、白露、秋分、寒露、霜降、立冬、小雪、大雪、冬至、小寒、大寒。

表1為二十四節氣時間表，每年各個節氣時間會有所不同，誤差在一兩天內。

表1 二十四節氣時間表

3 研究區域與方法

3.1 研究區域

連城縣位于武夷山南段東側，介于北緯25°13′～25°26′，東經116°32′～117°10′。境內中部偏西是一片自北向南的串珠狀河谷盆地，東及東南部為玳瑁山脈的梅花山中山區，地勢較高；西部為武夷山支脈的松毛嶺次中山區。全境多為低山丘陵盤踞。

圖1 連城縣地圖

3.2 研究方法

本文選取連城縣國家氣象觀測站1990—2019年共計30年的每個節或氣的總降水量，對這30年期間每個節氣的降水進行統計分析。例如2019年立春降水量26.5mm，即為2019年2月4日(當日立春)到2月18日這期間15天的雨量之和。

4 結果與分析

4.1 平均降水量

統計連城縣1990—2019年期間二十四節氣的平均降水量變化，如圖2所示。

從圖2可見，連城縣二十四節氣降水量分布呈單峰型分布的特點。其中，降水量最大的節氣為芒種，為157.9mm，其次是小滿，為138.2mm，降水量最小的為霜降，只有20.4mm。從春分開始，降水量顯著增多，春分到芒種的降水量呈現明顯上升過程，芒種過后下降明顯，到下半年立秋有個弱明顯的反彈，進入白露降水量趨于平緩。

圖2 連城縣二十四節氣平均降水量變化

春分，二十四節氣定義為“晝夜均而寒暑平”，也就是說春分那天晝夜等長，北半球進入春分后開始晝長夜短，氣象諺語有言：春分前冷，春分后暖；春分前暖，春分后冷。春分節氣時間大多為3月20日，此時正值福建春雨季，東亞大槽明顯減弱，西風帶槽脊活動明顯增多，蒙古到東北地區常有低壓活動和氣旋發展，低壓移動引導冷空氣南下。當長波槽東移，受冷暖氣團交匯影響，會出現連續陰雨和倒春寒天氣，也就是雨水開始明顯增多。而小滿芒種時期一般為五六月份，諺語有“小滿江河水滿”“芒種南風揚”“大雨滿池塘”等說法。從5月開始，福建進入前汛期雨季，西風帶的東亞大槽日趨減弱、北縮，副高逐漸加強，500hPa逐漸轉為偏南風，源源不斷的東南季風帶來了不斷的降水。芒種之后，連城縣在副高控制下轉入夏令高溫、少雨、晴熱天氣。而下半年的降水多為臺風影響帶來降水，近三十年臺風統計結果，8月臺風平均數最多，為2.0個，這就印證了下半年立秋時節降水明顯增多的事實。

二十四節氣中，表示雨水增多的節氣有雨水、谷雨、芒種，從圖2的降水變化圖看，連城縣以上三個節氣都符合雨水增多的指標。

4.2 暴雨場次分布

連城縣1990—2019年期間二十四節氣出現暴雨場次分布如圖3所示。從圖3可以看到，連城縣1990—2019年二十四節氣暴雨次數主要集中在上半年，而且上半年呈現二浪上升態勢，在芒種節氣達到高峰，該節氣暴雨場次多達26場。暴雨頻發的節氣有春分(13場)、谷雨(11場)、立夏(11場)、小滿(18場)、芒種(26場)、立秋(13場)。

圖3 各節氣暴雨場次

為什么小滿(5月21或22日)、芒種(6月5日或6日)的暴雨場次這么多呢？5月、6月是福建前汛期，500hPa環流形勢從緯向環流向經向環流調整。中低緯度方面副熱帶高壓位置適中穩定，當副高脊線穩定在18°N～20°N，西脊點西伸至東經110°N～120°N時，副高北側西南暖濕氣流影響華南一帶，低槽后南下冷空氣與副高北側西南暖濕氣流在福建中部交匯[4]，對連城縣形成產生連續性暴雨的穩定環流背景，此外低空西南急流的形成與加強為暴雨的產生提供了不斷的水汽輸送。

圖4為2010年6月15日08時連城上空暴雨環流形勢圖，由圖可見，6月15日08時，500hPa中高緯度為兩槽一脊型，西太平洋副高位于東南沿海一帶，中低緯度有南支小槽波動。850hPa在江西、湖南、廣西一帶存在低渦切變且切變略有東移，連城縣剛好處于切變南側西南急流控制下。高空槽東移配合低層切變及西南急流對連城本站(15日)產生了70.9mm的暴雨。

圖4 2010年6月15日08時暴雨環流形勢

據統計，連城縣1990—2019年小滿及芒種節氣中環流背景為兩槽一脊型產生的暴雨占比達91%，且這類型的暴雨幾乎伴隨著中低層切變與低空急流。這對于連城縣5～6月暴雨預報具有重要指導意義，一旦出現此類型環流形勢，就要考慮降水量預報為暴雨等級。

從圖3不難發現，立秋(8月7或8日-8月22或23日)這個節氣也是暴雨多發節氣，因為8月為臺風平均數最多月份，而連城縣東西為山脈，中間為河谷盆地，這一特殊地形為臺風暴雨產生提供了有利地形。歷史上有名的臺風與地形合力作用產生暴雨的為1996年8月8日發生在閩西地區的特大暴雨。

5 結論

①連城縣二十四節氣中降水量最大的節氣在芒種，降水量從清明開始明顯增多，到芒種達頂峰，白露后明顯減少。

②二十四節氣表示雨水增多的節氣有雨水、谷雨、芒種，連城縣對應的這三個節氣與其指示意義相符。

③連城縣在芒種節氣中暴雨高發，在該時段內一旦出現兩槽一脊型環流形勢且配合中低層切變與低空急流時，預報員在降水預報中要考慮暴雨等級。下半年降水主要集中在立秋時節，該時節受臺風影響最大，因連城縣地形環境特殊，在該時節的臺風降水預報中，預報員也要積極考慮暴雨的發生。