2013—2018年福州地區短時暴雨特征分析

張美花 張煒月

(福建省閩侯縣氣象局，福建 福州 350100)

0 引言

近年來，氣候變暖造成最直接威脅就是極端氣候災害增多，如局地強降水災害加重[1-2]。福州位于福建省東南沿海，屬于亞熱帶海洋性季風氣候，短時暴雨造成的洪澇時有發生。例如2016年“尼伯特”臺風暴雨短時雨強大，7月9日6～14時福州地區共有6個鄉鎮累積降雨量超過250mm，永泰縣紅星鄉3小時累積雨量達254mm。短時暴雨造成永泰大樟溪支流清涼溪流域、閩清梅溪流域、閩侯木源溪流域發生百年一遇或超百年一遇特大洪澇，閩清、永泰、閩侯等縣部分城鎮遭受洪水侵淹、人員傷亡，全市直接經濟損失約70.6億元。由此可見，短時暴雨洪澇嚴重威脅社會經濟發展和人民生命財產安全，是當前政府部門防汛工作重點，也是氣象部門預報預警服務工作的重點、難點。

目前國內外許多專家學者都對各地短時暴雨做了研究[3-6]。陳香[3]指出，暴雨洪澇災害既是一種突發性災害，又具有持續性的危害，選擇指標時既要考慮降水的總量，又要體現降水的突發強度；肖光梁等[4]指出，短時暴雨相對于暴雨而言，突發性更強，災害更大。研究還表明，各地短時暴雨在時空分布上地域特征性明顯，產生的影響天氣系統也有很大不同。鄭穎青等[7]做了福州市短時強降水分析，目前未有關于福州地區短時暴雨方面的研究。因此本文擬通過統計分析福州地區短時暴雨時空分布及影響天氣類型特征，從中找出規律，以期提高福州地區短時暴雨預報預警服務能力。

1 短時暴雨標準與資料

福建省短時臨近天氣業務規定，每個縣(市、區)有1個國家自動站或3個區域自動站預報未來2小時內將出現1小時≥50mm或預報與實況累計3小時≥100mm時，需制作短時強天氣報告。當1小時累積降水量達到50mm或3小時累積雨量達到100mm，預報員必須通過短信平臺向政府及相關部門發布強降水預警信息。根據業務規定，本文選擇1小時≥50mm和3小時≥100mm兩種標準對短時暴雨過程進行統計分析。

選取福州地區2013—2018年315個自動觀測站1～12月逐時降水資料，先對降水數據進行質量控制，去除異值，以保證降水數據準確性、連續性。規定≥1個以上自動觀測站累積雨量達到標準算一次天氣過程，一個站點同一過程多次達到標準只取一次。統計得到福州地區2013—2018年累積雨量1小時≥50mm短時暴雨過程154次，741站次；3小時≥100mm短時暴雨過程52次，338站次。

2 結果分析

2.1 短時暴雨空間分布

采用福州地區2013—2018年315個自動觀測站出現短時暴雨站次進行空間分布特征分析(圖1)。福州地區1小時≥50mm短時暴雨全區各縣市都會出現，沿?？h市明顯少于內陸縣市，福州地區西部、北部多于東部、南部。高值區分別出現在晉安區北部、永泰縣西南部、閩侯縣西南部與永泰縣東北部交界處(圖1a)。福州地區3小時≥100mm短時暴雨也是沿?？h市少于內陸縣市，高值區為連江縣北部、閩侯縣西南部與永泰縣東北部交界處、永泰縣西南部(圖1b)。

(a) 1小時≥50mm的頻數

(b) 3小時≥100mm的頻數 圖1 2013—2018年福州地區短時暴雨空間分布頻數

統計分析可得，福州地區1小時≥50mm和3小時≥100mm短時暴雨在空間分布上比較相似，都是內陸縣市多于沿?？h市，在空間分布上表現出明顯的地域局地性特征。高值區都出現在海拔較高山區，這可能與地形的強迫抬升作用使得降水強度增強有關。目前國內外許多專家都在這方面做了研究，孫繼松[8]指出，暴雨中心多發生在山脈的迎風坡，這是由于迎風坡的氣流動力抬升，產生氣旋式渦度，引發低層氣旋式輻合，形成了對流強降水。樓小風等[9]指出，在地形坡度較大時,會產生較強的上升氣流,從而使系統對流發展旺盛,產生較大的降水和較強的回波。福州地區屬亞熱帶濕潤季風氣候區，地勢西北高，東南低，夏半年主要受來自海洋濕潤而溫暖的熱帶或海洋氣團控制，常刮南風[10]，當暖濕氣流從南向北遇山脈爬升時增強降水強度，就易形成福州地區短時暴雨中心，這與專家們的研究結論基本一致。

2.2 短時暴雨時間分布特征

分析得福州地區2月份和12月份未出現短時暴雨。1小時≥50mm短時暴雨月份分布呈“雙峰型”，主峰出現在8月份,次峰在6月份。1月、3月各1次，4月頻數開始增多，10月明顯下降(圖2a)；3小時≥100mm短時暴雨月份分布呈“單峰型”，主峰出現在9月份，4月份開始逐漸增多,10月明顯減少(2次),11月1次(圖2b)。

從圖2可看出，福州地區短時暴雨5—9月出現次數最多，這與5—9月是福州地區汛期相一致。峰值出現在8月和9月可能與受熱帶氣旋影響有關。

(a) 1小時≥50mm的頻數

(b) 3小時≥100mm的頻數 圖2 2013—2018年福州地區短時暴雨月際分布頻數

2.3 影響天氣類型

2.3.1 主要影響天氣類型

用常規天氣資料分析2013—2018年間影響福州地區短時暴雨天氣類型特征。1小時≥50mm過程154次，高空槽切變影響88次，占57%；熱帶氣旋影響32次，占21%，其中登陸福建省12次，未登陸福建外圍影響20次；副高邊緣不穩定系統影響27次，占17%；其他(偏東氣流、西南氣流、南風輻合等，下同)類型影響7次，占5%(圖3a)。3小時≥100mm過程52次，高空槽切變影響23次，占44%；熱帶氣旋影響20次，占38%，其中登陸福建省9次，未登陸福建外圍影響11次；副高邊緣不穩定系統影響8次，占16%；其他影響1次，占2%(圖3b)。

(a) 1小時≥50mm天氣類型頻數

(b) 3小時≥100mm天氣類型頻數 圖3 2013—2018年福州地區短時暴雨天氣類型分布頻數

從圖3可見，福州地區短時暴雨主要影響天氣類型有高空槽切變、熱帶氣旋、副高邊緣不穩定系統等。高空槽切變是主要影響天氣類型，熱帶氣旋影響次之。

2.3.2 天氣類型影響特征

暴雨危害除降水強度外，與其影響范圍也有密切關系。中央氣象臺指出，在業務實踐中區域性暴雨常因其降雨強度極強，可能造成區域性的嚴重暴雨洪澇災害。福建省短時臨近天氣業務規定，區域性對地市一般指涉及本行政區1/3縣市(市、區)及以上范圍，縣(市、區)有1個國家自動站或3個區域自動站出現時算一次區域性過程。

根據業務規定，福州地區2013—2018年1小時≥50mm暴雨高空槽切變影響有88次，出現區域性暴雨13次；登陸福建熱帶氣旋影響有12次，出現區域性暴雨7次；未登陸福建熱帶氣旋外圍影響20次，出現區域性暴雨4次；副高邊緣不穩定系統影響27次，出現區域性暴雨7次；其他系統影響7次，未出現區域性暴雨過程(圖4a)。3小時≥100mm暴雨高空槽切變影響有23次，出現區域性暴雨3次；登陸熱帶氣旋影響9次，出現區域性暴雨8次；副高邊緣不穩定系統影響8次，出現區域性暴雨2次；未登陸福建熱帶氣旋和其他系統影響都未出現區域性暴雨(圖4b)。

(a) 1小時≥50mm出現概率

(b) 3小時≥100mm出現概率 圖4 2013—2018年福州地區不同天氣類型出現區域性暴雨概率

從圖4看出，其他系統影響福州地區未出現1小時≥50mm和3小時≥100mm區域性暴雨。登陸福建熱帶氣旋影響福州地區出現1小時≥50mm區域性暴雨的概率為58%，出現3小時≥100mm區域性暴雨的概率為89%。未登陸福建熱帶氣旋外圍影響福州地區出現1小時≥50mm區域性暴雨的概率僅20%，未出現3小時≥100mm區域性暴雨。高空槽切變和副高邊緣不穩定系統影響出現區域性暴雨的概率都低于30%。

3 結論

①福州地區1小時≥50mm和3小時≥100mm短時暴雨在空間上分布比較相似，福州所有地區都可能出現短時暴雨過程，沿?？h市明顯少于內陸縣市，福州地區西部、北部多于東部、南部。在空間分布特征上表現出明顯的地域局地性，高值區都出現在平坦地向高海拔山區爬升地帶，高值區為晉安區北部、連江縣北部、永泰縣西南、閩侯縣西南與永泰縣東北交界處。

②福州地區12月和2月未出現短時暴雨，1小時≥50mm短時暴雨月份分布呈“雙峰型”,主峰出現在8月份,次峰在6月；3小時≥100mm短時暴雨月份分布呈“單峰型”，主峰出現在9月份。

③福州地區短時暴雨主要影響天氣類型有高空槽切變、熱帶氣旋、副高邊緣不穩定系統等。登陸福建熱帶氣旋影響時出現1小時≥50mm區域性暴雨的概率為58%，出現3小時≥100mm區域性暴雨的概率為89%；未登陸福建熱帶氣旋影響福州地區出現1小時≥50mm區域性暴雨的概率僅20%，未出現3小時≥100mm區域性暴雨；高空槽切變和副高邊緣不穩定系統影響福州地區出現區域性暴雨的概率都低于30%。