衢州市暴雨時空分布特征分析

2021-01-05 07:59:50王健疆陳江鋒龔理卿

浙江氣象 2020年4期

王健疆陳江鋒龔理卿

(衢州市氣象局,浙江衢州 324000)

0 引言

暴雨是浙江省主要災(zāi)害性天氣之一,全年均有發(fā)生,發(fā)生在6月的頻率最高。暴雨、大暴雨發(fā)生頻率地域分布相似,排在前兩位的均是衢州和麗水[1]。暴雨災(zāi)害是浙江省僅次于臺風(fēng)的第二大氣象災(zāi)害,其災(zāi)害損失占全部氣象災(zāi)害損失的30.1%。據(jù)統(tǒng)計(jì),衢州市是浙江省暴雨洪澇災(zāi)害最嚴(yán)重的地區(qū),平均經(jīng)濟(jì)損失率1.8%[2]。衢州市地處金衢盆地西半部、錢塘江流域源頭,大范圍的持續(xù)暴雨極易造成內(nèi)澇、山洪、滑坡、泥石流等次生災(zāi)害，并給下游流域防洪帶來巨大壓力。

氣象工作者針對梅汛期暴雨、臺風(fēng)暴雨已進(jìn)行了諸多研究,曾欣欣等[1]將浙江省梅汛期暴雨天氣形勢劃分為4類。各地預(yù)報(bào)工作者對歷年梅汛期暴雨過程特征及影響系統(tǒng)作了深入分析。張建海等[2]發(fā)現(xiàn)雨帶位于高空急流右側(cè)和低空急流左側(cè)；高低空急流的水平距離對高低空急流耦合作用有重要影響,進(jìn)而影響降水強(qiáng)度[3]；西南季風(fēng)北推位置及其穩(wěn)定性對梅汛期強(qiáng)降水分布具有決定性作用[4]；影響浙江省的熱帶氣旋對浙西地區(qū)風(fēng)雨影響均較輕[5]；相對于梅汛期浙西南地區(qū)洪澇比重達(dá)75%以上,臺汛期浙西南地區(qū)洪澇比重為全省最小[6]。王健疆[7]對衢州12 h時段暴雨進(jìn)行分析,發(fā)現(xiàn)12 h時段暴雨多發(fā)生于6月,與浙江省暴雨多發(fā)期相對應(yīng)。吳利強(qiáng)等[8]對衢州氣候變化特征進(jìn)行分析,指出暴雨頻次與年降水量正相關(guān)。上述針對衢州市暴雨的分析較為粗略,且多基于常規(guī)站觀測資料,空間尺度大,無法表征小尺度范圍內(nèi)的降水特征。本文利用國家站、自動觀測站等資料對衢州市暴雨時空分布特征進(jìn)行進(jìn)一步分析。

1 資料方法

采用衢州市5個國家站1973—2017年逐日降水資料及159個自動觀測站2013年1月至2017年12月逐日、逐時降水資料,通過歸類統(tǒng)計(jì)方法分析衢州市年暴雨日、最大日雨量的空間分布、暴雨的連續(xù)性、月際變化、日變化等特征。

對衢州市衢州、江山、龍游、常山和開化5個國家站1973—2017年逐年暴雨日數(shù)進(jìn)行平均,對年暴雨日進(jìn)行線性擬合,計(jì)算其相應(yīng)的線性傾向率,采用小波分析方法探索年暴雨日變化的時間結(jié)構(gòu)及其周期變化規(guī)律。

2 結(jié)果與分析

2.1 衢州市暴雨空間分布特征

2.1.1 暴雨頻次空間分布特征

利用衢州市159個自動觀測站2013—2017年逐日降水資料,分析各站暴雨、大暴雨日發(fā)現(xiàn)，衢州市各地年平均暴雨日數(shù)差異大,總體上北部暴雨日多于南部、西部多于東部。年暴雨日最多的為柯城區(qū)七里鄉(xiāng)10.6 d,其次為衢江區(qū)灰坪10.2 d、開化縣錢江源10.0 d,其他年暴雨日達(dá)8 d以上的區(qū)域分布較為分散,主要集中在衢江北部、柯城北部、開化西北部及衢江東南部與龍游交界處,江山、龍游兩地區(qū)年平均暴雨日數(shù)相對較少,大部分地區(qū)在6 d以下。年平均大暴雨日數(shù)各地分布不均,大暴雨多發(fā)區(qū)與暴雨頻發(fā)區(qū)具有一定的重合性。開化西北部、柯城和衢江兩區(qū)北部為大暴雨多發(fā)地,衢江東南部大暴雨多發(fā)地范圍比暴雨頻發(fā)區(qū)大,在龍游東南部也出現(xiàn)大暴雨多發(fā)區(qū)域,龍游中部和江山大部仍為低頻區(qū),大暴雨發(fā)生次數(shù)最多的為柯城七里鄉(xiāng)和衢江石屏村兩個站點(diǎn),年平均大暴雨日為2 d。從衢州市5個國家站1973—2017年歷年降水資料分析來看,年暴雨日地域分布與上述基本相同,自西向東逐漸減少,最多為開化,年平均暴雨日為6.1 d,其次分別為常山5.9 d,江山5.7 d,衢州5.4 d,最少為龍游5.1 d。

2.1.2 日最大降水量空間分布

在1973—2017年期間,衢州市5個國家站未出現(xiàn)特大暴雨級別降水,最大日降水量為開化站212.3 mm,出現(xiàn)在2011年6月15日；其次為衢州站日最大降水量206 mm,出現(xiàn)在2011年6月19日。從2013—2017年衢州市各站最大日雨量來看,全市范圍內(nèi)未出現(xiàn)日雨量250 mm以上的降水,日降水大值區(qū)主要位于常山南部至龍游南部一線和開化西北部區(qū)域,全市各站均出現(xiàn)暴雨以上量級降水；除龍游和江山境內(nèi)少數(shù)站點(diǎn)外,其他地區(qū)最大日雨量均超過100 mm,最大的為柯城區(qū)華墅鄉(xiāng),最大日雨量為233.7 mm。

2.2 衢州市暴雨時間分布特征

2.2.1 年代際變化特征

由圖1a可見,1973—2017年衢州市歷年暴雨次數(shù)起伏較大,總體呈增多趨勢,但增多不明顯(r=0.124

圖1 衢州市1973—2017年歷年暴雨次數(shù)變化(a.演變及趨勢、b.小波變換、c.小波方差)

2.2.2 月變化特征

在1973—2017年期間,除1月外，其他各月5個國家站均出現(xiàn)暴雨,一年內(nèi)最早出現(xiàn)于1月14日(1998年,龍游),最遲發(fā)生于12月18日(2002年,開化)。如圖2a所示,暴雨集中于4—7月,占總數(shù)的77.1%,各月暴雨發(fā)生站次基本以6月為峰值呈正態(tài)分布,最少的為1月份,僅3站次暴雨。在2013—2017年期間,衢州市境內(nèi)(圖2b)逐月暴雨總站次分布與1973—2017年期間5個國家站逐月暴雨站次分布基本一致,以6月為峰值向兩邊迅速遞減。近5 a各站1月份均未出現(xiàn)暴雨,其他月份均有暴雨發(fā)生,年均6月出現(xiàn)暴雨近450站次,與衢州市梅汛期強(qiáng)降水時段相對應(yīng)。而8月出現(xiàn)暴雨站次多于7月,與5個國家站逐月暴雨站次近45 a分布略有區(qū)別,表明8月暴雨落區(qū)更易出現(xiàn)在鄉(xiāng)鎮(zhèn)自動站所在區(qū)域。另外,近5 a 9月暴雨站次80%以上出現(xiàn)在2016年,影響系統(tǒng)為臺風(fēng)。

圖2 a.衢州5個國家站1973—2017年逐月暴雨總結(jié)次變化序列圖、b.衢州159個自動觀測站2013—2017年逐月暴雨總站次變化序列圖

2.2.3 暴雨持續(xù)性

在1973—2017年期間,衢州5個國家站發(fā)生的暴雨多為單日暴雨,在連續(xù)性暴雨中持續(xù)天數(shù)以2 d居多,少數(shù)達(dá)3～4 d。連續(xù)性暴雨過程在3—12月均有發(fā)上,最早發(fā)生在3月(2010年3月5—6日),最遲發(fā)生于12月(1994年12月10—11日)。單站暴雨最長持續(xù)時間為4 d,連續(xù)3 d及以上連續(xù)性暴雨天氣過程均出現(xiàn)在6月或7月。以區(qū)域內(nèi)一站或以上站次出現(xiàn)暴雨為一個暴雨日,則1973—2017年全市共出現(xiàn)72次連續(xù)性暴雨,多為持續(xù)2 d,共計(jì)59次。持續(xù)3～4 d 12次,最長的為2011年6月12—16日,持續(xù)長達(dá)5 d。

2.2.4 短時強(qiáng)降水易發(fā)時段

提取2013—2017年衢州159個站小時雨量≥20 mm、≥30 mm、≥50 mm的降水資料,統(tǒng)計(jì)發(fā)現(xiàn)≥20 mm短時強(qiáng)降水除1月以外各月均有發(fā)生,強(qiáng)度以20～30 mm/h居多,占短時強(qiáng)降水總次數(shù)的75.6%,≥50 mm/h的短時強(qiáng)降水不足總次數(shù)的2%。短時強(qiáng)降水各月發(fā)生頻次有所不同(圖3a),主要集中于5—8月,與衢州地區(qū)暴雨發(fā)生時間一致,≥20 mm/h和≥30 mm/h短時強(qiáng)降水最多出現(xiàn)在6月,≥50 mm/h短時強(qiáng)降水最多發(fā)生在8月,極端小時強(qiáng)降水為101.7 mm/h,出現(xiàn)在2014年8月16日18—19時。

短時強(qiáng)降水在各時次出現(xiàn)頻率也不相同(圖3b),各量級短時強(qiáng)降水頻發(fā)時段基本在13—19時,50 mm/h以下短時強(qiáng)降水日變化較為相似,除午后到傍晚的頻發(fā)時段外,在08時前后及04—05時也相對易發(fā)。50 mm/h以上短時強(qiáng)降水極易出現(xiàn)在傍晚前后,在10時也易出現(xiàn)。從逐月來看(圖3c),2月短時強(qiáng)降水均發(fā)生在上午時段；3月頻發(fā)時段為午后到傍晚；4月多發(fā)于05—08時,其次為23時前后；5月呈現(xiàn)多個峰值,頻發(fā)時段為14—16時、19—21時,凌晨至早晨也為短時強(qiáng)降水易發(fā)時段；6月頻發(fā)時段為08—09時和13—15時,此外02—03時也易發(fā)短時強(qiáng)降水；7月頻發(fā)時段集中在午后到傍晚,最多時段為17—18時；8月頻發(fā)時段集中在14—21時,另外在09時有一小高峰；9月頻發(fā)時段為14—20時；10月短時強(qiáng)降水主要發(fā)生在14—17時；11月主要出現(xiàn)在11—14時,其他時段基本無短時強(qiáng)降水；12月僅出現(xiàn)一次20 mm/h以上的降水。