中國區域逐小時地面—雷達—衛星三源降水融合實況產品在阜新地區短時強降水分析中的應用

張丹梅 趙振宇 萬楠楠 譚婷婷

遼寧省阜新市氣象局 遼寧 阜新 123000

引言

IPCC第四次科學評估指出，隨著全球的變暖，極端氣溫和強降水等極端事件的發生將更頻繁[1]。近年來國內外專家在區域性暴雨及其機理的研究方面做了大量工作[2]，但是三源降水融合實況產品在短時強降水應用方面研究的較少。廖捷[3]等人選取2008年9月-2010年2月的中國2400個國家級地面觀測站降水資料和美國NOAA研發的CMORPH衛星反演降水產品，開展了兩類降水資料的融合試驗并進行評估。周璇[4]等人對比分析了國家級氣象觀測站逐時地面觀測資料和CMORPH衛星-地面自動站融合降水數據在反映中國南方地區2008-2013年4-10月短時強降水時空分布特征上的差異。陳炯等[5]人分別利用1991-2009年基本基準氣象站逐時降水資料，研究了中國暖季短時強降水的地理分布、日變化及氣候變化等基本特征。本文對比分析了地面—雷達—衛星三源降水融合實況產品和氣象觀測站地面站點資料在反映阜新地區短時強降水時空分布特征上的異同，建立阜新地區三源降水實況產品本地化檢驗業務。

1 資料和方法

使用了2017-2020年5-9月份逐小時阜新地區三源降水融合實況產品（簡稱融合資料）469個格點和61個自動站地面站點降水資料（簡稱站點資料），融合資料空間分辨率為0.05°×0.05°，范圍為121-123°E，41-43°N，站點資料為阜新地區2個常規自動站和59個加密自動站共61個氣象觀測站點。

由于現有的降水資料為整點降水資料，短時強降水標準閾值為≥20mm/h，造成非整點時段≥20mm/h的數據未被統計，這樣就會出現實際發生短時強降水的次數要多于統計的次數，再加上融合資料產品業務運行時間短，逐小時降水資料樣本少，為了增加樣本量，選取1h降水量大于或等于15mm作為短時強降水指標。

2 短時強降水的氣候特征

2.1 短時強降水的空間分布特征

分別利用融合資料（圖1）和站點資料（圖2）計算2017-2020年5-9月份短時強降水時數的空間分布，短時強降水發生時數最多的地區融合資料出現在阜蒙縣福興地鎮和太平鎮之間的兩個格點數據為17次，站點資料出現在阜蒙縣紅帽子鎮為20次，均是阜蒙縣西北部。

圖1 阜新地區2017-2020年5-9月份融合資料短時強降水發生時數的空間分布

圖2 阜新地區2017-2020年5-9月份站點資料短時強降水發生時數的空間分布

兩種資料的結果都表明，短時強降水發生最頻繁的區域主要出現在阜新縣西北部、彰武縣西北部和彰武縣東南部，不同點在于站點資料顯示在阜新縣西南部短時強降水發生也比較頻繁，而融合資料并沒有表現。融合資料體現出阜蒙縣太平鎮到福興地鎮有一個短時強降水活躍中心，彰武縣四堡子鎮北部和本站附近有二個短時強降水次活躍中心，但是在站點資料中短時強降水活躍中心更加凸顯地集中在某一站點，而不是某一區域。

2.2 短時強降水的時間分布特征

由圖3可以看出，2017-2020年5-9月份融合資料短時強降水發生頻次的年變化，4a阜新地區469個格點共發生短時強降水3366次，年平均842次，2020年最多982次，2019年最少660次。站點資料短時強降水發生頻次的年變化，4a阜新地區61個站點共發生短時強降水667次，年平均167次，2017年最多193次，2020年最少112次。

圖3 阜新地區2017-2020年5-9月份融合資料和站點資料短時強降水發生頻次的年變化

由圖4可知，2017-2020年融合資料短時強降水發生頻次的月變化，7-8月是短時強降水發生的重點月份。其中，8月1845次, 為最多，與總次數相比占54.8%；7月945次，為第二多，與總次數相比占28.1%；6月296次，逐漸減少，與總次數相比占8.8%。9月和5月分別為244次和36次，與總次數相比分別占7.2%和1.1%。站點資料短時強降水發生頻次的月變化，7-8月份也是短時強降水發生的重點月份。其中，8月341次，為最多，與總次數相比占51.2%；7月155次，為第二多，與總次數相比占23.2%；6月96站次，逐漸減少，與總次數相比占14.4%。9月和5月分別為59次和16次，與總次數相比分別占8.8%和2.4%。

圖4 阜新地區2017-2020年5-9月份融合資料和站點資料短時強降水發生頻次的月變化

由圖5可知，2017-2020年5-9月份融合資料短時強降水發生頻次的日變化，發生較多的時間為10-22時，共2664次，與總次數相比占79.1%。其中17-18時出現次數最多，為695次，與總數相比占20.6%。較少的時段為夜間（23-9時），共702次，與總次數相比占20.9%，低谷期為3時，僅有8次，與總次數相比占0.2%。站點資料短時強降水發生頻次的日變化，發生較多的時間在10-23時，共539次，與總次數相比占80.8%。其中17-18時最多，為125次，與總次數相比占18.7%。發生較少的時段為夜間（0-9時），共128次，與總次數相比占19.2%，低谷期為1-2時，僅有5次和7次，與總次數相比占0.7%和1.0%。

圖5 阜新地區2017-2020年5-9月份融合資料和站點資料短時強降水發生頻次的日變化

3 結束語

短時強降水空間分布特征站點資料和融合資料特征相近，同時短時強降水分布的局地特征在融合資料中有更加細致地描述。

短時強降水發生最頻繁的區域主要出現在阜新縣西北部、彰武縣西北部和彰武縣東南部，站點資料顯示在阜新縣西南部短時強降水發生也比較頻繁，而融合資料并沒有表現 。

兩種資料所反映的短時強降水的月分布和日分規律較為一致。月分布8月份出現短時強降水的頻次最多，6月份到7月份次之，9月份和5月份最少，呈夏季多發性。日分布呈單峰型，17-18時最多，呈傍晚多發性。