織金縣短時強降水時空分布特征分析

施倩雯，柯莉萍，聶 祥，楊 洋，趙庭飛

(1.貴州省織金縣氣象局，織金 552100；2.貴州省威寧縣氣象局，威寧 553100；3.貴州省畢節市氣象局，畢節 522400)

0 引言

短時強降水作為一種具有明顯局地性和突發性的天氣現象，往往會引起山洪、滑坡、泥石流等次生災害，對人民生活、農業生產等造成較大影響。2016-07-19-2016-07-20，華北出現極端強降水天氣，短時強降水特征明顯，河北、河南等地小時雨強達50～100 mm，局地達100 mm以上，最大小時雨強為河北贊皇縣石巖139.7 mm，造成河北部分地區受災嚴重[1]。因此短時強降水天氣過程的準確預報對于氣象防災減災工作有著重要意義，又因其發展迅速，局地性強的特點，一直是眾多氣象工作者的研究重點[2-4]。陳炯等基于1991-2009年4—9月國家基本基準氣象站逐時降水資料，發現大陸短時強降水月際分布與東亞夏季風活動密切相關，日變化表現為明顯的三峰型，且不同下墊面區域短時強降水峰值時段、持續時間顯著不同[5]；毛冬艷等分析發現西南地區短時強降水主要集中在4-10月，且貴州東南部為3個強降水高發區之一，主要以30 mm/h以上的小時降水強度為主，且具有明顯的夜發性[6，7]；肖蕾等通過對貴州短時強降水作時空分析發現貴州短時強降水空間分布與地形特征密切相關，整體呈現南多北少、東多西少的分布特征，雨強也整體表現為南強北弱的分布特征[8]；石艷等在證明區域站資料具有參考價值的基礎上，進一步分析貴州省短時強降水特征及其與因災死亡人員發生的關聯性，發現暴雨區域主要集中在貴州省的西南部、東北部及東南部，且以西南部暴雨區域范圍最大。同時其研究結果表明織金縣屬于西南部暴雨區域范圍，且織金縣桂果鎮、黑土鄉、珠藏鎮屬致災(人員死亡)強降雨易發鄉鎮[9-11]。

織金縣地處烏江上游支流六沖河與三岔河交匯處的三角地帶，屬亞熱帶高原季風溫潤氣候，是“黔中經濟區”的重要組成部分和“畢水興能源資源富集區”的規劃區域，也是畢節試驗區連接黔中經濟區、滇中經濟區和黔北經濟協作區的重要節點。同時，織金作為貴州省西南部暴雨集中區的一部分[12-15]，每年都受到強降水引發的洪澇、山體滑坡、泥石流等次生災害帶來的不同程度的影響，而短時強降水的預報難度為該縣氣象防災減災工作帶來一定困難。文章通過對織金縣短時強降水時空分布特征進行研究分析，為掌握其降水特征、做好預報分析提供一定參考依據。

1 數據來源與處理

為保證區域站資料的數據完整性及代表性，文章選取2010—2020年4-10月包括織金縣國家基本氣象站在內的26個站點逐小時降水數據作為研究對象。短時強降水以中央氣象臺業務規定作為標準：1個站點1 h降雨量大于20 mm，記為1次；1個站點多個時次達到標準，或多個站點同個時次達到標準，累加統計。為更好地分析短時強降水時空分布特征，文章參考肖蕾等的標準，將短時強降水分為20 mm≤R1h<40 mm、40 mm≤R1h<60 mm、60 mm≤R1h<80 mm、R1h≥80 mm 4個等級。

2 結果與分析

2.1 空間分布特征

由短時強降水頻次空間分布可知，2010-2020年織金縣累計發生短時強降水1827站次，平均70次/站，發生頻次最多為珠藏111次、最少為八步33次，其空間分布整體表現為中南部高值區、北部低值區，且在中南部高值區存在3個高頻中心，分別位于阿弓、珠藏以及貓場、實興、牛場3個鄉鎮交界處，均大于90次/站；由平均降水強度空間分布可知，2010-2020年織金縣短時強降水平均降水強度為26.5～33.9 mm/h，空間分布整體表現為中部降水強度整體大于四周，且在三甲、桂果一帶表現為降水強度高值區，在該縣東北部邊緣一帶存在降水強度低值區；最大降水強度在43.9～135 mm/h，空間分布與平均降水強度表現較為一致。值得注意的是，短時強降水高頻中心與降水強度高值中心表現并不一致，但在東北邊緣一帶均表現為一致的低值區。

圖1給出了20 mm≤R1 h<40 mm等級降水量占總降水量百分比的空間分布圖，由圖可知，織金縣東北部短時強降水少發區以及降水強度低值中心主要以20～40 mm/h等級降水為主，占總降水量80%以上，而降水強度高值中心(三甲、桂果一帶)則表現為20～40 mm/h等級降水占比不高，尚未達到60%，與降水平均強度、最大強度空間分布有一定的一致性，表明該縣≥40 mm/h等級的短時強降水對降水強度大值區貢獻較大，對短時強降水頻發中心貢獻較小。

圖1 20 mm≤R1h<40 mm等級降水量占總降水量百分比空間分布(單位：%)

2.2 時間分布特征

2.2.1 年際變化特征

圖2給出了織金縣短時強降水發生站次和平均強度年際變化曲線，由圖可知，該縣短時強降水發生站次在88(2013年)～254站次(2019年)，平均強度在28.4(2010年)～34.2 mm/h(2013年)，整體呈上下波動狀態，沒有明顯的變化趨勢。

圖2 短時強降水發生站次和平均強度年際變化

2.2.2 月際變化特征

圖3給出了2010—2020年4-10月織金縣短時強降水發生站次和平均強度月際變化，由圖可知，該縣短時強降水發生站次月際變化呈明顯單峰型，最大值為6月574站次，最小值為10月58站次，且6月、7月為短時強降水高發期，占比達55%。與之相比，平均降水強度只在6月表現為降水強度大值區，為31.9 mm/h，在4月和10月表現為降水較弱月份，分別為27 mm/h、27.2 mm/h，其余月份強度未表現出明顯的變化趨勢。結合各等級短時強降水站次月際分布(圖4a)可以看出20 mm≤R1h<40 mm、40 mm≤R1h<60 mm、60 mm≤R1h<80 mm等級降水量發生站次與短時強降水發生總站次與月際分布較為一致，均表現為明顯的單峰型，且6月均為短時強降水發生最為頻繁時期，其中20 mm≤R1h<40 mm、40 mm≤R1h<60 mm均以7月為次高峰期，以10月為發生短時強降水最少時期，60 mm≤R1h<80 mm則以5月為發生次高峰期，4月和10月均無該等級短時強降水產生，而R1h≥80 mm則只發生在6月、7月和9月，其中9月只發生1次，7月為發生最頻繁時期。圖4(b)給出了各等級短時強降水降水量占總降水量百分比逐月分布，由圖可以看出，20 mm≤R1h<40 mm、40 mm≤R1h<60 mm兩個等級的趨勢變化呈反向，但均以20 mm≤R1h<40 mm等級降水量占比最高，最小為6月68%，4月和10月占比均超過90%，40 mm≤R1h<60 mm、60 mm≤R1h<80 mm、R1h≥80 mm占比則分別以8月、5月、7月最高，占比分別為22.7%、9.3%、3.1%。進一步說明了織金縣短時強降水月際分布結構：除R1h≥80 mm等級外，其余各等級均以6月為短時強降水高發期，且各月短時強降水降水量占比均與強度等級成反比。

圖3 短時強降水發生站次和平均強度月際變化

圖4 各等級短時強降水站次(a)和各等級降水量占總降水量百分比(b)逐月分布

2.2.3 日變化特征

通過分析該縣短時強降水發生站次和平均強度日變化曲線可知，織金縣短時強降水發生頻次同月際分布相同表現為明顯的單峰型，在00：00達到頂峰，為193站次，22：00—04：00共計7個時次為短時強降水頻發期，各時次均超過100站次，累計發生1132站次，占總站次62%。00：00后，發生站次逐時下降，在11：00達到最低值，僅僅只有7站次，08：00-20：00，13個時次累計發生短時強降水420站次，占比僅為23%，尚未達到短時強降水頻發期發生站次的一半，說明該縣降水以夜間為主，20：00以后為主要降水時段，至22：00達到降水發生頻繁期。相比較而言，平均雨強日變化特征表現較弱，存在3個明顯峰值：21：00、23：00及8：00，分別為32.6 mm/h、32.9 mm/h、33.5 mm/h，但能明顯看出夜間平均降水強度明顯大于白天，21：00-08：00平均降水強度為31.2 mm/h，09：00-20：00平均降水強度為27.7 mm/h，進一步說明該縣短時強降水夜雨特征。

結合各等級短時強降水站次日變化曲線可以看出20 mm≤R1h<40mm等級短時強降水日變化與總站次日變化趨勢幾乎完全一致，均表現為明顯的單峰型，最大值依舊出現在00：00，為160站次，最小值依舊出現在11：00，為7站次；40 mm≤R1h<60mm等級短時強降水日變化與總站次變化趨勢較為相似，但其最大值出現在23：00，且在08：00存在一個小高峰；而對于R1h≥60 mm等級的短時強降水則主要出現在晚21：00至凌晨06：00，累計站次達51站次，其余時次僅出現5站次。從各等級降水量占總降水量百分比日變化曲線可以看出20 mm≤R1h<40 mm等級降水量夜間(20：00-08：00)多在70%左右呈波動起伏狀態，在07：00達到一個小峰值，占比達86%，隨即又在08：00達到一個最低值，占比僅為59%，而在白天時段(11：00-19：00)，該等級降水量占比除在18：00為74%以外，其余時次均大于80%，在11：00-13：00更是達到了100%。這進一步表明織金縣短時強降水多出現在夜間時段，且夜間降水強度明顯高于白天，此外值得注意的是，08：00雖然降水發生不算頻繁，但其40 mm/h以上降水占比為41%，為所有時次中最大值，且以40 mm≤R1h<60 mm等級短時強降水為主。

3 結束語

文章利用織金縣國家基本氣象站及區域自動氣象站的降水數據，統計分析了織金縣短時強降水時空分布特征，分析結果為進一步做好強降水氣象服務工作提供了參考。