連江縣近60年暴雨日數(shù)變化的統(tǒng)計(jì)及暴雨天氣形勢分析

摘 要：對連江縣氣象局建站以來58年（1959—2016年）降水資料進(jìn)行了統(tǒng)計(jì)分析，發(fā)現(xiàn)近60年來連江的暴雨日數(shù)共有290個(gè)，每年平均暴雨日數(shù)為5.0個(gè)，平均年降雨量為1 576.7 mm，通過滑動(dòng)平均分析，表明近60年來連江出現(xiàn)暴雨日數(shù)總體呈增加趨勢，年暴雨日數(shù)有8～10年的周期。另外，20世紀(jì)80年代之后有準(zhǔn)5年的周期。1959—1966、1988—1990、2004—2008年具有暴雨日數(shù)明顯偏多年份。每個(gè)月份都有暴雨日數(shù)出現(xiàn)，尤以8月份出現(xiàn)率最高，共出現(xiàn)了68 d，占23.4%，9月份其次，占18.6%；6月份居三，占18.3%，影響連江暴雨發(fā)生的主要天氣系統(tǒng)為西南低壓、切變線、低空急流、高空槽、熱帶氣旋，其中西南低壓、低空急流和熱帶氣旋是連江暴雨暴發(fā)的主要原因。

關(guān)鍵詞：氣象學(xué)；暴雨；滑動(dòng)平均；汛期；影響系統(tǒng)；防御措施及決策

中圖分類號：P458.121.1 文獻(xiàn)標(biāo)志碼：B 文章編號：2095–3305（2024）02–0-03

連江縣位于福建省東部沿海，東瀕東海，與我國的臺灣省、馬祖列島一衣帶水，西傍省會(huì)福州，南扼閩江入海口，控閩浙通道，地形屬鷲峰山余脈，山體由兩組并列的山嶺構(gòu)成，從西北部延伸入境，逐漸向東南傾斜，直逼海濱，走向基本同海岸線平行。全縣襟江抱海，擁野負(fù)山，綿延起伏的山巒逶迤于敖江、閩江兩水之間，氣候?qū)賮啛釒ШＱ笮约撅L(fēng)氣候，具有溫潤潮濕、四季分明、夏長冬短、臺風(fēng)頻繁和雨量充沛的特點(diǎn)，易受西南低渦、切變線、低空急流、高空槽、熱帶氣旋等天氣系統(tǒng)影響，有利于強(qiáng)降水的發(fā)生。每年因暴雨引發(fā)的洪澇災(zāi)害都會(huì)給連江造成較嚴(yán)重的經(jīng)濟(jì)損失和人員傷亡。

暴雨是連江縣最主要的氣象災(zāi)害之一。引發(fā)暴雨災(zāi)害主要是在雨季和臺風(fēng)季影響帶來的暴雨和強(qiáng)降水。暴雨，尤其是大暴雨和連續(xù)性暴雨常引起山洪暴發(fā)、江河泛濫形成流域性洪澇災(zāi)害，不僅會(huì)沖毀農(nóng)舍，破壞工農(nóng)業(yè)設(shè)施，還會(huì)引發(fā)山體崩塌、泥石流、滑坡等次生地質(zhì)災(zāi)害，嚴(yán)重危及農(nóng)田、工業(yè)、通信及交通運(yùn)輸安全，給連江縣造成嚴(yán)重的經(jīng)濟(jì)損失和人員傷亡。例如，2005年的13號“泰利”臺風(fēng)引發(fā)了全縣各鄉(xiāng)鎮(zhèn)普降大暴雨，造成的直接經(jīng)濟(jì)損失達(dá)6億多元。近60年來連江年降雨量整體上呈增加的趨勢，1959—1962、1969—1975、1988—1992、2012—2016年相對偏多

期，1974—1987和1993—1998年相對偏少期。因此，研究暴雨的發(fā)生發(fā)展對連江的氣象防災(zāi)減災(zāi)工作具有重要的意義。對58年（1959—2016年）來連江暴雨日數(shù)進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析和暴雨的天氣形勢分析，探討近60年來連江暴雨發(fā)生的規(guī)律和特點(diǎn)，為暴雨的預(yù)報(bào)提供依據(jù)。

1 氣候?qū)W特征

1.1 天氣氣候概況及降雨要素特征

根據(jù)連江的地理位置和天氣氣候的演變規(guī)律，連江自然天氣季節(jié)一般劃分為早春季（3—4月）、雨季（5—6月）、夏季（7—9月）、秋季（10—11月）和冬季（12月—翌年2月）。春季主要受冷空氣和低層切變影響，常出現(xiàn)低溫連陰雨天氣；雨季常因北方冷空氣與南方暖濕氣流交匯而形成多雨天氣，雨勢較強(qiáng)，暴雨頻繁；夏季受副熱帶高壓影響，天氣炎熱，同時(shí)也是臺風(fēng)活動(dòng)最活躍的季節(jié)；秋季是夏季風(fēng)向冬季風(fēng)轉(zhuǎn)換的過渡季節(jié)，氣溫下降、降水減少、日照充足，冬季降水量少，氣溫低，但無嚴(yán)寒。

連江平均年降水量1 000～1 800 mm之間，分布趨勢自沿海半島向西部和北部山區(qū)遞增，降水量隨海拔升高而增大。西至北部山區(qū)的東南坡是連江的降雨集中區(qū)。城關(guān)年平均雨量為1 576.7 mm，1973年最多，為2 131.1 mm，2003年最少，僅928.3 mm，月最大降雨量564.4 mm，出現(xiàn)在1990年9月，年平均降雨日數(shù)163 d。

1.2 連江年出現(xiàn)暴雨日數(shù)

根據(jù)連江縣氣象局1967—2016年的氣象資料，統(tǒng)計(jì)出近60年來連江的暴雨日數(shù)共有290個(gè)，年均5.0個(gè)。圖1中藍(lán)色線表示年暴雨日數(shù)，可以看出暴雨日數(shù)出現(xiàn)最多的年份為1962和1990年，共有12 d；1999、2006和2008年均出現(xiàn)10 d，為次多年。多數(shù)年份為4到7 d之間，僅有1967、1982和1998年出現(xiàn)1 d。近60年來連江的暴雨日數(shù)總體呈上升趨勢。

圖1中紅色線表示5年滑動(dòng)平均數(shù)，可以看出近60年來5年滑動(dòng)平均數(shù)最大值為8.0，出現(xiàn)在1963年；1978年為3.0，是最小值。自1963年后呈現(xiàn)10年左右的周期變化，1963、1973、1981、1990、2000、2008年均是5年滑動(dòng)平均的峰點(diǎn)，1963年達(dá)到峰點(diǎn)后呈逐級下降趨勢，1971年達(dá)到低谷后緩慢上升，1973年出現(xiàn)了1個(gè)峰點(diǎn)后，又小幅度下降，直至重復(fù)運(yùn)行。從暴雨日數(shù)上看，近60年來自1965年后呈現(xiàn)8年左右的周期變化，1965、1973、1979、1986、1990、1995、1999、2006和2012年均是年暴雨日數(shù)的峰點(diǎn)。

圖2中藍(lán)色線表示年降雨量，可以看出1973年降雨量最多，為2 131.1 mm，2003年最少，僅928.3 mm。圖2中紅色線表示5年年降水量滑動(dòng)平均數(shù)，從圖中可看出，自1963年后呈現(xiàn)10年左右的周期變化，1963、1973、1982、1992、2001和2009年均是5年滑動(dòng)平均的峰點(diǎn)；從年降雨量上講，自1962年后呈現(xiàn)8年左右的周期變化規(guī)律，1962、1967、1973、1981、1990、2000、2006和2012年均是年降雨量的峰值點(diǎn)。

1.3 小波分析

小波分析或小波轉(zhuǎn)換是指用有限長或快速衰減的，稱為母小波的振蕩波形來表示信號[1]。該波形被縮放和平移以匹配輸入的信號。小波分析是當(dāng)前應(yīng)用數(shù)學(xué)和工程學(xué)科中一個(gè)迅速發(fā)展的新領(lǐng)域，經(jīng)過近10年的探索研究，重要的數(shù)學(xué)形式化體系已經(jīng)建立，理論基礎(chǔ)更加扎實(shí)，是一個(gè)新的數(shù)學(xué)分支，它是泛函分析、Fourier分析、樣調(diào)分析、數(shù)值分析的完美結(jié)晶。

小波分析的應(yīng)用領(lǐng)域十分廣泛，包括數(shù)學(xué)領(lǐng)域的許多學(xué)科、軍事電子對抗與武器的智能化、地震勘探數(shù)據(jù)處理等。在氣象中也涉及較廣，用基小波的能量來處理，常用的有墨西哥帽小波和Morlet小波。

本文用墨西哥帽（Mexican Hat）函數(shù)作小波母函數(shù)，其表達(dá)式為：

ψ=（x）=（1-x2）e-x2/2

取廣大因子為1～30年，計(jì)算其Mexican Hat小波系數(shù)。從圖3可以看出，連江縣暴雨日數(shù)在1967年之前呈正距平，20世紀(jì)60年代末至80年代末呈負(fù)距平，

90年代起又呈正距平。年暴雨日數(shù)有8～10年的周期。另外，80年代后有準(zhǔn)5年的周期。

1.4 連江暴雨日數(shù)的月際分布

表1為連江暴雨日數(shù)的月際分布。由表1可見5—9月是連江暴雨最集中的時(shí)段，占暴雨日數(shù)總數(shù)的83.8%，8月份最多，占23.9%；9月份其次，占18.6%；6月份居第三，占18.3%。連江暴雨出現(xiàn)最早的日期是1月27日，為1975年；出現(xiàn)最遲的日期是12月9日，為2015年。因此可以認(rèn)為連江一年中幾乎都有暴雨產(chǎn)生。

暴雨主要由鋒面系統(tǒng)和臺風(fēng)等熱帶系統(tǒng)帶來的[2]，

形成雨季（5—6月）和臺風(fēng)季（7—9月）2個(gè)不同時(shí)間段的洪汛期。從3月份起暴雨日數(shù)逐漸增多，至6月出現(xiàn)高峰期，8月前后再次出現(xiàn)暴雨多發(fā)期（多為臺風(fēng)暴雨）之后暴雨次數(shù)逐漸減少。

2 連江暴雨發(fā)生的主要天氣形勢特征分析

2.1 前汛期暴雨的天氣形勢

前汛期（5—6月）是連江縣明顯的多雨期，該時(shí)期的暴雨是中緯度天氣系統(tǒng)和低緯度天氣系統(tǒng)互相作用的結(jié)果，其有利的大尺度500 hPa環(huán)流形勢是西風(fēng)帶阻塞高壓，西太平洋副熱帶高壓和孟加拉灣低槽的有機(jī)配合和穩(wěn)定維持。阻塞高壓制約北方冷空氣活動(dòng)的頻率、路徑和強(qiáng)度，副高與孟加拉灣低槽提供低緯暖濕氣流。由于高低緯諸系統(tǒng)的相互配合，使2種不同的冷、暖氣團(tuán)不斷地交匯，形成穩(wěn)定的鋒區(qū)，這就是產(chǎn)生暴雨的流場條件。從5月下旬開始，水汽除來自孟加拉灣和南海以外，由西南季風(fēng)從赤道附近海面帶來更加濕熱的水汽，因此，從5月下旬開始，水汽來源更充沛，暴雨強(qiáng)度更大。前汛期有以下幾種常見的暴雨環(huán)流形勢。

中高緯地區(qū)500 hPa環(huán)流形勢，連江前汛期暴雨一般發(fā)生在亞洲地區(qū)從緯向環(huán)流向經(jīng)向環(huán)流調(diào)整期，或在穩(wěn)定的多波動(dòng)的緯向環(huán)流下。暴雨發(fā)生前中高緯地區(qū)大范圍環(huán)流形勢基本可分為6種，即兩槽一脊型、一脊一槽型、兩脊一槽型、一槽一脊型、兩脊兩槽型和寬槽型（圖5）。

在前汛期暴雨前24 h和暴雨過程中，以兩槽一脊、一脊一槽和兩脊一槽3種類型最為多見，其余3型較為少見。

中低緯度地區(qū)主要天氣系統(tǒng)特征，西北太平洋副熱帶高壓是對連江前汛期天氣影響最大的一個(gè)大型天氣系統(tǒng)。它的位置、強(qiáng)度的變化，對連江前汛期暴雨的強(qiáng)度、次數(shù)和臺風(fēng)的活動(dòng)等都有很大的影響，當(dāng)副熱帶高壓位置適中且穩(wěn)定，脊線穩(wěn)定在25°N左右，西脊點(diǎn)西伸到東經(jīng)110°～120°W這使副高北側(cè)的西南暖濕氣流正好影響到整個(gè)華南—江南地區(qū)，從低槽槽后南下的冷空氣長時(shí)間與副高北側(cè)的西南暖濕氣流在福建中北部地區(qū)交匯對峙，形成了產(chǎn)生連續(xù)性暴雨的穩(wěn)定環(huán)流背景。孟加拉灣低槽槽前的西南氣流和副高脊線西北側(cè)的西南氣流是華南地區(qū)上空水汽的主要輸送者，850 hPa槽線、江淮切變線和西南急流是形成福建降水的重要天氣系統(tǒng)。低緯度地區(qū)形勢基本一致。

2.2 后汛期暴雨的天氣形勢

連江后汛期主要是熱帶氣旋暴雨，時(shí)間為7—9月。在釀成大暴雨和特大暴雨的過程中，熱帶氣旋暴雨占了主要地位，約占后汛期暴雨的90%以上。隨著6月下旬西太平副熱帶高壓加強(qiáng)北跳控制連江境后，冷空氣被阻留于武夷山脈以北，連江縣后汛期開始，東南信風(fēng)逐漸占領(lǐng)優(yōu)勢，西南季風(fēng)對連江影響基本結(jié)束。7—9月副熱帶高壓活動(dòng)最為頻繁，副熱帶高壓脊線可達(dá)中緯度地區(qū)，活躍的熱帶輻合帶南側(cè)不斷有西南氣流輸入，使熱帶氣旋的能量不斷得到補(bǔ)充，常沿著副熱帶高壓南緣向偏西方向移動(dòng)，在閩江口以西及我國的臺灣海峽登陸并深入到內(nèi)陸。產(chǎn)生強(qiáng)降水過程主要由熱帶氣旋、熱帶輻合帶、東風(fēng)波、熱帶云團(tuán)等天氣系統(tǒng)所形成。這些系統(tǒng)不但帶來了海洋豐沛的水汽，更由于其本身就是強(qiáng)烈的輻合系統(tǒng)，上升運(yùn)動(dòng)激烈，所以可以直接造成大暴雨[3]。

由于連江縣季風(fēng)氣候和地理環(huán)境的特殊性，降水成因比較復(fù)雜，經(jīng)常出現(xiàn)特大暴雨，全年都有可能發(fā)生暴雨，局部洪澇隨時(shí)可能出現(xiàn)，以前汛期鋒面暴雨，后汛期熱帶氣旋暴雨影響范圍廣，危害程度大。在大型鋒面系統(tǒng)活動(dòng)時(shí)，雨區(qū)隨鋒面向南移動(dòng)或南北擺動(dòng)，往往使閩江流域上、下游之間降水過程接踵而至，有時(shí)上、下游同處于雨區(qū)內(nèi)，因此暴雨發(fā)生面積很大，低洼地帶發(fā)生洪澇地質(zhì)災(zāi)害概率也較高[4]。

3 結(jié)論

近60年來連江縣暴雨日數(shù)共有290個(gè)，年均5.0個(gè)。一年最多出現(xiàn)12日，每年至少有1日。5年滑動(dòng)平均分析表明：近60年來連江暴雨數(shù)總體呈增加趨勢，年暴雨日數(shù)有7～10年的周期。另外，20世紀(jì)80年代之后有準(zhǔn)5年的周期。連江暴雨數(shù)以8月份最多，9月份其次，6月份居第三，出現(xiàn)最早的日期是1月27日，出現(xiàn)最遲的日期是12月9日。連江暴雨前汛期降水天氣系統(tǒng)主要為西南低壓、切變線、低空急流、高空槽；后汛期主要是熱帶氣旋引起的。

參考文獻(xiàn)

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