近10年青海高原汛期極端小時降水特征分析

關鍵詞：青海高原；短時強降水；極端小時降水；時空分布

中圖分類號：P426.6 文獻標志碼：A 文章編號：1003-5168（2025）11-0106-06

DOI：10.19968/j.cnki.hnkj.1003-5168.2025.11.022

Analysis of Extreme Hourly Precipitation Characteristics During Flood SeasoninQinghaiPlateauinPast1O years

MA Qiong1MA Xiaozhen2MA Xiumei' （1.Qinghai Provincial Meteorological Observatory， Xining 81Oo01， China; 2.Qinghai Hydrology and Water Resources Forecasting Center， Xining 810o01， China）

Abstract：[Purposes] In order to investigate the characteristics of extreme hourly precipitation during the flood season in Qinghai，and improve the monitoring，forecasting，and early warning capabilities of shortterm heavy precipitation.[Methods] The temporal and spatial distribution characteristics of hourly precipitation，short-term heavy precipitation and extreme hourly precipitation during the flood season in Qinghai were analyzed based on hourly precipitation data from national and regional stations in Qinghai Province from 2O14 to 2023 using the percentile threshold method.[Findings] The results showed that： （204號 ① Both the frequency of stations of short-term heavy precipitation and extreme hourly precipitation showed an upward trend during the 1O years.The years with high frequencies of occurrence were consistent with those of heavy precipitation，showing that the highest frequency and significant extremity occurred in 2O22. The rain intensity of 2O＼～30 mm/h accounted for the largest proportion among all rainfall intensities. ② The hourly precipitation，the number of stations experiencing short-term heavy precipitation，and extreme hourly precipitation were the strongest in August，followed by July，and the weakest in

June and September during the flood season in Qinghai. ③ The diurnal variation characteristics of shortterm heavy precipitation and extreme hourly precipitation were consistent， with the highest occurrence rate fromtheafternoon to the first half of the night anda lower probability in the morning and later night. ④ The threshold values of extreme hourly precipitation showed a decreasing trend from southeast to northwest，and the areas with thresholds exceeding 2O mm were mainly located in the eastern part of Qinghai.[Conclusions] The key factors causing diffrent rainfall intensities may be closely related to the subtle variations in unstable energy and water vapor， which need further study.

Keywords： Qinghai Plateau; short-time heavy rainfall; extreme hourly rainfall; temporal and spatial distribution.

0 引言

受全球氣候變暖及青藏高原暖濕化的影響[1]，近年來極端降水在降水強度、持續時間、總降水量等方面均顯著增加[2-3]。極端短時降水易引發洪澇、泥石流、山體滑坡等次生災害，給人類生產生活帶來不利影響。青海位于青藏高原東北部地區，河谷溝壑縱橫，地形脆弱，短時降水更易引發次生災害，例如，2022年“8.18\"大通青山鄉、青林鄉突發山洪災害。造成2個鄉6個村1517戶6245人受災，其中26人遇難，5人失蹤。大通 5min 雨強達到14.7mm/h 。提高極端短時強降水預報預警能力，必須首先認識和把握極端短時強降水的時空分布特征等氣候背景。李建等4、吳翠紅等5、陶局等、侯淑梅等、冷亮等[8、廖勝石等分別研究分析了北京、湖北、浙江、山東、河南及廣西等地的短時強降水時空分布特征和變化趨勢。目前，針對青海極端降水研究僅停留在日降水量的研究，關于小時極端強降水時空分布特征的研究較少。本研究利用青海2014—2023年夏季國家氣象站和區域站逐小時降水數據，分析小時降水及小時極端強降水的時空分布特征，以期提高對高原內陸地區小時極端強降水發生規律的認識，為進一步的機理研究提供參考。

1資料來源及方法介紹

1.1資料來源

本研究利用2014—2023年青海范圍內964個國家站及區域站逐小時降水資料分析小時降水特征。由于青海區域站資料自2014年開始，為保證計算小時降水閾值時樣本具有一定的時間長度和較高的可信度，統計了下載的有小時降水量數據的964個站點所具備的年份、月份及小時數，保留了具備5年及 1550h 以上的站點小時降水數據，共計

628個站點，如圖1所示。由于柴達木盆地較多站點數據質量不高且盆地降水，尤其強降水較少，故在篩選過程中盆地站點較少。

1.2 方法說明

本研究對極端降水的定義采用國際上常用的百分位閾值法，以 99% 分位數為例，具體方法是將每個測站2014—2023年逐小時有效降水量（ ∣? 1mm 按從小到大的順序排列，第99百分位閾值的確定采用Bonsal[1的方法：若某個氣象要素有 n 個值，將這 n 個值按升序排列 x1，x2，…，xm，…，xn ，則某個值小于或等于 xm 的概率 P 為： P=m-0.31，m 為xn 的序號；若某個站某年有100個有效降水值，那么第99個百分位上的值為排序后的 x99 （ P= 98.32% ）和 x100（P=99.31% ）的線性插值。根據上述方法計算得到各站2014—2023年閾值為該站的極端小時降水閾值。若某站某小時降水量大于等于該站極端小時降水閾值，則計該時次出現了1次極端小時降水事件。

2小時降水特征分析

2.1小時降水量基本分布特征

2014—2023年青海小時降水量分布如圖2所示。由圖2可知，10年內最大小時降水量在38.9＼～

64.4mm 。最小值出現在2015年，為 22.8mm/h ，可能與2015年區域自動站數量有限有一定關系，最大值出現在2022年，達到 64.4mm/h 。

經統計分析，2014—2023年964站出現的最大小時降水量平均值為 21.1mm/h ，最大值為64.4mm/h ，出現在共和石乃亥鄉政府，最小值為1mm/h ，出現在德令哈尕海鎮應用氣象觀測站（農業）及大柴旦行委馬海村，青南地區及柴達木盆地小時降水量相較東部地區較小。

青海省小時雨強大于 50mm/h 的站點見表1。共有11站次，主要分布在市（3站）黃南州（4站）海南州（3站）及海西州東部（1站）。

分析最大小時降水量隨月份的分布情況可知，6月出現的最大小時降水量為 46.5mm ，平均小時降水量為 13.9mm，7 月最大小時降水量為55.2mm ，平均小時降水量為 16.7mm，8 月最大小時降水量為 64.4mm ，平均小時降水量為 23mm ，9月最大小時降水量為 43.6mm ，平均小時降水量為 12mm ，由此可見小時降水量按月分布與總降水量的月際分布是一致的。8月最強，其次為7月，6月及9月降水量較為接近。

2.2 短時強降水分布特征

2014一2023年內短時強降水（小時雨強 ?20 mm/h 0的分布情況如圖3所示。由圖3可知，近10年間，共有1035站次出現短時強降水，平均每年出現103.5站次，短時強降水出現站次整體呈現上升趨勢。該變化趨勢與2014—2023年暖季降水量的變化趨勢一致，短強頻次高年份與強降水年份分布也較一致。2022年短強站次最多，出現313站次，其次為2016年，出現169站次，2015年最少，為3站次，可能與2015年區域自動站數量少有一定關系。

短時強降水發生的月際分布特征與降水量、最大降水量的分布特征一致。呈單峰型分布，8月最多，出現652站次短強，其次為7月，出現208站次，5月與10月出現站次少于10站次。

24小時短時強降水發生站次的日變化特征如圖4所示，呈明顯的單峰型分布。15時以后短強站

次明顯增多，17時至19時達到最大值，入夜01時后急劇下降，短強最多為18時至19時，出現過104站次短強，其次為17時至18時，為99站次，20時至21時及22時至23時短強站次也在90站次以上，14時至23時短強站次可達681站次，占比 65.8% ，說明大多數短強出現在午后至前半夜。10時至13時短強站次均在10站次以下，短強出現概率較小。

短時強降水不同雨強的站次分布情況如圖5所示。由圖5可知， 20～30mm 雨強在所有雨強中占比最大，可達到 71%～100% ， gt;60mm/h 的短時強降水10年間只出現過1站次，出現在2022年共和石乃亥鄉政府， 50～60mm/h 雨強的降水出現過11站次，其中2022年出現了5站次。由此可見，2022年出現強度較強的短時強降水站次最多，極端性明顯。

短時強降水發生次數的空間分布如圖6所示。由圖6可知，在964個站點中，有483站出現過短時強降水，其中449個站點在2014—2023年間短強出現次數少于5次，占比 93% ;32個站點短強出現次數在5～10次，主要集中在、海東南部、黃南南部及尖扎、共和、貴南、同德、海晏；有2個站短強發生次數超過10次，短強發生次數最多的站為湟中區大才鄉大才村，10年間共發生12次，其次為民和馬營鎮王家村，共發生10次短時強降水。

3極端小時降水特征分析

青海628個測站降水的第 95%.98%.99% 分位數的降水量值見表2。由表2可知，青海第98和99分位小時降水平均值均高于 20.0mm/h ，第98和99分位小時降水閾值較高，不具有典型的小時強降水特征，而95分位小時降水的極端短時強降水強度最小值、最大值和平均值為6.3、32.5和 14.6mm/h ，與實際工作經驗的感受較為接近，因此，本研究采用每個測站的第95分位數的小時降水量值作為該站極端短時強降水的閾值。

3.1小時極端閾值時間分布特征

通過百分位法計算2014—2023年628個站點的暖季極端小時降水閥值，得到閾值的時間分布如圖7所示。由圖7可知，10年間小時降水的平均閾

值為 8.25mm ，有4年最大小時降水閾值超過25mm ，小時降水量閾值平均值及最大小時降水閾值的最大值均出現在2022年，為 10.6mm 及 32.4mm ，其次為2016年，為 9.9mm 及 29.5mm，2015 年小時降水量閾值平均值及最大小時降水閾值在10年中最低，為 5mm 及 14.8mm ，仍可能與2015年區域自動站數量少有關。

小時降水閾值的月際分布與小時降水量月際分布及總降水量的月際分布是一致的。8月最強，其次為7月，6月及9月降水量較為接近。8月小時降水量閾值平均值為 12.7mm ，最大小時降水閥值為 28.8mm ，有20個站點小時降水量閾值超過20mm，7 月小時降水量閾值平均值為 10.2mm ，最大小時降水閾值為 27.4mm ，有4個站點小時降水量閾值超過 20mm，6 月小時降水量閾值平均值為8.7mm ，最大小時降水閾值為 23.4mm ，9月小時降水量閾值平均值為 7.9mm ，最大小時降水閥值為23.8mm ，6月及9月各有1個站點小時降水閥值超過 20mm 。

3.2 小時極端閾值空間分布特征

與暖季降水的空間分布一致，小時極閥值空間分布呈現自東南向西北減少的趨勢。有32個站閥值在 10mm 以下，主要位于柴達木盆地及玉樹西部地區，最小值 6.3mm 出現在德令哈蓄集鄉伊克拉村；有37個站閾值超過 20mm ，主要位于青海東部，閾值最大值出現在貴南沙溝鄉石乃亥村，最大值為32.5mm 。閾值排名前10的站點見表3。

4極端小時降水事件特征分析

682個站點2014—2023年6月至9月共出現2420站次極端小時強降水，其中大多數站點出現極端小時強降水的次數為5次以下，占比 96% ，僅99個站出現極端小時強降水在5次以上，出現次數最多的是7次，出現在民和馬營鎮王家村、民和滿坪鎮滿坪村及甘德下貢麻鄉龍恩寺。

極端小時降水事件的年分布特征與短強站次及極端小時降水閾值的年分布一致，2014一2023年整體呈現上升趨勢，平均每年出現242站次，4年超過平均值，即2022年、2016年、2018年及2023年，2022年出現的極端小時降水站次最多，為584站

小時降水量年閾值■量大小時降水量年閾值w/雪 40200 21 5 1 16 819.1 1 84 82014 2015 2016 2017 2018 2019 2020 2021 2022 2023年份

次，其次為2016年和2018年，出現350站次和345站次，2014年及2015年出現的極端小時降水不足100站次。

極端小時降水事件的月變化及日變化特征與短時強降水一致，月變化呈現出單峰分布，8月出現最多，為1346站次，占比 55.6% ，其次為7月份，出現595站次，9月出現最少，為162站次。

日變化表現為15時以后極端小時降水站次明顯增多，17時至19時達到最大值，入夜01時后急劇下降，極端小時降水最多為17時至18時，出現過270站次，其次為18時至19時，為253站次，16時至17時及19時至20時極端小時降水站次也在200站次以上，14時至23時極端小時降水站次可達1702站次，占比 70.3% ，說明大多數極端小時降水出現在午后至前半夜，07時至13時極端小時降水站次均在30站次以下，極端小時降水出現概率較小。

5結論

本研究利用青海省2014—2023年夏季國家站及區域站逐小時降水資料，分析研究了青海省汛期小時降水及短時強降水的時空分布特征，并基于百分位閾值法分析了青海高原汛期極端小時降水的時空分布特征，結論如下。

①10 年內青海汛期最大小時降水量平均值為21.1mm/h ，最大值為 64.4mm/h ，出現在共和石乃亥鄉政府，青南地區及柴達木盆地小時降水量相較東部地區較小。全省出現小時雨強大于 50mm/h 的有11站次，主要分布在市、黃南州、海南州及海西州東部。

②10 年間共有 1035 站次出現短時強降水 20～ 30mm 雨強在所有雨強中占比最大，可達到 71% 3100% gt;60mm/h 的短時強降水10年間只出現過1站次， 50～60mm/h 雨強的降水出現過11站次，其中2022年出現了5站次。由此可見，2022年出現強度較強的短時強降水站次最多，極端性明顯。短強發生次數最多的站為湟中區大才鄉大才村，10年間共發生12次，其次為民和馬營鎮王家村，共發生10次短時強降水。

③ 極端小時閾值呈現出自東南向西北減小的趨勢，有37個站閾值超過 20mm ，主要位于青海東部，閾值最大值出現在貴南沙溝鄉石乃亥村，最大值為 32.5mm ，2014—2023年6月至9月共出現2420站次極端小時強降水，出現次數最多的是7次，出現在民和馬營鎮王家村、民和滿坪鎮滿坪村及甘德下貢麻鄉龍恩寺。

④ 2014—2023年短時強降水站次及極端小時降水事件整體呈現上升趨勢，其中2022年出現的短時強降水及極端小時降水站次最多，極端性最顯著，其次為2016年。

⑤ 最大小時降水量、短時強降水及極端小時降水均呈現出8月最強，其次為7月，6月及9月出現最少。

⑥ 短時強降水及極端小時降水日變化特征一致，午后至前半夜最多，上午及后半夜發生概率較小。

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