郑逢春，石燕清，张丹丹，朱国光，刘宝光

(湖南省湘西自治州气象局，湖南吉首 416000)



近52年湘西自治州暴雨时空分布特征分析

郑逢春，石燕清，张丹丹，朱国光，刘宝光

(湖南省湘西自治州气象局，湖南吉首 416000)

利用1959—2010年湘西自治州8县(市)气象站观测资料，采用统计分析法对近52年该州暴雨的年代际、月际和空间分布进行分析，揭示暴雨的时空分布特征。结果表明，湘西自治州暴雨期长，暴雨的平均初日是4月11日，平均终日是9月27日；暴雨年际变化明显，20世纪60年代、70年代中后期、90年代中后期分别出现3次峰值，80年代及2000年后变化较为平缓；暴雨最多的是1996年的62站次，最少的是1961年的7站次；2—11月均有暴雨发生，4月暴雨开始明显增多，主要集中于5—8月，其中以6月最多，7月次之，其他月份依次下降；暴雨具有明显的双峰态特点，按旬统计也大致可分5月下旬—6月中旬、6月下旬—7月中旬2个峰值，2个时段分别占全年暴雨和区域暴雨总数的39.9%和44.3%。暴雨中心和大暴雨中心基本保持一致，出现频次由东部向西南部递减，永顺、古丈、泸溪县是暴雨中心，凤凰暴雨出现频次是州内最少的。影响湘西自治州暴雨的主要天气系统是切变线、低空西南急流、高空槽、冷锋和西南涡。

暴雨；时空分布；变化特征；湘西自治州

湘西自治州地处云贵高原东侧，暴雨是最主要的气象灾害，每年2—11月均有发生，主要集中于5—8月，如1995年永顺县“5.31”暴雨，日降雨量达344.1 mm，为全州之最。强降雨引发山洪暴发，河流水位陡涨，城乡渍涝及滑坡、泥石流等地质灾害，给工农业生产和群众生命财产造成重大损失。有关暴雨的气候诊断国内已有很多研究[1-2]，如陈晓光等[1]利用宁夏暴雨日数资料，分析了宁夏暴雨日数的变化规律和成因。对于长江流域降水的气候特征也有许多研究[3-7]，但过去的研究大多基于湖南省平均暴雨的时间尺度特征，且研究的年代较早，着眼于湘西自治州山区暴雨长期变化特征的研究较少。因此，笔者利用1959—2010年湘西自治州8个站点的暴雨资料，采用统计分析方法对该州暴雨的年代际、月际和空间分布进行分析，揭示暴雨的时空分布特征，以期为暴雨预报、防灾减灾及合理利用雨洪资源等提供依据。

1 资料与方法

选取1959—2010年湘西自治州8个国家级气象观测站逐日降水资料作为研究样本。关于暴雨、大暴雨或特大暴雨过程的规定：全州8个国家级气象观测站中任意1站达到暴雨(≤50 mm 24 h降水量<100 mm)即为1次单站暴雨天气过程；任意1站达到大暴雨(≤100 mm 24 h降水量<250 mm)即为1次单站大暴雨天气过程；任意1站达到特大暴雨(24 h降水量≥250 mm)即为1次单站特大暴雨天气过程。在一次连续降雨过程中，全州8个国家级气象观测站中任意1站连续2 d或以上达到暴雨或大暴雨标准，则为1次单站持续性暴雨或大暴雨过程。在一次降雨过程中，全州8个国家级气象观测站中有2站或以上达到暴雨标准为1次区域暴雨天气过程，2站或以上达到大暴雨标准为1次区域大暴雨天气过程。在一次连续降雨过程中，全州8个国家级气象观测站中有2站或以上连续2 d或以上达到区域暴雨标准，则为1次持续性区域暴雨天气过程，有2站或以上连续2 d或以上达到区域大暴雨标准，则为1次持续性区域大暴雨天气过程。

2 暴雨气候特征

2.1 暴雨期和持续性暴雨 湘西自治州由于特殊的地理位置和地形条件，是省内暴雨洪涝灾害的多发地区之一。1959—2010年全州累计暴雨日数为1 605 d，其中汛期4—9月暴雨日数为1 515 d，占出现总数的94.4%(表1)。湘西自治州暴雨期长，2—11月均有暴雨发生(图1)。湘西自治州暴雨的平均初日是4月11日，历史最早的暴雨初日是2月26日，出现在2003年(永顺)；年平均终日是9月27日，最早终止于7月1日(1995 年，泸溪和凤凰)，最晚暴雨终日是11月16日，出现在1993年(永顺)。湘西自治州每年均有暴雨发生，年平均暴雨日数3.9 d，其中最多的永顺、古丈、吉首、泸溪4县(市)均为4.1 d，最少的凤凰3.3 d。日雨量≥100.0 mm的大暴雨日年平均为0.5 d，历史上特大暴雨全州出现4次，其中永顺县出现2次，分别为1995年5月31日344.1 mm和1998年7月22日265.1 mm，其余2次分别为1963年8月22日龙山县276.7 mm和2007年8月4日泸溪县263.9 mm，保靖、花垣、凤凰县未出现过特大暴雨。

表1 1959—2010年湘西自治州各月不同等级日雨量出现次数

Table 1 The occurrence times of each month in different levels of daily precipitation in Xiangxi Autonomous Prefecture during 1959-2010

月份Month日雨量Dailyprecipitation∥mm50.0～99.9100.0～249.9≥250.0总计Total2333884106511152421912626342704127312941407818926221799791061057158112121合计Total137722441605

图1 1959—2010年湘西自治州各月暴雨累计出现天数Fig.1 The cumulative days of rainstorm in each month in Xiangxi Autonomous Prefecture during 1959-2010

统计1959—2010年全州各站暴雨及大暴雨日数发现，1和12月均未出现过暴雨，其余各月均有出现，但2—3和10—11月极为稀少，其中2月仅出现3次，发生区域也仅限于永顺县和泸溪县；从4月开始明显增多，主要集中于5—8月，占全年的82%，其中以6月最多，7月次之(表2)。湘西自治州暴雨具有明显的双峰态特点(图1)，按旬统计也大致可分5月下旬—6月中旬、6月下旬—7月中旬2个峰值(表3)，2个时段暴雨和区域暴雨总数分别占全年暴雨和区域暴雨总数的39.9%和44.3%。52年来州内出现区域大暴雨49次，其中6月上旬—7月中旬有37次，历史上的洪涝灾害大多发生在这一时期。

表2 1959—2010年湘西自治州各月暴雨日数和大暴雨以上天数统计

52年来全州各站均出现过持续性暴雨，总次数77站次，持续性暴雨出现最多的为泸溪，达16次，最少的为龙山，仅3次；在有暴雨发生的2—11月，除3、10月未出现过持续暴雨外，其余各月均有出现，其中以7月最多，达38次，几乎占全部持续性暴雨的一半，6月次之，出现了17次。持续性暴雨出现最早的为永顺(2003年2月26—27日)，结束最晚的为泸溪(1990年11月7—8日)。持续时间绝大部分为2 d，持续3 d的出现10次，全部集中在主汛期5—7月，其中永顺最多，达4次，5—7月均有出现，泸溪、凤凰、保靖、花垣、古丈、龙山各1次，出现在6或7月，吉首未出现。全州共出现6站次连续2 d大暴雨过程(日雨量≥100.0 mm)，分别为1995年6月30日—7月1日(凤凰)、1965年7月5—6日(泸溪)、1960年7月8—9日(永顺)、2003年7月8—9日(永顺)、1963年7月10—11日(永顺)、1958年8月22—23日(吉首)。泸溪、凤凰还出现连续3 d暴雨中有2 d为大暴雨的个例，为1996年7月14—16日，雨量分别为162.0、83.7、118.0 mm(泸溪)和100.0、60.0、143.0 mm(凤凰)。

表3 1959—2010年湘西自治州2—11月逐旬区域暴雨出现总次数及百分率

Table 3 The total number and percentage of ten-day regional rainstorm from February to November in Xiangxi Autonomous Prefecture during 1959-2010

月份Month旬总次数Totalnumberoftendays上Early中Mid下Late各月总次数Totalnumberofeachmonth各旬占总数百分率Percentageofeachtenday∥%上Early中Mid下Late各月占总次数百分率Percentageofeachmonth∥%20000000030011000.30.342712210.62.13.56.25171424555.04.17.016.16322338939.46.711.127.37323021839.48.86.224.38122016483.55.94.714.191195253.22.61.57.310632111.80.90.63.21140041.2001.2

2.2 暴雨年代际变化 湘西自治州暴雨年际变化十分明显，这是湿润季风气候区一个显著的特点。从暴雨年际变化(图2)可以看出，20世纪60年代、70年代中后期及90年代中后期分别出现3次峰值，80年代及2000年后变化较为平缓。1969、1976、1977、1980、1995、1996、1998、1999、2004年出现暴雨次数均在40站次以上；最多的是1996年，达62站次；其次是1999年，为60站次；最少的为1961年，只有7站次。在52年间，保靖、花垣、凤凰、永顺、古丈和吉首6县(市)在某些年份没有出现暴雨，其中保靖达5年，分别出现在1970、1991、1997、2000和2001年；花垣、凤凰分别有3、2年未出现暴雨；永顺、吉首、古丈各有1年未出现暴雨。1996年保靖暴雨日多达11次，为全州年暴雨天数之最。历史上年最少与最多暴雨日均出现在保靖，从侧面也反映出湘西自治州暴雨的年际变化特征十分明显。52年来湘西自治州共出现区域暴雨过程341次，区域暴雨过程最多的年份可达15次(1996年)，最少的年份仅有1次区域暴雨过程，分别为1961和1994年，两者相差达15倍(表4)。

图2 1959—2010年湘西自治州暴雨年际变化Fig.2 The inter annual variation of rainstorm in Xiangxi Autonomous Prefecture during 1959-2010

表4 1959—2010年湘西自治州暴雨、区域暴雨总次数及最多、最少区域暴雨过程年份

Table 4 The total number of rainstorm，regional rainstorm and the year of the most and least regional rainstorm process in Xiangxi Autonomous Prefecture during 1959-2010

年份Year龙山Longshan永顺Yongshun保靖Baojing花垣Huayuan古丈Guzhang吉首Jishou泸溪Luxi凤凰Fenghuang合计Total区域Region1961111021107119942110022191199698119639762151959—2010年合计Totalduring1959-20102032141971802152112141711605341

2.3 暴雨的特定时间 从统计来看，每年5月26日(24次)、6月22日(27次)和23日(26次)、7月8日(24次)和12日(23次)、8月4日(21次)湘西自治州出现暴雨的概率大，这与副热带高压的位置有关。4月上旬开始，副高强度增强，平均脊线位置达20°N或以北并逐渐西伸北进，该州雨季由南向北开始。6月中、下旬，副高进一步加强，脊线通常在20°～25°N徘徊，这时是湘西的雨水集中时段，端午节恰好处于这一时段内，民间也有“涨端午水”这一说法。7月下旬—8月下旬，湘西常在副高或其南侧控制下，容易受辐合带上的热低压和东风波影响，常有对流性降水发生。因此，在5月26日、6月22—23日、7月8和12日、8月4日这些特定时间点上有天气形势时，应该引起足够重视。

2.4 暴雨空间分布 从图3可以看出，湘西自治州暴雨中心和大暴雨中心基本保持一致，出现频次由东部向西南部递减，永顺、古丈、泸溪是该州的暴雨中心，龙山、保靖、花垣相对少一些，凤凰无论是暴雨还是大暴雨出现频次均是最少的。

2.5 暴雨强度 有气象记录以来湘西自治州国家级气象观测站1 h最大降雨量的年极值各县(市)为48.1～88.0 mm，其中年极值最大为88.0 mm，出现在永顺(1995年5月31日)。1 d最大降雨量除保靖、花垣和凤凰县外，其余均在200.0 mm以上，超过250.0 mm的有龙山、永顺和泸溪县，其中1995年5月31日永顺县城日降水量达344.1 mm，为该州日降雨极值(表5)。

图3 1959—2010年湘西自治州暴雨(a)和大暴雨(b)落区频次分布Fig.3 The frequency distribution of falling area of rainstorm(a)and heavy rainstorm(b)in Xiangxi Autonomous Prefecture during 1959-2010

Table 5 The maximum daily rainfall in Xiangxi Autonomous Prefecture during 1959-2010

站点Station降雨量Precipitation∥mm出现日期Dateofemergence龙山Longshan276.71963-08-22永顺Yongshun344.11995-05-31保靖Baojing189.21980-07-04花垣Huayuan191.32004-06-23古丈Guzhang203.51969-07-16吉首Jishou231.12010-07-12泸溪Luxi263.92007-08-04凤凰Fenghuang166.51995-06-30

3 暴雨的季节变化及成因

暴雨集中在夏半年，这是湿润季风气候的典型特点。从表1和表3可以看出，湘西1 605站次暴雨和341站次区域暴雨中87%以上均出现在5—9月，其中以6月最多，7月次之。暴雨之所以集中在夏半年，与大气环流的季节变化密切相关，暴雨的发生、发展和结束主要受西风带系统的强弱和西太平洋副热带高压的进退约束。每年的仲秋到冬春，湘西自治州主要受西伯利亚内陆吹来的干冷空气和阿拉伯半岛、伊朗高原送来的干热空气影响，极少发生暴雨。夏季5—9月，由于西太平洋副热带高压伸入大陆，印度季风低压建立，西南、东南暖湿气流源源不断北上，充沛的水汽输送、冷暖空气频繁交绥，使湘西自治州暴雨频繁发生。副高的活动每年一般有2次跳跃性北移，6月中旬前后，副高第1次稳定北跃过20°N之后，通常在20°～25°N徘徊，这时长江流域进入梅雨季节，这一时期也是湘西自治州暴雨的第1个高峰期。因为副高西侧的偏南气流可以带来大量不稳定暖湿空气，当有触发机制时，就会产生强烈的上升运动，并有明显锋生作用。7月中旬前后，副高第2次北跃，脊线迅速越过25°N，徘徊在25°～30°N，季节雨带推向黄河流域，这时湘西自治州进入伏旱少雨期；7月底8月初，副高到达最北位置，季节雨带进入华北，此时转入晴热高温的盛夏；9月初，当副高脊线开始第1次南撤，这时雨带退回至黄河流域，湘西自治州进入第2个暴雨高峰，随着10月上旬副高第2次南撤，脊线退回至20°N以南，南支西风建立，湘西自治州暴雨结束。以上是暴雨的一般时空分布规律，然而暴雨形成机制十分复杂，许多情况下暴雨的出现并不遵循这一规律，也有例外，如有的年份副高会突然北跳，暴雨高峰提前开始，有的年份副高活动迟缓，暴雨结束推迟，雨季结束不明显。

4 主要影响系统

仅靠某一个条件或有利的系统是不能产生暴雨的，只有当几个条件同时出现或几个有利系统配合时，才能产生暴雨。统计1959—2010年高空、地面天气图发现，造成湘西自治州暴雨常见的天气系统有地面冷锋、静止锋、西南倒槽、辐合线；850 hPa切变线、低涡；700 hPa切变线、低涡、槽线；低空西南急流；500 hPa高原槽、南支槽；高空急流；东风波等。其中切变线、低空西南急流和高空槽是造成暴雨的主要天气系统，其次是冷锋和西南涡。

5 小结

(1)湘西自治州暴雨期长，2—11月均有暴雨发生。暴雨的平均初日是4月11日，历史最早的暴雨初日是2月26日，年平均终日是9月27日，最早终止于7月1日，最晚暴雨终日是11月16日。

(2)湘西自治州暴雨年际变化十分明显，20世纪60年代、70年代中后期及90年代中后期分别出现3次峰值，80年代及2000年后变化较为平缓。最多是1996年(62站次)，其次是1999年(60站次)，最少的是1961年(7站次)。

(3)从暴雨的月际分布可以看出，4月暴雨开始明显增多，主要集中于5—8月，其中以6月最多，7月次之，其他月份依次下降。

(4)湘西自治州暴雨具有明显的双峰态特点，按旬统计也大致可分5月下旬—6月中旬、6月下旬—7月中旬2个峰值，2个时段分别占全年暴雨和区域暴雨总数的39.9%和44.3%。

(5)湘西自治州暴雨中心和大暴雨中心基本保持一致，出现频次由东部向西南部递减，永顺、古丈、泸溪3县是暴雨中心，凤凰暴雨出现频次是最少的。

(6)影响湘西自治州暴雨的主要天气系统是切变线、低空西南急流、高空槽、冷锋和西南涡。

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Analysis on the Spatial and Temporal Distribution Characteristics of Rainstorm in Xiangxi Autonomous Prefecture in Recent 52 years

ZHENG Feng-chun,SHI Yan-qing,ZHANG Dan-dan et al

(Meteorological Bureau of Xiangxi Autonomous Prefecture, Jishou,Hunan 416000)

Using the observation data of 8 counties (city) meteorological observatories in Xiangxi Autonomous Prefecture during 1959-2010,the interdecadal, monthly and spatial distribution of rainstorm were analyzed by statistical analysis method,the spatial and temporal distribution characteristics of rainstorm were revealed.The results showed that the rainstorm period was long,the the average first day of rainstorm was April 11th,the last day was September 27th.The interannual variation of rainstorm was obvious, the peak value appeared in 1960s,the middle and late period of 1970s,the middle and late 1990s respectively, and the change was relatively slow in 1980s and after 2000.There were rainstorm from February to November,the rainstorm began to increase significantly in April,mainly concentrated in May to August,with the most in July, followed by the second in June, followed by a decline in other months.Rainstorm had obvious bimodal characteristic,according to statistics by ten days can also be roughly divided two peak value(from late May to middle June,from late June to middle July),the two periods accounted for 39.9% and 44.3% of the total number of annual rainstorm and regional rainstorm,respectively.The rainstorm center and heavy rainstorm center was basically consistent,the frequency of occurrence was decreasing from the east to the southwest,Yongshun, Guzhang, Luxi county was the rainstorm center,the rainstorm frequency of Fenghuang was the smallest in the state.The main weather system affecting rainstorm in Xiangxi Autonomous Prefecture was shear line, southwest low-level jet,high-level trough, cold front and southwest vortex.

Rainstorm;Spatial and temporal distribution;Variation characteristics;Xiangxi Autonomous Prefecture

郑逢春(1978-)，男，湖南平江人，工程师，从事短期预报、决策气象服务等工作。

2016-09-12

S 161.6

A

0517-6611(2016)31-0181-04