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2013—2017年黔西南州乡镇雨量站的暴雨基本特征分析

2020-03-16唐浩鹏王芬范倩孟庆怡

现代农业科技 2020年2期
关键词:兴义市量级日数

唐浩鹏 王芬 范倩 孟庆怡

摘要    本文利用2013—2017年黔西南州乡镇自动站雨量数据,分析了暴雨、大暴雨、特大暴雨的逐月变化及空间分布特征,并就分布的空间差异性进行了探讨。结果表明,2013—2017年黔西南州特大暴雨点数累积集中出现在5—9月,其中6月最多,其次为8月;大暴雨主要出現在5—10月,6月最多;暴雨集中出现在5—9月,其中6月最多,其次为7月、9月。暴雨及以上量级的雨日呈现明显的单峰结构,6月最多,达到88 d。大暴雨分布在4—12月,集中分布在6—9月,其中6月最多,达到27个大暴雨日,平均每年4.5 d;特大暴雨分布在5—9月,其中8月最多,有4个特大暴雨日,平均每年0.8 d。暴雨以上量级日数夏季出现最多,其次为秋季、春季,冬季最少。暴雨、大暴雨季节变化特征相同,均为夏季最多,秋季次之,再次为春季,冬季最少;特大暴雨夏季最多,春秋季相同,均为2日。2013—2017年黔西南州暴雨及以上量级日数空间分布不均匀,总体呈现南北多中间少的特征,特大暴雨主要出现在兴义市东南部、兴义与兴仁交界以及兴仁中部以北。

关键词    乡镇自动站;暴雨;贵州黔西南;2013—2017年

中图分类号    P426        文献标识码    A

文章编号   1007-5739(2020)02-0188-04                                                                                     开放科学(资源服务)标识码(OSID)

Abstract    In this paper,the monthly variation and spatial distribution characteristics of rainstorm and above were analyzed by using the rainfall data of automatic stations in Qianxinan Prefecture from 2013 to 2017,and the spatial differences of distribution were discussed.The results showed that extraordinary rainstorm mainly occurred in the period of May to September from 2013 to 2017,with the highest in June,followed by August;downpour occurred mainly from May to October,and most in June;rainstorm concentrated in May to September,most in June,followed by July and September.Temporally,the rainstorm and above precipitation showed an obvious single-peak distribution,with the largest in June,reaching 88 days.Heavy rainstorm,were distributed from April to December,concentrated in June-September,with the most in June,reaching 27 heavy rain days,with an average of 4.5 days per year.Extraordinary rainstorm,with an average of 0.8 days per year,were distributed from May to September,with the most in August with 4 days.Rainstorm and above precipitation were the most frequent in summer,followed by autumn,spring and winter.Extraordinary rainstorm occur most frequently in summer and the same in spring and autumn,both were 2 days.The spatial distribution of rainstorm and above has been uneven from 2013 to 2017,the north and south are relatively more than central part,extraordinary rainstorm mainly occurred in the southeast of Xingyi City,the junction of Xingyi and Xingren,and the north of Xingren.

Key words    township automatic station;rainstorm;Qianxinan Guizhou;2013-2017

黔西南州地处我国低纬高原地区东侧、贵州西南山区,属亚热带湿润季风气候,地理环境复杂多樣,垂直气候明显,极端天气事件频发,其中因暴雨洪涝诱发多次自然灾害,给人民生命财产造成了严重损失[1]。黔西南州暴雨具有局地性、突发性、来势猛、强度大及夜间频发等特点,可引起山洪、滑坡、泥石流等灾害。杜小玲等[2]认为,黔西南州望谟县夏初暴雨主要影响系统是高原短波槽、低层切变线、低空急流及地面弱冷空气。周明非等[3]认为,暖区暴雨形成时,地面均为热低压控制,地面辐合线加强触发暖区暴雨的发生。乔  林等[4]模拟了2006年6月12日贵州西南部一次暴雨过程,认为对流层低层的中尺度辐合线造成了初始的上升运动,辐合线南侧的偏南气流对水汽和热量的输送是对流能够持续的最重要因素。杨  洋等[5]、池再香等[6]、吴哲红等[7]也对贵州暴雨个例的发生、发展进行了诊断分析和数值模拟。王  芬等[8]研究表明,随着降水等级的上升,贵州对应该量级的雨日迅速减少;贵州总雨日及小雨日西多东少,而中雨日、大雨日及暴雨日南多北少;总雨日及小雨日在各月分布较均匀,而中雨日、大雨日及暴雨日各月却为明显的单峰型结构;随着降水等级的上升,雨日与降水量的相关系数迅速增大,贵州地区总降水量增加主要是由小雨日、中雨日、大雨日的增加引起的,降水量减少则主要是中雨日、大雨日及暴雨日的减少引起的。王  芬等[9-10]研究表明,高空槽和切变线是影响黔西南州望谟暴雨的主要系统,地面上的系统多为辐合线、冷锋或静止锋,冷空气的入侵一般发生在春末夏初及秋季;南支槽主要影响望谟暴雨的时间为5月。王  芬等[1,11]认为,87%的短时强降水集中在20~40 mm/h,空间基本特征为东多西少;94%的短时强降水出现在5—8月,6月达峰值;短时强降水主要出现在夜间,占总频次的70%,主要集中时段为20:00至次日4:00,白天为低发时段,黔西南州68%的暴雨天气伴有短时强降水,其中48%伴有1次短时强降水。段荣建立6种强对流天气的数值样本场,为强对流天气预报提供了定量化的技术支撑,李腹广等[12]、崔  庭等[13]、陈晓燕等[14]、段  荣等[15]针对暴雨天气过程个例也进行了大量的研究工作。

综上所述,贵州暴雨天气系统复杂,是大尺度与中小尺度天气系统相互作用的结果,大尺度的风场、湿度和稳定度对暴雨的产生有重要影响。在黔西南州暴雨预报中,一般是根据大尺度的天气形势,如高空槽,中低层切变,配合底层的水汽条件,得出暴雨结论,但在暴雨天气的监测中发现直接造成暴雨的中小尺度系统的发展、移动往往与大尺度系统的预报不相一致。因此,本文采用2013—2017年的暴雨资料,对近5年的暴雨分布进行研究,以期为以后黔西南州的暴雨预报提供一定的参考,提高黔西南州的暴雨预报准确率。

1    资料与方法

本文所使用的资料为黔西南州171个站的暴雨资料(8个国家站、23个国家地面天气站、108个国家级考核区域站、32个省级考核区域站),时间跨度为2013—2017年,统计时间段为20:00至20:00,暴雨资料由CIMISS数据库下载,171个考核站点分布如图1所示。

2    结果与分析

2.1    暴雨及以上量级月变化特征

2.1.1    暴雨及以上量级点。黔西南州2013—2017年共3 249个点出现暴雨及以上量级降水,其中特大暴雨21个点,大暴雨450个点,暴雨2 778个点。特大暴雨出现在5—9月,其中6月特大暴雨点数最多,达到8个点,其次为8月,有6个点,5月、7月、9月特大暴雨点数相当,为2~3个点;大暴雨主要出现在5—10月,6月、8月、9月大暴雨点数均超过100个点,6月最多,有122个点达到大暴雨,春末冬初(4月、12月)2013—2017年各有1个点出现大暴雨;暴雨一年四季均有出现,集中出现在5—9月,其中6月最多,有725个点出现暴雨,其次为7月、9月,均有500个以上的暴雨点出现。暴雨及以上量级的降水点,6月最多,达到855个点,其次为9月,达到628个点,7月、8月均有600个点左右,雨季开始的5月,有382个点,深秋的10月有84个点,春季的4月有36个点,其余时段(11月至翌年3月)暴雨点数少(图2)。

2.1.2    暴雨及以上量级日数。2013—2017年黔西南州暴雨以上及量级的雨日,6月最多,达到88 d;7月、8月相当,各有80个暴雨及以上量级的雨日,9月冷空气活动较频繁,暴雨及以上量级的雨日达到66 d,雨季开始的5月有38个雨日,结束前的10月有22个暴雨日,4月黔西南州对流较多,有14个暴雨日,11月至次年3月暴雨及以上量级的雨日很少。从分量级看,特大暴雨分布在5—9月,其中8月最多,有4个特大暴雨日,平均每年0.8 d;大暴雨分布在4—12月,集中分布在6—9月,其中6月最多,达到27个大暴雨日,平均每年4.5 d;暴雨日一年四季均可出现,主要出现在5—10月,特别是6—8月,每月有60个左右的暴雨日,平均每年12个(图3)。

2.1.3    暴雨及以上量级点数、日数综合分析。2013—2017年黔西南州共出现3 249个点的暴雨及以上量级的降水,分布在1—12月的403个日数中,集中分布在5—9月。其中6月暴雨及以上量级的点数、日数最多,有855个点,88 d;7月、8月的暴雨及以上量级的降水,点数、日数相当;9月暴雨及以上量级的降水虽然日数较7月、8月略少,但降水点数较7月、8月多,反映9月黔西南州系统性的暴雨过程是6月后的第2个峰值(图4)。

2013—2017年黔西南州共出现2 778个点的暴雨,分布在1—12月的292个暴雨日数中,集中分布在5—9月。其中6月暴雨点数最多,达到725个点,其次为7月、8月、9月,均在500个点左右,5月有341个点,10月有77个点,11月至次年3月暴雨点数很少;暴雨日数的分布,6月、7月、8月相当,均有60个暴雨日左右,其次为9月,有46个暴雨日,5月有27个暴雨日,4月、10月相当,有15个暴雨日左右,11月至次年的3月暴雨日数很少(图5a)。综合2013—2017年的暴雨点数、日数来看,夏季的6月出现大范围暴雨最多,其次为9月,大范围暴雨主要出现在5—9月,南支槽活跃时,在深秋至初冬,黔西南州也可出现较大范围暴雨。

2013—2017年黔西南州共出现450个点的大暴雨,分布在4—12月的99个大暴雨日数中,集中分布在5—9月。其中6月大暴雨点数最多,达到122点,其次为9月,有116个点,8月有100个点,主汛期的7月大暴雨点数较少,只有64个点,汛期开始的5月有39个点,深秋10月有7个点,4月、12月各有1个点的大暴雨;大暴雨日数的分布,6月最多,有27个大暴雨日,7月、8月、9月大暴雨日数相当,有18~19个,5月有9个,10月有6个,4月、12月各有1个大暴雨日(图5b)。综合2013—2017年的大暴雨点数、日数来看,6月出现大范围大暴雨最多,其次为9月,大范围暴雨主要出现在5—9月,初夏、初冬偶尔有大暴雨天气出现。

2013—2017年黔西南州共出现21个点的特大暴雨,分布在5—9月的12个特大暴雨日数中,其中6月特大暴雨点数最多,达到8个点,其次为8月,有6个点,5月、7月、9月相当,有2~3个点;特大暴雨日数的分布,8月最多,有4个特大暴雨日,其次为6月,有3个特大暴雨日,5月、9月各2个,7月最少,有1个特大暴雨日(图5c)。综合2013—2017年的特大暴雨点数、日数来看,夏季的6月、8月出现大暴雨最多,5月、7月、9月相当,其余月份无。

2.2    暴雨及以上量级季节变化特征

2.2.1    暴雨及以上量级点数。2013—2017年黔西南州暴雨点数夏季最多,其次为秋季,再次为春季,冬季最少。大暴雨、特大暴雨季节变化特征相同,均为夏季最多,秋季次之,再次为春季,冬季最少(图6)。

2.2.2    暴雨及以上量级日数。2013—2017年黔西南州暴雨、大暴雨季節变化特征相同,均为夏季最多,秋季次之,再次为春季,冬季最少;特大暴雨夏季最多,春秋季相同,均为2 d(年平均0.4 d),冬季无(图7)。

2.3    暴雨及以上量级空间分布特征

2013—2017年黔西南州暴雨及以上量级日数空间分布不均匀,总体呈现南北多中间少的特征。兴义市大部、兴仁市中西部、册亨县大部、望谟县西南部、晴隆县大部、普安县北部暴雨及以上量级日数近5年合计超过20 d(年平均超过4 d),其中兴义市中南部、册亨县中部超过30 d(年平均超过6 d),兴义市敬南镇、册亨县秧坝镇最多,2013—2017年合计均有37 d(年平均7.4 d);该州的中部基本在10~20 d之间(年平均在2~4 d),其中普安中部、兴仁西南部、贞丰东南部、望谟东南部暴雨及以上量级日数少,在5~10 d之间(年平均在1~2 d),望谟县昂武乡、兴仁市新龙场镇、贞丰县沙坪镇最少,2013—2017年合计均只有6 d(年平均1.2 d)(图8)。

2013—2017年黔西南州暴雨日数空间分布不均匀,总体与暴雨及以上量级暴雨日数空间分布特征相似,南北多中间少(图9a)。兴义市大部、兴仁市中西部、册亨县大部、望谟县西南部、晴隆县北部、普安县北部暴雨及以上量级日数近5年合计超过20 d(年平均超过4 d),兴义市城区、七舍镇、册亨县秧坝镇2013—2017年合计超过30 d(年平均6 d),位于七捧高原的兴义市七舍镇最多,达到33 d(年平均6.5 d);该州的中部基本在10~20 d之间(年平均在2~4 d),其中普安中部、兴仁西南部、贞丰东南部、望谟东部暴雨及以上量级日数少,在5~10 d之间(年平均在1~2 d),望谟县郊纳乡、普安县地瓜镇最少,2013—2017年合计均只有4 d(年平均0.8 d)。近5年黔西南州大暴雨日数空间分布不均匀,总体呈现南北多中间少的特征。兴义市东南部、册亨县大部、望谟县中西部、晴隆县东部、近5年合计超过5 d(年平均超过1 d),其中兴义市敬南镇、册亨县城、晴隆县光照镇、大田乡最多,达到8 d(年平均超过1.6 d);该州的中部基本在1~3 d之间(年平均在0.2~0.6 d),贞丰县、望谟县交界处无大暴雨。近5年黔西南州的特大暴雨主要出现在兴义市东南部、兴义市与兴仁市交界以及兴仁的中部以北,普安的西部边缘、望谟县城附近也有超过1次的特大暴雨出现,册亨东南部、北部、贞丰南部也出现过特大暴雨。

前人研究表明,黔西南州暴雨中心在晴隆,但是初夏(5—6月)暴雨中心在望谟、兴仁,大暴雨中心在兴义、贞丰;而本研究发现,暴雨中心在兴义、册亨,大暴雨中心在兴义东部、册亨及晴隆北部[1,8-9,11]。前人的研究资料仅为黔西南州8个县级台站,而本文综合黔西南州考核站及县级台站共171个站点资料,在大环流背景相同的情况下,空间分辨率明显提高;另外,复杂地理环境差异对其空间分布也会有较大影响,黔西南州海拔西高东低,北高南低,垂直山地气候明显,地形对天气气候的作用凸显,复杂山地使得气流被阻挡并产生绕流、爬坡,这可能也是造成全年暴雨中心、初夏暴雨中心、大暴雨中心不同的主要原因之一[16-17]。

3    结论与讨论

(1)黔西南州2013—2017年特大暴雨出现点数集中出现在5—9月,其中6月最多(8个点),其次为8月;大暴雨主要出现在5—10月,6月、8月、9月大暴雨点数均超过100个,6月最多,有122个点;暴雨集中出现在5—9月,其中6月最多,其次为7月、9月。

(2)暴雨以上及量级的雨日呈现明显的单峰结构,6月最多,达到88 d,7月、8月相当,各有80个暴雨及以上量级的雨日,11月至次年3月暴雨日很少。大暴雨分布在4—12月,集中分布在6—9月,其中6月最多,达到27个大暴雨日,平均每年4.5 d。特大暴雨分布在5—9月,其中8月最多,有4个特大暴雨日,平均每年0.8 d。

(3)暴雨以上量级日数夏季出现最多,其次为秋季、春季,冬季最少。暴雨、大暴雨季节变化特征相同,均为夏季最多,秋季次之,再次为春季,冬季最少;特大暴雨夏季最多,春秋季相同,均为2 d。

(4)2013—2017年黔西南州暴雨及以上量级日数空间分布不均匀,总体呈现南北多中间少的特征。兴义市大部、兴仁市中西部、册亨县大部、望谟县西南部、晴隆县大部、普安县北部暴雨及以上量级日数2013—2017年合计超过20 d,兴义市敬南镇、册亨县秧坝镇最多,达37 d;望谟县昂武乡、兴仁市新龙场镇、贞丰县沙坪镇最少,仅有6 d。2013—2017年黔西南州大暴雨日数空间分布不均匀,总体呈现南北多中间少的特征。兴义市东南部、册亨县大部、望谟县中西部、晴隆县东部2013—2017年合计超过5 d,其中兴义市敬南镇、册亨县城、晴隆县光照镇、大田乡最多,达到8 d,贞丰县、望谟县交界处2013—2017年未出现过大暴雨。特大暴雨主要出现在兴义市东南部、兴义与兴仁交界以及兴仁中部以北。

4    参考文献

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