临汾市多尺度短时强降水时空分布特征＊

2020-05-08樊瑞瑞李倩倩马睿卿孙悦张斌

科技与创新 2020年8期

樊瑞瑞，李倩倩，马睿卿，孙悦，张斌

临汾市多尺度短时强降水时空分布特征＊

樊瑞瑞1，李倩倩2，马睿卿3，孙悦1，张斌1

（1.临汾市气象局，山西临汾 041000；2.临汾市防雷减灾中心，山西临汾 041000；3.襄汾县气象局，山西临汾 041500）

采用临汾市17个气象观测站近10年小时雨量数据，对临汾市不同时间尺度短时强降水的时空分布特征进行分析，结果表明，临汾市近10年短时强降水日数自东北到西南呈现多—少—多的带状分布特征；临汾市1 h、3 h强降水日数呈上升趋势，12 h强降水日数随时间呈下降趋势；短时强降水主要集中在每年7、8月，傍晚前后和半夜出现的概率比较高；临汾市1 h降水极值随时间呈减小趋势，而3 h、12 h降水极值随时间呈增大趋势。

短时强降水；时空变化；线性趋势；山洪

短时强降水由于其降水时间短、突发性强，易造成城市内涝、山洪、泥石流等灾害，严重时甚至威胁到人身安全，因此受到广泛关注。一些学者对中国不同区域的短时强降水的变化趋势特征进行了研究[1-4]，而关于临汾市短时强降水气候分布特征的研究几乎没有。本文研究了临汾市不同时间尺度的短时强降水时空分布特征，有利于提高对短时强降水的预报预测能力，可为预防城市内涝、山洪、泥石流等灾害提供科学分析依据。

1 资料与方法

本文采取了临汾市17个国家站2007—2016年每年4—10月逐小时降水数据，数据可靠。本文中短时强降水是指12 h以内的降水。中央气象台定义短时强降水为1 h降水量1≥20 mm的降水，本文在此基础上定义1 h降水量1≥ 20 mm、连续3 h降水量3≥30 mm、连续12 h降水量12≥40 mm的降水事件为短时强降水事件。1 d中如果有1个或1个以上的观测站出现强降水，则记为1个强降水日，如果1 d有多个观测站出现强降水或者同一个观测站1 d出现多次强降水，都按照1个强降水日进行计数。

2 短时强降水的空间分布特征

2007—2016年临汾市1 h强降水日数的空间分布如图1所示。从图1中可以看出，近10年临汾市1 h强降水总日数分布自东北到西南呈现多—少—多的带状分布特征，东北部和西南部强降水日数多，中间强降水日数少，强降水日数分布的梯度较大。3 h、12 h强降水总日数分布与1 h强降水类似（图略），空间分布具有一致性。1 h强降水总日数各站平均出现11.9 d，最大值出现在古县（17 d），最小出现在隰县、曲沃（9 d）。3 h强降水总日数各站平均出现了10.6 d，最大值出现在乡宁（16 d），最小值出现在蒲县（6 d）。12 h强降水总日数各站平均出现了13.1 d，最大值出现在襄汾（18 d），最小值出现在隰县（8 d）。

图1 2007—2016年临汾市1 h强降水日数的空间分布

3 短时强降水的变化特征

3.1 短时强降水的年际变化特征

2007—2016年临汾市短时强降水日数的时间序列如图2所示。

图2 2007—2016年临汾市短时强降水日数的时间序列

近10年临汾市1 h强降水出现的年平均日数为11 d，3 h的强降水出现的年平均日数为9.4 d，12 h的短时强降水出现的年平均日数为7.8 d。从图2中可以看出，三类短时强降水日数在2009年和2015年左右为波谷，2010—2013年为波峰。1 h短时强降水日数随时间呈三升三降，整体呈上升趋势。2016年1 h短时强降水日数最多，为17 d；2009年1 h短时强降水日数最少，为4 d。3 h短时强降水日数随时间也呈上升趋势，2013年3 h的短时强降水日数最多，为17 d；2008年、2009年、2015年3 h短时强降水日数最少，为4 d。12 h短时强降水日数的变化与1 h、3 h短时强降水的不同，随时间呈下降趋势。2010年、2012年、2013年 12 h的短时强降水日数最多，为11 d；2015年12 h短时强降水日数最少，为2 d。总而言之，持续时间短的强降水增多，持续时间长的强降水减少。

3.2 短时强降水的月变化特征

在4—9月，任何时间尺度的短时强降水都有可能出现，但都主要集中出现在7—8月，10月未出现短时强降水。近10年中1 h、3 h、12 h强降水出现在7月的日数分别为46 d、46 d、36 d，出现在8月的日数分别为40 d、34 d、25 d。7—8月出现1 h、3 h、12 h短时强降水的概率分别为78.2%、85.1%、78.3%，因此，短时强降水主要出现在7—8月。

3.3 短时强降水的日变化特征

临汾市短时强降水具有明显的日变化特征。为了更好地得出临汾地区短时强降水出现的时段，对比分析1 h强降水的日变化特征。短时强降水主要出现在下午到前半夜，24 h降水分布呈双峰型，17：00出现的强降水日数最多，共出现16 d，占总日数的8.7%，次峰值出现在23：00，共出现12 d，占总日数的6.6%，傍晚强降水发生频次高是午后多对流造成的[5]。综上所述，临汾市短时强降水多出现在傍晚前后和半夜前后。

4 短时强降水极值的变化特征

短时强降水由于其强度大，致灾性强，因此研究其降水强度的极端性是十分必要的。不同时间尺度的降水极值随时间呈多波动状，2008年为波谷，2009年左右为波峰，2009—2014年呈波动下降，2014年为波谷，2015年为波峰。从线性趋势上发现，1 h降水极值随时间呈减少趋势，而3 h、12 h降水极值随时间呈增大趋势，12 h降水极值增大的最为明显，相关系数均未通过0.05显著性检验。

最大1 h降水极值为72 mm，出现在2010-08-01；最大3 h降水极值为96.1 mm，出现在2010-08-01；最大12 h降水极值为148 mm，出现在2015-08-02。另外，从近10年的降水极值出现的月份看，有5年的1 h降水极值出现在7月，4年出现在8月，1年出现在6月。有7年的3 h降水极值出现在7月，3年出现在8月。有6年的12 h降水极值出现在7月，4年出现在8月。说明短时强降水的强度在7—8月最强。