郑 新，宋 媛，崔 宇

（1.兰州气象局，甘肃 兰州 730020；2.甘肃省气象局，甘肃 兰州 730000）

1 引言

1 h内大量级的降水很容易造成山体滑坡、泥石流等重大地质灾害。目前，气象上通用将1 h降水量≥20 mm作为短时强降水的量级标准。近些年，许多学者对不同地区的小时强降水特征进行了分析研究，苏锦兰等[1]基于云南全省小时降水，对全年范围内的降水总体特征、降水日变化、降水事件贡献、极端降水分布的区域差异做了详细分析，获得了云南地区小时降水特性及空间差异；杨春等[2]从降水比率、强降水占比、强降水频次、强降水事件、极大强降水及极端强降水阈值等方面分析了重庆小时降水的时空分布特征。甘肃特殊的地形导致其暴雨具有明显的对流性特征，因此，研究小时降水的时空分布特征，把握其发生规律，有利于甘肃暴雨、短强等灾害性天气预报准确率的提高，对甘肃防灾减灾工作的开展具有重要意义。

本研究利用1981—2020年甘肃省国家站4—9月小时降水资料对小时强降水频次、强度和极值的时空分布特征进行了全面的分析，以期进一步认识甘肃地区小时时间尺度降水及强降水的规律。

2 小时强降水对总降水的贡献率

围绕甘肃地区1981—2020年4—9月小时强降水的降水量和降水频次对总降水量和降水频次贡献率进行分析，结果表明：降水量贡献率（图1a）和降水频次贡献率（图1b）在空间分布上基本一致，降水频次贡献率不到0.3%，但是降水量的贡献大值区接近7.0%，说明小时强降水出现的频次虽然不高，但是降水强度大，对总降水的贡献较大。小时强降水在陇南地区东南部、陇东、甘南高原及甘岷山区最容易出现，降水量贡献率达3%以上，其次是陇中地区，最小为河西地区，降水量贡献率不足0.5%。造成陇南和陇东地区小时强降水的降水量和降水频次对总降水量和降水频次贡献率较大的原因主要是这些地区多为河谷地区，地势也是西北高东南低，有利于暖湿气流向西北推进，同时该地区河谷为喇叭口地形，使气流辐合上升得以加强，容易形成小时强降水[3-4]。太子山地区贡献率高的主要原因是地形落差很大，水汽在该处被抬升[5]。而甘南高原虽然地形落差大，但是由于海拔较高，不容易产生强对流天气，所以贡献率相对较小。

图1 甘肃省1981—2020年小时强降水降水量（a）和降水频次（b）对总降水量和降水频次贡献率（单位：%）

3 小时强降水的空间分布特征

3.1 年累计小时强降水极值及频次的空间分布特征

从年累计小时降水极值（图2a）来看，整体分布呈现一高一低的分布特征，陇中及以南地区为高值区，陇中以西地区为低值区，40 mm/h以上的降水极值均出现在强降水频次高值区。从平均降水频次（图2b）来看，整体分布呈现一高一低（河东高河西低）的分布特征，主要存在3个高频次中心，分别为甘岷山区、陇南地区东南部及陇东地区北部。年累计小时强降水极值及频次的空间分布特征与年降水的空间分布基本一致，其原因也类似。

图2 甘肃省1981—2020年小时降水极值（a）及小时强降水频次（b）分布

3.2 不同月份的小时强降水极值及频次的空间分布特征

不同月份的小时强降水极值及频次的空间分布表明（图3），小时强降水频次主要出现在7—8月，尤其是甘南高原、甘岷山区、陇南东南部及陇东地区。4月、9月小时强降水频次全省基本未发生，仅在陇南个别地区发生。5月小时强降水逐渐增多，6月强降水主要出现在陇南地区东南部至陇东地区东北部一带。从小时降水最大雨强来看，7—8月最大雨强最强，主要出现在甘南高原、甘岷山区、陇南东南部及陇东地区。其次是6月，主要出现在陇南地区及陇东地区南部和甘岷山区，4月和9月仅在陇南零星地区出现20 mm/h强降水，主要原因为7—8月受东亚夏季风影响，河东地区水汽较为充沛，伊朗高原、蒙古低压等影响北方冷空气活动频繁，容易在河东地区发生对流，同时受地形影响，在甘南高原、甘岷山区、陇南东南部及陇东地区容易形成小时强降水高值区[6]。

图3 甘肃省1981—2020年4—9月逐月小时降水极值（a,c,e,g,i,k）及小时强降水频次（b,d,f,h,j,l）分布

3.3 不同时次小时强降水极值及频次的空间分布特征

从小时强降水出现频次和最大雨强的空间分布的日变化来看，17～24时为强降水出现的活跃期，超过30%的区域均出现过强降水，最强时次为20时，超过18%的站点出现20 mm/h以上的强降水。08时为强降水不活跃期，仅不足3%的站点出现强降水。小时强降水出现频次的空间分布差异较大，17～18时在甘南高原容易出现分散性强降水，19～21时在太子山及甘岷山区容易出现强降水，20～24时在陇东地区中部容易出现强降水，21～04时在陇南地区东南部容易出现强降水。

4 小时强降水的时间分布特征

4.1 小时强降水极值及频次的年变化特征

对甘肃省1981—2020年不同小时降水极值及区域小时强降水频次年变化进行分析，结果表明：小时降水极值年际波动变化并不显著，小时强降水频次在近10年有增加趋势，尤其在2013年以后明显增多，见图4。

图4 甘肃省1981—2020年不同区域小时降水极值（a）及小时强降水频次（b）年变化

4.2 小时强降水极值及频次的月变化特征

从甘肃省1981—2020年4—9月不同区域（河西、陇中、陇南、陇东及甘南高原地区）小时强降水频次及小时降水极值月变化来看，小时最大雨强呈单峰型（图5a），在7—8月出现极端强降水概率最大。7月陇中地区与陇东地区极端雨强相差不大，8月极端强降水主要出现在陇南地区。河西地区最小，未出现40 mm以上的极端雨强。从强降水频次来看（图5b），强降水主要集中在7—8月，呈单峰型分布，甘南地区峰值主要出现在7月，其余地区峰值出现在8月，整体上来说，陇东地区全年强降水频次最高，其次为陇南地区。

图5 甘肃省1981—2020年4—9月不同区域小时降水极值（a）及小时强降水频次（b）月变化

4.3 小时强降水极值及频次的日变化特征

对甘肃省1981—2020年4—9月不同区域小时强降水频次及小时降水极值日变化特征进行分析。首先，从小时最大雨强来看（图6a），极端降水呈多峰分布，峰值多出现在午后至夜间，在凌晨至上午时段出现强降水的频次较少，但小时最大雨强较强。其次，从出现频次日变化可以看出（图6b），甘肃省不同区域小时强降水频次日变化特征存在差异，河西地区明显低于其余地区，17～23时是各区域小时强降水频次的高值时段，河西地区峰值主要出现在19时，陇中地区和甘南地区峰值主要出现在20时，陇南地区主要出现在21时，陇东地区在20～24时和17时出现2个峰值。此外，河西地区强降水频次明显偏小，陇南和陇东地区降水频次峰值大于其余地区。

图6 甘肃省1981—2020年不同区域多年平均小时降水极值（a）及小时强降水频次（b）日变化

5 小结

本研究利用1981—2020年甘肃省国家站4—9月小时降水资料分析了甘肃暖季小时强降水的时空分布特征，得到如下结论：

（1）小时强降水降水频次贡献率不到0.3%，但是降水量贡献大值区接近7.0%，说明小时强降水出现的频次虽然不高，但是降水强度大，对总降水的贡献较大，且地形是影响贡献率的主要因素。

（2）年累计小时强降水极值及频次的空间分布整体呈现河东高河西低的特征，甘岷山区、陇南地区东南部及陇东地区北部是3个强降水高频次中心，40 mm/h以上的降水极值也均出现在这些地方。不同月的小时强降水极值及频次的空间分布与年累计结果一致。

（3）小时降水极值年际波动变化并不显著，小时强降水频次在近10年有增加趋势，尤其在2013年以后明显增多。

（4）受东亚夏季风和地形的共同影响，7—8月小时强降水频次最高，雨强最大；整体上来说，陇东地区全年强降水频次最高，其次为陇南地区。

（5）小时最大雨强的日变化特征成多峰分布，峰值多出现在午后至夜间，在凌晨至上午时段出现强降水的频次较少，但小时最大雨强较强，且17～24时是甘肃各区域强降水出现的活跃期。此外，河西地区强降水频次明显偏小，陇南和陇东地区降水频次峰值大于其他地区。