山东博山50年暴雨变化特征分析

王卫东等

摘要

利用博山区1964～2013年的降水观测资料，采用统计和回归方法对博山区50年来暴雨变化特征进行了分析。结果表明，50年来博山区共有115个暴雨日，年平均暴雨日数为2.3 d，暴雨日数年际变化较大，总体呈现增多的趋势，暴雨日数随时间的变化与年降水量随时间的变化有很好的相关性，总体呈现增多的趋势，且线性变化趋势基本一致；暴雨春季出现次数少，夏季最多，秋季次之、多于春季，冬季没有出现，7～8月份是暴雨高峰期，6、9月是暴雨多发期；4、5、10、11月是暴雨少发期；暴雨具有明显的日变化特征，即暴雨发生在夜间（20：00～次日08：00）的频次和雨量均高于白天时段；暴雨初、终日期及初终间日数的年际间振荡幅度较小，且随着年代的增加，暴雨初、终日期呈现延后的趋势，初终间日数呈现缓慢增多的趋势，即暴雨期逐渐延长，这与全球气候变暖的趋势有关。

关键词暴雨；周期变化；气候趋势

中图分类号S161.6文献标识码A文章编号0517-6611（2015）21-229-03

暴雨是指24 h日降水量≥50 mm的降水，常在积雨云中产生。由于降水持续时间短、降水量大，常造成洪涝灾害和严重的水土流失、山体滑坡，导致工程失事、堤防溃决和农作物被淹等重大的经济损失[1]。特别是对于一些地势低洼、地形闭塞的地区，雨水不能迅速宣泄造成农田积水和土壤水分过度饱和，造成更多的灾害，同时暴雨也是一地增加降水量的主要来源之一。博山地处鲁中山区，总面积682 km2，境内多山，鲁山、原山、岳阳山、鹿角山四大山系由东、南、西三面环绕，大小山头1 300多个。地势南高北低，呈簸箕状，淄、孝二水横穿区境，逶迤北流[2]。由于独特的地理环境造成博山多发暴雨天气，并常伴有雷电、大风，容易导致各种气象灾害的发生。笔者利用博山区1964～2013年的历史气象资料，分析该区50年来暴雨变化特征，以期提高对博山区暴雨气候变化规律的认识，为暴雨的预报、预警和防灾减灾提供科学依据。

1资料与方法

选用博山区1964～2013年的历年降水资料，以20：00为日界，按照24 h日降水量≥50 mm作为一个暴雨日，进行统计、回归分析[3]。按照气候季节划分四季的标准进行四季的划分，形成冬季（12月～次年2月）、春季（3～5月）、夏季（6～8月）和秋季（9～11月）进行季、月变化分析；以夜间（20：00～次日08：00）雨量大于白天（08：00～20：00）雨量作为暴雨主要出现在夜间，反之作为暴雨主要发生在白天[4]，进行日变化的分析[5]。

2 暴雨的气候变化特征

2.1暴雨的年变化特征

1964～2013年博山区共有115个暴雨日，年平均暴雨日数为2.3 d，图1显示50年来暴雨日数年际变化较大，总体呈现增多的趋势，气候倾向率为0.247 d/10a；最多暴雨日数为7 d，出现在2005年；最少暴雨日数为0 d，分别出现在1970～1971、1979、1984、1989、2006年，占总年数的12%，最多暴雨日数与最少暴雨日数相差7 d。50年中，年暴雨日数超过1 d的年份占总年份的88%；年雷暴日数超过3 d的年份占总年份的36%，主要出现在20世纪60年代、70年代末～80年代初、90年代和2003～2005年；年暴雨日数超过5 d的年份占总年份的12%。

年暴雨日数随时间的变化与年降水量随时间的变化有很好的相关性，总体呈现增多的趋势，且线性变化趋势基本一致，个别年份差异明显（图1）。2005年年降水量1 147.2 mm，出现暴雨日数7 d，均为50年来最多。年降水量超过900 mm的1978、1990、1994～1995、2003～2005年年暴雨日数均在3 d或以上；年降水量<800 mm的1970～1971、1979、1984、1989、2006年年暴雨日为0 d，其中既有年降水量超过600 mm而小于800 mm的1970～1971、1979、1984年，又有年降水量为442.2 mm的1989年。随着年降水量的增加年暴雨日数也基本呈现增多的趋势，原因多为大范围规则降水造成，有的年份如1965、1981、1986年年降水量<600 mm但年暴雨日数出现3 d，造成的原因多为局地热对流天气。这就给博山地區的暴雨预报提出了很高的要求和严峻的挑战，既要考虑大范围规则降水，也要考虑博山地处鲁中山区独特的地形造成的局地热对流天气的影响。

2.2暴雨的季、月变化特征

由表1可知，博山区春、夏、秋、冬4个季节的50年平均暴雨日数分别为0.14、1.74、0.42、0 d，分别占全年的6.09%、75.65%、18.26%和0%。可见，暴雨春季出现次数少、夏季最多，秋季次之、多于春季，冬季没有出现。这与博山暖温带大陆性季风区半湿润气候冬夏季风进退的季节性变化相一致[6]。

由图2可知，除1、2、3和12月份没有暴雨发生外，其余月份均有暴雨发生。4～11月份暴雨日数的月变化与气温、降水的月变化趋势基本一致，气温升高、降水增多，暴雨日数随之增加，气温下降、降水减少，暴雨日数随之减少；暴雨日数以7、8月份为中心呈基本对称式变化，月平均气温、降水量以7月份为中心呈单峰基本对称式变化。暴雨日数极端高峰期与气温、降水极端高峰期略有差异，前者出现在8月份，后者出现在7月份。8月份平均暴雨日数0.76 d，占全年的33.04%；96.52%的暴雨日数集中在5～10月份，4、11月份仅占3.48%。7～8月份是暴雨高峰期，6、9月是暴雨多发期，4、5、10、11月是暴雨少发期；年暴雨开始月份4月，结束月份11月，两者出现暴雨的次数相同（表1）。

博山区暴雨季、月变化特征主要是地处暖温带大陆性季风区半湿润气候受不同的天气系统影响所致[7]。春季，当锋面过境前后，槽前、切变线附近冷暖空气交界区存在强烈的辐合和上升运动，多引发暴雨天气[8]；进入夏季，主要受西北太平洋副热带高压或其边缘控制，副高将南方大洋上湿热的空气输送到北方与南下的冷空气相遇极易引发暴雨天气有时还会伴有雷暴、大风、冰雹等强对流天气[9]；秋季副高南撤西北气流加强，大气层结较为稳定，暴雨出现较少，有时受北上台风影响容易造成暴雨天气；冬季受冷高压控制，寒冷干燥，无暴雨出现[10]。

2.3暴雨的日变化特征

经统计（表2），博山区50年中夜间（20：00～次日08：00）累计出现暴雨66次，占50年累计出现总次数的57.4%；白天（08：00～20：00）累计出现暴雨49次，占50年累计出现总次数的42.6%。50年中夜间出现的暴雨量累计为4 272.4 mm，占全部暴雨量的51.6%；白天出现的暴雨量累计为4 015.2 mm，占全部暴雨量的48.4%。一天中2个时段均有可能发生暴雨，具有明显的日变化特征，即暴雨发生在夜间的频次和雨量均高于白天时段。

2.4暴雨的初、终日变化特征

统计分析博山区1964～2013年逐年暴雨初、终日表明，博山区最早暴雨初日出现在4月22日（1998年），最晚暴雨终日出现在11月9日（1993年）；平均暴雨初日出现在6月17日，平均暴雨终日出现在7月23日；最长暴雨初终间日数201 d，最短暴雨初终间日数0 d，平均暴雨初终间日数35.7 d。一年中，把暴雨的初、终日期分别以1月1日为零起点转化为相对日期序列，作暴雨初、终日相对日期变化图，并进行趋势分析，从图3可以看出，除个别年份外，博山区暴雨初、终日期及初终间日数的年际间振荡幅度较小，且随着年代的增加，暴雨初、终日期呈现延后的趋势，初终间日数呈现缓慢增多的趋势，即暴雨期逐渐延长，这与全球气候变暖的趋势有关。

3结论

（1）50年来博山区共有115个暴雨日，年平均暴雨日数为2.3 d，暴雨日数年际变化较大，总体呈现增多的趋势，气候倾向率为0.247 d/10a，最多暴雨年份与最少暴雨年份相差7 d。年暴雨日數随时间的变化与年降水量随时间的变化有很好的相关性，总体呈现增多的趋势，且线性变化趋势基本一致。有些降水相对较多的年份暴雨出现次数比一些降水相对较少的年份出现次数少，原因多与大范围规则降水和博山地处鲁中山区独特的地形造成局地热对流天气共同影响有关，这就给博山地区的暴雨预报提出了很高的要求和严峻挑战。

（2）一年中，暴雨春季出现次数少、夏季最多，秋季次之、多于春季，冬季没有出现。这与博山暖温带大陆性季风区半湿润气候冬夏季风进退的季节性变化相一致。4～11月份暴雨日数的月变化与气温、降水的月变化趋势基本一致，气温升高、降水增多，暴雨日数随之增加，气温下降、降水减少，暴雨日数随之减少，96.52%的暴雨日数集中在5～10月份，7～8月份是暴雨高峰期，8月份月平均暴雨日数0.76 d，占全年的3304%，为极端高峰期； 6、9月是暴雨多发期；4、5、10、11月是暴雨少发期。

（3）一天中，暴雨发生在夜间（20：00～次日08：00）的概

率为57.4%，降水量占全部暴雨量的51.6%；发生在白天（08：00～20：00）的概率为42.6%，降水量占全部暴雨量的48.4%，具有明显的日变化特征，即暴雨发生在夜间的频次和雨量均高于白天时段。

（4）博山区最早暴雨初日出现在4月22日，最晚暴雨终日出现在11月9日；平均暴雨初日出现在6月17日，平均暴雨终日出现在7月23日；最长暴雨初终间日数201 d，最短暴雨初终间日数0 d，平均暴雨初终间日数35.7 d。除个别年份外，博山区暴雨初、终日期及初终间日数的年际间振荡幅度较小，且随着年代的增加，暴雨初、终日期呈现延后的趋势，初终间日数呈现缓慢增多的趋势，即暴雨期逐渐延长，这与全球气候变暖的趋势有关。

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