1960—2009年延边地区暴雨气候特征变化分析

金钢铁　李善淑　曹丽娜

[摘 要] 利用1960-2009年吉林省延边州7个站逐日降水资料，采用线性趋势分析、小波分析等统计方法，对延边州暴雨时空分布和变暖前后暴雨变化特征進行分析。结果表明，暴雨空间分布明显，由西向东明显增多；50%以上县市暴雨呈增多趋势。全州范围暴雨过程气候倾向率为0.068 d/10 a，暴雨强度随时间明显减弱；暴雨和局地暴雨均有4～5 a、11～12 a短周期和25 a长周期；区域暴雨有3～4 a和18 a周期。暴雨年代际变化表现在20世纪60、80、90年代暴雨偏多，20世紀70年代暴雨异常少，而大暴雨20世纪60年代最多，2000年代无大暴雨。20世纪90年代后与前30年冷期相比暴雨变化特征表现为：区域暴雨明显增多，其增幅为0.27 d/a，局地暴雨频率有所减少；大暴雨明显减少，其减少幅度达0.28 d/a；7月暴雨明显增多，相反，8月暴雨明显减少。

[关键词] 暴雨；气候特征；冷、暖期暴雨变化；周期

[中图分类号] P468.024 [文献标识码] A [文章编号] 1674-7909（2017）21-76-3

延边州位于吉林省东部，地处中、朝、俄三国交界，面临日本海。延边州地势西高东低，自西南、西北、东北三面向东南倾斜，以珲春市一带为最低。暴雨是延边州最主要的气象灾害之一，本文主要针对延边州7个县市暴雨气候特征进行分析，重点比较进入暖期后暴雨变化特征，以期为该地区暴雨气候诊断和汛期旱涝预测提供依据，为当地各级政府部门组织开展气象防灾减灾工作提供决策参考[1，2]。

1 资料选取与方法

1.1 资料说明

统计延边州敦化、安图、汪清、和龙、龙井、延吉和珲春等7站1960-2009年逐日降水资料。规定20：00-20：00内24 h雨量在≥50.0 mm定义为暴雨，≥100.0 mm定义为大暴雨。若某台站日降水量达到上述量级的，则称1站次暴雨日和大暴雨日，统称为暴雨日；在同一场暴雨过程中，若出现暴雨站数≥3站时，计为区域性暴雨，≤2站时计为局地暴雨。

1.2 分析方法

1.2.1 线性趋势分析法。用线性回归方法对延边州暴雨日数进行趋势分析。以暴雨时间序列（y）与年序数（x）建立一元回归方程：yi=a+bxi（i=1，2，3，……，n）。其中，n为序列长度。取b×10为暴雨日数变化倾向率，b值符号“+”“-”分别反映降水指标增加或减少趋势。

1.2.2 小波分析方法。将时间序列在时间域和频率域上同时进行分解，可揭示延边州暴雨日数时间序列的周期性。对于时间序列f（t），其小波变换定义式为：

[Wf（t0，a）=a-1/2f（t）g（t-t0a）dt]。其中，t0是平移因子，表示波动在时间上平移，其变化范围是0～n；a称为尺度参数，反映了小波周期长度，1/a相当于频率，g（t）为小波函数。

2 暴雨时空分布特征

2.1 暴雨空间分布

延边州暴雨空间分布具有明显区域差异，1960-2009年暴雨日数由西到东部明显增多。1960-2009年，东部珲春市暴雨最多，达67 d，频率为1.34 d/a，为全州暴雨多发区；北部汪清县仅为25 d，频率0.5 d/a，为暴雨最少县市，其他县市暴雨发生率为0.5～0.7 d/a（见图1）。大暴雨空间分布东部最多，中南部最少。1960-2009年，珲春市大暴雨8 d，频率为0.16 d/a，每10年发生1.6次，其他县市在一两天，发生概率特别低，25～50年一遇（见图2）。

2.2 单站暴雨时间变化分析

2.2.1 单站暴雨年代际变化。20世纪60、80、90年代暴雨偏多，20世纪70年代暴雨最少，进入2000年后与历年基本持平。各站暴雨年代际变化趋势，敦化市和珲春市保持不变，和龙市呈减少趋势，其他县市均增加趋势，其中龙井市暴雨增加最明显，倾向率为0.8 d/10 a，其次是安图，为0.7 d/10 a，延吉市为0.5 d/10 a。

分析延边州大暴雨年代际变化，20世纪60年代发生次数最多（10站次），占总大暴雨的59%；20世纪80年代排第二位，共发生5站次；20世纪70年代和90年代各发生1次；进入2000年后延边州无大暴雨。

2.2.2 单站暴雨月、旬分布特征。延边州暴雨月际分布呈单峰型（见图3），4-11月均可出现，主要发生在6-9月，从6月开始暴雨逐渐增多，到8月达到最多，进入9月迅速减少，到11月暴雨出现概率非常低，只占全年的0.8%。8月暴雨日数多达109站次，占全年暴雨的45%。延边州暴雨从4月下旬起到11月中旬结束，主要集中在7月中旬至8月下旬（见图3），占全年的68%，其中8月下旬暴雨最多，达53站次。大暴雨月分布情况来看，17站次大暴雨中16次大暴雨均在8月，约占总暴雨次数的94%；大暴雨主要集中在8月下旬，占59%。

2.2.3 暴雨强度年代际变化。1960-2009年，20世纪60年代暴雨极值出现在珲春市（1961年8月4日），为176.1 mm；20世纪70年代最大极值为102.5 mm，在珲春市（1979年8月18日）；20世纪80年代极值为135.4 mm，在龙井市（1982年8月28日）；20世纪90年代极值为138.7 mm，为敦化市（1990年8月22日）；2000年代极值为86.5 mm，为珲春市（2008年7月16日）。暴雨强度随时间趋于减弱。

3.3 延边州暴雨过程时间变化特征

3.3.1 暴雨年际变化。延边州年暴雨过程日数年际变化大，年最多暴雨日数为9.00 d，年平均暴雨日数为2.72 d。1960-2009年，延边州暴雨日随时间增多趋势，气候倾向率0.068 d/10 a。

3.3.2 暴雨周期分析。对1960-2009年延边州暴雨日数序列进行Morlet小波分析可知，暴雨日数波动主要有3个频率，即4～5 a、11～12 a和25 a周期（见图4），其中4～5 a周期信号在20世纪80年代末较强，11～12 a周期信号相对最强，1960-2009年整个年代际均存在。区域暴雨波动主要有2个频率，即3～4 a和18 a周期（见图5），其中18 a周期信号1960-2009年整个年代际均存在，3～4 a周期在20世纪80年代后较强。局地暴雨波动主要有3个频率，即4～5 a、11～12 a和25 a周期（见图5），其中11～12 a周期信号在1960-2009年整个年代际均存在，4～5 a周期在20世纪90年代后较强。

3.3.3 冷、暖期暴雨变化特征。1960-2009年，延边州共出现136次（天）暴雨过程，其中区域暴雨27次，局地暴雨109次。区域暴雨和局地暴雨出现频率分别为0.54 d/a和2.18 d/a。局地暴雨最早4月21日，最晚11月12日，持续时间长达半年多；区域暴雨最早在6月24日，最晚在9月19日，持续时间不足3个月。延边州暴雨冷暖期变化情况来看区域暴雨进入暖期后明显增多，其频率为0.70 d/a，比冷期增多0.27 d/a；局地暴雨有所减少，但减少幅度不明显。

大暴雨过程分析来看，延边州共出现11次大暴雨过程，其中区域大暴雨出现3次，局地大暴雨出现8次，进入暖期以来大暴雨明显减少，只发生过1次，大暴雨变化幅度达到-0.28 d/a。

1960-2009年，延边州暴雨高发期在8月，变暖前后暴雨变化分析中发现7月暴雨进入暖期后明显增多，频率从冷期的0.57 d/a增加到1.05 d/a，增幅达0.48 d/a；相反，8月暴雨明显减少，从1.37 d/a减少到0.70 d/a，减幅达0.67 d/a。

4 结论

①暴雨分布具有空间差异，由西向东明显递增，东部珲春市为延边州暴雨（大暴雨）多发区。

②暴雨（大暴雨）最多发生在8月，其中8月下旬是暴雨（大暴雨）高发期。

③进入暖期后50%以上县市单站暴雨增多趋势，增多区主要在中南部地区；8月暴雨频率少于7月。

④50年来暴雨过程日数随时间有增多趋势，其气候倾向率为0.068 d/10 a，暴雨强度呈减弱趋势。

⑤小波分析表明延边州暴雨和局地暴雨均有4～5 a、11～12 a短周期和25 a长周期，区域暴雨有3～4 a和18 a周期。

⑥进入暖期后区域暴雨明显增多，局地暴雨有所减弱；大暴雨明显减少。

参考文献

[1]鲍名，黄荣辉.近40年我国暴雨的年代际变化特征[J].大气科学，2006（6）：1057-1067.

[2]袭祝香，孙力，刘实.吉林省单站暴雨特征分析及评估方法[J].气象科学，2009（2）：230-234.