2015—2017年北京市海淀区汛期降水变化特征分析

王冠 刘建忠 刘文军 张玮 王莹

摘要 为揭示海淀区降水变化规律，利用2015—2017年汛期气象水文共享逐日降水资料，分析了近3年汛期降水变化特征。结果表明，海淀区汛期总降水量2016年最多，其次为2017年，2015年最少，其主要受年度最大暴雨影响。2017年汛期局地暴雨日数最多。海淀区汛期降水中心与暴雨中心分布特征一致，呈现2015年、2016年西北部沿山地带多、2017年东南部多的特点，降水中心的分布变化主要受暴雨中心影响。最大暴雨降水量对降水中心分布影响较大。降水中心变化的原因初步分析认为，2015年、2016年，受地形影响，在山前地带出现降水大中心；2017年，最大暴雨过程降水量相对2015年、2016年较小，局地暴雨天数多，受暴雨中心变化影响，降水中心出现在东南部。海淀区地形复杂，监测站点数量和位置的不同对降水量分布影响较大，站点的增多能更好地体现海淀区降水局地化分布特点。

关键词 降水；汛期；变化特征；北京海淀；2015—2017年

中图分类号 P467；P458.12 文献标识码 A 文章编号 1007-5739（2018）21-0204-04

Precipitation Change Characteristics During Flood Season of Haidian District in Beijing City from 2015 to 2017

WANG Guan 1 LIU Jian-zhong 2 LIU Wen-jun 2 ZHANG Wei 2 WANG Ying 2

（1 Haidian District Municipal Early Warning Center in Beijing，Beijing 100080； 2 Haidian District Meteorological Service in Beijing）

Abstract In order to reveal the regularity of precipitation change in Haidian District，the precipitation change characteristics during flood season in the past three years were analyzed by using daily precipitation of meteorological and hydrological sharing data in the flood season from 2015 to 2017.The results showed that the total precipitation during flood season in Haidian District was the most in 2016，followed by 2017，and the least in 2015.It was mainly affected by the most significant annual rainstorm.The number of local rainstorm days was the largest during flood season in 2017.The distribution characteristics of the precipitation center were consistent with the rainstorm center during flood season in Haidian District，showing the characteristics of more precipitation in the northwest along the mountains in 2015 and 2016，and more in the southeast in 2017.The preliminary analysis showed that change of precipitation center was affected by the topography in 2015 and 2016，there was a large rainfall center appeared in the piedmont zone.Compared with 2015 and 2016，the precipitation of largest rainstorm rainfall in 2017 was relatively smaller，the number of local rainstorm days was more，rainstorm center appeared in the southeast，which affected by the change of rainstorm center.The terrain of Haidian District is complex，the number and location of monitoring stations greatly affect the distribution of precipitation.The increase of the stations can better show the distribution characteristics of precipitation in Haidian District.

Key words precipitation；flood season；change characteristic；Haidian Beijing；2015-2017

城市氣象，特别是北京等超大城市气象的研究愈来愈引起诸多专家的高度重视。针对北京市降水变化规律，不同学者开展了大量研究工作。徐宗学等[1]、王秀荣等[2]研究发现，北京地区降水量年内分配极为不均，降水量主要集中于夏季（6—8月），可占全年降水量的72.5%。王佳丽等[3]研究结果表明，北京年降水量呈减少趋势，主要是由夏季降水减少引起的。钟一丹等[4]研究发现，北京中心城区最大1 h降雨量总体呈现增长趋势，城市局地暴雨强度有所增强。宋晓猛等[5]对北京地区降水极值的研究发现，北京地区降水极值的空间分布受地形特征和城市化发展等因素影响而呈现出由东向西递减的趋势，且形成了局部区域高值中心。石炳茹等[6]研究表明，北京市汛期降雨变化呈局地性、突发性、短历时、强度大等特点。这些都是基于气象部门布设的自动气象站资料进行分析的。因此，利用气象和水文降水量观测资料探讨海淀区汛期降水变化特征有助于了解区域降水情况，对海淀区应急响应和安全度汛等方面有着重要意义。

近年来，随着部门合作更加深入，水务、环保等部门监测资料进一步共享，气象监测站点更加稠密，数据更加丰富。加之北京开展分区预警工作以来，对气象工作的要求更高。海淀区作为科技创新核心区，对精细化、智慧化管理服务的要求越来越高，特别是在汛期，极端天气多，降水局地变化大，暴雨落区的不确定性往往导致应急处置过分响应，如何更好地发挥多部门共享资料的作用、如何更好地利用降水信息开展精细化气象服务给人们提出了新的要求。

本文对2015—2017年海淀区汛期不同等级降水的变化特征进行研究，以期了解近3年海淀区汛期降水的变化规律，这不仅对揭示复杂气候条件下局地降水的变化具有重要的理论意义，而且对增强海淀区应急处置能力、积极应对城市积水等自然灾害、制订有效的防灾减灾措施[7-8]具有较高的经济价值和现实意义。

1 资料与方法

1.1 资料筛选

研究资料来源于2015—2017年海淀区16个气象站和40个海淀区水务局水文雨量观测站汛期（6月1日至9月15日）逐日降水量观测资料。由于初选的台站资料部分台站有缺测或明显的疑误数据，首先对资料进行了质量控制，剔除有明显疑误数据的台站，这样最终选取了质量较高的14个气象站和26个水文观测站，累计107 d逐日降水资料。

1.2 有关定义

定义海淀区全区日降水量为40站日降水量的平均值，同时定义日降水量≥0.1 mm的日数为雨日，日降水量0.1～9.9 mm为小雨、10.0～24.9 mm为中雨、25.0～49.9 mm为大雨、≥50.0 mm为暴雨。

1.3 分析方法

采用Arcgis克里金差值法，分析近3年来海淀区汛期降水变化特征。

2 结果与分析

2.1 2015—2017年汛期降水变化特征

2.1.1 汛期降水总量。统计海淀区40个观测站，从表1可以看出，2015—2017年海淀区汛期降水量总体呈现为2016年最多，其次为2017年，2015年最少，2015年和2017年差距较小；汛期不同等级降水量中仅暴雨降水量总体特征与汛期总量最为相近，为2016年最多，2015年、2017年相差不大。从汛期不同等级降水量占比中可以看出，2015—2017年汛期暴雨占比最大，其次为大雨、中雨，小雨占比最小。可以看出，海淀区2015—2017年汛期降水量往往与暴雨关系更为紧密，汛期降水量主要受暴雨影响。

2.1.2 汛期降水空间分布特征。

（1）总降水量。从海淀区2015—2017年汛期降水地理分布图（图1）可以看出，海淀区汛期降水量的分布整体呈现2015年、2016年西北部多，2017年东南部多。其中，2015年降水量呈现西北部沿山地带多、东南部地区和西南部分地区少的特点；2016年呈现北部沿山地区多、西南部地区少的特点；这与前人研究的北京地区降水呈现沿山迎风坡降水偏多是一致的。而2017年呈现东南部地区和西南部局地多、北部地区少的特点。

总体而言，海淀区汛期降水中心呈现2015年、2016年西北部多，2017年东南部多的特点。

（2）暴雨降水量最大值。2015年汛期暴雨降水量最大值出现在香山干休所（水文站），为421 mm；2016年出现在苏家坨（水文站），为387.5 mm；2017年出现在花园路（水文站），为317 mm。汛期暴雨量极值2015年、2016年出现在西北部，2017年出现在东南部。

从海淀区2015—2017年汛期暴雨降水分布（图2）也可以看出，海淀区汛期暴雨降水量的分布整体呈现2015年、2016年西北部多，2017年东南部多的特点。

海淀区汛期暴雨降水中心与汛期降水中心的分布特征一致，由此得出，汛期降水中心的分布变化主要受暴雨中心变化的影响。

2.1.3 汛期不同等级降水日数变化特征。统计全区40站汛期降水日数（表2）得出，2015年汛期降水日数最多，其次为2017年，2016年最少；2017年暴雨日数最多，其次为2015年，2016年最少。从汛期不同等级降水日数占比中可以看出，2015—2017年汛期小雨占比最大，其次为中雨、大雨，暴雨占比最小。

2.1.4 汛期暴雨过程个例分析。取汛期暴雨降雨站次最多的雨日为个例进行分析，其中取2015年7月17日33站次，2016年7月20日40站次，2017年6月23日35站次。

2015年7月17日暴雨过程降水量最大值出现在五七水库（水文站）（174 mm），2016年7月20日出现在温泉（水文站）（275 mm），2017年6月23日出现在温泉（129.3 mm）；汛期最大暴雨过程雨量极值3年均出现在西北部。

由此可以看出，2016年汛期降水分布与最大暴雨过程降水分布最为接近，与北京地区汛期总降水量主要取决于1～2次大暴雨的说法比较一致。即当汛期最大暴雨过程降水量较大时，最大暴雨过程对汛期降水中心分布影响较大。其次为2015年，2017年差距最大（图3）。

综上所述，2015—2017年汛期降水中心變化的原因初步分析认为，2015年、2016年，受地形影响，在山前地带出现降水中心；2017年，最大暴雨过程降水量相对2015年、2016年较小，局地暴雨天数多，暴雨中心出现在东南部，受暴雨中心变化的影响，降水中心出现在东南部。

2.2 气象水文站点汛期降水量统计结果特征

从图4可以看出，2015年汛期，14个气象站降水分布整体呈现西北部多，并且有2个大中心的特点；26个水文站整体呈现中部偏北地区多，西南部局地还有一弱降水中心；40个气象水文站整体呈现西北部多、西南部局地比较多的特点。

2016年14个气象站降水分布整体呈现西北部和南部局地多，西南部和北部较少的特点；26个水文站整体呈现西北部多，东南部还有一弱降水中心；40个气象水文站整体呈现西北部和东南部多，西南部少的特点。

2017年14个气象站降水分布整体呈现东南部多的特点；26个水文站整体呈现东部多的特点；40个气象水文站整体呈现东南部和西南部局地多的特点。

可以看出，26个水文监测站点更好地补充了气象站点数量上的不足和空间分布上的不均，40个气象水文站的降水数据，更能反映出降水的局地变化，对降水分布区域的刻画更细致。

海淀区地形复杂，监测站点数量和位置的不同对降水分布影响较大，站点的增多能更好地体现海淀区降水分布情况。

3 结论与讨论

分析结果表明，2015—2017年海淀区汛期降水总量变化特征为2016年最多，其次为2017年，2015年最少，汛期不同等级降水量中仅暴雨降水量总体特征与汛期总量最为相近；2015—2017年汛期不同等级降水量占比中暴雨占比最大，其次为大雨、中雨，小雨占比最小。可以看出，海淀区2015—2017年汛期降水量往往与暴雨关系更为紧密，汛期降水量主要受暴雨影响。

2015—2017年海淀区汛期降水分布呈现出2015年、2016年西北部沿山地带多，2017年东南部多的特点。汛期暴雨降水量也呈现出2015年、2016年西北部多，2017年东南部多的特点，与汛期降水中心的分布特征一致，汛期降水中心的分布变化主要受暴雨中心变化的影响。

统计海淀区40站汛期降水日数可以得出，汛期降水日数以2015年最多，其次为2017年，2016年最少；暴雨日数以2017年最多，其次为2015年，2016年最少。2017年局地暴雨日数最多。

2016年汛期降水分布与最大暴雨过程降水分布最为接近，当汛期最大暴雨过程降水量较大时，其对汛期降水中心分布影响较大。

2015—2017年汛期降水中心变化的原因初步分析认为，2015年、2016年，受地形影响，在山前地带出现降水大中心；2017年，最大暴雨过程降水量相对2015年、2016年较小，局地暴雨天数多，暴雨中心出现在东南部，受暴雨中心变化的影响，降水中心出现在东南部。

同一年份，气象站点和气象水文站点降水分布的不同，主要是由于26个水文监测站点更好地补充了气象站点数量上的不足和空间分布上的不均，40个气象水文站的降水数据，更能反映出降水的局地变化，对降水分布区域的刻画更为细致。海淀区地形复杂，监测站点数量和位置的不同对降水分布影响较大，站点的增多能更好地体现海淀区降水局地化分布特点。

4 参考文献

[1] 徐宗学，张玲，阮本清.北京地区降水量时空分布规律分析[J].干旱区地理，2006，29（2）：186-192.

[2] 王秀荣，王维国，刘还珠，等.北京降水特征与西太副高关系的若干统计[J].高原气象，2008，27（4）：822-829.

[3] 王佳丽，张人禾，王迎春.北京降水特征及北京市观象台降水资料代表性[J].应用气象学报，2012，23（3）：265-273.

[4] 钟一丹，贾仰文，李志威.北京地区近53年最大1小时降雨强度的时空变化规律[J].水文，2013，33（1）：32-37.

[5] 宋晓猛，张建云，孔凡哲，等.北京地區降水极值时空演变特征[J].水科学进展，2017，28（2）：161-173.

[6] 石炳茹，房志玲.北京市汛期降水特点及灾害应对研究[J].农业气象，2014（27）：166-167.

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