1954～2017年台山市暴雨气候特征

2018-09-26朱婷婷余兴湛雷琳杨锦青

热带农业科学 2018年6期

关键词：暴雨

朱婷婷　余兴湛　雷琳　杨锦青

摘要采用Excel和复Morlet小波函数等统计分析方法，分析台山市1954～2017年暴雨的气候特征。结果表明：台山市年平均暴雨日数为9.2 d，平均暴雨强度为87.5 mm/d。一年四季均有暴雨发生，主要集中在4～9月。暴雨的月变化表现为明显的双峰型，主峰在5～6月，次峰在8月。持续暴雨占暴雨总日数的29.4%，持续3 d以上的暴雨均出现在汛期，2次持续5 d的暴雨均出现在后汛期。暴雨初日具有逐渐提前的特征，终日推迟特征不明显。年暴雨日数的年际差异很大，最多20 d，最少1 d。小波分析显示，台山市暴雨日数存在准6 a和准27 a的周期变化，预测台山市未来几年将继续处于暴雨偏多期。

关键词气候学；暴雨；统计特征；台山市

中图分类号 P458.1+21.1 文献标识码 A Doi：10.12008/j.issn.1009-2196.2018.06.018

Climatological Characteristics of Rainstorm in Taishan City

from 1954 to 2017

ZHU Tingting YU Xingzhan LEI Lin YANG Jinqing

（Meteorological Bureau of Taishan City， Tanshan， Guangdong 529200）

Abstract The climatological characteristics of rainstorm in Taishan City from 1954 to 2017 were analyzed by using Excel and complex Morlet wavelet function. The results showed that interannual average days of rainstorm was 9.2 d with an average intensity of 87.5 mm/d. It was possible for heavy rains to take place all the year round， but the heavy rainstorms were mainly taking place from April to September. The monthly change of heavy rains was bimodal with the primary peak in May to June and the secondary peak in the August. The days of continuous rainstorms were accounted for 29.4 % of the total rainstorms. The rainstorms lasting more than 3d occurred during the flood season， and heavy rains lasting 5d for 2 rounds occurred during the subsequent flood season. The first day of heavy rain was ahead of time， and the end day of heavy rain was postponed but not obviously. The number of heavy rain days had a great interannual change， 20 days different at most and 1 day different at the least. The wavelet analysis showed that there was a periodic change of a quasi period of 6 years and a quasi period of 27 years in the number of heavy rain days in Taishan City， and it was thus predicted that more heavy rains would occur continuously in the coming years in Taishan City.

Keywords climatology ； heavy rains ； statistical characteristics ； Taishan City

台山市位于珠江三角洲西南部，毗邻港澳，南临南海，素有“全国第一侨乡”、“内外两个台山”的美誉，也是珠江三角洲著名的“鱼米之乡”。台山市位于亚热带海洋性季风气候区，当地的主要气象灾害有台风、暴雨、雷雨大风、高温等等，其中暴雨是出现比较频繁的灾害之一，严重影响了本地工业、农业等行业生产。虽然到目前为止，很多学者对于暴雨的气候变化特征做出了一些研究[1-5]，得出了很多适应于部分地区的一些规律[6-12]，但是暴雨的发生发展受地理环境影响较大，不同的地理位置，不同的下垫面等等，都对暴雨的产生形成影响。台山市又属于广东省的农业大市，对于暴雨引发的洪涝灾害比较敏感，到目前为止，还没有针对本地暴雨气候变化的研究。因此，本文意在立足当地，采用台山本站1954～2017年的逐日雨量数据，通过统计分析等方法，归纳总结出台山市暴雨的气候特征和变化规律，希望为台山市的暴雨预报预警、工农业生产和防災减灾工作提供有力的数据支撑。

1 材料和方法

1.1 材料

1954～2017年逐日雨量数据来源于台山市气象观测站。

1.2 方法

规定：一个暴雨日表示日雨量≥50.0 mm，一个大暴雨日表示日雨量≥100.0 mm；持续性暴雨定义为连降2 d及以上的暴雨过程；暴雨以上的雨量之和与暴雨总日数之比[13]称为平均暴雨强度。以暴雨发生日数作为衡量指标，建立年、汛期、前和后汛期等气候序列。通过Excel 统计分析和SPSS相关性分析方法，对近64 a来台山市暴雨的变化特征进行统计分析；同时利用复Morlet小波函数方法，分析暴雨日数的周期震荡规律[14]。

2 台山市暴雨的气候特征和变化规律

2.1 基本概况

64 a来台山市的暴雨日数为588 d，平均9.2 d/a，汛期平均每年为8.3 d；大暴雨日数达153 d，平均每年2.4 d，占據暴雨总日数的26.0%，汛期内平均每年2.2 d；特大暴雨日（日雨量≥250.0 mm）也高达5 d，均出现在汛期，最大日降水量为282.2 mm，出现在1993年4月29日。平均年暴雨日累计降水量为803.6 mm，对平均年降水量的贡献率为41.5%，平均暴雨强度为87.5 mm/d。一年四季均有暴雨发生，最早出现在1972年1月4日，最晚出现在2001年12月9日。

2.2 暴雨的月变化

从图1可以看出，台山市暴雨日数的月变化表现为双峰型，主峰在5～6月，暴雨日数分别占全年暴雨总日数的18.9%和18.5%；次峰在8月，比主峰稍低，占全年暴雨总日数的15.8%。大暴雨日数的月变化也表现为双峰型，与暴雨日数稍有不同，主峰在5月，次峰在8月。

近64 a来台山市暴雨发生时间主要集中在4～9月，即广东省的汛期，这期间内暴雨日数总共为531 d，占总暴雨日数的90.3%，其中大暴雨日数有143 d，占总大暴雨日数的93.5%。另外，前汛期（4～6月）内暴雨日数占总暴雨日数的47.1%，大暴雨日数占总大暴雨日数的49.0%；后汛期（7～9月）内暴雨日数占总暴雨日数的43.2%，大暴雨日数占总大暴雨日数的44.4%，可见，后汛期的暴雨日数和大暴雨日数均比前汛期略少。

2.3 暴雨的年际变化

台山市暴雨日数的年际差异很大，1981年最多出现20 d，1958年最少，仅1 d。另外，有4年出现高达6 d的大暴雨日，有7 a没有出现过大暴雨日。Excel线性拟合结果显示，年暴雨日数有增加趋势，再通过相关性分析，得出相关系数为0.065，其相关性没有通过0.10的显著性检验，表示年暴雨日数的增加趋势不明显。见图2。

根据历年暴雨日数距平图画出5 a滑动距平线，分析出暴雨日数的年际变化特征较为明显。偏多为主的年份有1954～1955、1964～1976、1981～1986、1992～2003、2008～2010年，偏少为主的年份有1956～1963、1977～1980、1987～1991、2004～2007、2010～2017年，表现出来的总体规律为“偏多、偏少、偏多、偏少”的交替变化。见图3。

2.4 暴雨的周期变化规律

通过距平图仅可以分析出台山暴雨有多时间尺度上的变化规律。本文采用复Morlet小波函数方法来进行深入研究，小波函数方法不仅可以看出不同时间序列上的周期变化，还可以看出不同周期所对应的时间分布。对1954～2017年台山市暴雨日数的年数据运用复Morlet小波函数方法进行分析，结果表明，暴雨日数在多层次时间尺度上存在嵌套结构现象。从图4可以看出，年暴雨日数在1966～1980和1994～2006年的暴雨偏多期中，存在准27 a的周期变化，在1957～1961、1964～1966、1972～1974、1978～1982、1984～1987、1992～1993、1997～1998、2000～2004、2007～2010年的暴雨偏多期中，存在准6 a的周期变化。再分析最近几年暴雨日数变化可知，2011～2014年的暴雨偏少期等值线已闭合，但2015～2017年的暴雨偏多期等值线远没有闭合，所以预测台山市未来几年将继续处于暴雨偏多期。

2.5 暴雨的连续性

持续性暴雨定义为连降2 d及以上的暴雨过程。经统计，64 a来台山市发生持续性暴雨78次，总日数达173 d，占总暴雨日数的29.4%；其中，持续2 d的暴雨出现65次、持续3 d的暴雨发生11次、有2次持续5 d的暴雨过程，分别为1981年9月28日至10月2日（累积雨量达514.2 mm）和2001年8月30日至9月3日（累积雨量达575.5 mm），未出现持续4 d或持续5 d以上的暴雨。2016年1月28～29日出现最早的持续性暴雨，1993年11月4～5日最晚出现持续性暴雨；经统计，持续性暴雨多发于汛期，占总次数的91.0%，持续3 d及以上的暴雨均发生于汛期；前汛期（4～6月）和后汛期（7～9月）的连续性暴雨次数相当，分别为35、36次，但2次连续5 d的暴雨过程均发生在后汛期。2月和12月没有发生过持续性暴雨。11月暴雨有8 d，其中有2次持续2 d的暴雨，占总日数的50%，今后11月份的暴雨预报中可多关注持续性暴雨的可能性。

2.6 年暴雨降雨量、年暴雨日数和年降雨量的相关性

64 a来台山市有1 938.6 mm的年平均降雨量，803.6 mm的年平均暴雨降雨量，年暴雨雨量对年降雨量的贡献率为41.5%。对年暴雨降雨量、年暴雨日数和年降雨量进行相关性分析，可得他们的相关系数分别为0.883和0.852，远通过置信度为0.001的显著性检验。分析结果显示，年暴雨降雨量多（少）的年份，年暴雨日数与年降雨量通常会较多（少），年暴雨降雨量对于年降雨量的贡献率通常较大（小）。

2.7 暴雨的初、终日

台山市64 a来暴雨初日最早发生在1972年1月4日，最晚为1977年9月5日。从图5可知，4月份暴雨初日发生频率最高，5月份频率稍低，分别占总次数的40.6%和26.6% 。暴雨终日最早发生在2007年6月29日，最晚为2001年和2015年12月9日，暴雨终日出现频率最高为9月份，次要集中在8和10月份，都占总次数的20.3%。

由暴雨初、终日年际变化趋势图（图6）可知，暴雨初日的线性倾向率为-0.016 5月/a，相关系数为-0.217，通过了0.10的显著性检验，表明暴雨初日有较明显的提前特征；暴雨终日的线性倾向率为0.002 2月/年，相关系数为0.033，未通过0.10的显著性检验，表示暴雨终日有推迟特征，但推迟幅度不明显。

3 结论

（1）臺山市一年四季均有暴雨发生。暴雨和大暴雨均集中出现在汛期，其中后汛期的暴雨日数和大暴雨日数均比前汛期略少。暴雨的月变化表现为双峰型，主峰在5～6月，次峰在8月。

（2）台山市暴雨日数平均每年9.2 d，平均暴雨强度达87.5 mm/d，日雨量最大值为282.2 mm（1993年4月29日）。年暴雨雨量对年降雨量的贡献率为41.5%，同时年暴雨降雨量、年暴雨日数和年降雨量的相关性较为明显。年暴雨日数的年际差异很大，最多有20 d，最少1 d，总体趋势是增多的，但幅度较小（0.013 5 d/a）。

（3）小波分析显示，台山市暴雨日数存在准6 a和准27 a的周期变化，预测台山市未来几年将继续处于暴雨偏多期。

（4）64 a来台山市共出现持续性暴雨78次，占暴雨总日数的29.4%。持续性暴雨集中出现在汛期，占总次数的91%，持续3 d以上的暴雨均出现在汛期，2次持续5 d的暴雨均出现在后汛期。暴雨初日多在4～5月份，终日多在8～10月份，暴雨初日具有逐渐提前的特征，暴雨终日推迟特征不明显。

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