粤东暴雨中心强降水的气候特征

李娇娇，刘蓉，姜帅，马泽义，陈颖，陈芳丽，李明华，4，5

（1.惠州市气象局，广东惠州 516001；2.河源市突发事件预警信息发布中心，广东河源 517000；3.惠州市突发事件预警信息发布中心，广东惠州 516001；4.深圳市气象局，广东深圳 518040；5.深圳南方强天气研究重点实验室，广东深圳 518040）

广东省有粤北、粤西和粤东3大暴雨中心［1］，受莲花山脉地形影响的粤东暴雨中心强降水洪涝灾害频发，如惠州高潭的“13·8”和“18·8”超历史极端特大暴雨。针对广东强降水，众多气象专家开展了一系列研究。伍红雨等［2］和陆虹等［3］利用1961—2008年逐日降水资料，统计得出华南暴雨72%发生在汛期，前汛期多于后汛期，且华南平均年和前、后汛期暴雨日数呈微弱增加趋势，华南极端强降水频次从1980年代中后期起有变多的趋势；陈芳丽等［4-5］和李明华等［6］探讨了粤东高潭两次极端强降水与西南季风爆发、地形密切相关；黄忠等［7］总结了2007年6月粤东持续性暴雨是中高纬和低纬系统共同影响以及暴雨区高低层热力动力条件配合使得局地经向环流异常导致的。

从已有的研究成果来看，主要关注华南和广东范围内的降水气候特征，而对粤东暴雨中心的研究多是降水成因分析，因此，本研究对粤东暴雨中心强降水气候特征进行系统、深入的统计分析，以期为该区域的强降水预报预警、防御强降水洪涝灾害以及应对气候变化提供参考。

1 资料与方法

本研究对粤东暴雨中心的定义选用陈芳丽［8］利用广东省1967—2018年观测站和自动站的降水资料，根据年降水量≥1 800 mm且年强降水日≥8.0 d的标准，定义的粤东暴雨中心范围：莲花山脉附近的惠州市东部的惠东，汕尾市全市和揭阳市西部的揭西、惠来、普宁市和汕头市潮南。

选取粤东暴雨中心范围内惠州市惠东，汕尾市汕尾、海丰和陆丰，揭阳市揭西、惠来和普宁7个国家气象观测站1967—2019年的逐日降水量资料（20：00—次日20：00（北京时，下同）），以及惠东、汕尾市全市、揭阳市西部的揭西、惠来、普宁和汕头市潮南2003—2019年228个区域气象监测站逐时降水量数据。根据华南天气气候特征，汛期为4—9月，非汛期为10月—次年3月。雨日是指日降水量≥0.1 mm的天数，强降水日是指日降水量≥50.0 mm的天数；暴雨日是指日降水量为50.0～99.9 mm的天数，大暴雨日是指日降水量100.0～249.9 mm的天数，特大暴雨日是指日降水量≥250.0 mm的天数［9］。

为分析强降水雨日和雨量的比重，定义强降水雨日占比为强降水日／雨日，强降水雨量占比为强降水日累计雨量／总雨量；采用Mann-Kendall法检验分析气候突变［10］，并利用统计分析软件SPSS23.0［11］进行统计分析。

2 强降水气候特征分析

2.1 空间分布

表1给出了1967—2019年粤东暴雨中心不同地区强降水气候统计值。从表1可以看出，粤东暴雨中心年平均强降水日10.43 d。强降水日区域分布不均匀，汕尾市强降水日明显多于揭阳市和惠州市，最多是汕尾市海丰平均为13.60 d，最少是惠州市惠东平均为8.92 d。粤东暴雨中心暴雨日、大暴雨日和特大暴雨日多年平均为7.76、2.51和0.14 d，分别占强降水日的74.4%、24.1%和1.5%，这说明强降水仍以暴雨量级为主，易致灾的大暴雨及以上出现比例为25.6%，其中惠来最高为30.1%，强降水最多的海丰为26.6%；极易致灾的特大暴雨各站累计出现日数都在3 d以上，最多出现在汕尾市的3个站点，分别为海丰16 d、陆丰12 d和汕尾9 d，合占特大暴雨总日数的63.8%。分析发现粤东暴雨中心强降水雨日占比和雨量占比平均分别为7.4%和45.2%，最高也是出现在汕尾市海丰分别为9.1%和50.7%。国家站单站最大日降水量为汕尾陆丰621.6 mm（1977年5月31日），各站最大日降雨量均出现在汛期的5—9月。以上分析得出降水最大值出现在汕尾，但各站年变化速率最大却为惠州市惠东0.048 d／年。

表1 1967—2019年粤东暴雨中心不同地区全年强降水气候统计结果

为了进一步更精细地研究暴雨中心强降水的空间分布和降水极端性特征，利用2003—2019年区域监测站降水数据，统计了2003—2019年粤东暴雨中心最大日雨量≥500 mm的站点及相关气候量（表略），可以看出，最大日降水量≥500 mm的站点共8个，排名前3都出现在惠东县，分别为惠东高潭镇682.7 mm、惠东白盆珠622.1 mm、惠东高潭中学557.2 mm，尤其惠东高潭镇2018年8月30日05：00—31日05：00 24 h降水量高达1 056.7 mm，位居广东省历史第1名，创下中国大陆24 h降水量实测极值。最大日降水量≥500 mm剩余5个站都位于汕尾。从平均年强降水日和平均年强降水量来看，前3名都出现在汕尾，汕尾5个站的平均年强降水日为8.5～13 d，平均年强降水量为812.2～1 472.3 mm；惠东高潭和白盆珠的平均年强降水日为8.7～10.6 d，平均年强降水量为806～1 217.8 mm。

2.2 月变化

广东省强降水时间分布不均匀，具有明显的月变化特征。图1给出了粤东暴雨中心强降水的月变化序列。

图1 1967—2019年粤东暴雨中心强降水日数和雨量月变化（a）和强降水雨量占比和雨日占比月变化（b）

从图1看出，粤东暴雨中心强降水雨日和雨量的月变化都是呈6月为主峰和8月为次峰的双峰型分布，这与林良勋等［1］的研究一致，强降水各月都有出现的可能，但主要出现在汛期（4—9月）占全年的90.1%，前汛期和后汛期强降水雨日和雨量基本相当。易致灾的大暴雨在各月都曾有出现，主要出现在5—8月合占全年的76.3%，极易致灾的特大暴雨最多出现在6和5月合占全年的55.8%。粤东暴雨中心强降水雨日占比和雨量占比也有明显的月变化特征，并与强降水日变化规律基本一致；汛期强降水雨日占比为9.8%是非汛期的4.3倍，强降水雨量占比为48.9%是非汛期的1.9倍，4—10月各月都在35%以上，最高出现在6和7月都在50%以上。

2.3 年和年代际变化

研究表明全球变暖背景下部分地区强降水呈增多趋势［12-13］，为了解粤东暴雨中心强降水变化趋势，图2给出了1967—2019年粤东暴雨中心汛期、非汛期、前汛期、后汛期强降水日的逐年变化、强降水雨量占比和雨日占比的逐年变化以及粤东暴雨中心强降水日的突变检验。

粤东暴雨中心强降水日年际变化不明显。粤东暴雨中心强降水日呈增加趋势（0.109 d／年），未通过1%信度（显著性水平）的统计检验；汛期呈增加趋势，年变化速率为0.140 d／年，非汛期呈减少趋势，年变化速率为-0.046 d／年，前汛期和后汛期都呈增加趋势；从不同季节来看（图略），夏季和冬季呈增加趋势，春季和秋季则呈减少趋势。全年强降水雨量占比和雨日占比年变化速率分别为-0.000 12／年和0.000 29／年，都未在信度α＝0.01的标准下通过显著性检验，年际变化不明显。

分析发现粤东暴雨中心强降水日20世纪90年代中期以前在平均值上下波动，20世纪90年代中期以后尤其是进入21世纪后年际变化幅度呈明显增大趋势，强降水日最多年（2001年109 d、2006年107 d和2013年105 d）和最少年（2009年35 d、2004年37 d、2012年39 d）均出现在21世纪。

通过Mann-Kendall法进行气候突变检验，图2c中曲线UF与UB多次相交，但曲线UF并未超过信度线，表明粤东暴雨中心的强降水日无突变发生。

图2 1967—2019年粤东暴雨中心强降水日汛期、非汛期、前汛期和后汛期年变化（a）、强降水雨量占比、雨日占比年变化（b）和M-K突变检验（c）

3 结论

1）粤东暴雨中心强降水空间分布不均匀，强降水日最多出现在汕尾市海丰，最少为惠州市惠东；强降水以暴雨量级为主，大暴雨以上量级出现最多为揭阳惠来，特大暴雨排名前3的站都在汕尾，海丰居第1；强降水雨日占比和雨量占比最高都出现在汕尾海丰，最低都为揭阳揭西；最大日降水量国家站出现在汕尾陆丰621.6 mm（1977年5月31日），但极值出现在惠东高潭682.7 mm，尤其惠东高潭在“18·8”过程中24 h最大降水量高达1 056.7mm，位居广东省历史第1，创下中国大陆24 h降水量实测极值。

2）强降水虽是粤东暴雨中心重要的水资源来源，但粤东暴雨中心强降水雨量占比是雨日占比的6.1倍，降水过于集中极易致灾。

3）粤东暴雨中心地处广东省东南部沿海地区，具有比较典型的南部沿海地区降水特征，分析发现强降水雨日、雨量、雨日占比和雨量占比的月变化均呈双峰分布，6月主峰8月次峰，强降水主要集中在汛期，且前汛期和后汛期强降水雨日和雨量基本相当。

4）粤东暴雨中心强降水日呈增加趋势，其中汛期、前汛期和后汛期趋于增加但非汛期趋于减少，且变化都不显著；从21世纪起强降水日的年际变化幅度呈明显增大趋势，最多年和最少年均出现在21世纪，一定程度表征降水将呈极端趋势。