深圳近10年暴雨分区预警信号分布特征及质量评估

2020-07-09徐婷药蕾刘琨张超蔡伟源罗欣李明华

广东气象 2020年3期

徐婷，药蕾，刘琨，张超，蔡伟源，罗欣，李明华

（1.深圳市气象局，广东深圳 518040；2.深圳市突发事件预警信息发布中心，广东深圳 518040；3.深圳市国家气候观象台，广东深圳 518040；4.深圳市气象服务中心，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）

20世纪90年代初，接连遭受台风暴雨灾害的深圳特区开始了气象灾害预警信号的探索。1994年7月22日首个暴雨预警信号的发布，标志着深圳在全国率先开启气象灾害预警发布的征程［1］。深圳地处南海之滨，同时受西风带系统和热带系统影响，汛期长，全年86%的雨量出现在汛期，暴雨是最主要的气象灾害之一；但由于地形复杂，东西狭长，降雨东西分布不均［2-3］，局地性、突发性强。2007年，为适应城市防灾减灾需求，基于稠密的气象探测网、发展的短时临近预报技术和建成的分区预警平台，深圳市开始气象灾害分区预警业务，预警信号最小以街道为单元发布。在以预警信号为先导、部门联动、社会响应的防灾机制下，暴雨预警信号的及时准确发布对城市灾害防御起着至关重要的作用。肖伟军等［4］从天气学的角度介绍了华南暴雨预警的发布技巧；曹春燕等［5］从技术和策略等方面探讨了涉及停课停工高级别预警信号的发布经验；李怀宇等［6］以广州5·7暴雨为例阐述如何做好突发性大暴雨的预警服务；陆小玉等［7］、卢炳夫等［8］开展的预警信号质量评估为提升灾害性天气预警能力提供参考。

近10年，深圳暴雨强度强，极端降水多，局地暴雨以上天数平均每年48.3 d；2019年龙舟水期间多项雨量指标刷新历史记录，5月份7 d内经历3场局地大暴雨，全市多处受灾严重，气象台连发3次暴雨红色预警，为近5年龙舟水期间暴雨红色预警密集之最［9］。本研究利用2010—2019年深圳市暴雨分区预警信号历史资料，统计分析近10年深圳暴雨分区预警信号的时空分布特征，并进行质量评估，反思目前暴雨预警发布存在的问题及对策，以期在新的气候背景和服务需求下，为气象灾害防御和暴雨预警发布提供参考。

1 资料与方法

对2010—2019年深圳市气象台发布的暴雨预警信号历史资料进行统计分析，并按照《气象灾害预警信号质量检验办法（试行）》［10］进行暴雨预警信号质量评估。根据深圳《气象灾害预警信号发布规范》（SZDB／Z 214-2016）［11］规定，暴雨预警信号由低到高分为黄色、橙色、红色；发布范围包含全市陆地及海区（图1），分区预警在陆地上的最小划分单元为街道（原特区即福田区、罗湖区、盐田区和南山区仍按区发布）。本研究为方便讨论，以区为单元进行统计。

图1 深圳市各行政区、东西部海区示意图

2 结果与分析

2.1 暴雨分区预警时空分布特征

1）时间分布特征。

统计可知，2010—2019年深圳共记录到局地暴雨及以上天数483 d，发布暴雨分区预警信号586次。汛期（4—9月）发布547次约占93.3%，以5—8月最为密集（占76.9%），这与卢晓雄等［3］得出深圳5—8月降水占全年降水量的64.4%的结论基本相符；前汛期（4—6月）发布270次并以5月为峰值；后汛期（7—9月）发布278次以8月为峰值。高级别暴雨预警（红色和橙色）的逐月分布特征与此分布一致（表1）。图2给出了2010—2019年深圳暴雨分区预警信号年际变化，由图2（见下页）可以看出，深圳暴雨分区预警次数整体呈逐年波动上升趋势，2013年开始高级别暴雨预警次数显著增多。年均发布58.6次，2019年最多112次，2010、2012和2015年最少均为40次，12月未发出过暴雨预警。高级别暴雨预警（红色和橙色）145次占24.7%，最多为2019和2015年的5次。

表1 2010—2019年深圳暴雨分区预警次数统计

2）空间分布特征。

深圳暴雨分区预警不仅在汛期相对集中，在空间分布上也呈现一定的规律。由图3（见下页）发现暴雨分区预警整体呈北多南少分布，高频区主要集中在深圳陆地中北部的龙岗区、龙华区和宝安区，龙岗区以445次居第一，陆地发布频次远高于海区。高级别暴雨预警龙岗区和宝安区最多，西部海区最少；龙岗区高级别暴雨预警88次，约为西部海区的6倍。暴雨预警的高频街道处在龙岗区坂田、布吉、南湾、横岗街道和龙华区的龙华、民治街道（图略），这与陈申鹏等［12］发现的深圳雨岛中心位置一致，且与夏季热岛重合，但坪山区东南部与大鹏新区交界处的雨岛中心在预警信号分布上并未体现。

前汛期暴雨预警高频区位于宝安区、龙岗区、龙华区、光明区和坪山区，后汛期位于龙岗区、龙华区、罗湖区、南山区和坪山区，高频区向深圳南部转移（图略）。高级别预警前汛期处于宝安区、龙岗区、光明区和龙华区，而后汛期向东向南转移，与整体趋势一致。后汛期预警总次数趋于减少，但高级别预警却有所增加。这可能与暴雨形成的环流特征及深圳地形有关，前汛期暴雨主要由西风带系统导致，东部处于背风坡不利暴雨产生［2］；后汛期主要由热带系统或城市热岛局地加热产生［12］。

图2 2010—2019年深圳暴雨分区预警年际变化

图3 2010—2019年深圳暴雨分区预警各区发布频次

2.2 分区预警质量评估

按照气象灾害预警信号质量检验办法，对2010—2019年深圳所有暴雨分区预警的准确性和时效性进行分级和不分级检验（表2）。近10年深圳暴雨黄色、橙色、红色、所有级别和不分级别的TS评分率分别是57.0%、38.6%、96.8%、55.5%和72.3%，暴雨红色的TS评分最高。命中率（POD）暴雨红色最高100%，暴雨橙色最低仅为41.9%；暴雨橙色的漏报率最高58.1%；暴雨黄色的空报率最高34.3%。2010—2019年深圳暴雨黄色t1（准确预警的时间提前量）、t2（预警的时间提前量）、t3（有效预警的时间提前量）分别为38.0、30.9和21.7 min，高级别预警的时间提前量均在3 min以下。汛期暴雨预警的准确性与全年的统计结果相差不大，但时间提前量略有提升（表略）。

表2 2010—2019年暴雨分区预警质量检验结果

对比前汛期和后汛期暴雨TS（图4）可以看出，除暴雨红色外，其余指标后汛期均高于前汛期，也高于汛期的平均水平。暴雨橙色预警准确率最低。后汛期时间提前量略高于前汛期（图略）。暴雨预警信号不分级检验较高的TS评分和命中率反映出深圳对暴雨天气过程有良好的判断，但暴雨橙色把握较差。暴雨黄色预警的提前量约为30 min，高级别暴雨预警基本无提前量，换言之高级别预警大致为实况预警，与实际发布经验相符。前、后汛期有差异，一方面可能由于深圳短时强降水主要集中在5—6月［2］，预警难度大；另一方面可能由于模式对前汛期降水预报能力不足导致［13-14］。因此，在实际工作中，关注各模式预报性能的差异，对模式降水进行适当订正有利于提升暴雨预警准确率。