2011—2020年德州市短时强降水时空变化特征

鲁亓　王华清　徐强　栗焱　祝德琳

摘 要：本文利用德州市各县（市、区）2011—2020年4—10月11个国家自动站及76个区域自动站的逐时降水资料，研究德州市降水量超过20 mm/h的时空变化特征，分析其空间分布、年际变化、月变化及日变化特征。结果表明：德州市短时强降水的均次年平均降水量空间分布较为均匀，年平均降水频次的空间分布为南多北少;均次降水量和降水频次年际间呈明显的波动变化;月平均降水量和月平均降水频次以7月、8月最多，10月最少;日变化降水量分布较为均匀，而降水频次日变化分布存在两个明显的大值区域，分别是凌晨和下午时段。

关键词：小时强降水;时空变化;日变化;德州市

中图分类号：P426.6 文献标识码：A 文章編号：1003-5168（2021）32-0137-04

Temporal and Spatial Variation Characteristics of Short-Term Heavy Rainfall in Dezhou City from 2011 to 2020

LU Qi WANG Huaqing XU Qiang LI Yan ZHU Delin

（1. Linyi Meteorological Bureau of Dezhou City， Dezhou Shandong 251500;2. Meteorological Bureau of Dezhou City， Dezhou Shandong 253000;3. Qingyun Meteorological Bureau of Dezhou City， Dezhou Shandong 253700）

Abstract： This paper uses the hourly precipitation data of 11 national automatic stations and 76 regional automatic stations from April to October of 2011—2020 in all counties （county-level cities and districts） of Dezhou city to study the temporal and spatial characteristics of precipitation over 20 mm/h in Dezhou city， and analyzes its spatial distribution， inter-annual variation， monthly variation and daily variation characteristics. The results show that the average annual average precipitation of short-term heavy rainfall in Dezhou city is more evenly distributed， and the average annual precipitation frequency is more in the south and less in the north. The average precipitation and precipitation frequency show obvious fluctuations between years. The monthly average precipitation and the monthly average precipitation frequency are the most in July and August， and the least in October. The distribution of daily variation of precipitation is relatively uniform， while the distribution of daily variation of precipitation frequency has two obvious large-value areas， namely the early morning and afternoon periods.

Keywords： hourly heavy precipitation;temporal and spatial variation;diurnal variation;Dezhou city

随着全球气候变暖的加剧，强降水事件呈现出向极端化发展的趋势[1]。研究表明，20世纪全球年降水量和极端降水呈增加趋势，尤其在北半球中高纬度地区，极端降水的频率和强度显著增加[2]。在我国东部地区，虽然降水日数减少，但极端强降水日数增加[3]。近年来，降水的日变化研究成果日益增多。中国夏季降水存在显著的日变化，而且区域特征鲜明[4]。山东省小时极端强降水主要发生在15：00—20：00[5]。上述研究表明，有必要根据高时空分辨率的降水数据，对德州市开展降水时空分布和变化的研究。

德州市位于山东省西北部，地处黄河下游北侧，处于东经115°45′～117°36′、北纬36°24′～38°0′。地貌为黄河冲积平原，历史上境内曾有两次黄河大迁徙、上千次决口，造就了西南高、东北低的地形。德州市基本气候特点是季风影响显著，四季分明，冷热干湿界限明显。春季干旱多风、回暖快，夏季炎热多雨，秋季凉爽多晴天，冬季寒冷少雪、多干燥，具有显著的大陆性气候特征。德州市年平均降水量为547.5 mm，东部多于西部，南部多于北部。降水量的时间分配以7月最多，全市7月平均降水量为190 mm。按季节分，夏季降水占比高达67.7%，有明显的“春季雨少多干旱，夏季雨多常有涝，秋季雨少多晴天，冬季少雪多干燥”的季节分配特点。

本文拟利用德州市各县（市、区）2011—2020年4—10月11个国家自动站及76个区域自动站的逐时降水资料，探讨德州市短时强降水的空间分布和变化特征，以科学认识德州市强降水特征，更好地提供强降水的短临预报服务，为气象科学防灾减灾和城市管理提供参考。

1 资料与方法

1.1 资料

通过对德州市所有气象站点逐时降水观测资料的完整性、准确性和可靠性进行定量化评估，并通过降水极值检测、时间和空间一致性检查等方法对逐时降水数据进行诊断分析，最终形成经过数据质量控制的11个国家自动站及76个区域自动站2011—2020年4—10月逐时降水资料，并利用该资料对德州市小时强降水特征进行精细化分析。根据相关资料，德州市地形西南高、东北低，气象站点空间分布均匀。

1.2 方法

短时强降水的时空分布特征是利用德州市各县（市、区）在研究时段内均次短时强降水量和降水频次的10年平均来分析的。短时强降水频次为研究时段内超过20 mm/h指标的次数，同一时次多个站点出现短时强降水记为多次。短时强降水极值是利用研究时段内短时强降水的最大值及其出现时间进行研究的。

2 结果分析

2.1 短时强降水空间分布

2011—2020年4—10月，德州市短时强降水均次的年平均降水量和年平均降水频次的空间分布如图1所示。

由图1（a）可以看出，2011—2020年4—10月德州市短时强降水均次的年平均降水量为30.6 mm/h。空间分布较为均匀，北部略偏大，南部略偏小。其中，德城区短时强降水均次降水最大，为32.6 mm/h，陵城区、平原县、庆云县、乐陵市降水略偏小，平均降水介于31.0～32.0 mm/h;禹城市、宁津县、武城县、夏津县平均降水介于30.0～31.0 mm/h;临邑县和齐河县短时强降水均次降水量均小于30.0 mm/h，其中，齐河县最小，为28.5 mm/h。

由图1（b）可以看出，2011—2020年4—10月德州市短时强降水的平均降水频次为25次，从空间分布来看，略不均匀，南多北少，高低值间相差16次。其中，齐河县最多，年均34次;平原县略偏少，年均31次;禹城市、乐陵市、德城区、陵城区、临邑县、夏津县年均介于20～30次;宁津县、武城县、庆云县年均降水频率均少于20次，其中庆云县最少，为18次。

2.2 短时强降水年际变化

2011—2020年4—10月，德州市短时强降水均次的降水量年际变化及降水频次年际变化如图2所示。

由图2（a）可以看出，德州市短时强降水均次的降水量呈明显的年际波动变化，2012年均次降水量最大，为33.3 mm/h;2011年、2014年、2017年略偏小，介于31.0～33.0 mm/h;2013年、2015年、2016年、2018年、2020年均次降水量介于29.0～31.0 mm/h;2019年均次降水量最小，为27.9 mm/h。

由图2（b）可以看出，德州市短时强降水频次也呈明显的年际波动变化。2013年最多，为40次;2012年、2016年、2018年略偏少，在30～40次;2011年、2017年、2019年、2020年降水频次介于10～30次;2014年、2015年均小于10次，2014年最少，为7次。

2.3 短时强降水月变化

2011—2020年4—10月，德州市短时强降水的降水量月变化及其降水频次月變化如图3所示。

由图3（a）可以看出，德州市短时强降水的月平均降水量变化明显，7月、8月均超过25 mm/h，8月份最大，为28.8 mm/h，6月次之，为20.2 mm/h，4月、5月、9月、10月明显偏小。

由图3（b）可以看出，德州市短时强降水的月平均降水频次也存在明显的变化，8月最多，超过10次;7月次之，为9次;4月、5月、6月、9月明显偏少;10月最少，2011—2020年仅出现1次。

2.4 短时强降水日变化

2011—2020年4—10月，德州市短时强降水的降水量日变化及其降水频次日变化如图4所示。

由图4（a）可以看出，德州市短时强降水的降水量日变化分布较为均匀，以20：00—21：00最大，为33.5 mm/h;18：00—19：00次之，为32.6 mm/h;22：00—23：00最小，为27.8 mm/h。

由图4（b）可以看出，德州市短时强降水的降水频次日变化分布存在两个明显的大值区域，分别是凌晨和下午时段。其中，06：00—07：00最多，为16次;07：00—08：00次之，为13次;00：00—01：00、14：00—15：00、15：00—16：00、16：00—17：00、23：00—00：00略偏少，为12次;10：00—11：00、11：00—12：00最少，均为7次。

3 结语

2011—2020年4—10月，德州市短时强降水均次的年平均降水量空间分布较为均匀，北部略偏大，南部略偏小，其中以德城区最大，齐河县最小;年平均降水频次空间分布不均匀，南多北少，高低值间相差16次，其中齐河县最多，庆云县最少。同期，德州市短时强降水均次的降水量和降水频次均呈明显的年际波动变化，均次降水量以2012年最大，2019年最小;降水频次以2013年最多，2014年、2015年最少。2011—2020年4—10月，德州市短时强降水的月平均降水量和月平均降水频次均以7月、8月最大，10月最少。同期，德州市短时强降水量日变化分布较为均匀，以20：00—21：00最大，22：00—23：00最小。而降水频次日变化分布存在两个明显的大值区域，分别是凌晨和下午时段。

参考文献：

[1]马柱国，华丽娟，任小波.中国近代北方极端干湿事件的演变规律[J].地理学报，2003（58）：69-74.

[2]ALEXANDER L V，ZHANG X，PETERSON T C，et al.Global observed changes in daily climate extremes of temperature and precipitation[J].Journal of Geophysical Research，2006（5）：1-22.

[3]ZHAN P M，ZHANG X，WAN H，et al.Trends in total precipitation and frequency of daily precipitation extremes over China[J].Journal of Climate，2005（7）：1096-1108.

[4]YU R C，ZHOU T J，XIONG A Y，et al.Diurnal variations of summer precipitation over contiguous China[J].Geophysical Research Letters，2007（1）：1704-1708.

[5]董旭光，顾伟宗，曹洁，等.山东省汛期小时极端强降水分布和变化特征[J].气象，2017（8）：953-961.