建德地区短时强降水时空分布特征分析

张桂珍 杨焕强 朱耀福 赵莉莉 罗晓亮

（1建德市气象局，浙江建德 311600；2杭州市气象局，浙江杭州 310000）

短时强降水是短时间内降水发生凶猛、强度大、变化剧烈的一种天气现象，是夏季浙江省自然灾害中主要的灾害性天气之一。其极易造成山体滑坡、小流域山洪、城乡内涝等灾害，尤其是局地对流性短时强降水，因预报难度大、发展过程剧烈而具有较大的危害性。近年来，各地学者从暴雨的环流特征、影响系统及时空分布和灾害危险等方面对短时暴雨进行了研究[1-4]，但针对空间分布的研究还不够精细。研究区域短时强降水的时空分布特征，找出区域内短时强降水的高发地和高发期，对于开展当地防灾减灾工作有重要意义。区域自动气象站网的高密度建设，为更好地研究短时强降水的落区及形成影响提供了条件。本文基于建德市2010—2020年高密度的区域自动气象站雨量资料，对建德区域短时强降水的精细化时空分布特征进行研究，为预测短时暴雨气象灾害重点防范区域和时段提供参考。

1 资料与方法

建德地处浙西丘陵山地与金衢盆地毗连处，属钱塘江凹槽带。其山岭属于天目山、千里岗和龙门山系，海拔超过1 000 m的山峰有12座，主要分布在西北和东南区域。山脉大致呈东北—西南走向，整个地势为西北和东南高、中间低，有“八山一水一分田”的地貌特征（图1）。

年降水总量选用51个区域自动站2012—2020年降水量资料（图2）；短时强降水时间分布选用建站较早的31个区域自动站2010—2020年逐时降水数据资料；短时强降水空间分布选用55个区域自动站2015—2020年逐时降水数据资料。短时强降水（即短时暴雨）定义：1 h降水量≥20 mm的降水算一次短时强降水过程，空间分布统计连续数小时的降水算一次短时强降水过程，中间间隔超过1 h、小时降水量<20 mm的降水算另一次短时强降水过程。

2 结果与分析

2.1 建德地区降水总量分布特征

统计分析建德区域51个自动站2012—2020年的降水总量数据，发现该地区的雨带呈西南部和东北部偏多、中部次之、其他地区偏少的分布。2个大值降雨带，一个在西南部大同、李家镇一带，另一个在乾谭镇的西北部和东北部区域。

2.2 短时强降水时间分布特征

分析建德市2010—2020年31个区域自动站短时强降水次数的时序分布情况（图3）发现：短时强降水主要集中在每天的14：00—21：00，这一时段占强降水总数的50%，其中：短时强降水最容易出现的时间为18：00，高达120次；短时强降水出现次数较少的时段为 3：00—12：00，占总数的 29.6%，以 3：00出现次数最少（仅33次）。以上说明午后傍晚至前半夜时段是该地区强降水多发时段，这与大气层结每日的热力变化特征相吻合。由于太阳辐射，午后地面温度升至最高，大气层结趋于热力不稳定状态，当有一定水汽和抬升条件时易触发对流天气[5]。为了解大值降雨带短时强降水的时间分布，选取西南地区大值降雨带中心沙敦头村站、江头村站和北部大值降雨带中心大珠村站、大溪边村站进行单站强降水次数日变化分析，发现大值降雨带中心点沙墩头村站和江头村站短时强降水主要发生在午后至傍晚，与图3分析结果类似。大溪边村站出现次数较多的时间段为傍晚至前半夜；大珠村站出现次数多的有多个时段，包括傍晚至前半夜和早晨前后时段。

进一步对短时强降水的月际变化规律进行统计分析（图4），发现在这10年中，短时强降水发生次数基本以6月为峰值呈正态分布，主要集中在5—9月，占比达到87.6%。其中：6月出现次数最多，占比达28.8%；7月、8月出现次数次之；冬季（12月至翌年2月）仅出现过3次短时强降水，暴雨在冬季很少出现。一年当中6—8月的降水量最多，特别是6月中上旬到7月初建德市进入梅汛期，期间出现短时强降水的概率明显比其他时期高。

图5是短时强降水4—9月逐月时序变化情况。可以看出，4月强降水主要出现在下午（16：00—18：00）和夜里（23：00、2：00）。5 月中较大的 2 个峰值出现在早晨前后（7：00—9：00）、傍晚（17：00—20：00）。6 月呈现多个峰值，对应时段为 1：00—6：00、9：00—12：00、17：00—19：00。 有学者研究发现，梅雨期间副高和中纬度变性高压在夜间增强，梅雨锋低槽在夜间变深、变窄，低槽两侧的西南暖湿气流和偏北气流加强，使得雨区低层辐合锋生现象增强，容易触发出中尺度性质的降水天气系统[6]。7月频发时段主要集中在15：00—23：00，最多时段峰值出现在傍晚前后（16：00—20：00）。8 月、9 月频发时段类似，主要集中在午后、傍晚至前半夜，即14：00—21：00。夏季短时强降水以对流性降水为主，白天近地面空气受热强烈膨胀，大气层结处于不稳定状态，同时西太平洋副热带高压西伸北抬，源源不断地输入西南暖湿气流，热力、水汽条件都有利于强对流天气发生。

2.3 短时强降水空间分布特征

从短时强降水次数空间分布情况（图6）可以看出，短时强降水出现次数大值区出现在西南部和东北部山地，小值区出现在地势相对较低的中西部、东部区域。这与年降水总量区域分布图2基本一致。建德西南部和北部区域都属于山地、丘陵地形，地形对降水形成有一定的促进作用。在暖湿气流移行过程中，遇到山脉阻挡易引起气流强迫抬升，造成低层辐合加强、垂直速度增强，有利于不稳定能量积累和水汽的辐合[7]。孟英杰等[8]研究表明，地形抬升对暴雨的作用十分重要，可使水汽凝结加强、降水强度加大，在有利的大尺度环流背景下能够触发不稳定能量释放，激发中尺度强降水天气。山地地表由于海拔高度的差异造成各部分受热不均匀，也容易产生局地热对流，引发短时强降水。

进一步分析短时强降水次数逐月的空间分布规律（图7）发现：从5月开始，短时强降水主要出现在西南部地区；6月进入梅汛期，全市短时强降水出现次数明显多余其他月份，中部、东北部地区也较高频次地出现短时强降水；进入7月，中部地区短时强降水次数明显减少，东北部、北部山地短时强降水次数明显增多，此时梅雨期结束，台风暴雨和局地热对流产生的降水增多；8月，短时强降水主要集中在西南部和北部山地；9月，大部分地区短时强降水迅速减少，只有在西南部和西北部地区还有相对频数较多的大值中心。总的来看，浙西南建德地区短时强降水存在比较明显的季节性变化，6月梅汛期出现次数最多，7月、8月盛夏期局地热对流引发的短时强降水较多。

2.4 短时强降水的影响系统

梅雨锋、西风带低槽、副高边缘西南风急流、热带气旋、局地强对流等都是影响杭州地区短时强降水的天气系统[9-10]。梅汛期间，印缅槽稳定少动[11]，西南低空急流源源不断带来暖湿气流，在梅雨准静止锋上常不断形成中尺度雨团，使得局地的降水强度增强而产生短时强降水。西风带低槽也是影响建德地区短时强降水最常见的系统之一，高空槽东移南压过程中会带来冷空气，与低层暖湿气流交汇，极易触发短时强降水天气。盛夏热带气旋活跃，其登陆浙江沿海之后一般向西北或北向运动，对浙西地区风雨影响较轻[12]。7—8月副热带高压边缘局地的热对流频发，此时气温较高、热力条件非常好，容易形成不稳定的大气层结。一旦不稳定层结被抬升触发，就会激发强对流天气而产生强降水。

3 结论

建德地区雨带呈西南部、东北部偏多，中部次之，其他地区偏少分布。2个大值降雨带，一个在西南部大同镇、李家镇一带，另一个在乾潭镇的西北部和东北部区域。短时强降水有月、日变化特征。其发生次数基本以6月为峰值呈正态分布，主要集中在5—9月，占比达到87.6%。其中，6月出现次数最多，7月、8月出现次数次之。短时强降水日变化主要集中在每日的14：00—21：00，这一时段强降水占总数的50%，其中最容易出现的时间为18：00，出现次数较少的时段为 3：00—12：00，以 3：00 出现次数最少（33次）。说明建德地区短时强降水多发生在午后、傍晚至前半夜时段。短时强降水空间分布存在比较明显的季节性变化。从5月开始，建德西南地区短时暴雨次数开始明显增多，这可能与西南暖湿气流的输送路径和山地地形有关。6月进入梅汛期，各地短时暴雨次数明显增多，有多个降雨峰值中心。最大峰值中心出现在新安江收费站、梅城镇望山村、春江源村和下涯镇大洲村站一带，李家镇黄珑村、航头镇东门村站一带次之。7—8月盛夏时期，短时强降水主要由副热带高压边缘及局地强对流天气造成，其峰值中心主要出现在西南部李家镇、大同镇与衢州交界地带和乾潭镇北部、东北部与桐庐县交界地带。9月短时强降水次数开始明显减少，相对大值区出现在西南部李家镇和杨村桥镇西北角一带。短时强降水的天气系统有高空低槽、梅雨准静止锋、副高边缘低空急流、热带气旋、局地强对流等。