1962—2020年南澳县暴雨的气候特征

2022-03-10刘小勇郭丹妮林苗青

广东气象 2022年1期

刘小勇，郭丹妮，林苗青

（1.南澳县气象局，广东南澳 515900；2.汕头市气象局，广东汕头 515041）

南澳县地处广东省最东端，属亚热带季风海洋性气候，受低纬度热带天气系统和中高纬度天气系统的交替影响，气候复杂多变。暴雨［1］是南澳县主要的气象灾害之一，影响期间常伴有短时强降水、雷暴和短时大风等灾害性天气，不但会导致城乡积涝，还可能带来山洪、泥石流、山体滑坡等次生灾害，给群众生命财产安全、农（渔）业生产、交通运输和海岛旅游带来重大影响；但在干旱年份暴雨也给南澳县带来了紧缺的淡水资源，给岛上群众的生活、农（渔）业生产和海岛旅游等带来积极影响，可以有效的缓解海岛旱情。

许多学者都对暴雨进行了相关的研究，得到了许多成果，如麦健华等［2］对广东省冬季暴雨及其环流形势特征进行了分析；李娇娇等［3］对粤东暴雨中心强降水的气候特征进行了分析；伍红雨等［4］对华南冬季区域性暴雨过程强度异常的成因进行了分析。广东省内许多气象工作者也对当地的暴雨气候特征进行了研究［5-13］，陈潜等［5］对1953—2019年深圳市暴雨的气候特征进行了研究，发现在多雨年份暴雨早发多发、累计雨量大且强度偏强；艾卉等［6］对广州市近55年暴雨的气候变化特征进行了分析，发现研究时段内的暴雨贡献率呈略增加趋势是由于非汛期暴雨增加；彭丽英等［8］分析后发现，茂名各站暴雨日数总体呈西南向东北减少的趋势；张柳红等［9］发现云浮地区暴雨呈纬向地带性分布；林锦冰等［10］对同处粤东地区的揭阳市降水气候特征进行分析，发现冬季暴雨只出现在厄尔尼诺或拉尼娜事件发生的年份。可见暴雨的气候特征地域性明显，南澳县作为广东省唯一的海岛县，对其暴雨的气候演变特征进行研究显得十分必要。本研究利用南澳县国家基本站长时间序列降水数据，研究暴雨日数、暴雨强度、暴雨贡献率、暴雨初终日、连续暴雨等的气候特征，为南澳县进一步提高暴雨预报预警准确率、政府防灾减灾和海岛旅游气象服务等提供参考。

1 资料与方法

1.1 资料与处理

采用广东省南澳县国家基本站1962—2020年逐日降水资料。暴雨日定义为20：00至次日20：00（北京时，下同）日雨量≥50 mm、大暴雨日日雨量≥100 mm、特大暴雨日日雨量≥250 mm；暴雨强度定义为暴雨降水量与暴雨日数的比值；暴雨贡献率定义为暴雨降水量与同期总降水量的比值；连续暴雨为连续2 d及以上的暴雨。在日值计算的基础上统计月、季、年值。上年12月至当年2月为冬季、3—5月为春季、6—8月为夏季、9—11月为秋季。

根据影响暴雨发生的天气系统的不同，将汛期分为前汛期、后汛期。前汛期指4—6月出现的多雨时期，降水过程主要与冷暖空气的交绥以及华南低空西南急流有关；后汛期指7—10月出现的多雨时期，降水主要与台风、热带辐合带等热带天气系统影响为主。

1.2 研究方法

采用线性趋势分析、多项式拟合研究暴雨事件、暴雨强度和暴雨贡献率的年际和阶段性变化［5-9，12-13］；Morlet小波分析研究暴雨事件的周期特征［5-8］；采用线性趋势分析暴雨初、终日的年际变化［5，7］；对暴雨初、终日与暴雨日数进行了相关性分析［5，7］；对连续暴雨事件进行了初步的统计分析［6-7，11］。

2 结果与分析

2.1 暴雨日数的时间分布

1962—2020年南澳县暴雨总日数为373 d，其中大暴雨日数为92 d，特大暴雨日数为2 d，分别占24.7%和0.5%。年平均暴雨日数为6.3 d，最多15 d（1990年），最少2 d（2011、2012、2020年）。暴雨日数与年暴雨降雨量、年降雨量的相关系数分别为0.94和0.84，说明暴雨日数与年暴雨降雨量、年降雨量具有很好的相关性。

由图1a可知，近59年来南澳县暴雨日数以0.013 d/年的速率增加（未通过0.05的显著性检验），增加趋势不明显。1972—2008年为偏多期，1962—1971和2009—2020年为偏少期。由年暴雨日数的小波分析（图1b）看出，暴雨日数的年际变化具有12年的完整周期，其中1962—1995年具有20年周期，但后期不重复。

图1 南澳县1962—2020年暴雨日数的年际变化（a）和小波分析（b）

统计可知，南澳县1—12月都有暴雨发生，最早出现在1月13日（2015年），最晚出现在12月29日（1981年）（图略）。86.6%的暴雨发生在汛期（4—9月），其中前、后汛期各占39.7%和46.9%。从季节划分来看：夏季（6—8月）最多，占59%；春季（3—5月）次之，占22.3%；冬季（12月—次年2月）最少，占2.1%。暴雨日数的月际变化呈双峰型，最高峰在8月，次峰为6月，1—6月逐月增多，7月略降，8—12月逐月减少。近59年来1、2、12月的暴雨日数分别为1、4和3 d。

2.2 暴雨强度和暴雨贡献率的变化

1962—2020年南澳县平均暴雨强度为85.4 mm/d，2014年最大133.0 mm/d，1962年最小59.8 mm/d。近59年来南澳县暴雨强度以0.025 mm/（d·年）的速率递减（未通过0.05的显著性检验），减少趋势不明显。1972—2008年强度偏强，1962—1971年和2009—2020年强度偏弱（图略）。

1962—2020年南澳县平均暴雨贡献率为39.5%，1990年最大69.1%，2012年最小13.6%。由图2可知，近59年来南澳县暴雨贡献率变化趋势不显著。1972—2008年暴雨贡献率偏大，1962—1971年和2009—2020年暴雨贡献率偏小。

图2 南澳县1962—2020年暴雨贡献率变化趋势

2.3 暴雨初、终日的变化

南澳县暴雨初日平均出现在4月27日，暴雨初日出现在4、5月份次数最多，分别占28.8%和30.5%；最早出现在1月13日（2015年），最晚出现在7月19日（2002年）。暴雨终日平均出现在9月21日，暴雨终日出现在8、9月份次数最多，分别占27.1%和27.1%；最早出现在6月16日（2014年），最晚出现在12月29日（1981年）。

分析可知，南澳县暴雨有初日提前、终日推迟的趋势（图略）。暴雨初、终日与暴雨日数的相关系数分别为-0.34和0.21，均通过0.01的相关性显著检验，说明南澳县暴雨初、终日对暴雨日数有一定的影响，暴雨初日越早、终日越晚，暴雨日数多的概率越大。

2.4 连续暴雨的变化

1962—2020年南澳县共出现50次连续暴雨，其中连续3 d暴雨有10次、连续4 d暴雨仅有1次（1995年），1990年出现5次连续暴雨，为历史最多年份。发生暴雨时，有30%发生连续暴雨，说明当灾害性天气中出现暴雨时，要特别注意连续暴雨的发生。图3为连续暴雨月变化。

图3 南澳县连续暴雨次数的逐月变化

由图3可知，南澳县94%的连续暴雨发生在汛期，前、后汛期各占44%和50%，连续暴雨的月际变化呈现双峰型，最高峰在6月，次峰为8月，4—6月逐月增多，8—10月逐月减少，11月至次年3月没有连续暴雨出现，夏季（6—8月）为连续暴雨的高峰期，占70%，连续暴雨和暴雨日数的月际变化趋势基本相一致，说明暴雨日数偏多的月份，连续暴雨出现的概率越大。