贵州西南部近5 a突发性暴雨时空特征分析*

吕阳昆，李 阳，杜小玲

(1.贵州省黔西南布依族苗族自治州气象局，贵州 兴义 562400；2.贵州省气象台，贵州 贵阳 550002)

0 引言

暴雨是影响我国的主要气象灾害之一，对生产发展以及人民生活都具有较大的灾害影响及损失风险。而突发性暴雨更是强度大、形势猛，会带来严重的灾害，危害人民生命财产安全[1-2]。加强对突发性暴雨的特征分析和机理探究对认识突发性暴雨意义重大。以往的研究表明，贵州省或黔西南州的暴雨或短时强降水多集中在夏秋季节，其中6—7月出现最多[3-8]，且夜间多发[3-6]。其中，王芬等[6]分析了黔西南州望谟县2010—2014年中16次暴雨过程，发现短时强降水日变化呈三峰型，且峰值均在夜间。胡建龙等[8]分析了贵州省2009—2018年的夏季降水特征，还发现受地形影响明显。吴兴洋等[9]分析了贵州省最大小时雨强时空特征，发现西南部小时雨强最强，可见对贵州西南部突发性暴雨分析研究十分必要。前人的研究多使用小时降水量，本文在小时降水量的基础上，还做了小时降水骤增的限制，以显示突发性的特征；地域上还包含了黔西南州周边地区的整个贵州西南部。

1 资料与方法

将贵州西南部界定为黔西南州、六盘水市、安顺市以及黔南州长顺县、惠水县、罗甸县。贵州西南部地形呈西北高、东南低的特征(见图1)。所使用的资料为2014—2018年5—10月贵州西南部共20个国家级气象观测站小时降水资料，资料来源于CIMISS中国地面逐小时资料。以小时降水切入，把出现突发性暴雨的时次定义为小时降水量16 mm以上[8]，且较前一个时次骤增至少10 mm以上的时次。将小时降水骤增量每10 mm作为一个等级，以各等级统计了近5 a的时空特征。

图1 贵州西南部国家级自动站分布及地形Fig.1 Distribution of national meteorological observing stations and landform of southwest Guizhou

从表1看出，过去5 a突发性暴雨最大骤增量85.8 mm，于2017年8月13日20—21时出现在贞丰。突发性暴雨出现最多的站点是册亨，有59次，每年平均有10次以上；普安和水城的31次为最少，每年平均有6次左右。由表1还可以看出，兴仁、普安、紫云出现的最大骤增量均小于40 mm，兴义出现过的最大骤增量小于50 mm，其余站点均至少出现过1次骤增量≥50 mm的突发性暴雨，其中贞丰、册亨、水城出现过骤增量≥70 mm的突发性暴雨；镇宁出现骤增量等级较大的次数较多。

表1 贵州西南部近5 a 5—10月突发性暴雨小时降水骤增量各等级分布Tab.1 Distribution of sudden increment of hourly precipitation at each level of sudden rainstorms in southwest Guizhou during May to October in the past 5 years

续表1 贵州西南部近5 a 5—10月突发性暴雨小时降水骤增量各等级分布Tab.1 Distribution of sudden increment of hourly precipitation at each level of sudden rainstorms in southwest Guizhou during May to October in the past 5 years

2 年际、月际、日变化特征

由图2可以看到，近5 a来，5—10月的突发性暴雨呈逐年减少趋势，以2014年的215站次为最多；从月份来看，以6月的265站次为最多，其中又以2016年6月出现的65站次为最多，平均每个站在当月均出现3次以上。2014—2017年中，6月均是出现突发性暴雨最多的月份，而2018年是8月出现最多。总之，6月出现了“爆发”的形势，7月又回落，而8月又略有增加，9—10月呈不断减少趋势。

图2 贵州西南部近5 a 5—10月逐年逐月突发性暴雨站次变化Fig.2 Interannual and monthly variation of sudden rainstorms in southwest Guizhou during May to October in the past 5 years

近5 a 5—10月的突发性暴雨，具有“白天少，夜间多”的日变化特征，午后至凌晨是突发性暴雨的高发时段，16时—次日07时均出现30站次以上，尤其是午夜，22时—次日04时均出现50站次以上，其中以22—23时的72站次为最多；11—12时最少，仅出现8站次。

由图3可以看到各月逐时出现突发性暴雨的具体情况，5—9月均为午后至凌晨出现的站次较多，其中8月的突发性暴雨在16—17时出现最多，其他月份的高发时次均出现在夜间。由图4可以看到近5 a各年逐时出现突发性暴雨的具体情况，每年的日变化基本一致。

图3 贵州西南部近5 a 5—10月逐月逐时突发性暴雨站次变化Fig.3 Diurnal variation of each month of sudden rainstorms in southwest Guizhou during May to October in the past 5 years

图4 贵州西南部近5 a 5—10月逐年逐时突发性暴雨站次变化Fig.4 Diurnal variation of each year of sudden rainstorms in southwest Guizhou during May to October in the past 5 years

3 小时降水骤增量各等级站次空间分布特征

图5a～5d分别绘制了贵州西南部近5 a 5—10月突发性暴雨小时降水骤增量≥10 mm、≥20 mm、≥30 mm、≥40 mm的站次空间分布情况。

从图5a来看，整个西南部的中部、南部较多，而西部较少。黔西南南部的兴义、册亨，北部的晴隆，安顺西南部的镇宁、关岭均出现50次以上。其中黔西南西南部、黔西南东南部、安顺西南部整体形成了一个“三极型”高发分布特征。

值得注意的是，图5a的站次分布情况与图1各站点的地形特征有相似之处。图1中，地形呈西北至东南逐渐降低的特征，但中部从安顺到黔西南的东北—西南方向存在一个“S”形变化特征，中部的北盘江河谷地带，安顺西南部的镇宁、关岭海拔偏低，而黔西南中部的兴仁、安龙海拔偏高。而图5a中的站次分布也存在一个“S”形的特征，与地形有较好的契合，海拔较低的镇宁、关岭比兴仁、安龙出现突发性暴雨较多，但例外的是海拔较低的罗甸出现突发性暴雨较少，这可能是罗甸地形迎风坡效应不明显。

图5b显示小时降水骤增量≥20 mm的站次分布与≥10 mm的站次分布特征相似，整个西南部的中部、南部较多，而西部较少。黔西南南部的兴义、望谟，北部的晴隆，安顺西南部的镇宁、关岭，六盘水的六枝均出现25次以上。整体上“三极型”的高发分布特征依然存在。同时，镇宁、兴义两个多发中心与普安、安龙两个少发中心在西南部构成了一个“鞍形”的分布特征，与地形的相关性依旧保持。

图5 贵州西南部近5 a 5—10月突发性暴雨小时降水骤增量≥10 mm(a)、≥20 mm(b)、≥30 mm(c)、≥40 mm(d)站点次数分布(单位：次)Fig.5 Spatial distribution of sudden rainstorms with the sudden increment of hourly precipitation ≥10 mm(a),≥20 mm(b),≥30 mm(c),≥40 mm(d) in southwest Guizhou during May to October in the past 5 years(unit∶times)

图5c显示小时降水骤增量≥30 mm的站次分布，整个西南部的中北部较多，中部西部较少。安顺西部南部的镇宁、关岭、普定，黔西南南部的兴义、望谟，黔南的长顺，均出现9次及以上。“三极型”的高发分布特征依然存在，但分布不太明显。

图5d显示小时降水骤增量≥40 mm的站次分布，整个西南部的中北部、东南部较多，西部、中东部较少，在中部出现了“鞍形”分布特征。安顺西部北部的镇宁、普定、安顺，黔南的长顺，黔西南西南部的望谟、贞丰、册亨，出现4次及以上，形成了南北两个较多的分布带。骤增量等级较小时的“三极型”的高发分布特征已不存在。

总体来说，突发性暴雨站次分布与地形相关性比较明显，骤增量等级大时，主要出现在北盘江河谷一带。

4 最大小时降水骤增量时空特征

由表2可以看到，近5 a来5—10月突发性暴雨的最大小时降水骤增量，通常出现在6月和7月，2014年最大小时降水骤增量出现在7月，2015、2016年均出现在6月；而2017年6月和7月的最大小时降水骤增量的强度较弱，但该年5月、8月、9月、10月出现了近5 a中同期最大的小时降水骤增量，其中2017年8月出现了近5 a中最大的小时降水骤增量，为85.8 mm；2018年出现的最大小时降水骤增量强度均较弱。

表2 贵州西南部近5 a 5—10月突发性暴雨最大小时降水骤增量分布Tab.2 Interannual and monthly maximum sudden increment of hourly precipitation of sudden rainstorms in southwest Guizhou during May to October in the past 5 years

图6显示了各时次出现的最大小时降水骤增量的情况。由图6看出较大的最大小时降水骤增量出现在午后15时到夜间02时的时段。最大的骤增量出现在20—21时为85.8 mm。而较小的最大小时降水骤增量出现在11—13时，其中12—13时出现的最小为23.1 mm。

图6 贵州西南部近5 a 5—10月逐时突发性暴雨最大小时降水骤增量变化Fig.6 The maximum sudden increment of hourly precipitation of sudden rainstorms of each hour in southwest Guizhou during May to October in the past 5 years

图7显示了最大小时降水骤增量的空间分布。由图7看出，最大小时降水骤增量的空间分布具有“鞍形”特征，西南部的普安、兴仁、兴义与中东部的紫云形成了一东一西两个较小的骤增量中心；而北部的水城与南部的贞丰、册亨形成了一南一北两个较大的骤增量中心。总体上，最大小时降水骤增量的空间分布与地形分布有较好的对应关系。

图7 贵州西南部近5 a 5—10月突发性暴雨最大小时降水骤增量空间分布Fig.7 Spatial distribution of the maximum sudden increment of hourly precipitation of sudden rainstorms in southwest Guizhou during May to October in the past 5 years

5 突发性暴雨时空变化特征

图8a～8f显示了近5 a 5—10月突发性暴雨的逐月空间变化情况。由图8可以看到，5月在贵州西南部的东南部发生较多，往西北递减(图8a)；6月整体增多，在西部分布呈“鞍形”特征，其中中北部、西南部站次分布较多，以六枝、兴义形成了两个较多发的中心，而普安、安龙形成了两个较少发的中心(图8b)；7月较6月有减少趋势，但在中部北盘江河谷一带形成了一个较多发的中心(图8c)；8月略有增多，在安顺至黔西南的东北—西南向分布存在S形的特征，与站点地形分布的特征非常相似，显示出8月南北盘江河谷一带突发性暴雨多发(图8d)；9—10月呈逐渐减少趋势，9月在西南部较多(图8e)，10月在南部和中北部较多(图8f)。由此可知，在时间上，每月发生的突发性暴雨分布特征均不相同。

图8 贵州西南部近5 a 5月(a)、6(b)、7月(c)、8月(d)、9月(e)、10月(f)突发性暴雨站点次数分布(单位：次)Fig.8 Spatial distribution of sudden rainstorms in southwest Guizhou in May(a), June(b), July(c),August(d), September(e), October(f)of the past 5 years(unit∶times)

图9a～9e显示了近5 a突发性暴雨站次的逐年空间分布变化情况。由图9看出，每一年的突发性暴雨站次分布情况均有不同，但整体呈逐年减少的趋势。2014年突发性暴雨各站平均出现10.9次，主要分布在黔西南南部、安顺西部，基本呈现出“三极型”的高发特征，出现最多的是兴义(图9a)；2015年突发性暴雨各站平均出现10.35次，主要集中在安顺中部，出现最多是镇宁，出现了18次突发性暴雨，而北部的水城仅出现1次(图9b)；2016年突发性暴雨各站平均出现8.75次，主要分布在中部的六枝至册亨，大致为北盘江流域一带，出现最多的是镇宁和册亨(图9c)；2017年突发性暴雨各站平均出现8.5次，其分布具有“三极型”高发与西部“鞍形”兼有的特征，主要分布在南北盘江河谷一带，出现最多的是兴义(图9d)；2018年突发性暴雨各站平均出现6.65次，主要集中在中南部，出现最多的是贞丰(图9e)。由此可知，在空间上，每一年发生的突发性暴雨分布特征均不相同。

图9 贵州西南部2014年(a)、2015年(b)、2016年(c)、2017年(d)、2018年(e)5—10月突发性暴雨站点次数分布(单位：次)Fig.9 Spatial distribution of sudden rainstorms in southwest Guizhou during May to October in 2014(a), 2015(b), 2016(c), 2017(d), 2018(e)(unit∶times)

6 结论与讨论

①近5 a 5—10月贵州省西南部突发性暴雨呈逐年减少趋势。突发性暴雨发生具有6月“爆发”，7月“回落”，8月略增，9—10月不断减少的月际变化特征。突发性暴雨还具有白天多、夜间少的日变化特征，且突发性暴雨的高发时段主要是午后至凌晨，尤其是午夜，以22—23时出现72站次为最多；12—13时最少，仅出现8站次。

②从各等级小时降水骤增量的站次空间分布情况来看，安顺镇宁一直为较多发，地域分布上是一个高发中心；降水骤增量等级较小时，分布形成以安顺西南部、黔西南西南部、黔西南东南部为较多站次的“三极型”高发分布，与站点的地形海拔分布较为契合，比较符合南北盘江河谷的地形特征；降水骤增量等级较大时，出现“鞍形”分布特征，形成了南北两个较多的分布带，等级较小时的“三极型”的高发分布特征已不存在。总之，突发性暴雨站次分布与地形分布相似，即在北盘江河谷一带出现骤增量等级大的突发性暴雨较多。

最大的小时降水骤增量一般出现在每年的6月和7月，空间分布具有“鞍形”特征。总体上，贵州西南部突发性暴雨小时降水骤增量的站次空间分布与地形分布具有较好的对应关系。

③从突发性暴雨站次的整个时空演变来看，5月东南多，西北少；6月“爆发”增多，在西部分布呈“鞍形”特征，形成了南北两个较多发的分布中心；7月减少，形成以中部为较多发的分布中心；8月略有增加，分布呈现出南北盘江河谷一带多发；9—10月不断减少，9月在西南部较多，10月在南部和中北部较多。

④从逐年的演变来看，每年发生的突发性暴雨分布特征均不相同，“突发性”特征在地域分布上也有体现。2014年主要分布在黔西南南部、安顺西部；2015年主要集中在安顺中部；2016年主要分布在中部的六枝至册亨，大致为北盘江流域一带；2017年主要分布在南北盘江河谷一带；2018年突发性暴雨主要集中在中南部。

本文分析贵州西南部突发性暴雨时空特征，主要是利用20个国家气象观测站逐小时降水量，在空间上具有一定的局限性。今后可以使用加密区域站资料进行分析，或许更能凸显暴雨“突发性”特征。在时间上，选取较长时间段的逐小时降水量，分析突发性暴雨的气候特征以及年代际尺度上的变化特征。还可以再将时间分辨率提高，使用分钟降水数据做雨量统计，得出的结论将更为精细和准确。近5 a来，贵州西南部5—10月突发性暴雨最大小时降水骤增量一般出现在6月和7月，但2017年其他月份均出现近5 a来最大小时降水骤增量的同期最大值，且8月出现了近5 a中最大的小时降水骤增量；6月“爆发”、7月“回落”的特征可能与不同的天气系统有关，这一系列不确定因素有待进一步研究。