云龙县2013—2021年短时强降水时空分布特征

2023-05-19杨素娥字善生杨春红

安徽农业科学 2023年7期

杨素娥字善生杨春红

摘要利用云龙县40个区域自动气象站2013—2021年逐小时降水数据资料，分析云龙县近9年短时强降水时空分布特征。结果表明，云龙县短时强降水空间分布极其不均，局地性特征明显，出现频次自西南向东北呈多—少—多的分布态势，短时强降水以20 mm/h≤R＜40 mm/h为主，R≥50 mm/h的极端短时强降水在2017年开始隔年出现。云龙县短时强降水有很强的季节性和日变化，主要集中在7—8月，易出现在16：00—次日05：00，最易出现在16：00—22：00。

关键词短时强降水；时空分布特征；云龙县

中图分类号 S 162 文献标识码 A 文章编号 0517-6611（2023）07-0204-04

doi：10.3969/j.issn.0517-6611.2023.07.047

Temporal and Spatial Distribution Characteristics of Short-time Heavy Precipitation in Yunlong County from 2013 to 2021

YANG Su’e，ZI Shan-sheng，YANG Chun-hong

（Yunlong County Meteorological Bureau in Yunnan Province， Yunlong，Yunnan 672700）

Abstract Based on hourly precipitation data of 40 automatic weather stations in Yunlong County from 2013 to 2021， the temporal and spatial distribution characteristics of short-time heavy precipitation in Yunlong County in recent 9 years were analyzed.The results showed that the spatial distribution of short-time heavy precipitation in Yunlong County was extremely uneven， and the local characteristics were obvious.The frequency of short-time heavy precipitation showed a “more-less-more” distribution from southwest to northeast.The short-time heavy precipitation was mainly 20 mm/h≤R＜40 mm/h，Extreme short-time heavy precipitation with R≥50 mm/h occurred every other year since 2017.The short-time heavy precipitation in Yunlong County presented a strong seasonal and diurnal variations， mainly concentrated in July and August， tend to appear from 16：00 to 05：00 the next day，the most easy to appear from 16：00 to 22：00.

Key words Short-time heavy precipitation;Spatial and temporal distribution characteristics;Yunlong County

基金项目云南省气象局青年项目（STIAP202239）。

作者简介杨素娥（1993—），女，云南鹤庆人，工程师，从事综合气象业务工作。

通信作者，助理工程师，从事综合气象业务工作。

收稿日期 2022-05-12；修回日期 2022-06-09

短时强降水具有强度大、历时短、危害性大的特点，是云龙县最常见的灾害性天气。短时强降水作为我国强对流天气的主要类型之一［1-2］，一直是短临预报中的难点和痛点，在我国很多城市和地区都有学者进行了大量研究［3-10］。云南作为短时强降水和暴雨灾害多发区，也有許多学者从不同方面进行了有意义的研究［11-17］。云龙县地处云贵高原西部横断山脉南端澜沧江纵谷区，全县90%以上是山区，由于低纬高原的地理位置和复杂的山区地形地貌，每到汛期短时强降水天气频发，造成云龙县大部分地区属于地质灾害高易发区，灾害隐患点数量多，分布广［18-19］。县域内每年均会因短时强降水引发不同程度的山洪和地质灾害，直接威胁人民群众的生命和财产安全。例如2014年7月9日功果桥镇民主村发生的“7.09泥石流灾害”，导致6人死亡、8人失踪、1人受伤，共造成间接经济损失1.5亿元，直接经济损失7 000万元。为了有效预防和减少山洪、泥石流灾害，保障全县人民群众的生命财产和安全，加强短时强降水的时空分布特征分析、开展预报研究非常必要。笔者分析了云龙县2013—2021年短时强降水时空分布特征，为进一步提高短时强降水预报水平以及强化山洪、泥石流等灾害的预判和防范能力提供参考依据。

1 资料与方法

该研究所用资料为云龙县40个区域自动气象站2013—2021年逐小时降水数据资料，所用观测仪器为双翻斗雨量传感器。对降水数据资料进行质量控制，在气候学界限值以及时间一致性、空间一致性等方面进行检查，去除异值，以保证数据资料的准确性、连续性。短时强降水指降水量（R）≥20 mm/h的降水，统计中规定云龙县区域站中只要有1个站R≥20 mm/h，则记为一次短时强降水事件，一天中如果一个站点多次出现短时强降水时，则按照站次累加统计。同时根据降水强度，将短时强降水分为4个级别：20 mm/h≤R＜30 mm/h、30 mm/h≤R＜40 mm/h、40 mm/h≤R＜50 mm/h、R≥50 mm/h［20-21］。

2 云龙县短时强降水的空间分布特征

2.1 短时强降水的频次分布特征

2013—2021年云龍县大部分地区短时强降水累计出现5～15站次，其中有2个站点超过了30站次，分别为民建乡（35站次）和漕涧镇（34站次）。近9年云龙县短时强降水在空间分布上差异明显，分布极其不均，频发区域主要为西南部的民建乡和漕涧镇，其次是东部的团结乡、关坪乡以及北部的白石镇和中部的诺邓镇，沘江中下游和澜沧江流域出现短时强降水的概率相对较少，出现频次自西南向东北呈多—少—多的分布态势（图1）。

2.2 短时强降水的强度分布特征

云龙县大部分地区短时强降水为20 mm/h≤R＜40 mm/h，以20 mm/h≤R＜30 mm/h为主（图2a、2b）。40 mm/h≤R＜50 mm/h的短时强降水主要出现在西南部的民建乡和漕涧镇、北部的白石镇和检槽乡，以及东部的团结乡、关坪乡和中部的诺邓镇的部分地区（图2c）。发生小时雨量为50 mm以上的极端短时强降水的概率较低，近9年仅出现过4站次，其中长新乡出现过2站次，诺邓镇和民建乡各出现1站次（图2d）。

从图3可以看出，近9年云龙县最大小时降水量极值自东北向西南呈现大—小—大的空间分布态势，降水极值大的站点主要分布在白石镇、长新乡、关坪乡、诺邓镇、民建乡、漕涧镇的部分地区。最大降水量极值出现在诺邓镇和平村（2021年7月24日23：00，小时降水量为56.6 mm），次大值出现在长新乡豆寺村（2019年9月20日21：00，小时降水量为54.3 mm）。该研究所选取的站点中，近9年仅有1个站点未出现过短时强降水，其余39个站点最大降水极值在20 mm/h≤R＜30 mm/h的有4个站，占10.3%；30 mm/h≤R＜40 mm/h的有18个站，占46.1%；40 mm/h≤R＜50 mm/h的有13个站，占33.3%；50 mm/h以上有4个站，占10.3%。

由此可以看出，云龙县境内均有可能出现短时强降水，总体表现为西南最多，东部和北部次之，沘江中下游和澜沧江流域相对少些，大部分地区的短时强降水雨强为20 mm/h≤R＜40 mm/h，最大降水极值为30 mm/h≤R＜40 mm/h，发生极端短时强降水的概率相对较低，但因特殊的地形地貌，往往短时强降水天气就可能直接造成山洪、泥石流、滑坡等灾害。

3 云龙县短时强降水的时间分布特征

3.1 短时强降水的年变化特征

2013—2021年云龙县共出

现了424站次的短时强降水，年均发生47站次，平均雨强

26.5 mm/h，呈“W”型波动状变化。短时强降水次数最多的是年份是2021年，共出现60站次；出现最少的年份是2017年，出现了33站次（图4a）。

不同强度的短时强降水发生情况（图4b），各个级别的短时强降水占年短时强降水的百分比分别为20 mm/h≤R＜30 mm/h占78.3%，30 mm/h≤R＜40 mm/h占17.5%，40 mm/h≤R＜50 mm/h占3.3%，R≥50 mm/h占0.9%。R≥50 mm/h的短时强降水在2013—2016年均未出现过，2017年开始隔年出现，2017和2019年均出现1站次（小时雨量极值分别为50.1和54.3 mm），2021年出现了2站次（小时雨量极值为56.6 mm），这表明发生R≥50 mm/h的短时强降水的可能性较之前有所提高，这在短临预报预警服务中是值得注意和警惕的。

3.2 短时强降水的月变化特征

近9年云龙县短时强降水主要发生在夏季和秋季初，最早出现在5月中旬，最迟出现在10月中旬，这一时间特征与云龙县的雨季吻合。在2013—2021年，5月发生短时强降水2站次，占总站次的0.5%；6月69站次，占16.3%；7月143站次，占33.7%；8月126站次，占29.7%；9月77站次，占18.2%；10月7站次，占1.6%。每年的7—8月为云龙县短时强降水峰值高发时段（图5a）。其中40 mm/h≤R＜50 mm/h的短时强降水仅发生在6—9月，R≥50 mm/h的短时强降水仅出现在7—9月（图5b）。

3.3 强降水的日变化特征

从近9年云龙县短时强降水的日变化（图6～7）可以看出，16：00—次日05：00共出现了359站次，占总站次的84.7%；尤其是16：00—22：00为高发时段，共出现了220站次，占51.9%。06：00—15：00出现短时强降水的次数少（65站次），占15.3%；在12：00—13：00出现次数最少，仅出现了4次，仅占0.9%。07：00—13：00未出现过R≥30 mm/h的短时强降水。各个级别的短时强降水峰值出现时间，20 mm/h≤R＜30 mm/h和40 mm/h≤R＜50 mm/h均在17：00，30 mm/h≤R＜40 mm/h在19：00。云龙县短时强降水易出现在午后到凌晨，这是因为云龙县地处低纬高原地区，午后开始受太阳辐射影响，下垫面升温，热力条件得到改善，午后到凌晨易形成热力对流导致短时强降水等强对流天气的发生。

4 结论与讨论

该研究利用云龙县40个区域自动气象站2013—2021年逐小时降水数据，对20 mm/h≤R＜30 mm/h、30 mm/h≤R＜40 mm/h、40 mm/h≤R＜50 mm/h、R≥50 mm/h 4种强度短时强降水的时空分布特征进行了分析，结果表明：

（1）云龙县短时强降水在空间分布上极其不均，局地性特征明显。全县境内均有可能出现短时强降水天气，频发区域主要是西南部的漕涧镇、民建乡，其次是东部的团结乡、关坪乡以及北部的白石镇和中部的诺邓镇，沘江中下游以及澜沧江流域出现的概率相对较少些，出现频次自西南向东北呈多—少—多的分布态势。短时强降水多为20 mm/h≤R＜40 mm/h，并以20 mm/h≤R＜30 mm/h为主；最大小时降水量极值自东北向西南呈现大—小—大的空间分布态势，最大降水量以30 mm/h≤R＜40 mm/h为主。R≥50 mm/h的极端短时强降水发生概率相对较低，分布上也比较离散，近9年来仅出现在长新乡、诺邓镇、民建乡。但因云龙县特殊的地理环境和地形地貌，强度不太大的短时强降水天气往往就可能直接造成山洪、泥石流、滑坡等灾害，直接危害人民群众生命财产安全。

（2）云龙县短时强降水有很强的季节性，日际变化和年际变化特征明显。云龙县短时强降水仅在雨季出现，主要发生在夏季和秋季初，最早出现在5月中旬，最迟出现在10月中旬，其中每年7—8月为全县高发峰值时段。云龙县短时强降水有很强的日变化，容易出现在16：00—次日05：00，其中16：00—22：00是高发时段。近9年云龙县短时强降水每年发生频度有较大差别，2021年最多，2017年最少，R≥50 mm/h的极端短时强降水在2016年前未出现过，2017年开始隔年出现，且在出现频次和小时雨量极值上均有所提高。

云龙县短时强降水在时空分布上表现为极其不均，不同站点的短时强降水发生情况在时间演变过程中也存在较大差异。该研究利用2013—2021年云龙县逐小时降水数据资料，对不同强度的短时强降水时空分布特征进行分析，得出近9年来云龙县短时强降水时空分布特征，旨在为进一步做好短临预报预警服务提供帮助。但由于云龙县地形地貌复杂，全县区域自动气象站数量有限，且时间序列不够长，因此在完全反映全县短时强降水状况方面还存在一定的局限性。

参考文献

［1］毛冬艳.我国强对流天气监测和预报业务［J］.气象科技进展，2012，2（5）：22-28.

［2］丁小立.强对流天气分析与预报中的若干基本问题［J］.农业与技术，2018，38（6）：241.

［3］王国荣，王令.北京地区夏季短时强降水时空分布特征［J］.暴雨灾害，2013，32（3）：276-279.

［4］李晓鹏，邹灵宇，胡俊.昆明市不同等级降水日数的时空分布特征［J］.云南地理环境研究，2014，26（3）：73-78.

［5］苗爱梅，王洪霞，武捷.山西不同历时强降水的统计特征及趋势变化［J］.高原气象，2020，39（4）：796-807.

［6］熊明明，徐姝，李明财，等.天津地区小时降水特征分析［J］.暴雨灾害，2016，35（1）：84-90.

［7］左璇，朱业玉，郭鹏，等.郑州市短历时强降水变化特征及重现期研究［J］.气象与环境科学，2021，44（2）：25-32.

［8］陈炯，郑永光，张小玲，等.中国暖季短时强降水分布和日变化特征及其与中尺度对流系统日变化关系分析［J］.气象学报，2013，71（3）：367-382.

［9］林晓鸣，张俊权.梅县区短时强降水的统计特征分析［J］.广东水利水电，2020（9）：18-21.

［10］初祁，周晋军，徐宗学.适用北京地区短历时强降水模拟的WRF模型物理参数化方案研究［J］.北京师范大学学报（自然科学版），2019，55（5）：617-626.

［11］李施颖，肖天贵.近35年云贵高原暴雨特征分析［J］.高原山地气象研究，2016，36（3）：21-26.