2010年到2021年永州市短时强降水统计分析

2010年到2021年永州市短时强降水统计分析

黄杰贞1袁铁1姚沁心2李青松1刘沈1

1湖南省永州市气象台，永州 425000

2永州市新田县气象台  永州 425700

摘 要：选取永州市2010-2021年近12年11个国家气象站降水资料，采用最小二乘法、构建24小时数据模型等方法进行详细分析，得出永州市短时强降水气候分布特征，以期为农田水利建设、气象防灾减灾、决策气象服务、城市规划和灾害应急管理提供参考依据。结果表明：(1)永州市近12年来短时强降水的发生次数以1.094次/每年的速率缓慢增长。（2）不同雨强间强降水发生次数, 50mm/h以下的短时强降水占比在96.5%。(3) 各县市区短时强降水最大值及出现次数，永州市南部明显大于北部。（4）短时强降水月际特征南部在5月份达到第一峰值，北部在6月份达到第一峰值， 8月份出现第二峰值。(5)短时强降水日变化大体呈现双峰双谷分布特征。两个峰值出现于午后14-16时及半夜21-24时，两个谷值出现于早间4-6时及傍晚18时前后。

关键词：短时强降水，气候特征，永州

Abstract: The precipitation data of 11 national meteorological stations in Yongzhou City from 2010 to 2021 were selected for detailed analysis using methods such as least squares and constructing 24-hour data models. The climate distribution characteristics of short-term heavy precipitation in Yongzhou City were obtained, in order to provide reference basis for agricultural water conservancy construction, meteorological disaster prevention and reduction, decision-making meteorological services, urban planning, and disaster emergency management. The results indicate that: (1) In the past 12 years, the occurrence of short-term heavy precipitation in Yongzhou City has slowly increased at a rate of 1.094 times per year. (2) The frequency of strong precipitation between different rainfall intensities, with short-term heavy precipitation below 50mm/h accounting for 96.5%. (3) The maximum value and occurrence frequency of short-term heavy precipitation in various counties and cities are significantly higher in the southern part of Yongzhou than in the northern part. (4) The monthly characteristics of short-term heavy precipitation reach its first peak in May in the south, first peak in June in the north, and second peak in August. (5) The daily variation of short-term heavy precipitation generally presents a bimodal and valley distribution feature. Two peaks appeared between 14:00 to 16:00 in the afternoon and 21:00 to 24:00 in the middle of the night, while two valleys appeared around 4:00 to 6:00 in the morning and 18:00 in the evening.

Keywords: short-term heavy precipitation, climate characteristics, Yongzhou

引 言

现代城市人口高度聚集、快速城镇化建设过程中，由于使用了大量硬质地面材料，改变了原有的自然生态状态和水文特性。因此，由短时强降水引发的城市内涝带来的一系列社会安全和经济问题，已成为困扰城市发展的主要气象灾害因素之一。

短时强降水是指1小时降雨量大于等于20mm的降水事件，是一种典型的对流性天气。短时强降水一般雨强特别大，持续时间相对较短，但是天气变化迅猛，几乎所有的短时强降水都是由深厚湿对流发展演变的积雨云中降落的，常引起山洪、泥石流和城市内涝等次生灾害，对人民生命财产安全造成严重威胁，给气象防灾减灾、决策气象服务、城市规划和灾害应急管理提出了新问题和挑战。因而深入研究短时强降水的时间、空间特征，对于规避和减轻自然灾害有特别重大的意义。

1  资料来源与说明

本文采用永州市11个国家气象站2010年--2021年共计12年间降水观测资料，统计出历年短时强降水发生次数、各县市区短时强降水最大值及出现次数、再根据强度的不同，每间隔10mm划分成不同的等级，在此基础上建立数据资料库，分析得出永州市近12年短时强降水的月变化以及24小时日变化特征。

2 短时强降水分布特征

2.1 永州短时强降水发生次数年际特征

永州市2010年到2021年每年短时强降水发生次数在36次(2017年)到87次（2016年）之间，年平均发生次数为57.75次，其中6年偏多，6年偏少。根据图1可知，过去12年间，短时强降水分布特征大致可以分为三个阶段，其中2010年-2013年为短时强降水低发生年份，年平均为46次；2014年到2019年为短时强降水高发生年份，年平均为68次，其中2017年仅有36次，为12年中最少年份；2020年到2021年为短时强降水低发生年份，平均为48次。利用最小二乘法进行一次直线拟合，我们可以看到，过去12年永州市每年短时强降水的发生次数在以1.094次/每年的速率缓慢增长。

图1 2010年-2021年永州市历年短时强降水发生次数

表1  2010年-2021年永州市历年短时强降水发生次数

2.2 不同雨强间强降水发生次数

将2010年到2021年共计693次短时强降水根据强度的不同，间隔10mm划分成不同的等级，其中20～29.9mm/h区间有469次，30～39.9mm/h区间有148次，40～49.9mm/h区间有52次，50mm/h以上有24次。可以看到50mm/h以下的短时强降水占比在96.5%，50mm/h以上的短时强降水仅占3.5%。

图2 2010年-2021年永州市不同雨强区间上短强发生次数

2.3各县市区短时强降水最大值及出现次数

图3 2010年-2021年永州市各县市区短时强降水最大值及出现次数

根据统计，2010年到2021年我市短时强降水最大值在42.1mm(祁阳) 到74.9(江永)之间，南部明显大于北部。其中南部的江永、道县、江华区域；北部的东安、零陵区域以及新田分别存在3个极大值中心。2010年到2021年我市短强出现次数在31次（冷水滩）到84次（道县）之间，基本上随纬度升高而降低，中心在道县、江永附近。

2.4短时强降水月变化

图4 永州市短时强降水月变化(左：永州市北部；右：永州市南部)

根据统计，2010年到2021年我市12月、1月没有短时强降水发生。随着西南暖湿气流的加强，水汽通道建立并开始向我市输送水汽和不稳定能量，2月开始我市逐渐开始有短时强降水发生。其中南部在5月份达到第一峰值，北部在6月份达到第一峰值，随着降雨带的进一步北抬，我市月短时强降水发生数总体形势开始减少，但在8月份会出现第二峰值，随后显著减少。

2.5短时强降水日变化

图5 短时强降水日变化

午后由于强烈的阳光照射，近地层加热使大气不稳定性增加促进暖湿空气强烈上升，进而形成午后的对流性降水；晚上由于高层的冷却作用导致大气不稳定性增加，促进上升运动发展从而形成对流性夜雨。因此对流性降水在成因上大体可以分为底层加热型和高层冷却型，对流性降水的日变化上应该有双峰型结构。

利用2010年到2021年的短时强降水数据，构建24小时的降水数据模型，将对应时次发生的短时强降水都累计到24小时时间轴上。我们可以看到24小时变化大体呈现双峰双谷分布特征。两个峰值分别出现于午后14-16时及半夜21-24时，两个谷值出现于早间4-6时及傍晚18时前后。与上述理论完全吻合。

3结论

通过分析研究永州市2010到2021年共12年短时强降水气候特征，得出如下结论：

（1）永州市过去12年每年短时强降水的发生次数在以1.094次/每年的速率缓慢增长。

（2）不同雨强间强降水发生次数, 50毫米以下的短时强降水占比在96.5%，50mm以上的短时强降水仅占3.5%。

(3)各县市区短时强降水最大值及出现次数, 南部明显大于北部, 其中南部的江永、道县、江华区域；北部的东安、零陵区域以及新田分别存在3个极大值中心。

（4）短时强降水月际特征南部在5月份达到第一峰值，北部在6月份达到第一峰值， 8月份出现第二峰值。12月、1月没有短时强降水发生，非常适宜冬修农田水利。

（5）短时强降水日变化大体呈现双峰双谷分布特征。两个峰值出现于午后14-16时及半夜21-24时，两个谷值出现于早间4-6时及傍晚18时前后。

【参考文献】

1.上海地区短历时强降水致灾阈值探索贺芳芳，杨涵洧，穆海振 《高原气象》2017

2.北京市强降雨分区及重现期研究 马京津，李书严 《气象》2012

3.1961－2015 年江西省短历时强降水时空分布特征 唐传师，许爱华 《暴雨灾害》2018

4.基于 GIS 淹没模型的城市道路内涝灾害风险区划研究］叶丽梅，周月华  《长江流域资源与环境》2016

5.暴雨资料的选样与统计方法 岑国平 《城市给排水》1999

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