臨安暴雨季節(jié)特征及成因分析

　　摘要: 統(tǒng)計整理了臨安區(qū) 2001—2016 年出現(xiàn)的暴雨過程，對其天氣形勢、物理量場進行了統(tǒng)計分析，形成可供預報參考的指標體系。結果表明: 1) 夏季出現(xiàn)暴雨雨日最多，春秋季節(jié)次之，冬季最少; 6 月暴雨雨日為全年最多，7 月和 8 月次之，1 月和 2 月無暴雨發(fā)生; 梅雨和臺風對臨安的年降水量有巨大貢獻。2) 臺風暴雨主要分布在夏秋季，夏季的臺風暴雨主要是由于臺風環(huán)流直接影響所致，而秋季的臺風暴雨主要是臺風環(huán)流和冷空氣相互作用導致。3) 春季低空切變和地面倒槽是引發(fā)暴雨最重要的影響系統(tǒng); 夏季各月的主要影響系統(tǒng)存在較大的差別; 秋季的暴雨主要是臺風造成。4) 比濕和可降水量條件夏秋季整體較好; 水汽通量條件秋季最好，夏季次之，春季最差，垂直運動條件秋季最強，春夏季次之且差別較小; 暴雨強度越強，水汽通量和垂直運動條件越好。日常預報中可通過四分位數(shù)表格的查詢，對暴雨和強暴雨的預報提供參考指標。

　　關鍵詞: 暴雨; 梅雨期; 臺風; 物理量

　　0 引 言

　　臨安區(qū)位于浙江省西北部，境內溪多、源短、流急，受地形、氣候諸因素制約，暴雨極易誘發(fā)山體滑坡等地質性災害，造成人員傷亡和重大經(jīng)濟損失。我國目前已經(jīng)有很多對暴雨災害的研究成果。陶詩言等在研究中得出在切變線附近風向輻合最強烈，存在著強烈的上升氣流，暴雨和強對流天氣常出現(xiàn)在切變線附近[1]; 李炬等研究發(fā)現(xiàn)低空急流是形成降水的重要原因[2]，汪邦道等介紹了誘導暴雨的主要天氣系統(tǒng)有臺風暴雨、鋒面暴雨、東風波暴雨[3]。本文統(tǒng)計整理了臨安區(qū) 2001—2016 年出現(xiàn)的暴雨過程，對其天氣形勢、物理量場進行了分析，形成可供預報參考的指標體系，對預報業(yè)務以及暴雨預警服務都將有一定的指導作用。

　　1 資料來源和方法

　　所使用的日降水量數(shù)據(jù)來源于 2001—2016 年臨安國家基本站觀測數(shù)據(jù)，以 20 時為日界，日降水量≥50 mm 為一個暴雨雨日。本文中的季節(jié)劃分方式如下: 春季為 3—5 月，夏季為 6— 8 月，秋 季 為 9—11 月，冬 季 為 12 月—次 年 2 月。

　　進行影響系統(tǒng)分析所使用的數(shù)據(jù)為 MICAPS 歷史數(shù)據(jù)，進行物理量分析所使用的數(shù)據(jù)為美國國家環(huán)境預測中心/國家大氣環(huán)境中心 ( NCEP /NCAR) 發(fā)布的水平分布率為 2. 5° × 2. 5°的日平均全球再分析資料。

　　2 臨安暴雨日數(shù)統(tǒng)計分析

　　2. 1 時間變化特征

　　為了更好地了解臨安暴雨特征，根據(jù)不同量級( 50 ～ 70 mm，70 ～ 100 mm，100 mm 以上) 對暴雨進行統(tǒng)計分析，從暴雨日數(shù)的年際變化來看( 圖 1) ，2001—2016 年的暴雨雨日共 67 d，年平均暴雨雨日為 4. 2 d，其中 2016 年最多，為 8 d，2003 年最少為 0 d，出現(xiàn) 70 mm 上的暴雨雨日 26 d，年均 1. 6 d，出現(xiàn) 100 mm 以上的暴雨雨日8 d，年均0. 5 d。從暴雨日數(shù)的月際變化來看 ( 圖 2) ，6 月暴雨雨日最多，共出現(xiàn) 23 次，占總數(shù)的 34. 3% ，出現(xiàn) 70 mm 以上的暴雨雨日也最多，共出現(xiàn) 8 次; 7 月和 8 月均出現(xiàn)暴雨雨日 12 d，分別占總數(shù)17. 9% ，最少為1 月和2 月，均無暴雨發(fā)生; 100 mm 以上的暴雨雨日出現(xiàn)在6—10 月，其中 6—8 月分別為 2 次，9—10 月各出現(xiàn) 1 次。

　　暴雨雨日最多發(fā)生在夏季，2001—2016 年間有 47 d 的暴雨發(fā)生在夏季，占總數(shù)的70. 1% ，其中 70 mm 以上暴雨雨日 19 d，100 mm 以上暴雨雨日 6 d，春季和秋季次之，分別為 11 d、占比 16. 4% 和 8 d、占比 11. 9% ，冬季最少僅有 1 d，僅占 1. 5% ( 圖 3) 。

　　2. 2 梅雨期暴雨

　　梅雨降水對臨安全年的降水量貢獻巨大。 2001—2016 年 間，梅 雨 期 間 出 現(xiàn) 暴 雨 雨 日 為 23 d，主要出現(xiàn)在 6 月( 20 d) ，平均每年的梅雨期間出現(xiàn) 1. 4 個暴雨雨日，占總數(shù)的 34. 3% ，占夏季總數(shù)的48. 9% ，70 mm 以上的暴雨出現(xiàn)8 d， 100 mm 以上的暴雨僅出現(xiàn) 2 d。梅雨期暴雨日數(shù)年際分布不均，2011、2013 和 2015 年梅雨期暴雨日數(shù)最多，都為 4 d，而 2005、2006、2009 和 2010 年梅雨期間則無暴雨發(fā)生。

　　2. 3 臺風暴雨

　　臺風降水是臨安全年總降水量的重要組成部分。2001—2016 年間，共有 14 個暴雨雨日是受到臺風環(huán)流直接或間接影響所致，占暴雨雨日總數(shù)的 21% ，年均 0. 9 d。從月際變化來看 ( 圖 5) ，5 月在臺風外圍環(huán)流和高空槽相互作用下出現(xiàn)了 1 次臺風暴雨，發(fā)生在 2006 年 5 月 18 日。7 月出現(xiàn)了 2 次，均為臺風直接影響造成的暴雨。8 月受臺風影響最多，共出現(xiàn) 5 次，且暴雨的強度均在 70 mm 以上，其中 2 次在 100 mm 以上，5 次過程中有 4 次都是臺風環(huán)流直接影響。9 月和 10 月各出現(xiàn) 3 次，占秋季暴雨總數(shù)的 75% ，近年來由于全球變暖，秋臺風活躍，此時冷空氣勢力遠不如冬季般強勁，弱冷空氣會給臺風外圍云系或殘留云系帶來不穩(wěn)定能量從而使降水增強，4 次此類系統(tǒng)配置的臺風暴雨強度均 在 70 mm 以 上，其中兩次分別達到了 179. 1 mm和 190. 4 mm; 另一種情況則是臺風減弱低壓并入西風槽內，使西風槽突然加深使降雨持續(xù)時間加長，2007 年 9 月 19 日的過程就是此類情況。

　　3 影響系統(tǒng)分析

　　由于臺風暴雨已在前文分析，接下來的影響系統(tǒng)分析不再包含臺風暴雨，本文的頻率為頻數(shù)除以暴雨日數(shù)。

　　3. 1 春 季

　　統(tǒng)計得 2001—2016 年春季暴雨雨日共 11 d，通過影響系統(tǒng)的分析發(fā)現(xiàn)( 表 1) ，在 11 次過程中，有 8 次暴雨都伴隨有低空切變和地面倒槽的存在; 高空槽，低空急流，地面冷空氣也是重要的影響系統(tǒng); 春季是冷空氣較為活躍的季節(jié)，有 4 次過程是高空有槽東移或急流存在，中層配合切變或低空急流，而地面先為倒槽控制，之后冷空氣南下影響，冷暖空氣交匯導致暴雨的發(fā)生。另外東北冷渦也是非常重要的影響系統(tǒng)，有 4 次暴雨與之有關。

　　3. 2 夏 季

　　夏季是降水過程最為活躍的時間段，且降水具有較強不穩(wěn)定性。從影響系統(tǒng)分析來看( 表 2) ，高空槽、低空切變和地面倒槽或低壓仍然是大多數(shù)夏季暴雨系統(tǒng)必不可少的配置，而副高的強弱進退也成為夏季暴雨重要的制約原因，從表 2 可見，副高引起的暴雨過程有 9 次。除此以外，東北冷渦作為重要的一類降水天氣系統(tǒng)，仍有 10 次暴雨過程與之有關。由于夏季各月的主要影響系統(tǒng)存在較大的差別，以下分月份進行分析。

　　6 月冷氣團依然較為活躍，但暖氣團逐漸占據(jù)主導地位。高空槽東移，中低層有切變或急流配合，地面有倒槽或低壓存在是 6 月份最常見的天氣系統(tǒng)配置( 表3) ，23 次暴雨過程中有8 次是這樣的天氣系統(tǒng)配置造成。另外東北冷渦與地面倒槽或低壓的配合也是常見和典型的系統(tǒng)配置，此時低空急流的強度在一定程度上影響著降水量的大小，分析時段內東北冷渦和地面倒槽或低壓引起的暴雨過程共 4 次，降水量和對應的低空急流大小分別為 100. 1 mm( 低空急流軸強度為16 ～ 22 m /s) ，99. 8 mm( 低空急流軸強度為16 ～ 20 m /s) ，76. 6 mm( 低空急流軸強度為14 ～ 16 m /s) ，55. 9 mm( 低層風速未達到急流標準) 。

　　7 月的暴雨過程( 表 4) ，高空槽東移，中低層有切變配合是最常見的天氣系統(tǒng)配置，12 次過程中有 5 次是這樣的系統(tǒng)造成。另外，7 月和 8 月的暴雨過程與副高有著密切關系( 表 4 和表 5) ，7 月梅雨結束后，從 7 月中旬至 8 月下旬( 約 40 d) 臨安主要受副熱帶高壓的控制，通常副高的減弱東退會使位于副高西北側的臨安得以釋放不穩(wěn)定能量觸發(fā)強對流，若此時配合以高空槽、東北冷渦或低空切變，降水量達暴雨量級的可能性非常大; 當副高中心控制時，也會有不穩(wěn)定能量的積聚釋放，從而引起的暴雨過程，2001 年 7 月 9 日即為此種情況; 當副高北抬，臨安處于副高南側東風氣流里，在東風波的影響下也容易引發(fā)暴雨過程， 2016 年 8 月 9 日即為此種情況。

　　8 月份的影響系統(tǒng)除了前文所述的臺風和副高以外，我們還需要關注冷空氣的影響，8 月下旬開始冷空氣逐漸活躍，有 2 次 暴 雨 與 之有關。

　　3. 3 秋 季

　　秋季大氣環(huán)流再次調整，冷空氣勢力逐漸增強，2001—2016 年共出現(xiàn) 8 次秋季暴雨，其中 6 次是臺風暴雨，其余 2 次為冷暖氣流交匯，并有高空槽，低空切變或急流配合而導致暴雨的產(chǎn)生( 表略) 。

　　4 物理量分析

　　本文選取與降水關系較大的比濕、可降水量、水汽通量、垂直速度等物理量對不同量級暴雨過程進行分析，由于春秋季的暴雨雨日較少，因此本文將暴雨量級分為 50 ～ 70 mm 和 70 mm 以上。

　　4. 1 水汽條件物理量

　　4. 1. 1 比 濕

　　對各季節(jié)不同量級暴雨的 850 hPa 比濕進行四分位數(shù)分析，并將結果制作為箱線圖( 表 6 和圖 6) ，由圖 6 可見，夏季水汽條件整體較好，且暴雨強度越強，比濕越大，夏季暖濕氣流強盛，水汽充足，持續(xù)的水汽供應容易產(chǎn)生暴雨，且水汽條件越強盛暴雨的強度也會增強，在日常預報中，可參考表 6 的四分位數(shù)分析值，若比濕的數(shù)值出現(xiàn)在 11. 9 ～ 13. 9 之間，需要關注暴雨的出現(xiàn)，若比濕的數(shù)值出現(xiàn)在 13. 1 ～ 14. 4 之間，則需關注強暴雨的出現(xiàn); 秋季水汽條件次之，但秋季暴雨強度與比濕大小的關系不大，秋季的暴雨主要是由于臺風造成，臺風攜帶著充沛的水汽，但臺風所造成的暴雨強度大小可能與臺風的位置以及是否有系統(tǒng)配置關系更大。春季水汽條件較差，且暴雨強度強時，比濕反而小，目前春季暴雨樣本數(shù)較少，這個現(xiàn)象產(chǎn)生的原因需要后續(xù)更多地研究。

　　4. 1. 2 可降水量

　　通過分析我們發(fā)現(xiàn)可降水量與比濕的結論較為一致( 圖 7) ，秋季暴雨時段可降水量最大，且不同暴雨強度的可降水量值并沒有明顯差別; 夏季暴雨時段可降水量較秋季略偏低，且 70 mm以上暴雨的可降水量比 50 ～ 70 mm 暴雨的可降水量要略高一些; 春季的可降水量最小，且暴雨強度強時，可降水量要更小。不同量級暴雨過程時段可降水量四分位數(shù)分析見表 7。

　　4. 1. 3 水汽通量

　　除了本地較高的可降水量，要產(chǎn)生暴雨，還必須要有足夠的水汽從源地不斷向該地區(qū)供應，而水汽通量就是表征水汽輸送的一個物理量，對水汽通量分析后發(fā)現(xiàn)( 圖略) ，水汽通量的條件越好，產(chǎn)生的暴雨強度越強，從季節(jié)分布看秋季暴雨過程的水汽通量條件最好，這與秋季暴雨主要是臺風造成有關，夏季次之，春季最小。日常預報中若水汽通量的數(shù)值出現(xiàn)在第一到第三四分位之間時，則需要關注暴雨和強暴雨的出現(xiàn)。

　　4. 2 垂直速度

　　垂直運動是降水形成的 3 大條件之一，而強烈而持久的上升運動更是形成暴雨的條件之一。從以下統(tǒng)計結論來看，出現(xiàn)暴雨過程時各層都存在明顯的上升運動，且暴雨強度越強，上升運動越強; 秋季暴雨時段的垂直速度最大( 臺風影響) ，春夏季垂直速度的區(qū)別不大。具體數(shù)值則可以通過表 ( 表略) 進行查詢參考，當數(shù)值落在兩個四分位之間時，需關注暴雨和強暴雨的可能性。

　　相關期刊推薦：《暴雨災害》(季刊)創(chuàng)刊于1982年，由中國氣象局武漢暴雨研究所主辦。本刊將始終立足華中區(qū)域，面向全國，立足氣象部門，面向社會各行各業(yè)，一如既往以氣象科技工作者作為重要的作者群和讀者對象，通過引入先進辦刊理念、高效辦刊模式。

　　5 總 語

　　1) 從月際分布來看，6 月暴雨雨日為全年最多，7 月和 8 月次之，最少為 1 月和 2 月，無暴雨發(fā)生。梅雨和臺風對臨安的年降水量有巨大貢獻，梅雨期間出現(xiàn)的暴雨雨日占暴雨總數(shù)的 34. 3% ，而臺風暴雨占到暴雨總數(shù)的 21% 。

　　2) 臺風暴雨主要分布在夏秋季，夏季的臺風暴雨主要是由于臺風環(huán)流直接影響所致，而秋季的臺風暴雨主要是臺風環(huán)流和冷空氣相互作用導致，且此種系統(tǒng)配置產(chǎn)生的暴雨強度更強。

　　3) 春季低空切變和地面倒槽是引發(fā)暴雨最重要的影響系統(tǒng)。夏季各月的主要影響系統(tǒng)存在較大的差別，6 月份最常見的天氣系統(tǒng)配置是高空槽東移，中低層有切變或急流配合，地面有倒槽或低壓存在，另外 6 月時東北冷渦與地面倒槽或低壓的配合也是典型的系統(tǒng)配置，此時低空急流的強度在一定程度上影響著降水量的大小。7 月的暴雨過程主要受到副高和臺風的影響。8 月份臺風引起的暴雨天氣過程頻數(shù)明顯增多。秋季的暴雨主要是秋臺風導致。

　　4) 對物理量分析后發(fā)現(xiàn)，比濕和可降水量條件夏秋季整體較好，且夏季暴雨強度越強，比濕和可降水量越大; 水汽通量條件秋季最好，夏季次之，春季最差，垂直運動條件秋季最強，春夏季次之且差別較小; 暴雨強度越強，水汽通量和垂直運動條件越好。日常預報中可通過四分位數(shù)表格的查詢，對暴雨和強暴雨的預報提供參考指標。

《臨安暴雨季節(jié)特征及成因分析》

上一篇：麗水市白云山森林公園山地立體氣候資源分析

下一篇：湖口縣氣候變化對油菜花花期的影響分析