肖建軍，單雪珂，藍(lán)法強(qiáng)，李浩然，聶小波

（1.河源市氣象局，廣東河源 517000；2.博羅縣氣象局，廣東博羅 516100）

在全球氣候變暖背景下，各地氣候特征也發(fā)生了變化，不少專(zhuān)家學(xué)者對(duì)此做了研究［1-6］。陳特固等［3］指出，廣東重旱、重澇事件頻率的增加與氣候變暖有關(guān)；艾卉等［4］指出，廣州市年、前汛期、后汛期暴雨日數(shù)均呈增加趨勢(shì)，且暴雨對(duì)廣州的降水貢獻(xiàn)率最大；曾欽文等［6］研究了河源地區(qū)暴雨日數(shù)的氣候變化特征，為地方防災(zāi)減災(zāi)工作提供了有價(jià)值的參考依據(jù)；李明華等［7］、吳蔚等［8］、陳芳麗等［9］對(duì)惠州市強(qiáng)降水和暴雨的氣候特征做了大量研究，對(duì)本地強(qiáng)降水預(yù)報(bào)預(yù)測(cè)工作起到很好的指導(dǎo)作用；聶曉婷［10］分析了博羅縣雷暴氣候變化特征，對(duì)博羅縣雷暴的預(yù)報(bào)預(yù)警和風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估工作提供了參考。

目前為止，針對(duì)博羅縣暴雨的氣候特征研究尚有欠缺，因此，在已有研究成果基礎(chǔ)上，本研究利用博羅國(guó)家氣象站和自動(dòng)監(jiān)測(cè)站逐日降水資料，針對(duì)博羅縣暴雨氣候變化特征進(jìn)行分析，研究成果可為博羅縣防災(zāi)減災(zāi)事業(yè)提供參考，有利于本地氣象部門(mén)更好地履行職能和開(kāi)展決策氣象服務(wù)工作。

1 資料和方法

本研究利用博羅國(guó)家氣象觀測(cè)站1960—2019年逐日降水資料，基于Oringin軟件進(jìn)行數(shù)理統(tǒng)計(jì)、線(xiàn)性趨勢(shì)分析、7階多項(xiàng)式擬合以及Morlet小波功率譜分析等方法，研究博羅縣近60年來(lái)暴雨時(shí)間變化特征。截至2013年，博羅縣已建成區(qū)域氣象監(jiān)測(cè)站24站，覆蓋了全縣所有18個(gè)鄉(xiāng)鎮(zhèn)和重要山脈、水庫(kù)等，且其逐日降水觀測(cè)資料的完整性較好（2013—2019年日資料缺測(cè)率僅為1.5%，5.5 d／年），因此選用2013—2019年博羅國(guó)家氣象觀測(cè)站和鄉(xiāng)鎮(zhèn)區(qū)域氣象自動(dòng)監(jiān)測(cè)站逐日降水資料，分析博羅縣暴雨空間分布特征。

2 博羅縣暴雨的時(shí)間分布特征

2.1 年變化

圖1a、b分別為博羅縣2013—2019年暴雨總?cè)諗?shù)和暴雨量時(shí)序圖。由圖1a可知，博羅縣2013—2019年共出現(xiàn)暴雨488 d，平均8.1 d／年，其中大暴雨95 d，特大暴雨3 d（1983年6月17日289.3 mm、2000年6月12日303.8 mm、2006年7月15日407.6 mm），可見(jiàn)博羅縣發(fā)生特大暴雨的頻率較低，但日雨量最大值較大；暴雨日數(shù)年際差異較大，最少年份僅為2 d（1963年），而最多年份可達(dá)17 d（2006年）；從多項(xiàng)式擬合來(lái)看，年暴雨日數(shù)呈波動(dòng)增加趨勢(shì)；從線(xiàn)性趨勢(shì)變化來(lái)看，暴雨日數(shù)以每10年0.4 d的速率增長(zhǎng)（未通過(guò)顯著性檢驗(yàn)），表明暴雨日數(shù)增加趨勢(shì)不明顯。

由圖1b可知，近60年博羅縣暴雨日雨量年際變化明顯，年平均暴雨量為676.6 mm，暴雨量最少年份為1963年（121.3 mm），而最多年份可達(dá)1 924.9 mm（2006年）；從多項(xiàng)式擬合來(lái)看，暴雨日雨量也呈現(xiàn)波動(dòng)增加趨勢(shì)，2020年為增加趨勢(shì)年；從線(xiàn)性趨勢(shì)變化來(lái)看，暴雨日雨量以3.76 mm／年的速率增長(zhǎng)（未通過(guò)顯著性檢驗(yàn)），表明暴雨雨量增加趨勢(shì)不明顯。將年暴雨日雨量與年降雨量做Pearson相關(guān)系數(shù)檢驗(yàn)，其相關(guān)系數(shù)為0.841，在0.01水平（雙側(cè)）上顯著相關(guān)，說(shuō)明年降雨量的增加與年暴雨量的增加有密切關(guān)系。

圖1 博羅縣2013—2019年暴雨總?cè)諗?shù)（a）和暴雨日雨量（b）逐年變化

2.2 月變化

圖2為博羅縣1960—2019年暴雨總?cè)諗?shù)的月際變化。

圖2 博羅縣1960—2019年暴雨總?cè)諗?shù)逐月變化

由圖2可知，博羅縣各月均可能出現(xiàn)暴雨，但主要集中在汛期（4—9月），汛期暴雨日數(shù)占總暴雨日數(shù)的91.6%；暴雨總?cè)諗?shù)的月際變化呈雙峰型，主峰位于6月，暴雨日數(shù)為111 d，占總暴雨日數(shù)的22.7%，次峰位于8月，暴雨日數(shù)為80 d，占總暴雨日數(shù)的16.4%，其中5月暴雨日數(shù)高于次峰8月，暴雨日數(shù)為88 d，占暴雨總?cè)諗?shù)的18.0%。

2.3 暴雨日數(shù)周期分析

為進(jìn)一步研究暴雨日數(shù)的年際周期變化特征，對(duì)博羅縣1960—2019年暴雨日數(shù)做Morlet小波分析。結(jié)合小波功率譜（圖3a）和方差（圖3b）可以看出，近60年內(nèi)博羅縣年暴雨日數(shù)有兩個(gè)明顯的變化周期，即1994—2014年期間存在5～12年的顯著周期，以及1963—1974年期間存在2～3年的較顯著周期。

圖3 博羅縣2013—2019年暴雨總?cè)諗?shù)小波功率譜（a）和小波方差（b）

2.4 暴雨持續(xù)時(shí)間統(tǒng)計(jì)分析

定義國(guó)家站連續(xù)2 d及以上出現(xiàn)暴雨為連續(xù)性暴雨。1960—2019年博羅縣共出現(xiàn)連續(xù)暴雨52次共116 d，占暴雨總?cè)諗?shù)的23.8%；連續(xù)2 d的暴雨42次、連續(xù)3 d的暴雨9次、連續(xù)5 d的暴雨1次（2007年6月6—10日，累計(jì)雨量358.3 mm），未出現(xiàn)超過(guò)5 d的連續(xù)暴雨；連續(xù)暴雨集中出現(xiàn)在汛期，共49次，僅1987年3月15—17日、2008年10月5—6日、2018年1月28—29日出現(xiàn)在非汛期；2006年出現(xiàn)了最多的5次連續(xù)暴雨，其中3次連續(xù)2 d、2次連續(xù)3 d，且2次3 d和1次2 d的連續(xù)暴雨均出現(xiàn)在5月末至6月初，暴雨期集中。

2.5 暴雨初終日統(tǒng)計(jì)分析

定義博羅國(guó)家氣象站年度首次出現(xiàn)暴雨及以上量級(jí)降水日期為暴雨初日，該年度最后一次出現(xiàn)暴雨及以上量級(jí)降水日期為暴雨終日。近60年博羅縣暴雨初日最早出現(xiàn)在1月7日（2018年），最晚出現(xiàn)在8月2日（1995年），暴雨初日集中出現(xiàn)在4月，占總數(shù)的46.7%；暴雨終日最早出現(xiàn)在7月5日（1982年），最晚出現(xiàn)在12月30日（1988年），暴雨終日集中出現(xiàn)在9月，占總數(shù)的41.7%。采用經(jīng)驗(yàn)頻率公式Pm＝m／（n+1）×100%做暴雨初終日保證率分析，其中n為樣本數(shù)60，m為暴雨初（終）日由前（后）往后（前）排列的序號(hào)。由表1可知，博羅縣暴雨初、終日在20%和80%保證率之間的日期較為接近，小于20%或大于80%保證率時(shí)日期相差較遠(yuǎn)，說(shuō)明博羅縣暴雨初、終日在20% ～80%保證率日期內(nèi)出現(xiàn)的概率較大，即博羅縣暴雨初日多在3月30日—5月13日出現(xiàn)，暴雨終日多在8月11日—10月15日出現(xiàn)。

表1 博羅縣暴雨不同保證率的初終日

3 博羅縣暴雨的空間分布特征

按照某一天有任意觀測(cè)站達(dá)到暴雨時(shí)視為當(dāng)天出現(xiàn)暴雨天氣，2013年以來(lái)觀測(cè)站覆蓋了全縣所有18個(gè)鄉(xiāng)鎮(zhèn)和重要山脈、水庫(kù)等，當(dāng)超過(guò)18個(gè)監(jiān)測(cè)站出現(xiàn)暴雨時(shí)，可視為全縣范圍暴雨天氣過(guò)程；定義暴雨強(qiáng)度為暴雨日總雨量除以暴雨總?cè)諗?shù)。博羅縣25個(gè)觀測(cè)站2013—2019年共出現(xiàn)236 d、1 529站次暴雨天氣，其中僅有1個(gè)站出現(xiàn)暴雨的天數(shù)為58 d，同時(shí)有2～5個(gè)站出現(xiàn)暴雨的天數(shù)為88 d、同時(shí)有6～10個(gè)站出現(xiàn)暴雨的天數(shù)為35 d、同時(shí)有11～18個(gè)站出現(xiàn)暴雨的天數(shù)為37 d、同時(shí)有19～25個(gè)站出現(xiàn)暴雨的天數(shù)為18 d；2019年4月19日，25個(gè)觀測(cè)站均錄得暴雨。說(shuō)明博羅縣暴雨天氣過(guò)程的空間覆蓋范圍廣，而且局地性也很強(qiáng)，針對(duì)鄉(xiāng)鎮(zhèn)開(kāi)展氣象服務(wù)和分鎮(zhèn)預(yù)警是很有必要的。

從暴雨日數(shù)的空間分布（圖4a）可以看出，博羅縣暴雨主要分布在中西部地區(qū)，3個(gè)暴雨日數(shù)大值區(qū)分別位于羅浮山北側(cè)和西南側(cè)鄉(xiāng)鎮(zhèn)、象頭山南側(cè)鄉(xiāng)鎮(zhèn)、象頭山東北側(cè)鄉(xiāng)鎮(zhèn)，中北部地區(qū)的柏塘、公莊暴雨日數(shù)相對(duì)較少。由圖4b可以看出，2個(gè)暴雨強(qiáng)度大值區(qū)主要分布在羅浮山東北側(cè)鄉(xiāng)鎮(zhèn)和象頭山周邊鄉(xiāng)鎮(zhèn)，東北部地區(qū)的觀音閣、麻陂、石壩等鄉(xiāng)鎮(zhèn)暴雨強(qiáng)度相對(duì)較弱。表明羅浮山西側(cè)、以及羅浮山東北側(cè)至象頭山西南側(cè)暴雨頻次相當(dāng)，但羅浮山東北側(cè)暴雨總降水量更大，即該區(qū)域出現(xiàn)暴雨量級(jí)以上強(qiáng)降水頻次最多，因此應(yīng)重點(diǎn)關(guān)注羅浮山周邊和象頭山南側(cè)鄉(xiāng)鎮(zhèn)的暴雨預(yù)報(bào)預(yù)測(cè)和預(yù)警服務(wù)。

圖4 博羅縣2013—2019年暴雨總?cè)諗?shù)（單位：d）（a）和暴雨強(qiáng)度（單位：mm／d）（b）空間分布

4 結(jié)論

1）近60年博羅縣暴雨日數(shù)和暴雨雨量均呈波動(dòng)增加趨勢(shì)，年平均暴雨日數(shù)和暴雨雨量分別為8.1 d和676.6 mm，暴雨主要出現(xiàn)在4—9月；暴雨日數(shù)在1994—2014年存在5～12年的顯著周期，在1963—1974年存在2～3年的較顯著周期。

2）連續(xù)性暴雨日數(shù)占暴雨總?cè)諗?shù)的23.8%，連續(xù)性暴雨集中出現(xiàn)在汛期，2007年6月6—10日出現(xiàn)了最長(zhǎng)的連續(xù)5 d暴雨，2006年出現(xiàn)了最多的5次連續(xù)暴雨；暴雨初日多在3月30日—5月13日出現(xiàn)，暴雨終日多在8月11日—10月15日出現(xiàn)。

3）博羅縣暴雨天氣過(guò)程具有空間覆蓋范圍廣、局地性強(qiáng)的特點(diǎn)。暴雨集中出現(xiàn)在中西部鄉(xiāng)鎮(zhèn)，尤其是羅浮山西側(cè)、以及羅浮山東北側(cè)至象頭山西南側(cè)一帶，其中羅浮山東北側(cè)出現(xiàn)暴雨量級(jí)以上強(qiáng)降水頻次最多。