陶局，唐燕玲，易笑園，張衛(wèi)斌，許皓皓

(1.浙江省寧波市氣象安全技術(shù)中心，寧波 315012；2.浙江省寧波市氣象服務(wù)中心，寧波 315012；3.天津市氣象臺，天津 300074；4.浙江省氣象安全技術(shù)中心，杭州 310000；5.浙江省寧波市氣象網(wǎng)絡(luò)與裝備保障中心，寧波 315012)

引言

極端短時強(qiáng)降水(SDER,Short-Duration Extreme Rainfall)是指1 h雨量≥50 mm或3 h雨量≥100 mm的降水，屬于短時強(qiáng)降水(FHR，F(xiàn)lash Heavy Rain，1 h雨量≥20 mm或3 h雨量≥50 mm的降水)的一種極端情況，具有歷時短、雨強(qiáng)大和局地性強(qiáng)等特點(diǎn)，易引發(fā)山體滑坡、泥石流和暴洪等自然災(zāi)害(俞小鼎，2013；孫繼松等，2014)，嚴(yán)重影響百姓生活和國民經(jīng)濟(jì)。如2012年7月21日北京極端短時強(qiáng)降水造成當(dāng)?shù)?60.2萬人受災(zāi)、直接經(jīng)濟(jì)損失116.4億元(孫繼松等，2012)，又如極端短時強(qiáng)降水導(dǎo)致2010年7月7日舟曲泥石流(曲曉波等，2010；鈐偉妙等，2011)和2012年5月10日定西暴洪(楊小銀等，2013)。

全球變暖背景下，極端降水發(fā)生的頻數(shù)和強(qiáng)度呈增加趨勢(趙麗等，2016；楊浩等，2019；鄭小華等，2019)，林建和楊貴名(2014)分析了1981—2010年我國逐時降水資料指出，21世紀(jì)以來中國南方地區(qū)暴雨過程增多，且多以短持續(xù)性降水為主。極端降水季節(jié)性變化和日變化顯著，華南地區(qū)多始于4月，北方大部分地區(qū)要到6月，高頻期主要在8—9月(李建等，2013)，且緯度越低極端降水的季節(jié)跨度越大(吳夢雯和羅亞麗，2019)；而日變化在不同地區(qū)有不同特征，黔西南(王芬等，2017)和河南省(王靖羽等，2019)等地區(qū)的短時強(qiáng)降水主要出現(xiàn)在夜間，具有夜雨特征，而北京(王國榮和王令，2013)、云南(李華宏等，2017)和遼寧(李燕等，2017)等地多出現(xiàn)在午后及夜間，即降水頻數(shù)的日變化呈“雙峰型”。中國極端降水區(qū)域分布不均勻，東部平原和沿海地區(qū)是極端降水的高發(fā)區(qū)(Zhang and Zhai，2011；秦大河等，2015)。極端降水與天氣尺度系統(tǒng)密切相關(guān)(Luo et al.，2016)，同時也受地形地貌影響(Wu et al.，2017；雷蕾等，2020)。李建等(2013)分析了1954—2010年中國逐時降水資料，提出在具有較大海拔落差的復(fù)雜地形區(qū)，極端降水發(fā)生后迅速發(fā)展，可以很快達(dá)到峰值強(qiáng)度，而雨強(qiáng)上，我國東南部遠(yuǎn)大于西北部地區(qū)；王靖羽等(2019)則通過分析河南省2010—2015年5—9月的降水資料，發(fā)現(xiàn)伏牛山東支脈的“喇叭口”地形對極端降水的維持和發(fā)展有促進(jìn)作用。

浙江省地處我國華東沿海，山巒交錯、水系縱橫，常年受副熱帶高壓、熱帶氣旋、梅雨鋒和東風(fēng)波等多種系統(tǒng)影響(汪雅等，2013；呂勁文等，2019)，極端短時強(qiáng)降水等災(zāi)害天氣頻發(fā)。本文基于近10 a(2010—2019年)浙江省自動氣象觀測站逐小時資料，對省內(nèi)極端短時強(qiáng)降水進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析，以期了解其時空特征，為本地區(qū)短臨預(yù)警及防災(zāi)減災(zāi)提供參考。

1 資料與方法

1.1 資料說明

本文使用的數(shù)據(jù)包括：2010—2019年浙江省101個基準(zhǔn)、基本和一般氣象站以及2 168個自動氣象觀測站的逐小時降水?dāng)?shù)據(jù)，來源于浙江省氣象信息中心；下墊面數(shù)據(jù)為MODIS-21s(2016)全球遙感數(shù)據(jù)。

1.2 研究方法

(1)降水統(tǒng)計(jì)。根據(jù)極端短時強(qiáng)降水的定義，將1 h雨量≥50 mm或連續(xù)3 h雨量≥100 mm對應(yīng)時次設(shè)為一個有效時次，對3 h降水逐小時滑動查詢，取中間時次統(tǒng)計(jì)，雨強(qiáng)為3 h平均值。統(tǒng)計(jì)時段10 a對應(yīng)2010—2019年，午后對應(yīng)14—21時(北京時，下同)，暖季對應(yīng)5—10月。

(2)質(zhì)量控制。剔除了2010—2019年中逐月逐日有效數(shù)據(jù)不足80%的站點(diǎn)，統(tǒng)計(jì)工作基于剩余的1 061站(圖1)；

圖1 浙江省地形(填色,單位:m)及有效站點(diǎn)位置(叉號):I代表東南沿海選區(qū);II代表杭州灣選區(qū),下同F(xiàn)ig.1 Topographic map of Zhejiang Province(shadow,unit:m,same hereafter)and location of valid stations(cross symbol):I represents the southeast coast,II represents the Hangzhou Bay,same hereafter.

(3)特征區(qū)統(tǒng)計(jì)。選取兩個區(qū)域，特征區(qū)I為東南沿海，此處海陸交界，向西地形抬升呈喇叭口狀，有效站點(diǎn)159站；特征區(qū)II為杭州灣，此處洋面向內(nèi)陸伸展呈U型，海陸交界線呈喇叭口狀，有效站點(diǎn)155站(圖1)。

2 極端短時強(qiáng)降水時空分布

2.1 時間分布

基于有效時次的極端短時強(qiáng)降水和短時強(qiáng)降水頻數(shù)統(tǒng)計(jì)結(jié)果如圖2。年變化如圖2a，F(xiàn)HR逐年頻數(shù)在782～1 168 h，其中2013年較少，年均頻數(shù)1 022.3 h·a-1；SDER逐年頻數(shù)在141～231 h，年均頻數(shù)169.8 h·a-1，其中2014年和2018年較多，超過200 h；占比Per(極端短時強(qiáng)降水SDER與短時強(qiáng)降水FHR頻數(shù)的比值)在13.95%～20.08%波動，均值16.64%。SDER和FHR頻數(shù)年際浮動小，每年SDER約占FHR的16.64%。月變化如圖2b，1—8月，F(xiàn)HR逐月增多，8月達(dá)到峰值260.7 h·a-1，隨后減少，4—10月頻數(shù)較大，對應(yīng)各月年均頻數(shù)均值139.18 h·a-1；SDER自3月開始增多，峰值也在8月，為56.6 h·a-1，高頻期在5—10月，對應(yīng)各月年均頻數(shù)均值27.42 h·a-1；Per自3月升高，至9月達(dá)到峰值24.23%，大值區(qū)在5—10月，其中8—10月Per超過20%。SDER和FHR年均頻數(shù)逐月變化呈單峰型，峰值在8月，SDER的活躍期在5—10月，較FHR短。日變化如圖2c，0—12時，F(xiàn)HR年均頻數(shù)均值為29.05 h·a-1，13時后，F(xiàn)HR增多，18時達(dá)峰值71.7 h·a-1，13—23時均值為58.61 h·a-1；22—次日13時，SDER年均頻數(shù)均值為4.24h·a-1，14時以后，SDER頻數(shù)增多，17時達(dá)峰值17.4 h·a-1，14—21時均值為13.28 h·a-1；Per在9.2%～24.8%，峰值在17時為24.82%。SDER和FHR的日變化呈單峰型，SDER的活躍在14—21時，較FHR短。

圖2 近10 a浙江省短時強(qiáng)降水和極端短時強(qiáng)降水的年頻數(shù)(a,單位:h)、年均頻數(shù)月變化(b,單位:h·a-1)和年均頻數(shù)日變化(c,單位:h·a-1)Fig.2(a)Annual frequency(unit:h),(b)monthly change of annual verage frequency(unit:h·a-1)and(c)daily change of annual average frequency(unit:h·a-1)for SDER and FHR of Zhejiang Province in recent ten years.

綜上所述，浙江省短時強(qiáng)降水和極端短時強(qiáng)降水頻數(shù)年際浮動小，極端短時強(qiáng)降水每年約有169.8 h，占短時強(qiáng)降水的16.64%；極端短時強(qiáng)降水多發(fā)生在暖季，高頻期滯后于短時強(qiáng)降水，該時期短時強(qiáng)降水過程中更易出現(xiàn)極端短時強(qiáng)降水；極端短時強(qiáng)降水年均頻數(shù)逐月變化曲線呈單峰型，峰值在8月，這或與暖季浙江一帶活躍的切變線、臺風(fēng)及副熱帶高壓等系統(tǒng)密切相關(guān)(許愛華等，2014)；極端短時強(qiáng)降水日高頻時段跨度小于短時強(qiáng)降水，多發(fā)生在午后，對應(yīng)日變化曲線呈單峰型，峰值在17時，這或與午后更加強(qiáng)烈的海陸風(fēng)環(huán)流、城市熱島環(huán)流和山谷風(fēng)環(huán)流等關(guān)系密切(易笑園等，2012；戴建華，2013)。

2.2 空間分布

極端短時強(qiáng)降水站點(diǎn)特征參量如表1、2，基于站點(diǎn)的極端短時強(qiáng)降水年均頻數(shù)及平均強(qiáng)度的分布如圖3，對應(yīng)10 a、暖季和午后三個時段，定義高頻站為年均頻數(shù)0.4 h·a-1以上的站點(diǎn)，高強(qiáng)站為平均強(qiáng)度70 mm·h-1以上的站點(diǎn)。10 a分布如圖3a1、a2，年均頻數(shù)上(表1)，大于1.0 h·a-1的有78站，多分布在東部沿海，其中49站在I區(qū)，占總數(shù)的62.8%，10站在II區(qū)，占總數(shù)的12.8%，1.0 h·a-1以下的站點(diǎn)多在浙江中西部；平均強(qiáng)度上，大于70 mm·h-1的站點(diǎn)有27站，分布零散，2站在I區(qū)，占總數(shù)的7.4%，5站在II區(qū)，占總數(shù)的18.5%。綜上，近10 a SDER多發(fā)生在東部沿海，其中以東南沿海(I區(qū))和杭州灣(II區(qū))發(fā)生的頻數(shù)較多，中西部地區(qū)則較少出現(xiàn)。午后分布如圖3b1、b2，年均頻數(shù)上(表2)，大于0.4 h·a-1的站點(diǎn)有196站，多分布在東部沿海，163站在I區(qū)，占總數(shù)的83.2%，23站在II區(qū)，占總數(shù)的11.7%，0.4 h·a-1以下站點(diǎn)多在浙江中西部；平均強(qiáng)度上，大于70 mm·h-1的站點(diǎn)有48站，分布零散，5站在I區(qū)，占總數(shù)的10.4%，15站在II區(qū)，占總數(shù)的31.2%。綜上，午后SDER高頻站集中在東南沿海范圍，而杭州灣則有較多高強(qiáng)站。暖季分布如圖3c1、c2，該時期SDER站點(diǎn)分布特征與近10 a結(jié)果類似，表明SDER多發(fā)生在暖季。

表1 極端短時強(qiáng)降水站點(diǎn)全年和暖季特征參量統(tǒng)計(jì)表Table 1 Statistical table of SDER characteristic variables in stations in recent ten years and warm season.

表2 極端短時強(qiáng)降水站點(diǎn)午后特征參量統(tǒng)計(jì)表Table 2 Statistical table of SDER characteristic variables in stations in afternoon.

圖3 浙江省極端短時強(qiáng)降水10 a(a1,a2)、午后(b1,b2)和暖季(c1,c2)年均頻數(shù)(上圖,單位:h·a-1)及平均強(qiáng)度(下圖,單位:mm·h-1)的站點(diǎn)分布(黑色陰影表示地形，下同)Fig.3 Station distribution of annual(above picture)average frequency(unit:h·a-1)and(below picture)average intensity(unit:mm·h-1)of SDER in Zhejiang Province in(a1),(a2)recent ten years,(b1),(b2)afternoon,and(c1),(c2)warm season(Gray shadow indicates terrain,the same hereafter).

圖4為基于站點(diǎn)的SDER年均頻數(shù)和平均強(qiáng)度箱線圖，分為浙江省、東南沿海(I區(qū))和杭州灣(II區(qū))，對應(yīng)10 a、午后及暖季三個時段。10 a年均頻數(shù)上，浙江省927站中近50%的站點(diǎn)在0.2～0.5 h·a-1，大于0.5 h·a-1的站點(diǎn)數(shù)超過25%，上限為2.2 h·a-1；I區(qū)159站中近50%的站點(diǎn)在0.5～1.1 h·a-1，大于1.1 h·a-1的站點(diǎn)數(shù)超過25%，上限為2.1 h·a-1；II區(qū)155站中近50%的站點(diǎn)在0.3～0.6 h·a-1，大于0.6 h·a-1的站點(diǎn)數(shù)超過25%，上限為1.6 h·a-1。平均強(qiáng)度上，浙江省近50%的站點(diǎn)在51～58.7 mm·h-1，大于 58.7 mm·h-1的站點(diǎn)數(shù)超過25%，上限為87.1 mm·h-1；I區(qū)近50%的站點(diǎn)在49.8～56.8mm·h-1，大于56.8mm·h-1的站點(diǎn)數(shù)超過25%，上限為73.3 mm·h-1；II區(qū)近50%的站點(diǎn)在50.3～58.2 mm·h-1，大于58.2mm·h-1的站點(diǎn)數(shù)超過25%，上限為75.2mm·h-1。綜上，近10 a東南沿海和杭州灣各站年均頻數(shù)總體高于省內(nèi)其他地區(qū)，平均強(qiáng)度差異不明顯，高頻站集中在東南沿海。午后年均頻數(shù)上，浙江省796站中近50%的站點(diǎn)在0.1～0.3 h·a-1，大于0.3 h·a-1的站點(diǎn)數(shù)超過25%，上限為1.6 h·a-1；I區(qū)155站中近50%的站點(diǎn)在0.3～0.6 h·a-1，大于0.6 h·a-1的站點(diǎn)數(shù)超過25%，上限為1.6 h·a-1；II區(qū)128站中近50%的站點(diǎn)在0.1～0.3 h·a-1，大于0.3 h·a-1的站點(diǎn)數(shù)超過25%，上限為1.3 h·a-1。平均強(qiáng)度上，浙江省近50%的站點(diǎn)在52.5～60.6 mm·h-1，大于60.6mm·h-1的站點(diǎn)數(shù)超過25%，上限為88.3mm·h-1；I區(qū)近50%的站點(diǎn)在52.3～59.4 mm·h-1，大于59.4 mm·h-1的站點(diǎn)數(shù)超過25%，上限為76.5 mm·h-1；II區(qū)近50%的站點(diǎn)在53.2～62.2 mm·h-1，大于62.2 mm·h-1的站點(diǎn)數(shù)超過25%，上限為88.3 mm·h-1。綜上，午后全省各站平均強(qiáng)度增大，高強(qiáng)站點(diǎn)向杭州灣集中，而高頻站點(diǎn)仍在東南沿海。暖季特征與10 a特征基本一致，僅在個別站點(diǎn)上略有差異。

圖4 浙江省、東南沿海和杭州灣各站極端短時強(qiáng)降水年均頻數(shù)(a,單位:h·a-1)及平均強(qiáng)度(b,單位:mm·h-1)的箱線圖(黑色圓點(diǎn)代表平均值,底部數(shù)字代表SDER站數(shù),下同)Fig.4 Box-plot of annual(a)average frequency(unit:h·a-1)and(b)average strength(unit:mm·h-1)of SDER in Zhejiang province,southeast coast and Hangzhou Bay(Black dot represents the average value,and bottom number represents the quantity of stations,same hereafter).

綜上所述，浙江省極端短時強(qiáng)降水多發(fā)生在東部沿海，其中東南沿海和杭州灣是高頻區(qū)，以東南沿海發(fā)生頻數(shù)最多。午后極端短時強(qiáng)降水的平均強(qiáng)度升高，高強(qiáng)站點(diǎn)多在杭州灣附近，高頻站仍集中在東南沿海，占高頻站總數(shù)的83.2%。高頻站和高強(qiáng)站有明顯的地理分布，東南沿海為海陸交界，向西地面抬升呈喇叭口地形，這里高頻站密集，但平均強(qiáng)度較其他區(qū)域弱，表明與海岸線配合的喇叭口地形有助于極端短時強(qiáng)降水的發(fā)生，而杭州灣處洋面向內(nèi)陸伸展形成喇叭口地貌，這里高強(qiáng)站相對密集，年均頻數(shù)也略高于中西部地區(qū)，表明喇叭口地貌對降水效率的提高有促進(jìn)作用。

3 極端短時強(qiáng)降水的季內(nèi)分布

3.1 季內(nèi)空間分布

分析基于站點(diǎn)的極端短時強(qiáng)降水季內(nèi)空間特征，逐月年均頻數(shù)分布如圖5，逐月平均強(qiáng)度分布如圖6，特征區(qū)數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)如表3。分析可知，1—4月(圖略)，SDER分布零散，對應(yīng)站點(diǎn)共有15站。5—6月，5月共出現(xiàn)75站，主要分布在浙南，年均頻數(shù)均在0.2 h·a-1以下，高強(qiáng)站有6站，其中3站在I區(qū)；6月共有273站，站點(diǎn)向浙北伸展，高頻站有6站，占全省的2.2%，4站在I區(qū)，高強(qiáng)站19站，占全省的7%，7站在I區(qū)。綜上，5—6月SDER增多，并由浙南向浙北發(fā)展，東南沿海進(jìn)入SDER高發(fā)期。7月共有450站，覆蓋浙江全境，高頻站21站，占全省的4.7%，其中I區(qū)7站，II區(qū)4站；高強(qiáng)站40站，占全省的8.9%，其中I區(qū)6站，占15%，II區(qū)12站，占30%。綜上，7月SDER增多，高強(qiáng)站數(shù)達(dá)峰值40站，東南沿海仍是高頻站聚集區(qū)，杭州灣進(jìn)入SDER高發(fā)期，高強(qiáng)站密集。8月共有574站，仍覆蓋浙江全境，高頻站91站，占全省的15.9%，其中I區(qū)44站，占48.4%，II區(qū)24站，占26.4%；高強(qiáng)站34站，占全省的5.9%，其中I區(qū)3站，占8.8%，II區(qū)10站，占29.4%。綜上，8月SDER站點(diǎn)增至峰值574站，高頻站集中在東南沿海及杭州灣，高強(qiáng)站集中在杭州灣附近。9月共有437站，浙中站點(diǎn)減少，高頻站87站，占全省的19.9%，其中I區(qū)48站，占55.2%，II區(qū)3站，占3.4%；高強(qiáng)站26站，占全省的5.9%，其中I區(qū)3站，占11.5%，II區(qū)5站，占19.2%。綜上，9月SDER站點(diǎn)數(shù)減少，高頻站集中在東南沿海，高強(qiáng)站集中在杭州灣。10月共有173站，浙江中西部站基本消失，剩余站點(diǎn)多分布在東部沿海，高頻站點(diǎn)為34站，占全省的19.7%，其中I區(qū)14站，占41.2%，II區(qū)10站，占29.4%；高強(qiáng)站3站，占全省的1.7%，其中I區(qū)1站，II區(qū)1站。綜上，10月SDER過程趨于結(jié)束，剩余站多在東南沿海及杭州灣南部，東南沿海及杭州灣仍是高頻站聚集區(qū)。11—12月(圖略)，SDER分布零散，對應(yīng)站點(diǎn)共有7站。

圖5 浙江省5—10月(a—f)年均極端短時強(qiáng)降水頻數(shù)站點(diǎn)分布(單位:h·a-1)Fig.5 Stations distribution of annual average frequency of SDER(a-f)from May to October in zhejiang Provinee(unit:h·a-1).

圖6 5—10月(a—f)年均極端短時強(qiáng)降水平均強(qiáng)度站點(diǎn)分布(單位:mm·h-1)Fig.6 Stations distribution of average strength of SDER(a-f)from May to October(unit:mm·h-1).

表3 極端短時強(qiáng)降水站點(diǎn)特征逐月統(tǒng)計(jì)Table 3 Monthly station statistics table of SDER.

3.2 季內(nèi)時間分布

基于站點(diǎn)的逐月SDER年均頻數(shù)和平均強(qiáng)度箱線圖如圖7，分為浙江省、東南沿海(I區(qū))和杭州灣(II區(qū))。浙江省特征如圖7a1、a2。站數(shù)上，1月和2月無SDER，3月有2站，隨后站數(shù)上升，8月達(dá)到峰值574站。年均頻數(shù)上，3—5月主要在0.1 h·a-1；6—7月近50%的站點(diǎn)在0.1～0.2 h·a-1，大于0.2 h·a-1的站點(diǎn)超過25%；8—10月各站年均頻數(shù)均值超過0.2 h·a-1，大于0.2 h·a-1的站點(diǎn)超過50%，8月有上限1.3 h·a-1；11月以后，零星有SDER發(fā)生。平均強(qiáng)度上，3—4月SDER較少，最大值為72.2 mm·h-1；5—9月平均強(qiáng)度均值在57 mm·h-1左右波動，近50%的站點(diǎn)在50.6～61.4 mm·h-1，大于59.8mm·h-1的站點(diǎn)超過25%，8月有上限99.1mm·h-1；10月近50%的站點(diǎn)在41.5～53.1 mm·h-1。綜上，浙江省SDER最早始于3月，8月影響范圍最大，10月后減少，站點(diǎn)月年均頻數(shù)主要在0.1～0.3 h·a-1，暖季平均強(qiáng)度變化小，5—9月主要在50.6～61.4 mm·h-1，10月強(qiáng)度較弱，年均頻數(shù)上限和平均強(qiáng)度上限的峰值均出現(xiàn)在8月。

東南沿海特征如圖7b1、b2。站數(shù)上，1—3月無SDER，4月1站，隨后站數(shù)增多，9月達(dá)到峰值123站，此后減少，11月后無SDER。年均頻數(shù)上，4—5月主要為0.1 h·a-1；6—7月近50%的站點(diǎn)在0.1～0.2 h·a-1，大于0.2 h·a-1的站點(diǎn)超過25%；8—9月年均頻數(shù)均值在0.3～0.4h·a-1，大于0.4h·a-1的站點(diǎn)超過25%，8月有上限峰值1.3 h·a-1；10月，各站年均頻數(shù)均值在0.2～0.3 h·a-1。平均強(qiáng)度上，4月1站，平均強(qiáng)度51.8 mm·h-1；5—9月近50%的站點(diǎn)在49.4～62.4 mm·h-1，大于57.5 mm·h-1的站點(diǎn)超過25%，8月有上限峰值86.5 mm·h-1；10月小于51.4mm·h-1的站點(diǎn)占75%。綜上，東南沿海SDER最早始于4月，5—9月平均強(qiáng)度主要在49.4～62.4 mm·h-1，其中8—9月影響范圍最大，對應(yīng)時期也是浙江省高頻站的聚集區(qū)，年均頻數(shù)均值超過0.3 h·a-1，峰值達(dá)1.3 h·a-1，10月強(qiáng)度減弱。

杭州灣特征如圖 7c1、c2。站數(shù)上，1—3月無SDER，4月1站，隨后站數(shù)增多，8月達(dá)到峰值116站，此后減少。年均頻數(shù)上，4—5月主要在0.1 h·a-1；6—7月年均頻數(shù)均值在0.1～0.2 h·a-1；8—10月年均頻數(shù)均值在0.2 h·a-1左右，近50%的站點(diǎn)在0.1～0.3 h·a-1，大于0.3h·a-1的站點(diǎn)超過25%，8月達(dá)上限峰值0.9h·a-1。平均強(qiáng)度上，4—6月平均強(qiáng)度小于66.3 mm·h-1；7—9月近50%的站點(diǎn)在50.6～62.4 mm·h-1，大于58.1 mm·h-1的站點(diǎn)超過25%，8月達(dá)上限峰值99.1 mm·h-1；10月小于53.8 mm·h-1的站點(diǎn)占75%。綜上，杭州灣SDER最早始于4月，6月SDER站點(diǎn)數(shù)開始增多，7—10月各站年均頻數(shù)均值在0.2 h·a-1左右，而7—9月平均強(qiáng)度均值在57 mm·h-1左右，其中8月影響范圍最大，對應(yīng)有年均頻數(shù)上限峰值0.9 h·a-1和平均強(qiáng)度上限峰值99.1 mm·h-1，10月強(qiáng)度減弱。

圖7 浙江省(a1,a2)、東南沿海(b1,b2)和杭州灣(c1,c2)各站極端短時強(qiáng)降水年均頻數(shù)(左圖,單位:h·a-1)及平均強(qiáng)度(右圖,單位:mm·h-1)逐月變化的箱線圖Fig.7 Box-plot of annual(left picture)average frequency(unit:h·a-1)and(right picture)average strength(unit:mm·h-1)of SDER per month in(a1,a2)Zhejiang province,(b1,b2)southeast coast and(c1,c2)Hangzhou Bay.

4 極端短時強(qiáng)降水的日變化

基于站點(diǎn)的SDER年均頻數(shù)和平均強(qiáng)度的日變化箱線圖如圖8，分為浙江省、東南沿海(I區(qū))和杭州灣(II區(qū))，對應(yīng)上午(6—13時)、午后(14—21時)和夜間(22—次日5時)三個時段。站點(diǎn)數(shù)上(圖8a)，全省上午、下午和夜間分別為337站、796站和448站，I區(qū)分別為77站、155站和118站，II區(qū)分別為98站、128站和89站。午后降水站點(diǎn)最多，且分布廣泛(圖3b1、b2)，東南沿海上午站數(shù)最少，而杭州灣夜間站數(shù)最少。年均頻數(shù)上，全省近75%的站點(diǎn)在0.1～0.3 h·a-1，上午及夜間年均頻數(shù)均值在0.2 h·a-1左右，午后接近0.3 h·a-1，對應(yīng)時段大于0.3 h·a-1的站點(diǎn)超過25%，并有頻數(shù)上限峰值1.6 h·a-1；I區(qū)上午、午后和夜間站點(diǎn)年均頻數(shù)主要在0.1～0.3 h·a-1、0.3～0.6 h·a-1和0.1～0.4 h·a-1，對應(yīng)均值分別為0.21 h·a-1、0.48h·a-1和0.29h·a-1；II區(qū)近75%的站點(diǎn)在0.1～0.3h·a-1，三個時段年均頻數(shù)均值在0.2～0.3 h·a-1，上限峰值出現(xiàn)在午后為1.3 h·a-1。平均強(qiáng)度上(圖8b)，全省上午和夜間近50%的站點(diǎn)在48～58.5 mm·h-1，均值在53.3 mm·h-1左右，午后主要在52.5～60.6mm·h-1，均值為57.1mm·h-1，上限峰值出現(xiàn)在夜間為97.6 mm·h-1；I區(qū)上午和夜間近50%的站點(diǎn)45.2～57.3 mm·h-1，均值在51 mm·h-1左右，午后主要在52.3～59.4 mm·h-1，均值為56.22 mm·h-1，對應(yīng)上限峰值76.5 mm·h-1；II區(qū)上午、午后和夜間站點(diǎn)平均強(qiáng)度主要在45.9～56 mm·h-1、53.2～62.2 mm·h-1和48.6～57.3 mm·h-1，對應(yīng)均值分別為 51.39 mm·h-1、58.76 mm·h-1和53.31 mm·h-1，午后大于57.6 mm·h-1的站點(diǎn)超過50%，并有上限峰值88.3 mm·h-1。

圖8 浙江省、東南沿海和杭州灣各站極端短時強(qiáng)降水年均頻數(shù)(a,單位:h·a-1)及平均強(qiáng)度(b,單位:mm·h-1)日變化的箱線圖Fig.8 Box-plot of annual(a)average frequency(unit:h·a-1)and(b)average strength(unit:mm·h-1)of SDER daily change in Zhejiang province,southeast coast and Hangzhou Bay.

以上特征表明，浙江省極端短時強(qiáng)降水午后高發(fā)且強(qiáng)度增大，影響范圍較上午和夜間廣，對應(yīng)有站點(diǎn)年均頻數(shù)上限峰值1.6 h·a-1，出現(xiàn)在東南沿海，平均強(qiáng)度上限88.3 mm·h-1，出現(xiàn)在杭州灣；東南沿海有午后高發(fā)特征，對應(yīng)時段高頻站密集，大于0.3 h·a-1的站點(diǎn)超過75%，且夜間各站年均頻數(shù)總體較本區(qū)域上午及全省其他地區(qū)多，表明夜間東南沿海也是極端短時強(qiáng)降水的高發(fā)帶，而平均強(qiáng)度上東南沿海午后略有增強(qiáng)，均值為56.22 mm·h-1；杭州灣極端短時強(qiáng)降水年均頻數(shù)日變化不明顯，午后站點(diǎn)數(shù)略有增多，對應(yīng)有年均頻數(shù)上限峰值1.3 h·a-1，但午后平均強(qiáng)度增加，且高強(qiáng)站密集(圖3b2)，大于57.6 mm·h-1的站點(diǎn)數(shù)超過50%。

5 結(jié)論與討論

基于近10 a(2010—2019年)浙江省地面自動站逐小時降水?dāng)?shù)據(jù)，從年變化、季內(nèi)變化和日變化三個方面，對省內(nèi)極端短時強(qiáng)降水(1 h雨量≥50 mm或3 h雨量≥100 mm的降水)的時空分布特征進(jìn)行了分析，結(jié)論如下：

(1)浙江省每年約有極端短時強(qiáng)降水169.8 h，占短時強(qiáng)降水的16.64%，高發(fā)期在暖季(5—10月)，峰值在8月，對應(yīng)月年均頻數(shù)56.6 h·a-1；年均頻數(shù)日變化曲線呈單峰型，峰值出現(xiàn)在17時，達(dá)17.4 h·a-1；高發(fā)區(qū)在東部沿海，其中包括東南沿海和杭州灣區(qū)域，東南沿海高頻站密集，但平均強(qiáng)度相對較小，而高強(qiáng)站主要分布在杭州灣。

(2)浙江省極端短時強(qiáng)降水始于3月，主要從5月開始，由浙南逐漸向浙北伸展，7—9月對應(yīng)站點(diǎn)基本覆蓋全境，其中8月影響范圍最大，10月以后降水向東部沿海移動，過程趨于結(jié)束。暖季各月站點(diǎn)年均頻數(shù)在0.1～0.3 h·a-1，強(qiáng)度上5—9月站點(diǎn)平均強(qiáng)度主要在50.6～61.4 mm·h-1，10月減弱，多在53.1 mm·h-1以下。

(3)東南沿海極端短時強(qiáng)降水始于4月，5—10月進(jìn)入高發(fā)期，對應(yīng)時期高頻站密集，8月有站點(diǎn)月年均頻數(shù)上限峰值1.3h·a-1，5—9月平均強(qiáng)度在49.4～62.4mm·h-1，10月減弱；杭州灣最早也始于4月，7—10月為高發(fā)期，而7—9月高強(qiáng)站最為密集，對應(yīng)平均強(qiáng)度均值在57 mm·h-1左右，其中8月影響范圍最大，對應(yīng)有月年均頻數(shù)上限峰值0.9h·a-1和平均強(qiáng)度上限峰值99.1mm·h-1。

(4)極端短時強(qiáng)降水午后高發(fā)且強(qiáng)度增大，影響范圍較上午和夜間廣，并在東南沿海有站點(diǎn)年均頻數(shù)日變化上限峰值1.6 h·a-1，在杭州灣有平均強(qiáng)度上限峰值88.3 mm·h-1；東南沿海是午后高頻站點(diǎn)的密集帶，83.2%的高頻站在該范圍，大于0.3 h·a-1的站點(diǎn)數(shù)超過75%。此外，夜間極端短時強(qiáng)降水的高發(fā)帶也在東南沿海；杭州灣午后平均強(qiáng)度增加，對應(yīng)時段高強(qiáng)站密集，大于57.6 mm·h-1的站點(diǎn)數(shù)超過50%。

(5)極端短時強(qiáng)降水的空間分布與地形地貌關(guān)系密切，喇叭口地形有助于極端短時強(qiáng)降水的發(fā)生，而喇叭口地貌有助于降水效率的提高。東南沿海為海陸交界且呈喇叭口地形特征，該區(qū)域高頻站點(diǎn)密集，極端短時強(qiáng)降水頻發(fā)，但平均強(qiáng)度與省內(nèi)其他地區(qū)差異?。缓贾轂吵世瓤诘孛蔡卣?，洋面向內(nèi)陸伸展形成一個U型缺口，該區(qū)域高強(qiáng)站點(diǎn)密集，降水頻數(shù)也略高于中西部地區(qū)。

浙江地處亞熱帶季風(fēng)區(qū)，常年雨水充沛，短時強(qiáng)降水多發(fā)，而其中較少出現(xiàn)的極端短時強(qiáng)降水則更加考驗(yàn)數(shù)值預(yù)報的準(zhǔn)確率和當(dāng)?shù)氐目篂?zāi)能力。本文著眼于近10 a浙江省極端短時強(qiáng)降水進(jìn)行分析，得到了其年變化、季內(nèi)變化和日變化等的一般特征。然而要明晰極端短時強(qiáng)降水的機(jī)理，有效提升預(yù)報能力和防災(zāi)能力，本文的研究尚不充分，后續(xù)工作將基于數(shù)值模式，探討浙江省地形地貌等條件對此類天氣的影響機(jī)制，以期促進(jìn)區(qū)域數(shù)值預(yù)報模式和智能網(wǎng)格的發(fā)展，也為本地區(qū)防災(zāi)減災(zāi)工作提供參考。