王華　魯亓　王光輝

摘要 通過分析濟陽區(qū)2008—2018年9處區(qū)域和國家級自動氣象觀測站降水觀測資料，研究短時強降水天氣的時間和空間分布特征，分析短時強降水年、月、旬、日變化特征、極值變化等。結(jié)果表明：（1）近11年來，短時降水出現(xiàn)次數(shù)呈增多趨勢，2016年和2017年出現(xiàn)短時強降水的日數(shù)和站次數(shù)最多。（2）1 h降水量≥20 mm短時強降水一般出現(xiàn)在6—8月，7月最多，但是11年來7月短時強降水變化呈減少趨勢;1 h降水量≥40 mm的短時特強降水都發(fā)生在7—8月。（3）出現(xiàn)短時強降水天氣的時段以午后至傍晚居多，夜間次之，上午最少。（4）從空間分布看，11年來出現(xiàn)短時強降水最多的是濟陽國家站，其次是位于濟陽區(qū)西南方位的孫耿街道。（5）出現(xiàn)短時強降水時前24 h水汽壓波動6月最大，最大和最小水汽壓差值平均12.3 hPa，7月次之，8月最小，平均差值僅為4.5 hPa。8月水汽壓普遍較高但變化波動小，這也是8月容易出現(xiàn)暴雨的主要原因。

關(guān)鍵詞 濟陽;短時強降水;變化趨勢

中圖分類號：P458.121.1 文獻標(biāo)識碼：B 文章編號：2095–3305（2022）04–0088–03

近年來，短時強降水頻繁發(fā)生，強降水出現(xiàn)的時間、落區(qū)和強度是預(yù)報中的一大難點，如何提高短時強降水的預(yù)報準(zhǔn)確率成為短時預(yù)報中亟待解決的問題。利用2008—2018年濟陽區(qū)域站和國家級自動氣象觀測站降水觀測資料，分析研究短時強降水天氣發(fā)生的時間和地理分布特征，研究短時強降水出現(xiàn)的時間、落區(qū)和強度，為濟陽短時強降水預(yù)報提供參考依據(jù)。

1 資料來源

所有氣象觀測數(shù)據(jù)來自濟陽區(qū)氣象局，2008—2018年的濟陽區(qū)域站和國家級自動氣象站降水觀測資料。

2 研究方法

采用線性統(tǒng)計法估算濟陽區(qū)短時強降水氣候變化趨勢，趨勢變化用一元線性回歸方程表示：y=ax+b，式中x表示年份;a表示氣候傾向率，稱為該要素趨勢變化率，用最小二乘法求得。主要用于定量描述氣候序列的趨勢變化特征，正數(shù)為增多，負(fù)數(shù)為減少[1]。

累積距平法是一種常用的判斷序列變化趨勢的方法，通過累積距平法繪制累積距平曲線，根據(jù)曲線的變化分析氣象要素的具體變化過程，判斷氣象要素的階段性變化，并判斷出發(fā)生突變的大致時間：對序列xt，某一時段t的累積距平表示為：

式中x為多年平均值，xi為某時刻的降水雨，曲線上升表明該時段處于相對多降水期，反之則為相對少降水期，并且曲線趨勢發(fā)生變化極可能是氣象要素發(fā)生突變的結(jié)果[2]。

3 短時強降水時間變化特征

3.1 短時強降水年變化特征分析

通過分析2008—2018年常規(guī)觀測資料和自動站降水觀測資料，1 h降水量≥20 mm短時強降水11年共出現(xiàn)114站次，年平均為10.4站次[3]。短時強降水年變化趨勢為：y = 0.4x +7.9636，由此可見，11年短時降水出現(xiàn)次數(shù)呈增多趨勢，每10 a增加4次，增加趨勢明顯。由表1可知，2016年和2017年出現(xiàn)1 h降水量≥20 mm短時強降水的站次數(shù)最多，均為14次，涵蓋共8個站。2011年和2014年出現(xiàn)的日數(shù)最少，均為7次。2010年短時強水的出現(xiàn)比較集中，9次中有8次出現(xiàn)在8月。

由表2可知，1 h降水量≥40 mm的短時強降水出現(xiàn)年份最多的是2017年。近11 a小時最大雨強為71.9 mm，出現(xiàn)在國家站2010年8月1日21：00～22：00。其次是孫耿街道2012年8月18日一次過程，17：00～18：00的小時降水量達到69.1 mm。

3.2 逐月變化特征分析

無論從2008—2018年1 h降雨量超過20 mm的短時強降水累計發(fā)生頻次的分布情況，還是l h降雨量超過40 mm累計發(fā)生頻次的分布情況來看，短時強降水各月分布特征，7—8月為短時強降水活躍期，其中7月最為活躍，其次為8月，9月后濟陽短時強降水頻次基本沒有，5月后頻次增加尤為明顯，7月達到頂峰。從近11 a的變化趨勢看，7月短時強降水呈減少趨勢，5月、6月和8月呈明顯增加趨勢。其中8月增加趨勢最明顯，每10年增加2.6 d。而7月則以0.9 d/10 a的趨勢減少，減少趨勢不明顯。

通過分析得知，濟陽區(qū)主汛期存在延遲現(xiàn)象，由7月下旬至8月上旬延遲至8月上中旬。7—8月易出現(xiàn)范圍較大的短時強降水。由短時強降水比較集中的6—8月逐年變化趨勢圖可知，6月變化波動較大（圖1）;7月出現(xiàn)2個峰值和2個谷值，其中2個峰值分別在2013年和2017年，谷值分別為2010年和2014年（圖2）;8月峰值為2010年，谷值分別為2013、2014年，且2010年7月的谷值恰好為8月的峰值（圖3）。

3.3 逐日變化特征分析

濟陽區(qū)短時強降水具有明顯的日變化，午后至晚上是1 h降雨量≥20 mm短時強降水的主要發(fā)生時段，53%的短時強降水集中在北京時間14：00～21：00，其中15：00出現(xiàn)次數(shù)最多，共出現(xiàn)15次;其次是14：00、19：00;上午至中午時段是短時強降水發(fā)生較少的階段，一天中最少的時段是北京時間22：00，11 a來僅出現(xiàn)過2次（圖4）。主要是因為短時強降水以對流性降水為主，夏季最高溫度一般出現(xiàn)在15：00后，即午后到前半夜是大氣熱力條件最有利于強對流出現(xiàn)的時段。從短時強降水強度來看，比較強的降水大部分出現(xiàn)在午后，1 h降雨量≥40 mm的短時強降水在上午至中午時段出現(xiàn)次數(shù)為0（圖5）。

綜上所述，短時強降水日變化特征差異較大，這種規(guī)律與大氣環(huán)流調(diào)整緊密相關(guān)，6—8月，夏季風(fēng)向北推進，南方水汽向北輸送，水汽和熱力條件有利于短時強降水的產(chǎn)生。由于大氣環(huán)流的漸變因素，熱力因素變化隨緯度升高，影響減弱。但邊界層的升溫和升濕極易導(dǎo)致大氣在垂直方向上的不穩(wěn)定，造成對流性降水，這種對流以高低空不穩(wěn)定最為明顯，一般情況下，這種不穩(wěn)定最易出現(xiàn)在日最高氣溫前后，因此，這種變化規(guī)律可作為短時強降水日變化預(yù)報的參考依據(jù)。

3.4 短時強降水的空間分布特征分析

2008—2018年濟陽區(qū)1 h降雨量≥20 mm的短時強降水全區(qū)10個觀測站年平均日數(shù)均在2次以上，位于濟陽區(qū)中東部的國家站次數(shù)最多，11年共出現(xiàn)44次，年平均日數(shù)4.0次，其次是位于濟陽區(qū)西南部孫耿鎮(zhèn)，年平均日數(shù)3.7次;東北部曲堤年平均日數(shù)3.0次;出現(xiàn)最少的位于濟陽區(qū)中部的回河街道，年平均日數(shù)2.0次。

3.5 出現(xiàn)短時強降水水汽壓變化

降水是由空氣中的水汽冷凝而產(chǎn)生。因此，在其他條件相同的情況下，空氣中的水汽越多，降水必然越多。進一步分析2008—2018年山東濟陽短時強降水前24 h水汽壓變化特征。2008—2018年6月濟陽國家站共出現(xiàn)5次短時強降水過程，出現(xiàn)短時強降水時前24 h水汽壓基本呈逐漸上升的趨勢，其中最大水汽壓32.6 hPa，最大平均值28.3 hPa，最小水汽壓10.4 hPa，最小值平均16.0 hPa，最大和最小水汽壓的差值大部分在10 hPa以上，差值平均為12.3 hPa。最大差值出現(xiàn)在2009年6月27日，差值為16.3 hPa。

7月濟陽國家站共出現(xiàn)13次短時強降水過程，最大水汽壓38.6 hPa，最大平均值32.4 hPa，最小水汽壓18.8 hPa，最小平均值26.0 hPa，最大水汽壓和最小水汽壓差值均在10 hPa以下，差值最小4.9 hPa，平均為6.4 hPa。7月水汽壓普遍增大，短時強降水過程明顯增多。

8月出現(xiàn)13次短時強降水過程，其水汽壓最大和最小值的差繼續(xù)減小。其中最大水汽壓39.2 hPa，最大平均值31.4 hPa，最小水汽壓20.7 hPa，最小平均值26.9 hPa，最大和最小值的差最小為2.0 hPa，平均4.5 hPa。

4 結(jié)論

（1）2008—2018年1 h降雨量≥20 mm和1 h降雨量≥40 mm短時強降水天氣一般出現(xiàn)在6—8月，7—8月最多。短時強降水日數(shù)均呈增多趨勢，且增加趨勢明顯。近11年的1 h最大雨強71.9 mm，出現(xiàn)在國家站2010年8月1日21：00～22：00。

（2）從近11年的短時強降水的月變化趨勢看，7月短時強降水呈減少趨勢，5月、6月和8月均呈明顯上升趨勢。但最近幾年8月上中旬短時強降水的變化則呈明顯的增加趨勢。這一結(jié)果再次驗證了近幾年濟陽區(qū)主汛期存在延遲現(xiàn)象。2008—2018年濟陽區(qū)出現(xiàn)短時強降水具有明顯的日變化，午后至晚上是短時強降水的主要發(fā)生期，53%的短時強降水集中在北京時間14：00～21：00，從短時強降水強度來看，比較強的降水大部分出現(xiàn)在午后。

（3）從空間分布看，位于濟陽區(qū)中部的國家站出現(xiàn)次數(shù)最多，年平均4.0次，其次是位于西南部的孫耿街道，年平均3.7次，回河街道出現(xiàn)次數(shù)最少。

（4）6月出現(xiàn)短時強降水時水汽壓有明顯的波動，7、8月水汽壓普遍增大，但波動明顯減小。充足的水汽為降水帶來有利條件，7月和8月是濟陽區(qū)短時強降水最多的時期。

參考文獻

[1] 楊學(xué)斌，代玉田，等. 2006—2015年山東短時強降水時空分布特征[J].海洋氣象學(xué)報，2018，38（2）：103-108.

[2] 高帆，尹承美，蔡哲，等.濟南市重大短時強降水過程特征分析[J].海洋氣象學(xué)報，39（2）：131-141.

[3] 趙海軍，曹潔，潘玲，等.2007-2019年山東省短時強降水時空分布特征[J].海洋氣象學(xué)報，41（4）：149-155.

責(zé)任編輯：黃艷飛

Study and Analysis on the Characteristics of Short-term Heavy Precipitation Weather Change in Jiyang

WANG Hua et al （Meteorological Bureau of Jiyang District， Jinan， Shandong Province， Jiyang， Shandong 251400）

Abstract By analyzing the precipitation observation data of nine regional and national automatic meteorological observation stations in Jiyang from 2008 to 2018， the temporal and spatial distribution characteristics of short-term heavy precipitation weather were studied， and the annual， monthly， ten-year， daily change characteristics and extreme value changes of short-term heavy precipitation were analyzed. The results showed that： （1）In recent 11 years， the frequency of short-time heavy precipitation showed an increasing trend， and the number of days and stations with short-time heavy precipitation was the largest in 2016 and 2017. （2）1 hour precipitation≥20 mm short-term heavy precipitation generally appears from June to August， with the most precipitation in July， but the change of short-time heavy rainfall in July showed a decreasing trend in the past 11 years; Short-term exceptionally strong precipitation of 1 hour≥40 mm occurs from July to August. （3）The time period of short-term heavy precipitation weather was mostly from the afternoon to the evening， followed by the night， and the least in the morning. （4）From the perspective of spatial distribution， In the past 11 years， jiyang National Station had the most short-time heavy rainfall， followed by Sungeng Street located in the southwest of Jiyang District. （5） The fluctuation of hydropressure in the 24 hours before the occurrence of short-time heavy precipitation was the largest in June， and the difference between the maximum and minimum hydropressure was 12.3 hPa on average， followed by July and August， with an average difference of 4.5 hPa. In August， the water pressure was generally higher but the fluctuation was small， which was also the main reason why August was prone to heavy rain.

Key words Jiyang; Short-term heavy precipitation; Changing trends