贵港市不同历时年最大降水量变化特征_周幼婵.pdf

2期引言在气候变暖背景下，水循环加剧，强降水等极端天气增多增强12，因强降水引发的各类灾害，如2020年广州“522”特大暴雨、2021年郑州“720”罕见特大暴雨，以及近年来屡屡出现“城市看海”“城市看江”现象，给国民经济和人民生命财产造成重大损失，同时也暴露了城市在防御因强降水而导致城市内涝方面的短板36。因此，研究强降水变化特征意义重大。不少学者对区域短历时强降水过程特征及其预报方法进行研究并取得可喜的成果716，如，唐传师等7利用江西省83个国家气象观测站降水资料，分析了江西省短历时强降水时空分布特征，并探讨了短历时强降水与暴雨的关系。方思达等8研究指出，江淮地区降水强度分布结构呈显著的弱降水减少、强降水增多的两极分化。周雅清等9研究发现山西省汛期短历时强降水主要受地形影响，北少南多，强降水高发时段在午后。初祁等10采用WRF模型对北京地区短历时强降水进行模拟，以提高区域强降水预警预报能力。贺芳芳等11采用SCSCN模型，模拟城市降水径流过程，探索上海地区短历时强降水致灾阈值。贵港市地处桂东南部浔郁平原，强降水天气频繁发生，目前鲜有关于贵港市不同历时最大降水量特征的研究报道。本文利用贵港国家气象观测站19802021年降水资料，构建不同历时年最大降水序列，研究不同历时年最大降水量的气候特征，为强降水预报预警、城市排水防洪系统设计、修订编制暴雨强度公式提供参考依据。1资料与方法选用贵港国家气象观测站19802021年共42年地面气象记录年报表中逐年各时段（5、10、15、20、收稿日期：2023-02-01基金项目：广西气象科研计划项目（桂气科2023ZL04）、广西自然科学基金项目（2020GXNSFAA297122）、贵港市气象科研计划项目（贵气科2022003）作者简介：周幼婵（1979），女，高级工程师，从事气象业务管理。Email：1598207789qqcom*通讯作者：李艳兰（1972），女，正研级高级工程师，从事气候监测评价、气象灾害影响评估和气候变化研究。Email：gxnnyanlan163com贵港市不同历时年最大降水量变化特征周幼婵1，蒙雪迎1，陆伟昇1，李艳兰2*（1贵港市气象局，广西 贵港537100；2广西壮族自治区气候中心，南宁530022）摘要：利用贵港国家气象观测站19802021年地面气象记录年报表资料，对5、10、15、20、30、45min和1、15、2、3、4、6、9、12、24h共15个不同历时年最大降水量变化特征进行分析。结果表明，随着降水历时延长，各历时年最大降水量的标准差和变差系数逐渐变大，即离散程度逐渐增大；各历时年最大降水量的最大值出现日期多与对应年一日最大降水量出现日期密切相关，最小值出现年份多数在降水量最少年。各历时年最大降水量主要集中在汛期，出现次数占总次数的967。降水峰值多出现在白天，以下午居多，夜间降水峰值多出现在下半夜。近42a，5min3h年最大降水量均呈显著上升趋势，424h年最大降水量总体变化趋势不显著；各历时年最大降水量在20世纪80年代至90年代初呈下降趋势，之后至21世纪10年代呈上升趋势，以短历时年最大降水量上升明显。15、30、45min和1、15、2h年最大降水量在20世纪90年代中期开始存在明显突变，过渡为明显增多阶段。关键词：贵港市；历时；年最大降水量；标准差；变差系数中图分类号：P468文献标识码：Adoi：10.19849/ki.CN45-1356/P.2023.2.09周幼婵，蒙雪迎，陆伟昇，等贵港市不同历时年最大降水量变化特征J气象研究与应用，2023，44（2）：5156Zhou Youchan，Meng Xueying，Lu Weisheng，et al Variation characteristics of annual maximum precipitation with different durationsin GuigangJJournal of Meteorological Research and Application，2023，44（2）：5156第44卷第2期气象研究与应用Vol.44 No.22023年6月JOURNAL OF METEOROLOGICAL RESEARCH AND APPLICATIONJun.202344卷气象研究与应用历时 标准差/mm 最大值/mm 出现年份 出现日期 对应年的一日最大降水量出现日期 最小值/mm 出现年份 极值比 变差系数 偏度系数 峰度 系数 5min 3.2 24.5 2020 5 月 20 日 8 月 20 日 8.0 1989 3.06 0.22 0.93 1.97 10min 5.3 39.1 2005 4 月 25 日 6 月 12 日 14.0 1989 2.79 0.23 1.28 1.82 15min 7.0 46.0 2020 5 月 20 日 8 月 20 日 16.8 1989 2.74 0.24 0.82 0.27 20min 8.5 54.4 2015 4 月 30 日 5 月 22 日 17.0 1989 3.20 0.25 0.65-0.12 30min 10.6 69.7 2015 4 月 30 日 5 月 22 日 24.7 1989 2.82 0.25 0.61-0.35 45min 13.3 83.0 2015 4 月 30 日 5 月 22 日 28.0 1989 2.96 0.27 0.64-0.41 1h 15.9 95.2 2007 8 月 13 日 8 月 13 日 33.7 2000 2.82 0.28 0.91-0.01 1.5h 21.0 125.5 1999 4 月 26 日 4 月 26 日 35.6 1989 3.53 0.33 1.15 0.95 2h 22.7 137.9 1999 4 月 26 日 4 月 26 日 42.9 1989 3.21 0.33 1.17 1.06 3h 26.0 159.1 1999 4 月 26 日 4 月 26 日 46.2 1996 3.44 0.34 1.27 1.48 4h 28.0 165.3 1999 4 月 26 日 4 月 26 日 47.1 1996 3.51 0.35 1.18 1.14 6h 30.7 179.7 1999 4 月 26 日 4 月 26 日 49.1 1996 3.66 0.35 1.17 1.16 9h 32.2 195.5 1999 4 月 26 日 4 月 26 日 49.1 1996 3.98 0.34 1.08 1.25 12h 33.2 200.6 1999 4 月 26 日 4 月 26 日 49.1 1996 4.09 0.33 0.85 0.60 24h 36.6 204.6 1999 4 月 25 日 4 月 26 日 53.5 1996 3.82 0.32 0.43-0.61 30、45min和1、15、2、3、4、6、9、12、24h共15个不同历时）最大降水量和一日最大降水量资料。利用趋势分析、MannKendall突变检验等数理统计方法1719分析19802021年贵港市不同历时的年最大降水量变化特征。文中四季按35月春季，68月夏季、911月秋季、12月次年2月冬季进行划分。2结果与分析2.1不同历时年最大降水量统计特征对贵港市19802021年各个历时年最大降水量进行统计分析，由表1可以看出，随着历时时间延长，年最大降水量的标准差逐渐变大；变差系数除了9、12、24h历时略微不同之外，其余变差系数均随历时延长而变大。表明历时越短，年最大降水量与均值的离散程度越小；历时越长，年最大降水量与均值的离散程度越大。各历时的偏度系数为043128，属正偏度，表明各历时年最大降水量密度分布曲线的峰点均在平均值左侧，偏离数据最小值较近，偏离数据最大值较远。历时为20、30、45min和1、24h的年最大降水量峰度系数为001061，均为负值，说明其降水量数据分布较正态分布平缓些，其余历时的峰度系数为027197，均为正值，数据分布相对陡峭。在005显著性水平下，20、30、45min和24h的年最大降水量近似服从正态分布。由表1还知，贵港市5min降水量最大可达245mm，平均雨强高达49mmmin-1；1h降水量最大可达952mm，24h可达2046mm，易引发城镇内涝、山洪、地质灾害。从降水极值的出现时间来看，各历时年最大降水量的最大值出现在1999年居多，达53，通过与最大值对应年份的一日最大降水量出现日期进行对比，发现545min历时较短的降水量最大值出现日期与一日最大降水量出现日期均不同，而1h及以上历时的降水量最大值出现日期均与一日最大降水量同日期或同个天气过程，表明不同历时年最大降水量的最大值出现日期与一日最大降水量出现日期关系密切，历时较长的，出现日期几乎趋于一致。各历时年最大降水量的最小值分别出现在1989年、1996年、2000年，这三年是42a来贵港年降水量偏少位列前三的年份，最小值出现在1989年最集中，达53，其次为1996年，占40。表明不同历时年最大降水量的最小值出现年份与降水量偏少年相关，多数出现在降水量最少的年份。2.2不同历时年最大降水量变化特征分析2.21年内变化特征表2给出了19802021年贵港市不同历时年最大降水量出现在各月的次数。由表2可知，19802021年，各历时年最大降水量出现次数在年内分布不均，2、3月均未出现，1、12月各出现1次，分别为24h、5min，最早出现时间为1月3日（1992年），24h降水量为1041mm，最晚出现时间为12月21日表119802021年贵港市不同历时年最大降水量特征统计522期（1997年），5min最大降水量为139mm；5月出现次数最多（178次），6月次之（128次），56月占总次数的49。季节上，各历时年最大降水量出现次数以夏季最多，占总次数的508，其次是春季占373；秋、冬季较少，其中秋季占116，冬季占03。主要由于贵港市春、夏季多受锋面、西南涡、热带气旋等天气系统影响，降水量偏多，而秋、冬季主要受副热带高压、冷高压等系统控制，盛行西北风、北风，天气干燥少雨。汛期（49月）出现次数占总次数的967，由此可见，贵港市各历时年最大降水量主要集中在汛期。历时 1 月 2 月 3 月 4 月 5 月 6 月 7 月 8 月 9 月 10 月 11 月 12 月 5min-5 12 8 6 6 3-1 1 10min-6 11 9 5 6 4-1-15min-5 10 8 7 6 3 2 1-20min-4 9 10 9 4 4 1 1-30min-4 10 11 7 5 4 1-45min-4 11 9 9 5 3 1-1h-4 14 6 9 6 2 1-1.5h-3 15 9 7 5 2 1-2h-4 15 11 6 4 2-3h-4 15 10 7 5 1-4h-4 14 8 7 6 3-6h-3 11 9 8 6 5-9h-3 9 9 8 6 5 1 1-12h-3 10 7 8 5 6 2 1-24h 1-1 12 4 8 6 7 2 1-合计 1-57 178 128 111 81 54 12 7 1 2.22日变化特征通过统计不同历时年最大降水量开始时间在一天中各时次出现的频数（见图1），发现一天中24个时次均可出现降水峰值，以白天（0819时，北京时，下同）出现次数稍多，占总次数的56，夜间（2007时）占44。在白天，以午后至傍晚（1318时）出现降水峰值频数最多，占白天时段总频数的69；夜间以下半夜最多，占夜间时段总频数的59。表明贵港市降水峰值时间多发生在白天，且以下午居多，夜间的降水峰值时间多出现在下半夜，与卢伟萍等20研究得出广西短时强降水高发时段及段春锋等21研究最大降水量发生在白天最多的区域和出现时段的结果相吻合。出现在白天的降水峰值期主要由于午后太阳辐射加热导致