龙岩市暴雨极端天气演化规律分析

焦志敏+邓宇阳+林晓君+赖巧珍

摘 要：利用龙岩市近53a的7个国家级气象站的逐日雨量数据，通过统计分析、Morlet小波分析和MK突变检验等方法对龙岩市暴雨极端天气演化规律进行分析。结果表明：龙岩市大部分地区近53a的平均暴雨频次在5.0次左右；暴雨频次整体表现为逐年递增，且其月际变化呈双峰趋势，2个峰值分别出现在6月和8月，6月峰值要明顯大于8月峰值；龙岩市暴雨日数和极端暴雨总量均为每隔7a左右会出现1次多发期，极端暴雨量阈值为118.0mm，龙岩市不存在降雨突变年份。

关键词：暴雨；频次；时空分布；周期

中图分类号：P456 文献标识码：A DOI：10.11974/nyyjs.20180133190

引言

龙岩市位于福建省西南部（E11551～11745，N2423～2602），属于亚热带季风气候。境内以山地和丘陵为主，武夷山脉南段、玳瑁山、博平岭等山脉沿东北—西南走向，大体呈平行分布，地势东高西低、北高南低。龙岩市受西风带和东风带双重天气系统的影响，雨量充沛，暴雨事件频发，尤其是在发生了大范围持续性暴雨和集中特大暴雨时，常常会引起洪涝、山体滑坡等灾害，容易造成极大的破坏。因此，深入研究龙岩市暴雨极端天气事件的时空演化规律，对于防灾减灾，提高预报气象灾害等具有十分重要的现实意义。

1 资料与分析方法

1.1 资料选取

按照国家气象中心规定，暴雨事件定义为24h降水量≥50mm。

因1968年永定站雨量数据有缺失，故选取龙岩市7个气象观测站1963—2016年（不含1968年）共53a的逐日雨量观测资料，经数据质量控制后用于分析龙岩市暴雨事件的时空分布特征。

1.2 研究方法

采用统计方法对龙岩市多年暴雨的时空分布特征进行分析；采用Morlet小波分析和Mann-Kendall 非参数突变检验方法，对龙岩市极端暴雨的周期性和在时间序列上的突变检验进行分析。

2 结果分析

2.1 暴雨的近53a空间分布特征

从龙岩市近53a平均暴雨频次分布图（图1）可以看出，大部分地区多年平均暴雨频次在5.0次左右，其中以新罗站近53a的平均暴雨频次6.3次为最多，武平站次之；以漳平站的近53a平均暴雨频次4.0次为最少。结合龙岩市近53a平均降雨量分布图（图2）可以看出，新罗区和漳平市近53a的平均降雨量分布和暴雨频次分布一致，暴雨频发的地区，近53a平均降雨量也为大值区；而长汀西北地区的近53a平均降雨量分布和暴雨频次分布相关性较差，暴雨发生次数少，但多年平均降雨量较多，这可能与暴雨产生的降雨量对总降雨量的贡献率有关，有待进一步验证。

2.2 暴雨的年际变化

从表1可以看出，龙岩市7个气象观测站近53a来的暴雨频次年际变化均呈现1个增长趋势，其中以漳平站暴雨频次的年际增长率为最大，达4.5%；永定站暴雨频次年际增长率仅次于漳平站，为4.4%；以武平站暴雨频次的年际增长率为最小，达1.7%。

近53a来，龙岩市7个气象观测站年暴雨频次最大值为10～14次，最小值均≤2次。2016年，长汀、武平、新罗和漳平4个观测站均出现了近53a来年暴雨频次的最大值，发生次数均在10次及以上，其中新罗站发生暴雨次数高达14次。7个气象观测站近53a来年暴雨频次的最大值与最小值的差值均在9次及以上，年际增长率在1.7%～4.5%之间，其中东南部地区暴雨频次的年际增长速度快于西北部地区。

本研究进一步将1963—2016年（不含1968年）近53a的雨量数据按照年代进行分类统计（如图3和图4），即分为6个年代：20世纪60年代（1963—1969年共6a，不含1968年）、20世纪70年代（1970—1979年共10a）、20世纪80年代（1980—1989年共10a）、20世纪90年代（1990—1999年共10a）、21世纪00年代（2000—2009年共10a）、21世纪10年代（2010—2016年共7a）。从图3可以看出，龙岩市地区随着年代的推移，暴雨平均频次整体随之增加，增长幅度为23.8%。针对龙岩市7个单站分别作不同年代的暴雨平均频次曲线（图4），发现新罗、永定在21世纪10年代年均暴雨频次陡增，达到8次，其余站点均在5次左右波动；而漳平近53a的不同年代暴雨平均频次均<龙岩市其他6个气象站。

2.3 暴雨的月际变化

通过对比分析龙岩市近53a来7个气象观测站暴雨频次月际分布曲线（图5），可以发现：7个气象观测站全年暴雨发生频次月变化趋势一致，均为双峰曲线，第1个极大值除了武平站出现在5月份外，其余测站均出现在6月份，而武平站5月份的暴雨平均频次仅比6月份暴雨平均频次多0.1次；第2个极大值均出现在8月份。暴雨频次最小值出现在1月和2月。由此可见，暴雨的发生主要集中在3—9月，约占全年总暴雨数的91.1%，其中前汛期（3—6月）的暴雨发生频次要明显高于台风季（7—9月）的暴雨频次，分别占全年总暴雨数的62.5%和28.6%，说明台风季发生暴雨的概率相对前汛期较小。

9—10月，东南部地区（漳平、新罗、永定、上杭和武平）发生暴雨频次要高于西北部地区（长汀、连城），这可能与台风登陆位置和山脉阻挡有关。漳平站在前汛期（3—6月）发生暴雨的频次要低于其他各站，这可能由于前汛期西南暖湿气流受梅花山和博平岭山脉的阻挡影响，造成漳平站发生暴雨的次数相对其他各站较少。7月份发生的暴雨频次明显比6月和8月份发生暴雨频次偏低，呈现出1个凹槽态势，其中以连城站起伏最大，连城站7月发生暴雨频次比6月暴雨频次低1.08次，比8月暴雨频次低0.58次。

2.4极端暴雨的周期性分析

（UF>0代表增加，<0代表减小；上下2条灰色线条以外的区域代表显著性的区域；UF和UB相交的地方代表突变开始的年份）

根据挑选出的日雨量≥50mm的日期，计算7个站在1963—2016年（不含1968年）总暴雨日数。基于累积频率分布（cumulative frequency distribution，CFD）方法，统计日雨量在50.0～500.0mm、间隔0.1mm的各个等级降水频数，当前面若干个等级的累积频数达到总暴雨日数的95%时，则定义当前的日雨量为极端暴雨阈值。经计算，龙岩市极端暴雨阈值为118.0mm。并通过MK突变检验对龙岩市近53a来逐年降雨量进行分析（如图6），可以看出降水量的突变均没有显著性检验（即在2条灰色线条之间）。因此认为龙岩市的降雨不存在突变年份。

对近53a龙岩市逐年极端暴雨日数和极端暴雨总量分别进行统计，其变化趋势如图7a、b所示。从图7a、b中可以看出，无论是暴雨日数还是极端暴雨总量每隔7a左右会出现1次多发期。通过对极端暴雨日数和极端暴雨总量进行小波分析，发现功率大值区（图7c、d中填色）同样位于7a左右，也就是说龙岩市极端暴雨量和极端暴雨日数的周期为7a，与图7a、b趋势分析结果一致，但是小波分析结果大部分都没有通过显著性检验，只有在70年代初有通过显著性检验。

3 结论

基于龙岩市1963—2016年（不含1968年）近53a來的7个气象观测站的逐日雨量资料，利用统计分析、小波分析和MK突变检验等方法，分析龙岩市暴雨极端天气的演化规律。结论如下：

龙岩市大部分地区近53a的平均暴雨频次在5.0次左右，其中以新罗站6.3次为最多，武平站次之；以漳平站4.0次为最少，这与龙岩市近53a平均降雨量分布一致，但长汀西北地区的情况却与之相反。

龙岩市暴雨频次整体表现为逐年递增，以漳平站暴雨频次的年际增长率4.5%为最大，以武平站暴雨频次的年际增长率1.7%为最小，且东南部地区暴雨频次的年际增长速度快于西北部地区。

龙岩市7个气象观测站暴雨频次月际变化趋势一致，均呈双峰曲线。2个极大值分别出现在6月份和8月份，最小值出现在1月和2月。暴雨发生频次主要集中在3—9月份，其中前汛期（3—6月）的暴雨发生频次要明显高于台风季（7—9月）的暴雨频次，说明台风季发生暴雨的概率相对前汛期较小。

龙岩市暴雨日数和极端暴雨总量均为每隔7a左右会出现1次多发期，但小波分析结果显示，近53a来大部分时间都没有通过显著性检验。龙岩市极端暴雨量阈值为118.0mm，不存在降雨突变年份。

参考文献

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[2]郑荣玉，陈雪芹，詹媛.近50年三明市大暴雨的统计分析[J].农业灾害研究，2016，6（5）：58-59.

[3]邓丽萍，陈红菊，张燕珊，等.龙岩市降水时空分布及趋势研究[J].大气科学学报，2016，39（3）：289-299.

作者简介：焦志敏（1988-），女，山西省大同市人，助理工程师，从事天气预报工作。