陜西省短時(shí)強(qiáng)降水時(shí)空分布特征研究

陜西省短時(shí)強(qiáng)降水時(shí)空分布特征研究

摘要
通過(guò)對(duì)近幾年陜西省98個(gè)自動(dòng)站逐小時(shí)降水資料統(tǒng)計(jì)分析，發(fā)現(xiàn)小時(shí)強(qiáng)降水閾值各地不同，≥10mm/h適宜于全省短時(shí)強(qiáng)降水定義。陜西省短時(shí)強(qiáng)降水多以零散分布、陣發(fā)性為主，且其對(duì)暴雨日具有較大貢獻(xiàn)；陜北、陜南短時(shí)強(qiáng)降水頻次多且強(qiáng)度大，關(guān)中地區(qū)則相反；秦嶺以北地區(qū)多在夜晚和早晨出現(xiàn)短時(shí)強(qiáng)降水，而秦嶺以南地區(qū)短時(shí)強(qiáng)降水日變化較小。地形和低空急流的日變化對(duì)陜西省短時(shí)強(qiáng)降水的形成有顯著的影響作用。
關(guān)鍵詞：短時(shí)強(qiáng)降水 降水閾值 地形 低空急流日變化

1、前言
伴隨精細(xì)化天氣預(yù)報(bào)業(yè)務(wù)進(jìn)程，氣象工作者對(duì)短歷時(shí)強(qiáng)降水的關(guān)注度越來(lái)越高。姚莉等[1]利用1995-2001年的我國(guó)485個(gè)觀測(cè)站的小時(shí)雨量分析其時(shí)空分布特征，并指出雨強(qiáng)的日變化具有顯著的地區(qū)差異；尹承美等[2]分析了濟(jì)南市區(qū)短時(shí)強(qiáng)降水（≥15mm/h）的年際、月際、時(shí)際以及強(qiáng)度特征，發(fā)現(xiàn)短時(shí)強(qiáng)降水的日變
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分位定義為該站點(diǎn)的強(qiáng)降水閾值。當(dāng)某站小時(shí)雨量超過(guò)這一值時(shí)，就認(rèn)為發(fā)生了一次短時(shí)強(qiáng)降水事件。具體參照Bons等[11]的計(jì)算方法:如果某個(gè)氣象要素有n個(gè)值,這n個(gè)值按升序排列*1,*2,…,*m,…,*n,某個(gè)值小于或等于*m的概率為P=(m-0•31) /(n+0•38)其中:m為*m的序號(hào);n為某個(gè)氣象要素值的個(gè)數(shù)，第95個(gè)百分位值是指P=95%所對(duì)應(yīng)的*m值。
選取強(qiáng)降水閾值為小時(shí)降水量序列的第99個(gè)百分位，制作全省短時(shí)強(qiáng)降水閾值分布圖1。圖中顯示，陜西省短時(shí)強(qiáng)降水分布有三個(gè)高值區(qū)，分別位于陜北東北部、陜北南部、陜南南部，其中陜南中南部的短時(shí)強(qiáng)降水閾值最大，達(dá)到13.7mm/h。關(guān)中中西部秦嶺以北（咸陽(yáng)）地區(qū)的短時(shí)強(qiáng)降水閾值最低，為5.4mm/h。從強(qiáng)降水閾值分布能夠反應(yīng)出陜西省各地降水強(qiáng)度的差異很大，10mm/h以上短時(shí)強(qiáng)降水在關(guān)中地區(qū)很少，而在陜北、陜南較多。另外，說(shuō)明全省各個(gè)地區(qū)99%以上降水事件的強(qiáng)度大小差不多，強(qiáng)度差異較大的降水事件只占不到1%。而這極少部分短時(shí)強(qiáng)降水往往更易至災(zāi)，預(yù)報(bào)難度也更大，需要特別關(guān)注。

圖1 陜西省各站短時(shí)強(qiáng)降水閾值（99百分位）分布圖
對(duì)各站所有降水進(jìn)行排序，計(jì)算第一個(gè)≥10mm/h的雨量在序列中的百分位，制作全省分布圖2。按照排序原理，某個(gè)雨量值百分位越低，說(shuō)明其在排序中所處的位置越靠前，則該站點(diǎn)大于該雨量強(qiáng)度的短時(shí)強(qiáng)降水越多。圖2反映出，≥10mm/h的短時(shí)強(qiáng)降水在陜西省降水事件中所占比重很小，排序百分位均高于97，最低的為97.5。
由以上分析可見(jiàn)，陜西省短時(shí)強(qiáng)降水閾值設(shè)定為10mm/h比較適合短時(shí)、臨近預(yù)報(bào)業(yè)務(wù)。為業(yè)務(wù)實(shí)際需要考慮，以下分析均選用≥10mm/h的雨量數(shù)據(jù)。

圖2 陜西省各站≥10mm/h雨量在降水序列中的百分位分布圖
3、短時(shí)強(qiáng)降水時(shí)空分布特征
2.1空間分布特征
圖3為陜西省≥10mm/h的降水頻次分布圖，圖中頻次7以上有三個(gè)大值區(qū)，分別為陜北東北部、陜北南部、陜南大部，頻數(shù)也是由北至南逐漸增加。與圖1相比較，幾個(gè)大值區(qū)的位置分布特征非常相似，說(shuō)明這幾個(gè)區(qū)域不僅降水強(qiáng)度較大，且短時(shí)強(qiáng)降水出現(xiàn)的頻次也很高。但是，在圖1中關(guān)中北部的短時(shí)強(qiáng)降水閾值是三個(gè)大值區(qū)中最小的，圖3中其頻次卻比陜北明顯大，說(shuō)明陜北地區(qū)短時(shí)強(qiáng)降水的特點(diǎn)是強(qiáng)度大而頻次少，關(guān)中地區(qū)是頻次多而強(qiáng)度小，陜南地區(qū)短時(shí)強(qiáng)降水多且強(qiáng)。

圖3 陜西省短時(shí)強(qiáng)降水頻次分布圖
2.2月變化及日變化特征
對(duì)各地市短時(shí)強(qiáng)降水事件頻次逐月求平均（圖略）發(fā)現(xiàn)所有地市短時(shí)強(qiáng)降水事件均集中發(fā)生在7、8兩個(gè)月，且基本都是從6月到7月頻次有一個(gè)躍升。因此，7月是陜西省短時(shí)預(yù)報(bào)員需要重點(diǎn)關(guān)注的月份。
圖4是各地市短時(shí)強(qiáng)降水事件頻次日變化圖。各地短時(shí)強(qiáng)降水頻發(fā)的時(shí)段分布不盡相同，但總得來(lái)看是夜間多于白天，前半夜多于后半夜（以00時(shí)為分界線）。陜北地區(qū)表現(xiàn)為較明顯的雙峰型，即5時(shí)前后和18時(shí)前后，白天短時(shí)強(qiáng)降水較少；關(guān)中地區(qū)基本都是以18時(shí)前后為一個(gè)高峰期，只有西安市在中午12時(shí)前后還存在一個(gè)高峰期（陜南的商洛地區(qū)與關(guān)中地區(qū)的情況類(lèi)似）；陜南的漢中、安康兩地與其它地市不同，12時(shí)之前的短時(shí)強(qiáng)降水頻次更多，漢中的高峰期為7-11時(shí)，與其余各地市均不同。 ……（未完，全文共5108字，當(dāng)前僅顯示1793字，請(qǐng)閱讀下面提示信息。收藏《陜西省短時(shí)強(qiáng)降水時(shí)空分布特征研究》）