近55年安徽省小时降水变化特征与极值分布

【作者】 谢五三； 宋阿伟； 吴蓉；

【机构】 安徽省气候中心；

【摘要】 资料与方法。安徽地处我国南北气候过渡带,天气气候复杂多变,极端强降水事件多发,常引发中小河流洪水、山洪、城市内涝等灾害,造成严重的经济损失和人员伤亡,因而对安徽省极端强降水研究具有重要意义。本文应用安徽省所有国家站逐小时降水资料,分析近55年(1961-2015年)安徽省小时降水变化特征,基于广义极值分布研究安徽省小时降水极值分布及不同重现期小时雨量,可为气象灾害风险预警及实时气象防灾减灾等业务提供技术支撑。不同时段最大降水量。根据安徽省79个国家站近55年逐小时降水资料,提取各站最大1h、3h、6h、12h降水量可知:最大1h、6h、12h降水均出现在界首站,降水量分别为120.0mm、369.5mm和416.3mm,最大3h降水出现在来安站,降水量为276.9mm。从各站最大1h、3h、6h、12h降水量分布可以看出,各时段最大降水量分布型基本一致,均没有明显的经向或纬向空间分布特征,局地性较强,高值区主要位于淮北西部、淮北至沿江东部、大别山区以及江南中部等地。根据各站不同时段强降水出现时间可知,安徽省短时强降水主要出现在梅雨期;此外就是台风引发的强降水,如2005年第13号台风"泰利"、2008年第8号台风"凤凰"、2010年第6号台风"狮子山"等,造成多个台站出现强降水并创历史极值。小时降水日变化特征。根据安徽省地方标准《短时临近降雨强度等级划分》,对所有台站1h降水强度进行等级划分,统计不同等级1h降水在各时次出现的频率,分析近55年安徽省不同等级小时降水日变化特征,结果表明:特大暴雨日变化特征最为明显,呈单峰型分布,峰值出现在午后15时至傍晚18时,其次为大暴雨,分布类型和峰值出现时间与特大暴雨基本一致,而小雨、中雨、大雨、暴雨都呈双峰型分布,其中中雨、大雨、暴雨峰值分别出现在早晨6时至上午9时、午后15时至傍晚18时,小雨峰值分别出现在早晨5时至7时、晚上18时至20时。小时强降水变化趋势。选取安徽省所有台站近55年暴雨及以上等级(1h降水≥8.0mm)的1h降水资料,统计分析小时强降水年际变化、年代际变化、线性趋势以及各站线性倾向、趋势系数等特征。1961年以来,安徽省出现小时强降水的年际波动较大,最多出现在1991年,全省平均达38次,最少为1978年,全省平均仅10次,两者相差近4倍;由线性趋势线的趋势项系数和复相关系数可知,小时强降水次数存在明显的增多趋势,且通过了99%的显著性检验;从年代际变化曲线也可以看出,小时强降水在各年代基本呈稳步增多趋势。从各站小时强降水线性倾向分布图可以看出,仅淮北北部线性倾向为负值,其它绝大部分地区数值为正,表明全省绝大部分地区的小时强降水存在增多趋势,增多趋势最显著地区位于淮北中部、大别山区、沿江大部及江南西南部。小时降水极值分布特征。为掌握近55年安徽省小时降水极值分布特征,基于所有台站1961-2015年逐小时雨量资料,采用广义极值分布确定各站小时降水极值分布函数。由各站小时雨量极值分布函数的形状参数可知:大部分台站(62%)小时雨量极值分布函数形状参数为负值,服从于极值Ⅱ型分布(也即Frechet分布),最小为岳西站(-0.249),其余38%台站形状参数为正值,服从于极值Ⅲ型分布(也即Weibull分布),最大为界首站(0.364)。典型代表站小时降水概率分布。为进一步了解安徽省小时降水概率分布特征,自北向南选取8个典型代表站进行分析,分别为:宿州、阜阳、寿县、蚌埠、合肥、芜湖、安庆、屯溪。根据8个典型代表站1961-2015年逐小时雨量资料,采用广义极值分布计算各站小时雨量累积频率分布及概率密度分布,各站累积频率分布曲线形态各不一样,但拟合效果均较好。由概率密度分布曲线可知,各站概率密度分布的峰度和偏度各不一样,其中偏度系数均大于0,表明各典型代表站概率密度分布重尾均在右侧,属于右偏态(正偏态)分布,偏度系数较大的站为宿州、合肥和安庆,结合峰度系数可知,该3个代表站峰度系数也相对较大,呈现"尖峰厚尾"形分布,出现极值的概率相对较大。根据8个典型代表站小时雨量极值分布,计算各站不同重现期下小时雨量,各典型代表站不同重现期小时雨量差异明显。此外,分析比较各典型代表站不同重现期小时雨量与空间分布之间的关系,两者没有明显的相关性,这也表明安徽省小时极端强降水局地性较强。本文在分析安徽省最大1h、3h、6h、12h降水分布、小时降水极值分布以及不同重现期小时雨强分布时,均未发现其有明显的空间分布特征,局地性较强,这与前人研究结论是一致的,但这并不表明地形对短时强降水没有影响,相反,其关系非常复杂,要深入了解安徽省小时强降水空间分布及极值分布形态的成因,需要综合分析不同尺度的天气系统、动力和水汽条件、环流背景以及地形等多方面因素,这有待于进一步研究。更多还原