铜仁西部极端降水基本特征分析

谢仁波，史向阳，白琴琴 ，毛 江，李 逸

(1.贵州省江口县气象局，贵州 江口 555400；2.贵州省印江县气象局，贵州 印江 555200)

铜仁西部极端降水基本特征分析

谢仁波1，史向阳1，白琴琴1，毛 江1，李 逸2

(1.贵州省江口县气象局，贵州 江口 555400；2.贵州省印江县气象局，贵州 印江 555200)

利用铜仁西部5个国家级台站的最近30 a逐日降水资料界定极端强降水阈值的基础上，对最近50 a来极端强降水日数和强降水量进行了常规统计。结果表明：极端降水天数和极端降水量的离散程度大，年极端降水频数和极端降水量变化达不到气候突变的标准。

极端降水频数；极端降水量；阈值；统计特征

1 引言

目前国内外有许多关于极端天气气候事件指标的研究，但是由于没有做统一的标准规范，指标方法繁多，同一类极端事件各地标准不统一，同一指标又由于定义的时间段不同而造成结果不一样。目前国家气候中心发布的监测快报中的极端天气气候事件的标准阈值是根据百分位法确定的：即对某一事件的气候标准年内的历年最大值序列从小到大进行排位，定义序列超过第95百分位值为极端多(高)事件，小于第5百分位值为极端少(低)事件。罗伯良[1]等将湖南各站1961—2004年降水系列中日降水量>95%分位点的事件定义为极端强降水事件。张天宇等[2]把1971—2000年逐年日降水量序列的第95个百分位值的30 a平均值定义为极端降水的阈值，当某站日降水量超过极端降水事件的阈值时，就称该日出现了强降水事件。高霞等[3]选取5个极端降水指数对河北极端降水事件进行了研究。杜军等[4]引用信噪比的方法对个别气象要素进行了突变性检验。

但是，一方面，对极端降水的排序的序号确定大都没有交代清楚，事实表明，若干等量降水的存在，如果处理方法不同，会得出不同的结论。

另一方面，如果各站阈值自成一体，统计得出的多年极端降水总频数会出现相等和相近，铜仁西部5个县气象站分布在东西0.4°E，南北1°N范围内，最大拔海高度差200 m[5]，地形、地貌、生态都比较接近，是否给定一个共同的阈值?这些都还值得研究。

本文在前人的基础上根据西部的实际分别定义了极端强降水的阈值，分析了时空、年际变化特征，进行了相关性检验和突变检验，望能为西部防灾减灾提供参考。

2 方法

2.1 定义

极端降水事件：使用近30 a(1981—2010年)整编资料，5站阈值的平均值为西部阈值。

方法1：按文献[6]将4—10月降水(R≥1.0 mm)进行降序排列，降水量超过第5个百分位降水值的事件。其中，把降水序列的n个值按降序排列X1，X2，……Xm，……，Xn，m=5%×n，Xm即为各站的阈值。

方法2：将所有有量降水(R≥0.1 mm)进行降序排列，降水量超过第5个百分位降水值的事件。

方法3：将所有有量降水(R≥0.1 mm)进行降序排列，降水量相同，序号相同，降水量超过第10个百分位降水值的事件。

方法4：将逐年日降水量(R≥0.1 mm)降序序列的第95个百分位值的平均值定义为极端降水的阈值逐年降水日降水。

2.2 阈值比较

由表1可知，方法不同，极端降水的阈值相差最多达到1倍的雨量。

表1 4种方法阈值比较

2.3 阈值取舍

从历史排位来讲，并列排序在气候统计中比较常用，得出的数据也还具有极端的特征，在研究时可以考虑。但是当日降水量相等比较多时，真正位次重叠比较多，以小雨量级尤甚。若将雨量进行取整，位次重叠就更多了，有些信息要略去。

采用方法4(逐年排序)得出的阈值大致与方法2得出的相当。统计中发现漏掉的信息更多，如1981年因为发生严重干旱，排位第7位的22.9 mm参加了平均值计算，而洪涝为主的1996年的54.3 mm和1999年62.9 mm等暴雨日未参加平均值计算。

通过资料统计发现，铜仁西5县微弱降水(小于1 mm)占到降水日数的32%～35%，将如此之高的微雨比例纳入极端降水排序，除了增加计算百分位的分母外，实在没有意义。铜仁西部极端降水大致出现在4—10月，因此使用方法1得出的结果比较符合西部实际。

贵州夜雨比较多，暴雨等灾害常呈跳跃性，如果各站按照阈值标准分别统计，得出的频数理论上应该相等，不利于空间比较。

根据公开报道，印江山体垮塌形成堰塞水库，1996年9月18日19时12分—19日08时雨量为60.9 mm，自降水开始至滑坡发生时，4.5 h降雨量为40 mm[7]。印江龙井村山体滑坡，滑坡体纵长250 m、后缘宽约120 m、前缘宽约70 m，平均厚度约7 m，体积约18 万m3，垮塌前3 d仅达到暴雨[8]。在实践中也发现，有时降水接近暴雨时灾害开始发生。因此将方法1所得的各站阈值的平均值45.9 mm作为西部极端降水的阈值依据较为充分。

3 极端降水统计分析

3.1 极端降水空间分布

平均来看，西部5县极端降水年均频数介于3.1～4.3次之间，最多为德江，达到4.3次/a，最少为石阡，为3.1次/a，与平均年降水的多寡成正比。

3.2 常规用语的百分位分析

一般来讲，预报有大—暴雨或暴雨以上量级时，气象部门进入相应的应对状态，为此表2给出了4—10月暴雨和大—暴雨的数值下限所占的百分位，可供服务时参考。

表2 大—暴雨及暴雨百分位 (单位：%)

3.3 极端降水年内变化

3.3.1 极端降水频数及极端降水量变化 近年来降水集中度集中期的文章较为多见，一般以旬或候统计，通过角度的正弦、余弦与数值的积来计算[9]，不如给出旬(候)降水简单(图1)。

图1 旬极端降水频数所占百分比

从图1可知，6月下旬极端降水的比例最大，但不占绝对优势，分布总体分散。

将日降水大于极端降水阈值的雨量分别计算，得出极端降水量各旬所占比例(图2)，大致与频数分布大体相当，只是石阡6月中旬比例最大，分布总体分散。

3.3.2 极端降水初日与终日 极端降水初日与终日与其他项目的初日终日有所不同，因为个别年份日降水都达不到极端降水的阈值，所以将50 a中最早出现的日子作为初日，最晚出现的日子作为终日(表3)。

德江1969年3月28日就出现了极端降水，其余4站都出现在4月上旬， 11月中旬铜仁西部极端降水已结束。

3.4 极端降水年际变化

由于年际间的干湿特征不一样，极端降水的频数不一样，而且相差比较大。1963年，1967年，1996年，1999年普遍为高发期(图3)。极端降水量的年际变化与频数变化基本一致(图略)。

进一步分析其变化趋势，5站都不能通过0.05正负趋势检验，说明铜仁西5县极端降水频数和极端降水量没有明显的变化倾向。

4 讨论

仅对铜仁西部5县极端降水事件及其变化进行了初步统计分析，还需逐步完善：

①方法不同，得出极端降水的阈值不同，将影响最终的统计结果。极端降水实际服务需要不同所选取的资料也有差异，如对于城镇排涝考虑数分钟到数小时的降水强度是重点[10]，还得与城市硬化面积、排水管道等数据相结合。

②乡镇区域自动站的建立，研究人员增加了数倍到数十倍的信息量，但由于建站时间短，资料受GPRS传输等因素影响出现缺失而且补正困难，未列入研究，这是本文的不足之处。

[1] 罗伯良，张超，林浩.近40 a湖南省极端降水气候变化趋势和突变特征[J].气象，2008，34(1)：80-85.

[2] 张天宇，程炳岩，刘晓冉.近45 a长江中下游地区汛期极端强降水事件分析[J].气象，2007，33(10)：80-87.

[3] 高霞，戴新刚，于成文，等.近45 a来河北省极端降水事件的变化研究[J].气象，2009，35(7)：10-15.

[4] 杜军，李春，廖健，等.近45 a拉萨浅层地温对气候变化的响应[J].气象，2007，33(10)：61-67.

[5] 谢仁波，史向阳，李晓龙.铜仁西5县各级降水同步性初探[J].贵州气象，2013，37(4)：23-26.

[6] 谢仁波.印江极端降水和极端强降水变化特征[J].贵州气象，2010，34(2)：15-17.

[7] 冉菊华，钟有萍.印江“918”特大山体滑坡与暴雨的关系[J].贵州气象，2000，24(6)：33-34.

[8] 谢仁波，冉菊华.龙井坝山体滑坡与气象条件关系浅析[J].贵州气象，2009，33(S1)：86-87.

[9] 周明丽，娄德君.肇州降水集中度和集中期的气候特征分析[J].黑龙江气象，2010，27(2)：5-6.

[10] 王维国，王秀荣.2007年城市极端天气事件及其危害分析[J].气象，2008，34(4)：16-21.

2014-10-16

谢仁波(1966—)，男(土家族)，高工，主要从事综合管理和公共气象服务工作。

1003-6598(2015)05-0028-03

P426.61+4

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