丹东地区暴雨极值的概率分析和时空分布

史向前，李向明，杨永利，宋 磊

（辽宁省水文水资源勘测局丹东分局，辽宁 丹东 118001）

1 自然地理和气候概况

1.1 自然地理概况

丹东地区地处中朝边境，位于辽宁省东南部，鸭绿江西岸，北依长白山，南临黄海，地理位置为东经 123°22′30″～125°42′00″，北纬 39°43′31″～41°09′21″之间。丹东地区是辽东山地丘陵的一部分，属于长白山脉向西延伸的支脉或余脉。地势由东北向西南逐渐降低。按地形特征，分为北部中低山区，南部丘陵区，南缘沿海平原区。丹东共划分为4个县市行政区，分别为东北部的宽甸县，西北部的凤城市，南部的东港市和市区。

1.2 气候概况

丹东地区属于南温带湿润区大陆性季风气候，处于中纬度东亚季风区，季风明显。冬季北方冷空气经常越过长白山和千山山脉南下，平均4～6d就有一次不同程度的冷空气南下过程，引起降温、降雪、大风天气；夏季西风带环流北退，南方副热带暖湿气流随之北上，使丹东地区多阴雾、暴雨等天气。

2 降雨量概况

丹东地区降雨量较多，是东北地区降雨量最多区，年降雨量为800～1000mm，最多的宽甸县达1051mm，其中1985年降雨量高达1815mm。全年的降雨量2/3集中在夏季，其中7月中旬至8月中旬是本区暴雨高发期。

3 暴雨天气成因分析

由于丹东地区北高南低，南临黄海，所以构成了本地区夏季多暴雨的特点。当南方暖湿空气北移，经东港平原区，沿鸭绿江口北上，受地形抬升作用，形成降雨。迎风坡多雨，背风坡少雨。全省暴雨中心出现在长白山南麓的宽甸县境内。

4 暴雨因素发生的概率对比分析预测

我国气象上规定，24h降雨量为50mm或以上的雨称为“暴雨”。按其降雨强度分为3个等级：24h降雨量为50～99.9mm称为“暴雨”；100～200mm以下称为“大暴雨”；200mm以上称为“特大暴雨”。本文以丹东地区1959—2010年32个雨量站实测降雨量为样本，利用P-Ⅲ分布概型分别对最大24h降雨量、年暴雨发生天次进行概率分析，利用泊松分布概型对暴雨极值时空分布概率进行预测,对比分析丹东各县市暴雨因素统计规律及相互之间存在的差异性。

4.1 年暴雨发生天次

丹东地区年平均暴雨发生天次为4d左右，丰水年暴雨发生天次远高于枯水年，约为枯水年的2～3倍。平均每10年出现一次暴雨频发期。例如，1964年宽甸县荒沟站暴雨发生高达11d次；1973年宽甸县夹皮沟站暴雨发生高达9d次；1985年凤城龙湾站暴雨发生高达13d次；1995年宽甸县砬子沟站暴雨发生高达12d次；2006年宽甸县牛皮闸站暴雨发生高达10d次。采用P-Ⅲ分布概型，对比分析丹东各县市不同概率下每年最大可能发生的暴雨天次，见表1。从表1可见，丹东各县市暴雨发生天次基本相同，无显著差异。

表1 丹东地区年暴雨发生天次概率分布表

4.2 年最大24d降雨量

挑选各雨量站多年最大24d降雨量，构成若干组暴雨极值系列，采用P-Ⅲ分布计算各站统计参数，通过适线，计算出各雨量站不同频率下的暴雨极值，取其最大值作为所在县市不同概率下最大可能出现的暴雨极值。其结果如表2所示。

表2 丹东地区年最大24d降雨量概率分布表

从统计结果看，宽甸县同一频率可能发生的暴雨极值要大于其它县市区。统计参数中，宽甸县的样本均值Ex，变差系数Cv，偏态系数Cs较其它县市区偏大。尤其是黑沟、蒲石河、砬子沟、梨树沟雨量站的Cv值都在0.65以上，均值Ex都在160mm以上，是其它县市的1.5倍。说明这些站的暴雨极值年际变化差异性很大，容易发生“特大暴雨”等特殊灾害性天气。宽甸县作为高暴雨极值区，其南部的虎山镇、毛甸子镇、古楼子乡、长甸镇、永甸镇应是重点预防区域，其所属的多个雨量站观测到的年最大24d降雨量多次超过20年一遇标准，个别雨量站甚至超过了50年一遇标准。

4.3 暴雨极值时空分布

统计各雨量站52年最大24d降雨量系列后，逐年挑选最大值，再按所在县市分类汇总出暴雨极值在县市出现的比例，作为各县市暴雨极值发生的概率P。以此概率，采用泊松分布概型预测百年当中各县市出现暴雨极值的概率分布，见表3。

表3 暴雨极值地区分布概率预测表

其结果显示，宽甸县出现暴雨极值的概率远大于其它县市。100年当中，至少有12年暴雨极值出现在宽甸县，至少有5年出现在凤城市，东港、市区出现极值的概率较低。随着发生年数的增加，各县市出现极值的概率均有所减小。

5 结语

无论从天气系统的物理成因上，还是从历史雨量资料统计分析上，都说明宽甸县是丹东地区最大暴雨中心，且暴雨场次发生频繁、量值较大。受地形地势条件影响，城区地势坡降大，气候条件恶劣，容易产生极端天气事件，引发山体滑坡、泥石流等地质性灾害的发生。近年来，宽甸县曾发生过几次因山体滑坡、泥石流，导致人员伤亡、民房被埋事件，引起相关部门的高度重视。鉴于暴雨带来的不利影响，应采取积极应对措施，建立暴雨预警机制，及时转移群众，降低生命财产损失。