安顺地区暴雨日数年际变化的气候特征

白 慧，吴 龙

(1.贵州省气候中心，贵州 贵阳 55000;2.贵州省普定县气象局，贵州 普定 562100)

安顺地区暴雨日数年际变化的气候特征

白 慧1，吴 龙2

(1.贵州省气候中心，贵州 贵阳 55000;2.贵州省普定县气象局，贵州 普定 562100)

利用1979—2009年31a安顺地区(安顺、平坝、普定、镇宁、关岭和紫云)6站的降水资料，统计分析6站暴雨日数和暴雨量的变化特征，提取代表安顺地区的代表站，对其进行统计分析，得到安顺地区暴雨日数年际变化的气候特征。安顺地区暴雨日数的在20世纪80年代末—90年代末期间具有明显的3～5 a的年际震荡，并在90年代初达到峰值。安顺地区暴雨偏多年在高低空环流、风场和能量场配置的主要特征为：700hPa和500hPa高低空位势高度配置一致，位势高度在中高纬度出现“东高西低”的走势，安顺地区位于异常低涡的东南部，西太平洋副热带高压的西部，这样来自异常低涡东南侧的冷空气与来自海洋北上的暖湿气流在此交汇，利于底层切变线和准静止锋的建立;安顺地区位于高空偏西急流的右前方的出口处，低空西南急流右前方的出口处和低空东南急流左前方的出口处，这种高低空急流的配置非常有利于暴雨区垂直上升运动的产生;安顺地区及其附近区域对流不稳定较强，利于对流不稳定能量的积累，从而使对流不稳定区域易出现强对流系统，对安顺地区的不稳定能量的储存和释放十分有利。

安顺地区;暴雨日数;年际变化;气候特征

1 引言

贵州地处青藏高原东南侧的云贵高原北部，地形复杂，境内各地天气气候差异大，雨频次从数量上来说，虽不如我国东部和南部，但暴雨落点分散、时间短、强度大、局地性强，危害程度十分严重，对国民经济和人民生命财产有很大影响。贵州的暴雨天气过程既是山洪、泥石流等自然灾害的主要诱发因素，又是重要的水资源补充，区域性强降水过程往往是解除农业干旱的主要途径之一。贵州气象工作者对贵州暴雨的气候特征、环流和系统、物理条件、概念模式、低空急流、卫星云图和雷达回波特征、地形和下垫面影响、预报方法等进行了比较系统的研究［1-9］。

气候平均上，4月上中旬贵州自东向西先后进入雨季，暴雨天气也随之发生［10］。4月随着南支槽前潮湿的西南风的建立和盛行，贵州降水量明显增多，逐渐进入雨季，5月西南季风建立，6月夏季风强度到达峰值，雨季也进入盛期。9月明显减少;5—8月暴雨发生频率最高，6—7月暴雨日数在全年占绝对优势，是暴雨高发期;10月冬季风建立后，降水量持续减少，暴雨发生几率也显著减少。

贵州省夏季6—7月存在3个暴雨多发区和2个暴雨少发带，暴雨中心强度最大、范围最广的区域位于普定、六枝、晴隆一带，包括安顺大部分地区。

本文的研究目的是希望通过以贵州夏季暴雨强度最大的安顺地区为代表进行初步分析，掌握暴雨发生发展的规律，寻找关于降水系统的演变规律及物理机制，提高对贵州暴雨的认识，从而有利于做好实际业务预报工作和研究工作。由于暴雨演变过程的复杂性和客观条件的限制，本文的工作还是初步的，有待今后的进一步改进和深入。

2 资料和方法

2.1 资料

①地面人工观测资料：1979—2009年31 a安顺地区(安顺、平坝、普定、镇宁、关岭和紫云)6站每日2次观测的降水资料。

②JRA-25再分析数据资料：JRA-25(Japanese 25-year Reanalysis)提供的月平均再分析数据，选用位势高度、风矢量、比湿和气温数据进行合成分析。

为了统一，上述资料的时间长度的范围都取1979—2009年。

2.2 方法

①根据中国气象部门规定24h雨量(20时-20时)≥50 mm的降水量为暴雨，统计逐月暴雨量和暴雨日数。

②对安顺地区6站的暴雨量和暴雨日数进行气候统计，并对6站做相关性分析，确定作为安顺地区暴雨研究的代表站。

③利用功率谱和小波分析对安顺地区暴雨日数的时间序列作周期提取。

④对暴雨偏多年和暴雨偏少年的高低空要素场作差值场，分析暴雨偏多年和暴雨偏少年在环流结构、风场、不稳定能量的主要差异。

3 安顺地区降水量和暴雨日数分析

统计近31 a安顺地区(安顺站、平坝站、普定站、镇宁站、关岭站和紫云站)6个地面气象观测站气候态逐月降水量，如图1，6站全年降水量从4月突然递增，汛期开始，6月达到峰值，10月降水量骤减，汛期结束;6站全年降水量分别为1 322.3 mm、1 247.3 mm、1 348.0 mm、1 374.3 mm、1 344.0 mm和1 241.7 mm;6站在汛期间4—10月降水量分别为1 186.0 mm、1 090.2 mm、1 222.8 mm、1 245.2 mm、1 205.4 mm和1 101.7 mm;6站在6—7月降水高峰期的降水量分别为538.8 mm、486.9 mm、561.6 mm、598.9 mm、551.9 mm 和484.96 mm。

6站4—10月累计降水量分别占全年降水量的89.7%、87.4%、90.7%、90.6%、89.7%和88.7%，表明全年降水量主要集中在汛期4—10月;6—7月降水量在汛期4—10月降水量中占绝对优势，分别占 45.4%、44.7%、46.0%、48.1%、45.8% 和44.0%，表明安顺地区降水量的集中期在6—7月(图略)。

图1 1979—2009年安顺(a)、平坝(b)、普定(c)、镇宁(d)、关岭(e)和紫云(f)6站气候平均逐月降水量(实线)及逐月累计降水量(虚线)

近31 a安顺地区6站的暴雨日数最大值除关岭出现在7月外，其余5站均出现在6月，分别为50d、40d、46d、57d、50d 和 42d。安顺、平坝、普定和紫云4站在4—10月出现暴雨，镇宁和关岭在4—11月出现暴雨;6站暴雨总日数分别为137d、121d、147d、164d、136d 和 121d;6—7 月暴雨日数分别为88d、75d、84d、97d、90d 和 70d;6—7 月暴雨日数占总暴雨日数的百分比分别为 64.2%、62.0%、57.1%、59.1%、66.2%和57.9%(图略)。

6站逐月暴雨量百分比最大值除平坝和关岭站出现在7月，其余4站均出现在6月，分别为45%、39.6%、42.5%、52.1%、41.8%和38.7%;普定暴雨量百分比出现双峰结构，在6月和9月出现极值，可能与特殊的地理位置和地理环境有关;6站在6—7月出现的暴雨日数分别占全年暴雨日数的64.0%、63.1%、60.0%、63.6%、63.8%和58.8%(图略)。

通过以上分析，得到安顺地区降水主要集中在4—10月，集中期在6—7月;暴雨从4月开始出现，6—7月出现暴雨日数最多，8月递减，10月以后很少出现暴雨;需注意的是，普定暴雨日数在6月出现最多，9月次多，具有双峰结构，可能与其地理环境和地形特征有关。

对6—7月安顺地区6站暴雨日数是作相关性分析。如表1，除了平坝与紫云、关岭的相关系数没有通过95%信度检验，其余站之间的相关系数很好，表明安顺、普定、镇宁、关岭和紫云5站在6—7月的暴雨日数具有一致的变化趋势。本文以下分析选取安顺、普定、镇宁、关岭和紫云5站作为安顺地区暴雨研究对象。

表1 安顺地区6站1979—2009年6—7月暴雨日数的相关系数

4 安顺地区暴雨日数的年际变化

图21979—2009年6—7月安顺地区暴雨日数的功率谱分析(实线：谱值;虚线：95%、90%信度检验线)

对近31 a 6—7月安顺地区逐年暴雨量百分比和暴雨日数相关性分析，二者相关系数0.9，通过99%信度检验。表明6—7月当暴雨量偏多时，暴雨日数偏多;当暴雨量偏少时，暴雨日数偏少。安顺地区暴雨日数最多为1991年的7.2 d，最少为2006年的0.6 d，相差10倍多，表明安顺地区的暴雨具有明显的年际变化。取一个标准差来判定暴雨日数异常年份，1979年、1991年、1992年、1996年、1999年和2000年共6 a是暴雨偏多年;1981年、1984年、1989年和2006年共4 a是暴雨偏少年(图略)。

4.1 功率谱分析

对近31 a 6—7月安顺地区暴雨日数作功率谱分析，发现存在3～5 a的主要周期，过90%信度检验，进一步表明安顺地区暴雨日数存在较显著的年际震荡(图2)。

4.2 小波分析

为进一步分析安顺地区暴雨日数的年际变化在时域、频域上的具体分布。如图3(a)，在20世纪80年代末—90年代末期间3～5 a的年际震荡最明显，通过95%信度检验。提取出暴雨日数在3～5 a尺度的平均小波能量(图3b)，清楚的看见暴雨日数在20世纪80年代末—90年代末期间具有很明显的能量正变化，过95%信度检验，表明该时期具有3～5 a显著震荡周期。

5 大尺度环流背景的气候特征

5.1 位势高度场

如图4，在暴雨偏多年份，700hPa和500hPa高低空异常位势高度配置一致，位势高度在中高纬度出现“东高西低”的走势，在40°N、118°E位置附近都出现一异常低涡，西太平洋副热带高压西脊点位置较常年位置偏西偏南。安顺地区位于异常低涡的东南部，西太平洋副热带高压的西部，这样来自异常低涡东南侧的的冷空气与来自海洋北上的暖湿气流在此交汇，利于底层切变线和准静止锋的建立，为暴雨的形成提供大尺度的环流背景。

图4 暴雨偏多年(1991)与暴雨偏少年(2006)700hPa(a)、500hPa(b)位势高度的差值场

5.2 高低空急流

从200hPa和850hPa的高低空风场来看(图5)，在暴雨偏多年份，高空在 30 ～40°N，80 ～115°E区域有一异常西北向急流，中心位置位于贵州东北部;低空20～30°N，115～130°E 区域有一异常东南急流，中心位置位于贵州东部;低空5～25°N，80～100°E上游有一异常西南急流，中心位置位于贵州西南部。安顺地区分别位于高空偏西急流的右前方的出口处、低空西南急流右前方的出口处和低空东南急流左前方的出口处，这种高低空急流的配置非常有利于暴雨区垂直上升运动的产生。

图5 暴雨偏多年(1991年)与暴雨偏少年(2006年)850hPa(a)、200hPa(b)风场的差值场

5.3 能量场

假相当位温θse是表征能量的方式之一，重要天气系统一般都积聚了较高能量。用假相当位温随高度的变化表示稳定度：＞0，对流不稳定;＜0，对流稳定;=0为中性。如图6，安顺地区暴雨偏多年与暴雨偏少年稳定度差值场为正，表明暴雨偏多年对流不稳定较强，更利于对流不稳定能量的积累，从而使对流不稳定区域更易出现强对流系统。

6 结论

对1979—2009年6—7月安顺地区6站的暴雨量和暴雨日数进行统计分析，得到以下主要结论：

①6—7月安顺、普定、镇宁、关岭和紫云5站的暴雨日数具有一致的变化趋势，将其5站作为安顺地区暴雨研究对象具有可行性和代表性。

②安顺地区暴雨日数在20世纪80年代末—90年代末期间具有明显的3～5 a的年际震荡，并在90年代初达到峰值，通过95%信度检验。

图6 暴雨偏多年(1991年)与暴雨偏少年(2006年)的不稳定能量差值场

③从大尺度环流背景出发，暴雨偏多年，700hPa和500hPa高低空位势高度配置一致，位势高度在中高纬度出现“东高西低”的走势，安顺地区位于异常低涡的东南部、西太平洋副热带高压的西部，这样来自异常低涡东南侧的冷空气与来自海洋北上的暖湿气流在此交汇，利于底层切变线和准静止锋的建立。

④对高低空风场、急流分析，暴雨偏多年，安顺地区分别位于高空偏西急流的右前方的出口处、低空西南急流右前方的出口处和低空东南急流左前方的出口处，这种高低空急流的配置非常有利于暴雨区垂直上升运动的产生。

⑤能量场对比分析，发现安顺地区暴雨偏多年的对流不稳定能量较强，利于对流不稳定能量的积累，从而使对流不稳定区域更易出现强对流系统。

［1］ 寿绍文，王祖锋.1991年7月上旬贵州地区暴雨过程物理机制的诊断研究［J］. 气象科学，1998，18(3)：231-238.

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［5］ 伍红雨，黄红，等.西南地区东部一次大暴雨的中尺度数值模拟［J］. 气象科学，2008，28(5)：494-501.

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［8］ 陈静，吴战平.贵州省近50a降水变化分析［J］.贵州气象，2008，32(6)：3-6.

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［10］ 王朝文，张玉环.贵州省农业气候区划［M］.贵阳：贵州人民出版社，1989.

Interannual variation of rainfall days’climatic characteristics

BAIHui1，WU Long2

(1.GuiZhou Bureau of Meteorology ，Guiyang 550002;2.PuDing Bureau of Meteorology，Puding 562100)

This paper has analysised the climatic characteristics of the rainstorm days in the AnShun region，used by the precipitation data of six ground observation stations(AnShun，PingBa，PuDing，ZhenNing，Guanling and ZiYun)in order to choose the stations which could represent the AnShun region.The rainstorm days has 3～5 years interannual period from the late of the 1980s to the late of the 1990s in AnShun region，and this change peaks in the early of the 1990s.The main features of Climatic Characteristics of Interannual Variability of the rainstorm days in the AnShun region：the configuration the abnormal potential height at 500hPa and 700hPa are consistent，and showed the pattern of which is high in the east and is low in the west.AnShun located in the southeast of the abnormal low vorticity and located in the west of the west Pacific sub-tropic high，in favour of the cold air form the southeast of the abnormal low vorticity and the warm-moist air flow located from the west of the west Pacific subtropic high gathering in the place，and then in favour of the low level shear and quasi static font building;The An-Shun region located the right of the export of westly jet stream in high level，the right of the export of southwestly jet stream and the left of the export of southeastly jet stream in low level，the configuration maked for the vertical rising motion in the rainstorm region;the region around GuiZhou is convection instability，which is helpful for the energy of the instability saving and releasing.

AnShun region;days of rainstorm;interannual variability;climatic characteristics

P468

A

1003-6598(2011)02-0008-05

2010-12-23

白慧(1984-)，女，助工，主要从事短期气候预测工作。