连州市近50 a 来暴雨的变化特征

郭晓坤 ，吴 桐

（1.连州市气象局，广东 连州513400；2.伊春市气象局，黑龙江 伊春153000）

1 资料和方法

本文利用连州市1961-2010年的逐日降水资料，按照广东省降水强度等级划分标准[1]，以24 h（20时-次日20时）日降水总量R≥50 mm 统计为一个暴雨日，R≥100 mm 统计为一个大暴雨日， 当R≥250 mm 为特大暴雨日；文中所指暴雨日数及暴雨雨量均已把大暴雨和特大暴雨包括在内；连续2 d 或以上出现的暴雨定义为连续暴雨。 运用数理统计方法、Mann-Kendall 方法、回归分析及小波分析等方法[2]对连州市暴雨的气候特征进行分析。

Mann-Kendall 突变检验方法是非参数方法，其优点是不需要样本遵从一定的分布， 也不受少数异常值的干扰，更适用于类型变量和顺序变量，可以用来检验突变及变化趋势。 本文利用M-K 方法对近50 a 来连州市暴雨进行突变检验， 取显著性水平α=0.05，即临界值U0.05=±1.96。

2 暴雨的气候特征及变化规律

2.1 暴雨日的年际、年代际变化

1961-2010年连州市共出现暴雨日229 d， 平均4.6 d/a，暴雨日的年际变化差异大，最多的年份达12 d （2001年）， 最少的年份则全年无暴雨日（1979、1986、2007年）， 用最小二乘法建立年暴雨日与年份序列的直线拟合（图略），总体呈0.039 d/a 的线性增长趋势，线性倾向系数通过t=0.01 的显著性检验，表明连州市年暴雨总数以每年0.039 d 的线性趋势增长，但增长趋势不明显。 从暴雨日的年代际变化来看（表1），20 世纪60年代开始至今暴雨日数处于波动上升期， 尤其从20 世纪90年代开始暴雨日数增长速度加快，到21 世纪初达到61 d，这与广东大部分地区研究结果一致[2-4]。

表1 连州市暴雨频数的年代际分布表

2.2 暴雨日的年内变化

图1 为1961-2010年每月暴雨日数总和， 可以看出暴雨发生日数的变化呈单峰型， 从3月份开始暴雨日数逐渐增加，3-4月，4-5月都分别出现跳跃性增长，5月达到峰值，为57 d，6月份仍是降水的集中期，往后逐渐减少，到达12月份则无暴雨日。

暴雨集中出现在4-8月，共185 d，占全年暴雨日数高达80.8%， 前汛期暴雨日数为141 d，占61.6%， 后汛期占22.7%。 其中5、6月份暴雨日数为108 d，占汛期暴雨日数56%，为连州市的主要降水时段，需着重提防5、6月的暴雨。 大暴雨日分布较为分散，呈多峰型，主要集中在汛期，7月份最多，4、6月份次之，且非汛期的3、10月份亦可能出现大暴雨。

前汛期多受冷锋、静止锋、西南倒槽、低涡、切变线、低空急流等系统的综合影响，易酿成暴雨或大暴雨；后汛期多受减弱的热带气旋、热带辐合带、东风波、西南季风等系统影响而形成暴雨或大暴雨；非汛期由于连州市独特的山区气候特征，10月份仍可能出现暴雨或大暴雨，需特别注意，其他非汛期月份受北方冷空气影响降水一般较小， 难以达到暴雨或大暴雨。

图1 1961-2010年连州市暴雨日数的年内变化趋势

2.3 暴雨日数的初终日

以连州市暴雨初终日所在月份做暴雨初终日的年际变化曲线图（图略），连州市全年除12月份外，每月都有可能出现暴雨。暴雨初日最早出现在1月4日（1983年），最晚出现在11月13日（1963年），主要集中在4-5月份，分别占30%和26%；暴雨终日最早出现在5月13日（1989年），最晚出现在11月28日（1982年），终日的分布则较为平均，以6-11月份为主。 暴雨初、终日的线性倾向率分别为-0.0409 d/a和-0.0219 d/a， 相关系数分别为r=0.30 和r=0.16，仅暴雨初日通过α=0.05 显著性水平检验。 因此暴雨初日会以0.04 d/a 的速率逐渐提早，而暴雨终日的变化特征则有待进一步观察。

3 检验分析

3.1 年暴雨（日数）与年降水量的相关性

1961-2010年连州市年平均降水量为1 615.1 mm，汛期平均降水量为1 199.7 mm，其中暴雨的年平均降水量为336.1 mm，年平均降水贡献率20.8%。相关性分析标明，暴雨日与暴雨降水量、年降水量的相关系数分别为0.926、0.522， 暴雨降水量与年降水量的相关系数为0.539， 皆通过t=0.01 的显著性检验。

3.2 年暴雨日数与年暴雨雨量的突变检验

从连州市暴雨日数MK 变化曲线 （图2a） 中的UF 曲线可见，从20 世纪60年代开始，连州市年暴雨日数呈现波动上升的趋势，1977、1983年为波峰，1979、1991年为波谷， 并于1991年之后增加趋势更为明显，大大超过显著性水平0.05 临界线，甚至超过0.001 显著性水平（U0.001=2.56），表明连州市年暴雨日数上升趋势是十分显著的。 根据UF 和UB 曲线交点的位置，第一次突变发生在1972-1973年间，第二次发生在1985-1986年间， 两次曲线交点均位于两条临界线之间，因此确定连州市年暴雨日数在20 世纪70年代及90年代的增加是一突变现象。而从连州市暴雨雨量MK 变化曲线（图2b）中亦可看出20 世纪60年代开始，连州市年暴雨雨量有明显的增加趋势，同样经历了波动增长后于20 世纪90年代初有更显著性地增长，并且从UF 和UB 曲线交点的位置可以看出，1991年为连州市暴雨雨量的突变点。综上分析可以得出，1991年为连州市暴雨的突变年份。

3.3 年暴雨的小波分析

图2 连州市暴雨(a)日数及(b)雨量M-K 变化曲线

通过对连州市1961-2010年暴雨日数和暴雨雨量的小波分析可见（图略），年暴雨日数和年暴雨雨量的小波分析图有很大的相似性， 这同时也证明了相关系数分析中年暴雨日数和年暴雨雨量具有很好的相关性。 其中，暴雨日数和暴雨雨量均存在多重时间周期尺度上的嵌套结构现象，存在准15 a 和准27 a 的周期震荡。 在准27 a 的年际时间变换尺度上，经历了1974-1984年和1993-2003年的暴雨偏多期；在准15 a 的年际时间变换尺度上则经历了1968-1975年、1980-1987年、1990-1996年、2000-2006年的暴雨偏多期，而且2010 之后的震荡周期等值线远未闭合， 可以初步预测连州市未来几年暴雨仍处于偏多期。

4 小结

(1)连州市近50 a 共出现暴雨日229 d，平均4.6 d/a，暴雨日的年际变化差异大，最多的年份达12 d，最少的年份则全年无暴雨日；暴雨日总体呈0.039 d/a 的线性增长趋势；尤其从20 世纪90年代开始暴雨日数增长速度加快，到21 世纪10年代达到61 d。

(2)连州市除12月外其他月份均可能出现暴雨，并主要集中在3-9月；暴雨日数呈单峰型，峰值出现在5月；大暴雨日数呈多峰型，7月份最多，4、6月份次之，且非汛期的3、10月份亦可能出现大暴雨。 汛期平均降水量为1 199.7 mm， 其中暴雨的年平均降水量为336.1 mm，年平均降水贡献率20.8%，暴雨日数与暴雨雨量、年降水量呈很好的相关性。

(3)暴雨初日最早出现在1月4日（1983年），最晚出现在11月13日（1963年），主要集中在4-5月份，分别占30%和26%；暴雨终日最早出现在5月13日（1989年），最晚出现在11月28日（1982年），终日的分布则较为平均，以6-11月份为主。 暴雨初日有提早的趋势。

(4)Mann-Kendall 突变检验分析表明从20 世纪90年代起连州市暴雨日数呈明显上升趋势， 暴雨日数及暴雨雨量增加的突变点是1991年。 小波分析表明，连州市暴雨频次存在准15 a 和准27 a 的周期震荡。

[1]魏风英. 现代气候统计诊断与预测技术[M]. 北京：气象出版社,2007:71-104.

[2]胡丽华,袁锡沛,管勇等. 恩平市1962～2009年暴雨气候特征[J]. 广东气象,2012,01:35-37,41.

[3]高亭亭,梁卫,罗聪等. 广州前汛期暴雨气候特征分析[J]. 广东气象,2012,02:1-4,9.

[4]李福胜,张仲,李斌. 湛江市1951～2011年暴雨气候的变化特征[J]. 广东气象,2012,06:35-37,41.