遵义市暴雨气候特征分析

姚正兰，谢和林，宋 芳

(1.贵州省贵阳市气象局，贵州 贵阳 550001；2.贵州省遵义市气象局，贵州 遵义 563002；3.贵州省绥阳县气象局，贵州 绥阳 563300)

遵义市暴雨气候特征分析

姚正兰1，谢和林2，宋 芳3

(1.贵州省贵阳市气象局，贵州 贵阳 550001；2.贵州省遵义市气象局，贵州 遵义 563002；3.贵州省绥阳县气象局，贵州 绥阳 563300)

利用遵义市13个气象观测站1961—2015年逐日暴雨资料，采用合成分析和Petitt方法研究了遵义市暴雨的气候特征。结果表明：遵义市暴雨发生有一定的阶段性，上世纪60、70年代较多，80、90年代较少。在1995年、2005年及2011年发生了突变，1995—2004年是暴雨发生最多的一个阶段，2010年后暴雨又处于多发期。暴雨发生有明显的区域性，市内有两个暴雨多发区域，一个在东南部(包括绥阳、湄潭、凤冈、余庆)，暴雨中心在凤冈，另一暴雨多发区域为赤水。暴雨气候特征的分析结果对做好暴雨预测预警，加强暴雨灾害防御能力有一定参考作用。

暴雨；气候特征；Petitt方法

1 引言

暴雨灾害不仅对工农业基础设施造成严重破坏，而且对人民群众的生命财产造成极大的损害和威胁，已成为经济社会可持续发展的重要制约因素之一[1]。因此，对暴雨的研究一直是气象学科重要课题之一[2-3]。近年来，随着全球变暖，高温干旱和强降水等极端事件的发生呈趋多趋强的态势[4-5]，已引起社会各界的广泛关注。

遵义地处云贵高原向湖南丘陵和四川盆地过渡的斜坡地带，市境内地形多样复杂，气候差异明显，由持续性暴雨引发的洪涝和由突发性局地暴雨引发的泥石流等各种自然灾害时有发生。2010年7月8—13日遵义市出现大范围持续暴雨，因灾死亡9人，失踪2人，造成直接经济损失8.1亿元[6]。2011年6月18日湄潭24 h降雨量达202.8 mm，突破该站1942年以来的气象记录。2014年习水良村镇特大暴雨造成山洪泥石流，因灾死亡13人，直接经济损失12.7亿元[7]。暴雨有较强的突发性，具有强度大、持续时间长的特点，常引发不同程度的洪涝灾害及地质灾害[8]。

多年来，各地气象工作者不仅对暴雨发生发展的机理作了大量研究工作[9-13]，从经验和定性的角度出发，采用多种物理量进行诊断分析，得出了许多有益的结论，同时对暴雨气候特征也作了大量的分析[14-17]，使得暴雨研究水平和暴雨预报确率不断提高。很多研究也对更小区域的暴雨气候特征进行了分析[18-19]。虽然近年来遵义市暴雨研究取得一些成果[7，20]，但多为暴雨个例成因分析，有关于遵义市暴雨的气候学研究不多。本文利用1961—2015年遵义市13个气象台站(因遵义市汇川站建于2005年，资料年限较短，故汇川站不参加本文讨论)的逐日降水资料，分析遵义市暴雨时空分布特征及其变化趋势，掌握暴雨气候特点，以期提高暴雨预报能力和暴雨灾害防御能力。

2 资料与方法

选取遵义市1961—2015年共55 a 13个气象台站的逐日(20—20时，北京时间)降水资料。全市有1个及以上的台站24 h降水量≥50 mm记为1次暴雨日，1个台站24 h降水量≥50 mm记为1站次暴雨。日降水量达50.0～99.9 mm，定义为暴雨;日降水量达100.0～249.9 mm，定义为大暴雨。

为分析暴雨变化的阶段性，利用Petitt 方法计算变点[21-22]，即对时间序列xt(t= 1,2,…,m) ，定义统计量，见式(1)。

Ut,m=∑∑Di,j

1≤i≤j，1+t≤j≤m，1≤t≤m-1

(1)

满足下列条件的点t0为变点，

Kt0=max|Ut,m|，1≤t≤m-1

计算P0=2expK2t0(m3+m2)〗

若P0≤0.5，则认为变点t0在统计上是显著的。用此方法可以检测出序列的1个变点。为了研究不同时间尺度的变化，本文将序列以变点为界线分成2 个子序列，然后用Petitt 方法检测新变点，原来的变点称为一级变点，新变点称为二级变点。将子序列以二级变点为界线，依次类推。

3 结果与分析

3.1 暴雨分布

3.1.1 时间分布 统计遵义市13个台站1961年以来的暴雨日数和暴雨站次(见图1)。近55 a遵义市共出现暴雨日887 d，平均每年15.5 d。1967年暴雨日数最多，为25 d，1990年暴雨日数最少，仅有6 d。近55 a遵义市共出现暴雨1 738站次，平均每年31.6站次。2014年暴雨站次最多，达59站次，1990年暴雨站次最少，仅有11站次。

图1 遵义市1961—2015年暴雨日数和暴雨站次历年分布Fig.1 The number of rainstorm days and times of stations distribution over the years in Zunyi from 1961 to 2015

统计1961—2015年各年代的暴雨、大暴雨站次(表1)，暴雨站次以20世纪60多年最多，为174站次，80年代最少，只有145站次，而本世纪以来比上世纪80、90年代有增多的趋势。大暴雨站次以20世纪90年代最多，达46站次，按年均大暴雨站次分析，2011—2015年近5 a为年均2.4次，为最少的一个时期，表明近年来大暴雨处于相对较少时期。

表1 1961—2015年暴雨、大暴雨站次年代统计表 (次)

从暴雨月际分布来看(见图2a)，全年只有冬季的12月、1月和2月未出现过暴雨，7月、6月暴雨最多，分别占全年的27.4%和25.5%。暴雨频次各月从多到少的顺序为7月>6月>8月>5月>9月>10月>4月>11月>3月。大暴雨与暴雨月际分布特征一致，同样以7月、6月发生大暴雨的站次最多，值得一提的是4月从未出现过大暴雨，而3月和11月均有大暴雨发生。

一年中最早暴雨出现在2013年3月23日，最晚暴雨发生在1967年11月27日。本世纪以来遵义市暴雨发生的时间与国内部分地方一样，有前后发展的趋势[22]。将3—4月和10—11月出现的暴雨分别代表暴雨出现早晚的特征，以每5 a统计3—4月和10—11月暴雨站次(图2b)，可以看出20世纪70年代后期到90年代，暴雨出现早晚特征并不明显，特别是3—4月的暴雨发生较少。而在1961—1975年和2000—2015年这两个时段3—4月和10—11月暴雨出现相对较多，比如2000—2015年这15 a 3—4月和10—11月的暴雨分别占近55 a同时期总暴雨的40%和38%，尤其是10—11月的暴雨共发生92站次，而2011—2015年这5 a就有18站次，这一特征提醒在今后的天气预报和气象服务业务中都应更加注意早春和晚秋时期暴雨发生的可能性。

图2 遵义市暴雨、大暴雨逐月分布(a)和3—4月、10—11月暴雨每5 a合计站次(b)Fig.2 Rainstorm monthly distribution (a) and 3—4 month, 10—11 month rain every 5 years the total times (b) in Zunyi

3.1.2 地域分布 统计遵义13个台站1961—2015年暴雨次数(表2)。暴雨发生次数最多的是凤冈，为170次，最少的是仁怀，仅107次。从全市年平均暴雨分布(图3a)可见，遵义市暴雨易发区域主要出现在大娄山东南侧的余庆、湄潭、绥阳、凤冈，平均每年2.6～3.2次，其中以凤冈为暴雨中心，另外赤水也是暴雨相对多发地。市内暴雨相对较少的区域为习水、桐梓、仁怀，平均每年1.9～2.0次。遵义市暴雨多出现在东南部的原因主要是影响本地的冷空气活动路径大多是经江西、湖南由两湖盆地从东部回流入侵铜仁市，且产生本地暴雨的天气系统多为副热带高压及沿副高北上的切变线或低涡，因此东南部影响较大；相对少暴雨区域的习水、桐梓、仁怀则是位于大娄山山脉的西北侧，受大娄山的阻挡，冷空气势力有所减弱，暴雨也就相对减少。而影响赤水的天气形势与市内其它地方则有不同，其主要受川南天气系统的影响。

表2 1961—2015年遵义各台站暴雨总次数和年平均暴雨次数 (次)

将全市逐年各站暴雨次数分别两两求相关，得出相关系数较大和相关系数较小的两地关系(见图3b)。相关性较大的两地分别为：桐梓与绥阳、绥阳与湄潭、正安与道真、正安与务川、务川与道真，这5个区域主要位于遵义市的中部和东北部，有明显的区域性，其相关系数均在0.60以上，且均通过P<0.01的显著性检验，说明这几个区域同时出现暴雨的可能性较大，主要原因是地理位置较近，且受同一天气系统的影响所致。相关性较小的两地分别为：赤水与凤冈、仁怀与正安、仁怀与务川、播州与正安、播州与道真，其相关系数均在0.10左右，由图3b可看出，这5个区域相对距离较远，说明距离越远相关性越小，同时产生暴雨的可能性就越小。这一特征提醒在预报业务中要注意相邻地域之间暴雨的关联性。

图3 遵义市年平均暴雨日数分布(a);和暴雨站次相关性分布(b); (图b中圆圈为相关性较大的两地，直线为相关性较小的两地)Fig.3 The annual average number of days of rainstorm distribution (a) and the correlation between distribution of rainstorm times (b) in Zunyi (Figure B in the circle for a larger correlation between the two, a straight line for the smaller correlation between the two)

3.1.3 单站暴雨和区域性暴雨分布 沿用业务习惯将一天同时出现3个及以上暴雨站次定义为区域性暴雨，否则定义为单站暴雨。1961—2015年遵义市共出现暴雨日887 d，其中区域性暴雨日数为207 d，占总暴雨日数的23.3%，单站暴雨日为680 d，占总暴雨日数的76.7%。分别计算各台站发生区域性暴雨、单站暴雨与本站全部暴雨次数之比，结果见表3。可见，对于各地出现区域性暴雨的比率，全市除赤水、习水、余庆为20.4%～40.9%外，其余各地都在50%以上，说明赤水、习水、余庆以单站暴雨居多，而其它各地则易发生在区域性暴雨中。其中赤水、余庆发生单站暴雨的概率最大，其比率分别为79.6%和70.5%，这与该两地分别处于遵义市西北角和东南角的特殊地形有关；而桐梓、正安、遵义、播州、绥阳出现区域性暴雨的比率则在60%以上，这5站正处于遵义市的中部地带，受同一天气系统的影响，更易发生在区域性暴雨中。

表3 遵义各台站区域性暴雨、单站暴雨占总暴雨次数比率 (%)

3.1.4 日平均暴雨强度和暴雨日极大值的变化特征 本文将日平均暴雨强度(mm/d)定义为:单站日平均暴雨强度=单站暴雨总量/单站暴雨总日数，全市日平均暴雨强度=全市暴雨总量/全市暴雨总站次。全市日平均暴雨强度为71.5 mm/d，最强出现在1991年为88.6 mm/d，最弱出现在1966年为62.2 mm。从年代际变化看，以上世纪90年代日平均暴雨强度最大，达74.8 mm/d，其次为80年代，其它时段日平均暴雨强度相差不大(见表4)。地域分布上以习水日平均暴雨强度75.0 mm/d最大，桐梓68.1 mm/d最小。

将每年遵义市内任一气象台站出现的暴雨日最大值定义为全市暴雨日极大值。全市平均暴雨日极大值为135.6 mm/d，暴雨极大值最大为192.7 mm，最小为84.1 mm。日最大降雨量出现在近5 a，上世纪80年代极值最小。

表4 各年代日平均暴雨强度、暴雨极值统计表 (mm/d)

3.2 突变分析

利用petitt方法计算了近55 a遵义市年暴雨站次的变点，U50=130，为计算所得的最大Ut，m点， 此时P0=0.0，满足P0≤0.5的统计条件, 即一级变点为2010年。以2010年分界的前后两段序列, 用滑动t检验通过了0.05显著性水平检验,表明在2010年发生了明显的突变。用同样的方法计算了二级变点，分别为2005年和1995年。

图4为1961—2015年遵义市年平均面雨量和年暴雨总站次距平百分率变化曲线。结合变点和图4可以看出，1961—1994年遵义市暴雨站次变化是一个较长的起伏阶段，总体暴雨站次较少，以负距平为主；1995年成为一个变点，之后的1995—2004年暴雨站次较多，以正距平为主，这一时期暴雨的增多与国内部分地方暴雨增加的趋势是吻合的[21，23]；2005—2009年暴雨站次处于下降阶段；2010年后暴雨站次又有增多的趋势。按二级变点将近55 a遵义市的暴雨站次分为3个特征阶段,可以得出, 1961—1994年暴雨站次为偏少阶段，偏少的年份占21/34，偏多年份占13/34；1995—2004年是暴雨出现的偏多时段,偏多年份为8/10，偏少年份仅占2/10；2005—2015年是暴雨站次以偏少为主，偏多和偏少年份分别为4/11和7/11，但2010年后暴雨站次偏多和偏少各占一半。

由图4还可得出，年暴雨站次与年平均面雨量基本呈正相关，计算二者的相关系数为0.592，且通过了P<0.0的显著相关，说明了本区域内年降水量的多少与暴雨的贡献密不可分。全市暴雨量平均占年降水量的16%，一些年份暴雨量甚至占到年降水量的25%左右，如1996年和2014年。

图4 1961—2015年遵义市年平均面雨量和暴雨总站次距平百分率变化Fig.4 The percentage change of the annual average rainfall and the rainstorm station in Zunyi from 1961 to 2015

4 结论

①遵义市暴雨年代际变化以20世纪60、70年代较多，80、90年代较少。一年中暴雨、大暴雨都主要出现在7月，其次为6月。2011年以来暴雨发生初终日期明显向每年的两端发展，即初发期偏早，终止期偏晚，因此应加强早春和晚秋暴雨的监测预警。

②遵义市暴雨地域上以东南部绥阳、湄潭、凤冈、余庆较多，暴雨中心在凤冈，另一多发区域在赤水，这与本地的地形结构有关。桐梓与绥阳、绥阳与湄潭、正安与道真、正安与务川、务川与道真，这5个区域同时出现暴雨的可能性较大。赤水、余庆易发生单站暴雨，而桐梓、正安、遵义、播州、绥阳这5站处于遵义市的中部，更易发生在区域性暴雨中。

③遵义市暴雨发生有一定的阶段性，1995年和2005年发生了突变，1995年之前暴雨相对较少，1995—2004年是暴雨最多的阶段，2005—2010年又处于少暴雨期，2010年后暴雨有增多的发展趋势。

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Climate characteristics of rainstorm in Zunyi City

YAO Zhenglan1, XIE Helin2, SONG Fang3

(1.Guiyang Bureau of Guizhou Province,Guiyang 550001,Guizhou；2.Zunyi Meteorology Bureau of Guizhou Province，Zunyi 563002，Guizhou; 3.Suiyang Meteorology Bureau of Guizhou Province，Suiyang 563300, Guizhou)

The daily rainfall data of 13 meteorological stations in Zunyi City from 1961 to 2015 were analyzed. The climatic characteristics of Rainstorm in Zunyi city were studied by the method of synthetic analysis and Petitt. The results show: there was a certain stage of rainstorm in Zunyi, more in the last century 60, 70s; 80, 90s less. A mutation occurred in 1995 and 2005 and 2010, 1995-2004 years was the most rainstorm occurred in a stage; after 2010, the rainstorm was in a multiple period. The occurrence of rainstorm had obvious regional characteristics, the city had two rainstorm prone areas, one in the Southeast (including Suiyang, Meitan, Fenggang, Yuqing), rainstorm center in Fenggang; another rainstorm prone area in Chishui. The analysis result of the rainstorm climate feature was good to the rainstorm forecast warning, to strengthen the ability of rainstorm disaster defense had a certain reference.

rainstorm; climate characteristics; Petitt method

1003-6598(2017)02-0001-07

2016-10-21

姚正兰(1965—)，女，副高，主要从事气象服务工作，E-mail:gzzyyzl@sohu.com。

贵州省科技厅科技计划项目“贵州省交通安全气象风险区划及应用平台研究—以遵义为示范点“(黔科合SY字(2012)3054号)和遵义市气象局气象科技开放研究基金项目“遵义市暴雨气候特征及评估应用研究”(遵气科合KF[2016]02号)共同资助。

P426.6

A