济源市短历时强降水气候变化特征及雨型分析

胡玉梅 卫科 张鹏飞

摘 要：通过选取济源市近30年不同短历时强降水资料，重点对排水标准中最为关注的5分钟、30分钟、60分钟、120分钟、180分钟年最大雨强变化规律进行分析，结果表明：济源市短历时极值降水呈波动变化，变化倾向率均为增加趋势，倾向率增幅最大是180分钟历时，其次为120分钟和60分钟;7月份是济源短历时强降水的高发期，8月和6月次之，5月和10月天气系统相对稳定，出现暴雨次数相对较少;济源市年内降水分布的不均性和济源市的地形密切相关，降水的空间分布与境内山脉地形走向较为吻合;雨强大致均匀的降雨（第4类）所占比例较小。历时减小时均为单峰雨型，历时增加时，多为双峰雨型或多峰雨型，峰值一般出现在前部和中部，不论单峰雨型还是双峰雨型，最大峰值均出现在1/2分位之前，基本具有“速度快、高强度、持续短”的特点，因此当短历时暴雨发生时，水利、水文、住建、防洪等部门应在第一时间做好排水排捞准备。

关键词：济源市;短历时强降水;变化特征;雨型分析

济源市地处豫西北，境内80%以上的面积为山区丘陵，受地形影响，夏秋季经常出现具有典型山区气候特征的短历时强降水。因此，本文利用济源国家气象站1985～2014年共30年的连续降雨资料，遴选并分析实际降雨过程，确定济源市暴雨雨型，以期为城市暴雨径流控制设施的设计提供依据。

1 资料、统计方法

1.1 资料

资料来源于济源市国家级气象观测站，年限从1985年1月1日至2014年12月31日共30年逐分钟降水资料中提取5、10、15、20、30、45、60、90、120、150、180分钟11历时的降水资料，每年每个历时选取最大雨量记录。

1.2 统计方法

从全年的降水自记纸或每分钟降水量数据文件中，挑取本年内11个时段最大降水量及相应开始时间;各时段年最大降水量及相应开始时间，只有当1440分钟降水量>10.0毫米时才挑取;各时段最大降水量从年内各月降水量自记纸或每分钟降水量数据滑动挑取，且不受日、月界的限制（但不跨年挑取）;各时段年最大降水量出现两次或以上相同时，开始时间栏记录出现次数;雨量大而降雨历时不足时，将降雨历时按零雨量外延至降雨历时。

2 短历时强降水的演变趋势分析

2.1 短历时强降水的极值分布

由极值分布特征分析（表略），降水量分别达大雨（25毫米）、暴雨（50毫米）、大暴雨（100毫米）标准的短历时强降水时间分别出现在15分钟、60分钟和180分钟，其中1988年、1991年、2012年为短历时强降水高值年，1989年、2002年、2009年为短历时强降水的低值年。

2.2 短历时强降水的年际变化

在本文的研究过程中重点分析对排水标准中最为关注的5分钟、30分钟、60分钟、120分钟、180分钟年最大雨强变化规律。

从济源市近30年短历时5分钟最大雨量图看出，5分钟历时年际间差异较大，呈波动趋势，变化倾向率为0.0336毫米/年，变化幅度在3.2～16.2毫米。20世纪90年代为5分钟历时雨强相对减小，2011年以后5分钟强降水呈增加趋势，为偏高时期，5分钟历时近30年均值为8.7毫米，2012年为高值年，雨量达16.2毫米。

济源市30分钟历时最大雨强同5分钟年最大雨强趋势相似，也存在着明显的年际差异，变化倾向率0.0654毫米/年，变化幅度在7.9～43.6毫米。1991～1992年、2001～2002年、2004～2005年以及2011～2013年为30分钟雨强最大时段。上世纪90年代中期为30分钟历时雨强相对较小时段。

济源市60分钟历时最大雨强也存在着明显的年际差异，变化倾向率0.1509毫米/年，变化幅度在13.2～51.7毫米。1987～1988年、1991～1992年、2000～2001年、2003～2005年以及2011～2013年为60分钟雨强最大时段。1993～1999年为60分钟历时雨强相对较小时段。120分钟历时最大雨强在1988年最大，而在1989年达到最低值。变化倾向率0.2827毫米/年，变化幅度在13.2～96.8毫米。同120分钟历时最大雨强相似，最大值出现在1988年，而在1989年达到最低值。2000年后增幅较大，变化倾向率0.3762毫米/年，变化幅度在15.6～107.5毫米。综上，济源市近30年短历时强降水呈波动变化规律，变化倾向率均为增加趋势，倾向率增幅最大是180分钟历时，其次为120分钟和60分钟。

2.3 短历时强降水的月际变化

统计入选样本的月际变化，7月份频率最高，5～1440分钟不同历时发生在7月的平均次数16.7次，其次为8月和6月，平均次数分别在6.8次和3.9次。9月份45分钟、60分钟、90分钟历时没有出现，而5～30分钟历时和120、180、240分钟均只出现了一次，5月和10月份只是在240分钟、360分钟、540分钟和720分钟、1440分钟历时出现。综上说明，7月份是济源短时强降水的高发期，8月和6月次之，再次即为9月份，5月和10月天气系统相对稳定，降水强度较为平缓，多为层状云降水，出现暴雨次数相对较少。

3 结论

本文主要使用济源市国家气象观测站1985～2014年共30年的逐分钟降雨过程资料，分别利用P&C法推求确定济源市历时30、60、120分钟以5分钟为单位时段的设计暴雨雨型，结论如下。

济源市短历时极值降水呈波动变化，变化倾向率均为增加趋势，倾向率增幅最大是180分钟历时，其次为120分钟和60分钟。7月份是济源短历时强降水的高发期，8月和6月次之，5月和10月天气系统相对稳定，出现暴雨次数较少。济源市年内降水分布的不均性和济源市的地形密切相关，降水的空间分布与境内山脉地形走向较为吻合;雨强大致均匀的降雨（第4类）所占比例较小。历时减小时均为单峰雨型，历时增加时，多为双峰雨型或多峰雨型，峰值一般出现在前部和中部。不论单峰雨型还是双峰雨型，最大峰值均出现在1/2分位之前，基本具有“速度快、高强度、持续短”的特点。因此當短历时暴雨发生时，水利、水文、住建、防洪等部门应在第一时间做好排水排涝准备。