2013—2018年福州地区短时暴雨特征分析

张美花 张炜月

(福建省闽侯县气象局，福建 福州 350100)

0 引言

近年来，气候变暖造成最直接威胁就是极端气候灾害增多，如局地强降水灾害加重[1-2]。福州位于福建省东南沿海，属于亚热带海洋性季风气候，短时暴雨造成的洪涝时有发生。例如2016年“尼伯特”台风暴雨短时雨强大，7月9日6～14时福州地区共有6个乡镇累积降雨量超过250mm，永泰县红星乡3小时累积雨量达254mm。短时暴雨造成永泰大樟溪支流清凉溪流域、闽清梅溪流域、闽侯木源溪流域发生百年一遇或超百年一遇特大洪涝，闽清、永泰、闽侯等县部分城镇遭受洪水侵淹、人员伤亡，全市直接经济损失约70.6亿元。由此可见，短时暴雨洪涝严重威胁社会经济发展和人民生命财产安全，是当前政府部门防汛工作重点，也是气象部门预报预警服务工作的重点、难点。

目前国内外许多专家学者都对各地短时暴雨做了研究[3-6]。陈香[3]指出，暴雨洪涝灾害既是一种突发性灾害，又具有持续性的危害，选择指标时既要考虑降水的总量，又要体现降水的突发强度；肖光梁等[4]指出，短时暴雨相对于暴雨而言，突发性更强，灾害更大。研究还表明，各地短时暴雨在时空分布上地域特征性明显，产生的影响天气系统也有很大不同。郑颖青等[7]做了福州市短时强降水分析，目前未有关于福州地区短时暴雨方面的研究。因此本文拟通过统计分析福州地区短时暴雨时空分布及影响天气类型特征，从中找出规律，以期提高福州地区短时暴雨预报预警服务能力。

1 短时暴雨标准与资料

福建省短时临近天气业务规定，每个县(市、区)有1个国家自动站或3个区域自动站预报未来2小时内将出现1小时≥50mm或预报与实况累计3小时≥100mm时，需制作短时强天气报告。当1小时累积降水量达到50mm或3小时累积雨量达到100mm，预报员必须通过短信平台向政府及相关部门发布强降水预警信息。根据业务规定，本文选择1小时≥50mm和3小时≥100mm两种标准对短时暴雨过程进行统计分析。

选取福州地区2013—2018年315个自动观测站1～12月逐时降水资料，先对降水数据进行质量控制，去除异值，以保证降水数据准确性、连续性。规定≥1个以上自动观测站累积雨量达到标准算一次天气过程，一个站点同一过程多次达到标准只取一次。统计得到福州地区2013—2018年累积雨量1小时≥50mm短时暴雨过程154次，741站次；3小时≥100mm短时暴雨过程52次，338站次。

2 结果分析

2.1 短时暴雨空间分布

采用福州地区2013—2018年315个自动观测站出现短时暴雨站次进行空间分布特征分析(图1)。福州地区1小时≥50mm短时暴雨全区各县市都会出现，沿海县市明显少于内陆县市，福州地区西部、北部多于东部、南部。高值区分别出现在晋安区北部、永泰县西南部、闽侯县西南部与永泰县东北部交界处(图1a)。福州地区3小时≥100mm短时暴雨也是沿海县市少于内陆县市，高值区为连江县北部、闽侯县西南部与永泰县东北部交界处、永泰县西南部(图1b)。

(a) 1小时≥50mm的频数

(b) 3小时≥100mm的频数 图1 2013—2018年福州地区短时暴雨空间分布频数

统计分析可得，福州地区1小时≥50mm和3小时≥100mm短时暴雨在空间分布上比较相似，都是内陆县市多于沿海县市，在空间分布上表现出明显的地域局地性特征。高值区都出现在海拔较高山区，这可能与地形的强迫抬升作用使得降水强度增强有关。目前国内外许多专家都在这方面做了研究，孙继松[8]指出，暴雨中心多发生在山脉的迎风坡，这是由于迎风坡的气流动力抬升，产生气旋式涡度，引发低层气旋式辐合，形成了对流强降水。楼小风等[9]指出，在地形坡度较大时,会产生较强的上升气流,从而使系统对流发展旺盛,产生较大的降水和较强的回波。福州地区属亚热带湿润季风气候区，地势西北高，东南低，夏半年主要受来自海洋湿润而温暖的热带或海洋气团控制，常刮南风[10]，当暖湿气流从南向北遇山脉爬升时增强降水强度，就易形成福州地区短时暴雨中心，这与专家们的研究结论基本一致。

2.2 短时暴雨时间分布特征

分析得福州地区2月份和12月份未出现短时暴雨。1小时≥50mm短时暴雨月份分布呈“双峰型”，主峰出现在8月份,次峰在6月份。1月、3月各1次，4月频数开始增多，10月明显下降(图2a)；3小时≥100mm短时暴雨月份分布呈“单峰型”，主峰出现在9月份，4月份开始逐渐增多,10月明显减少(2次),11月1次(图2b)。

从图2可看出，福州地区短时暴雨5—9月出现次数最多，这与5—9月是福州地区汛期相一致。峰值出现在8月和9月可能与受热带气旋影响有关。

(a) 1小时≥50mm的频数

(b) 3小时≥100mm的频数 图2 2013—2018年福州地区短时暴雨月际分布频数

2.3 影响天气类型

2.3.1 主要影响天气类型

用常规天气资料分析2013—2018年间影响福州地区短时暴雨天气类型特征。1小时≥50mm过程154次，高空槽切变影响88次，占57%；热带气旋影响32次，占21%，其中登陆福建省12次，未登陆福建外围影响20次；副高边缘不稳定系统影响27次，占17%；其他(偏东气流、西南气流、南风辐合等，下同)类型影响7次，占5%(图3a)。3小时≥100mm过程52次，高空槽切变影响23次，占44%；热带气旋影响20次，占38%，其中登陆福建省9次，未登陆福建外围影响11次；副高边缘不稳定系统影响8次，占16%；其他影响1次，占2%(图3b)。

(a) 1小时≥50mm天气类型频数

(b) 3小时≥100mm天气类型频数 图3 2013—2018年福州地区短时暴雨天气类型分布频数

从图3可见，福州地区短时暴雨主要影响天气类型有高空槽切变、热带气旋、副高边缘不稳定系统等。高空槽切变是主要影响天气类型，热带气旋影响次之。

2.3.2 天气类型影响特征

暴雨危害除降水强度外，与其影响范围也有密切关系。中央气象台指出，在业务实践中区域性暴雨常因其降雨强度极强，可能造成区域性的严重暴雨洪涝灾害。福建省短时临近天气业务规定，区域性对地市一般指涉及本行政区1/3县市(市、区)及以上范围，县(市、区)有1个国家自动站或3个区域自动站出现时算一次区域性过程。

根据业务规定，福州地区2013—2018年1小时≥50mm暴雨高空槽切变影响有88次，出现区域性暴雨13次；登陆福建热带气旋影响有12次，出现区域性暴雨7次；未登陆福建热带气旋外围影响20次，出现区域性暴雨4次；副高边缘不稳定系统影响27次，出现区域性暴雨7次；其他系统影响7次，未出现区域性暴雨过程(图4a)。3小时≥100mm暴雨高空槽切变影响有23次，出现区域性暴雨3次；登陆热带气旋影响9次，出现区域性暴雨8次；副高边缘不稳定系统影响8次，出现区域性暴雨2次；未登陆福建热带气旋和其他系统影响都未出现区域性暴雨(图4b)。

(a) 1小时≥50mm出现概率

(b) 3小时≥100mm出现概率 图4 2013—2018年福州地区不同天气类型出现区域性暴雨概率

从图4看出，其他系统影响福州地区未出现1小时≥50mm和3小时≥100mm区域性暴雨。登陆福建热带气旋影响福州地区出现1小时≥50mm区域性暴雨的概率为58%，出现3小时≥100mm区域性暴雨的概率为89%。未登陆福建热带气旋外围影响福州地区出现1小时≥50mm区域性暴雨的概率仅20%，未出现3小时≥100mm区域性暴雨。高空槽切变和副高边缘不稳定系统影响出现区域性暴雨的概率都低于30%。

3 结论

①福州地区1小时≥50mm和3小时≥100mm短时暴雨在空间上分布比较相似，福州所有地区都可能出现短时暴雨过程，沿海县市明显少于内陆县市，福州地区西部、北部多于东部、南部。在空间分布特征上表现出明显的地域局地性，高值区都出现在平坦地向高海拔山区爬升地带，高值区为晋安区北部、连江县北部、永泰县西南、闽侯县西南与永泰县东北交界处。

②福州地区12月和2月未出现短时暴雨，1小时≥50mm短时暴雨月份分布呈“双峰型”,主峰出现在8月份,次峰在6月；3小时≥100mm短时暴雨月份分布呈“单峰型”，主峰出现在9月份。

③福州地区短时暴雨主要影响天气类型有高空槽切变、热带气旋、副高边缘不稳定系统等。登陆福建热带气旋影响时出现1小时≥50mm区域性暴雨的概率为58%，出现3小时≥100mm区域性暴雨的概率为89%；未登陆福建热带气旋影响福州地区出现1小时≥50mm区域性暴雨的概率仅20%，未出现3小时≥100mm区域性暴雨；高空槽切变和副高边缘不稳定系统影响福州地区出现区域性暴雨的概率都低于30%。