安徽大别山区5—8月不同阶段降水时空分布特征

倪婷 凌新锋 黄勇,2 汪才军

(1 安徽省寿县气象局，寿县 232200; 2 安徽省气象科学研究所 安徽省大气科学与卫星遥感重点实验室，合肥 230031)

引言

大别山地处长江与淮河之间，受梅雨影响显著，是典型的江淮梅雨区域。国内外很多学者对梅雨期间环流形势及天气尺度系统都进行了深入研究[1-7]。江淮梅雨是东亚夏季风向北推进形成的第2阶段准静止雨带[8]。梅雨期间，江淮流域有东西向的准静止锋停滞，即梅雨锋面[9]。在梅雨锋的影响下，江淮梅雨的降水通常表现为一条绵延数千里的雨带，梅雨期间的降水有着不均匀的时空分布，雨带跟随着环流形势的演变而在南北方向偏移，雨带中分布着短时强降水或者阵雨。梅雨期降水集中、剧烈，暴雨发生频率高，历史上发生的局地强降水事件和洪涝灾害也很多[10-12]。

作为江淮地区的复杂中尺度地形，大别山地区对于梅雨季节的降水具有独特作用[10-18]。据统计，多年梅雨期平均雨量>300 mm的雨量中心之一就是大别山区。许多学者围绕大别山区梅雨期降水特征进行研究分析。吴琼[19]研究得出淮河流域梅雨期暴雨日数和降水的大值均呈带状分布，大别山区西南侧是暴雨日数大值中心之一。傅佩玲[20]和李源惠[21]研究表明，梅雨期的大别山区降水发生频率呈现明显增加的趋势，日变化呈清晨和午后双峰特征；梅雨后，降水的局地特征变得明显，单降水峰值出现在午后，并初步探讨了清晨降水峰值的原因。

然而，受到地面雨量站点分布不均匀、高海拔地区站点稀少等方面的影响，难以从观测的角度来分析大别山区梅雨期间的累计降水、暴雨、短时强降水等时空特征。

近年来，随着卫星遥感技术的蓬勃发展，很多学者已经开始利用卫星观测资料来分析某一地区的降水特征。与地面雨量站点降水资料相比，卫星观测降水资料具有空间分布均匀、时空分辨率高、全年可用等优点。其中，国家气象信息中心研制出融合了地面自动站与CMORPH卫星降水产品的逐时降水量数据集(1.0版)(简称降水量融合产品)。该产品融合CMORPH卫星反演降水和全国地面自动气象站资料，形成分辨率为0.1°×0.1°的逐小时降水产品。许多专家对该产品进行了质量评估，认为融合降水有效利用了地面观测降水和卫星反演降水各自的优势，融合效果明显[22-24]。许多学者利用中国区域CMORPH及其与地面观测雨量相融合的产品分析地区降水特征，得到了良好的效果[22-25]。

本文以大别山区域为研究对象，利用2008—2016年CMORPH卫星降水量融合产品，分析大别山梅雨期间降水时空特征和变化规律，并初步探讨大别山区降水特征的主要形成原因。

1 资料与方法

本文利用2008—2016年降水量融合产品，时空分辨率分别为 1 h、0.1°×0.1°，选取区域(30.15°～32.35°N，115.25°～117.15°E)，资料来源于中国气象科学数据共享服务网。

受东亚夏季风影响，每年初夏的江淮地区的梅雨锋都会对大别山区的降水造成影响。大别山地区入梅时间一般是6月中下旬，出梅时间是7月上中旬。表1(资料来源于安徽省气象台)列出了2008—2016年大别山地区的出入梅日期。本文将每年5—8月(主要的降水季节，简称为雨季)分为梅雨前(5月1日至入梅前1日)、梅雨期(入梅当日至出梅当日)和梅雨后(出梅次日至8月31日)，分析梅雨季节大别山地区的降水特征。本文中区域平均降水量是指一段时间内，区域内各点的累积降水量做面上平均。区域多年平均降水量是指区域平均降水量的多年平均值。

表1 2008—2016年大别山地区出入梅雨期日期

2 雨季降水特征

2.1 空间分布特征

2008—2016年大别山地区梅雨期间的区域平均降水量为360.3 mm，梅雨前区域平均降水量279.7 mm，梅雨后区域平均降水量287 mm。梅雨期间，最大降水中心的年平均降水量达538 mm，最小年平均降水量仅为148.8 mm。从空间分布来看：入梅前(图1a)，降水总体呈现出南多北少的特征，降水大值区主要位于南部，其中在大别山主峰一带是降水的大值区，主峰东南侧是降水极值中心。梅雨期(图1b)降水极值中心较多，空间分布上存在3个主要的降水中心，分别位于大别山区北侧中段、主峰东南侧和西南侧，与全年的降水空间分布基本一致[26]。出梅以后(图1c)，大别山地区的降水大值区主要分布在北部，其中大别山北侧中段和主峰东南侧是两个极值中心。

图1 2008—2016年大别山区雨季多年平均降水量空间分布:(a)入梅前，(b)梅雨期，(c)出梅后(等值线为海拔高度，单位：m)

2.2 日变化特征

从日变化情况来看，图2是大别山地区雨季不同时期00:00—24:00的平均小时降水量变化。入梅前，降水日变化呈单峰特征，出现峰值的时段是04:00—08:00。梅雨期，降水日变化呈现双峰特征，峰值的出现时间分别是09:00和16:00。出梅后，降水日变化呈单峰特征，峰值的出现时段是16:00—19:00。分析结果表明，随着时间的推移，降水峰值出现的时间由上午逐渐转为午后至傍晚；梅雨期，处在降水日变化转换的时期，出现了2个峰值。

图2 2008—2016年大别山区雨季平均小时降水量日变化

通过大别山地区1—12月，小时降水量的日变化(图3)来看，整个梅雨季小时降水量比其余月份大，其中，6—8月是小时降水量的大值时段，06:00—12:00是全年小时雨强的极值中心时段。5月末到6月初小时降水量峰值时段出现在早晨07:00—08:00,6月下旬到7月中旬小时降水量峰值时段出现在上午09:00—11:00和下午16:00—19:00，降水量日变化的双峰特征仅出现在6月下旬到7月中旬。同时也可以看到，清晨降水峰值出现时间随着月份的增加向午后推移。

图3 2008—2016年大别山地区1—12月小时降水量日变化

2.3 强降水特征

从日变化情况来看强降水特征，图4是大别山地区雨季日降水量≥50 mm不同时期00:00—24:00的平均小时降水量变化。入梅前，日降水量≥50 mm降水日变化的峰值时段是00:00—08:00，表现出“夜雨”特征。梅雨期，日降水量≥50 mm降水日变化呈现双峰特征，峰值的出现时段分别是07:00—10:00和14:00—16:00，上午峰值时段降水强度比下午峰值时段强。出梅后，日降水量≥50 mm的降水日变化峰值的出现时段是14:00—20:00。分析结果表明，与降水日变化情况类似，随着时间的推移，日降水量≥50 mm的降水日变化峰值出现的时间由上午逐渐转为午后-傍晚；梅雨期，处在降水日变化转换的时期，出现了2个峰值。

图4 2008—2016年大别山区雨季日降水量≥50 mm时平均小时降水量日变化

分别以日降水量50.1～100 mm和>100 mm为标准[27]，来统计暴雨日和大暴雨日的出现频率及其空间分布规律(频率是指出现日数与总日数之比)。

从暴雨日统计结果来看，梅雨期频率最大，其次是入梅前，出梅后频率最小，分别是0.059、0.016、0.015。从空间分布来看：入梅前(图5a)，频率分布南高北低，其中在山区东南方是频率大值区并有极值中心。梅雨期(图5b)，频率分布从东北向西南逐渐增多，大值区零星地分布于山区高海拔中心的周边地区。出梅以后(图5c)，暴雨日出现频率的大值区主要位于大别山区，并且在主峰东南侧和次峰附近出现极值中心。

图5 2008—2016年大别山地区雨季暴雨日(日降水量为50.1～100 mm)出现频率空间分布:(a)入梅前,(b)梅雨期,(c)出梅后

从大暴雨日的统计结果来看，同暴雨日一样，梅雨期频率最大，其次是入梅前，出梅后频率最小。从空间分布来看：入梅前(图6a)，山区东南侧、北侧中段和西南侧是频率大值区，山区东南侧有极值中心。梅雨期(图6b)，山区北侧西段、东南侧及东南方、西南侧是频率大值区。出梅以后(图6c)，山区北侧西段、主峰东南侧是频率大值区并有极值中心。

图6 2008—2016年大别山地区雨季大暴雨日(日降水量>100 mm)出现频率空间分布:(a)入梅前,(b)梅雨期,(c)出梅后

分别以小时降水量16～25 mm和>25 mm为标准，来统计暴雨和对流性暴雨的出现频率及其空间分布规律。

从暴雨频率统计结果来看，梅雨期频率最大，其次是出梅后，入梅前频率最小。从暴雨出现频率的空间分布来看，短时暴雨出现频率的大值区分布较为离散，并未出现大面积的极值中心。入梅前(图7a)，大别山地区暴雨多发的区域主要位于大别山东南侧和西南部局部地区。梅雨期(图7b)，暴雨多发的区域发生了变化，高发区并未出现在高海拔地区，而主要位于大别山区东侧的平原地带以及山区西部的局部区域。出梅以后(图7c)，暴雨出现频率的大值区北抬至山区次峰的北侧和西南侧，山区主峰和南部未出现多发区。

从对流性暴雨频率的统计结果来看，梅雨期频率最大，其次是入梅前，出梅后频率最小。从对流性暴雨频率的空间分布来看：入梅前(图8a)，对流性暴雨出现频率随纬度的升高而减少，山区东南地区、西南侧有频率大值区并有高值中心。梅雨期(图8b)，频率大值区分布在山区东南侧、西南侧中段、西北角，并有高值中心。出梅以后(图8c)，频率大值区分布在山区北侧中段和西南侧中段，并有高值中心。整个雨季内，在次峰南侧有低值中心，局部地区对流性暴雨出现频率为0。

图8 2008—2016年大别山地区雨季对流性暴雨(小时降水量>25 mm)出现频率空间分布:(a)入梅前,(b)梅雨期,(c)出梅后

从以上分析可以看出：入梅前，强降水多发于大别山区的南侧；梅雨期，强降水多发区发生了变化，主要位于大别山区东侧的平原地带；出梅以后，强降水多发区北移到大别山区北侧。大别山区的东南侧是对流性暴雨的一个高发区，只是在雨季的不同时期，东南侧强降水高发区的位置有所变化，随着时间的推移，逐渐向主峰东南侧移动。同时，降水强度越大，3个时期所对应的降水频率大值中心空间分布与多年平均降水量大值中心空间分布越为一致。

3 结论

本文对2008—2016年大别山区梅雨及前后一段时期逐小时CMORPH降水量融合产品进行初步统计，分析大别山地区梅雨季节降水的时间和空间演变趋势。

(1)大别山地区梅雨期年平均降水量360.3 mm，梅雨前平均降水量279.7 mm，梅雨后平均降水量287.0 mm。梅雨季节主要存在3个降水大值区，分布在大别山区北侧中段、主峰东南侧和西南侧。入梅前和出梅以后的降水大值区都在梅雨期的降水大值区内，即梅雨期特征兼顾了入梅前和入梅以后的空间分布特征。

(2)从日变化情况来看，梅雨期降水日变化呈现双峰特征，出现峰值的时间分别是09:00、16:00。梅雨前、梅雨后降水日变化呈单峰特征，梅雨前出现峰值的时段是04:00—08:00，梅雨后出现峰值的时段是16:00—19:00。日降水量≥50 mm的降水日变化情况类似。

(3)强降水出现频率的空间分布大值区也随着梅雨前—梅雨期—梅雨后的时间变化逐渐北抬。