黔南州1989—2019年暴雨时空分布特征及风险落区分析

陆莎莎，冯正艳，柏晓波，吴良标，杨胜忠

(1.贵州省都匀市气象局，贵州 都匀 558000；2.贵州省三都水族自治县气象局，贵州 三都 558100；3.贵州省瓮安县气象局，贵州 瓮安 550400；4.贵州省黔东南苗族侗族自治州气象局，贵州 凯里 556000)

0 引言

IPCC第六次评估报告指出[1-2]，气候变暖仍将持续，全球许多区域出现极端事件频发的概率将增加，叠加强降水造成的复合型洪涝事件加剧，加强极端灾害防御、积极应对气候变化势在必行。暴雨作为灾害性天气之一对人民生命造成极大影响，2021年7月17—24日河南特大暴雨[3]给各地敲响加强暴雨灾害防御的警钟。中国南方暴雨高发[4-9]，贵州地处西南地区，降水东北部和南部较多，黔南州地处贵州暴雨中心[10-11]，暴雨灾害频发。对黔南州历史暴雨分布特征及风险落区进行分析，能更好为当地气象防灾减灾工作提供科学依据。

1 资料及分析方法

黔南州位于云贵高原向广西丘陵过渡的斜坡带，属亚热带季风气候。本文利用贵州省黔南州12个国家级自动气象站1989—2019年的地面降水观测资料，采用线性回归、气候倾向率、Kriging法、滑动t检验[12-14]、暴雨风险因子加权分析等方法，分析了黔南州1989—2019年暴雨的时空分布特征及风险落区。

暴雨风险因子加权(定义暴雨历史风险指数P、暴雨风险趋势指数Q)：

P=A×0.2+B×0.3+C×0.3+D×0.1+E×0.1

(1)

Q=F×0.2+A×0.2+B×0.25+C×0.25+D×0.1

(2)

其中：A、B、C、D、E、F分别为年平均降雨量、暴雨日数、大暴雨日数、最大日降雨量、最大连续降雨量、暴雨气候倾向率重分类赋值，各项后的系数分别为各暴雨风险因子权重系数。

风险落区等级划分：将年平均降水、暴雨次数、大暴雨次数、暴雨气候倾向率、P指数、Q指数等数据重分类为9类不同风险地区，其中：1～2类为低风险，3～4类为较低风险、5类为中风险、6～7类为较高风险、8～9类为高风险，并对不同风险落区面积占比进行计算。

图1 黔南州高程图及国家站分布

2 黔南州暴雨的时空分布特征

2.1 暴雨时间变化

1989—2019年黔南州年暴雨次数呈增加趋势(图2)，年暴雨次数以0.133次/10a的速度上升。年暴雨次数共有4个峰值，分别出现在1991年、1999年、2008年、2014年，在1999年达到最大值5.67次；低于2次的年份有1989年(1.67次)、2001年(1.92次)。

图2 黔南州暴雨年际变化趋势

按照月分布来看，黔南州暴雨主要出现在5—9月，最大值出现在7月，共出现401站次，其次是6月297次， 1月未出现暴雨天气；大暴雨主要出现在5—8月，大暴雨次数最大值为6月，共60次，其次是7月45次，其余月份都较少出现，1、2、3、11、12月均未出现过大暴雨天气。

2.2 暴雨空间分布

黔南州降水呈现东西部多、北部中南部少的“川”字形分布[10]。暴雨在黔南州有两大中心，分布位于中东部的都匀地区和西部的长顺地区。东部暴雨主要影响都匀、三都、独山、荔波等地，其中都匀、三都受影响较大。西部暴雨主要影响长顺、惠水、罗甸等地，其中长顺及惠水西部受影响较大，瓮安、福泉、龙里等地受暴雨影响较小(图3a)。黔南州大暴雨主要在都匀—三都地区，其次影响长顺地区，瓮安、龙里、平塘、荔波等地受大暴雨影响较小，呈“C”型少大暴雨区域(图3b)。

图3 黔南州暴雨(a)、大暴雨(b)空间分布

从暴雨气候倾向率分析(图4)，黔南州大部分地区暴雨均呈现增加趋势，瓮安、福泉、平塘、独山等地少部分地区出现弱负增长，荔波暴雨次数以-0.238次/10a的趋势下降。暴雨气候倾向率主要出现3个强中心，分别为长顺(0.395次/10a)、贵定(0.5次/10a)、三都(0.565次/10a)，都匀虽然是黔南州暴雨中心之一，增长率却较弱。贵定、龙里一带暴雨虽然较少，但近年来暴雨增长率同降水增长率[10]一致，呈现增加趋势。西部长顺及东部三都地区均为降水和暴雨中心，且暴雨次数呈增加趋势，位于全州正增长大值中心，暴雨风险有增加趋势。

图4 黔南州暴雨气候倾向率

黔南州暴雨集中发生在5—9月，5月相对其它暴雨集中月次数较少，分析6—9月暴雨次数空间分布(图5)发现，6月暴雨高发区域中心在都匀地区，除瓮安、荔波等地受暴雨影响较小外，其余地区受影响程度较为均匀。7月暴雨分布较为特殊，整体为南多北少趋势，较6月暴雨中心南移，西南部及东南部偏多，主要影响长顺、罗甸、荔波等地，中部较为均匀，北部偏少。8月暴雨中心与7月类似，均出现在西南部、东南部地区，影响黔南州长顺、罗甸、荔波、三都等地，与7月不同的是在福泉、贵定、龙里、都匀等中部地区出现明显少暴雨中心。9月暴雨区域减小，主要影响三都、荔波、长顺等地，瓮安、都匀西部、独山等地区有一定影响，其余地区影响较小。

图5 黔南州暴雨高发月空间分布

黔南州大暴雨主要集中在5—8月。分析其空间分布(图6)得出：5月大暴雨主要有2个高值中心，分别为三都、惠水，瓮安、荔波、龙里、独山等地大暴雨频率较低，其余地区影响较为均匀。6月大暴雨中心由三都北移至都匀，大暴雨主要影响都匀、三都、罗甸等地，瓮安、荔波等地受影响较小。7月大暴雨对都匀地区影响最大，其次是长顺和三都地区，较6月低值中心由东南部的荔波转变为西南部的罗甸地区。8月东部大暴雨中心再次南移回到三都地区，西部长顺依旧受大暴雨影响较大，其次为荔波、都匀地区，剩余地区8月大暴雨频率较小。

图6 黔南州大暴雨高发月空间分布

3 暴雨突变及风险落区分析

黔南州年暴雨次数变化较大，本文对年暴雨次数分别作了Mann-Kenddall检验、5 a滑动t检验、7 a滑动t检验(图7)，发现Mann-Kenddall检验和7 a滑动t检验无明显突变。5 a滑动t检验结果显示2000年前后存在1次突变，但这次突变不显著，未通过0.05的显著性检验；在2013年前后存在1次突变，且突变显著，通过了0.05显著性检验。

图7 黔南州暴雨站次5 a滑动t检验

对暴雨风险因子进行空间加权得出暴雨历史风险落区及暴雨风险趋势落区(图8)。暴雨历史风险落区与暴雨风险趋势落区基本一致，东部影响都匀、三都地区，西部影响长顺地区。在暴雨历史风险落区图中，都匀风险最大，长顺和三都风险次之。在暴雨风险趋势落区中都匀、三都、长顺风险一致，三都、长顺地区较历史风险落区强度更高，罗甸、龙里北部、贵定北部等地风险有微弱的上升，只有荔波地区在风险趋势落区图中较历史风险落区减小，其余地区风险趋势落区与历史风险落区基本一致。

图8 暴雨历史风险落区(a)、暴雨风险趋势落区(b)

黔南州面积26 200 km2，年平均降水较高风险区域占比34.8%，高风险区域占比11%；暴雨次数风险大部分区域为中风险，占全州面积约1/3，其次为较低风险；50%的区域大暴雨风险较低，近1/3的区域风险低，较高风险及高风险面积占比仅10.5%；在气候倾向率方面，较高风险占比22.7%，高风险占比13.5%，在气候变化趋势上，仍有高于1/3的区域暴雨增长风险较高。综合分析，暴雨历史风险落区高风险面积占比16.7%，较高风险落区占比13.6%；暴雨风险趋势落区则显示，较高风险落区面积占比大于历史风险落区占比，高风险落区面积小于历史风险落区面积，总体来说，高风险区域及较高风险区域趋势落区面积占比基本上无变化，中风险地区占比明显减少，较低风险地区面积占比明显增加。

表1 风险等级面积占比(单位：%)

4 结果与讨论

通过对黔南州暴雨的时空特征分析，主要得出以下结论：

①1989—2019年，黔南州暴雨以0.133次/10a的速率呈现增长趋势，暴雨主要出现在5—9月，最大值出现在7月， 31 a间只有1月未出现过暴雨天气；大暴雨主要出现在5—8月，大暴雨次数最大值为6月，1月、2月、3月、11月、12月均未出现过大暴雨天气。

②暴雨在黔南州有2个大值中心，分布位于中东部的都匀地区和西部的长顺地区；黔南州大暴雨主要在都匀至三都地区，其次影响长顺地区，瓮安、龙里、平塘、荔波等地受大暴雨影响较小，呈“C”型少大暴雨区域。

③黔南州大部分地区暴雨均呈现增加趋势，暴雨气候倾向率主要出现3个强中心，分别为长顺、贵定、三都，都匀虽然是黔南州暴雨中心之一，增长率却较弱。贵定、龙里一带暴雨虽然较少，但近年来暴雨增长率呈现增加趋势，西部长顺及东部三都地区均为降水和暴雨中心，且暴雨次数呈增加趋势，暴雨风险有增加趋势。

④暴雨月分布，6月集中在都匀地区，7—8月南多北少，9月东部西部多、中部偏少；大暴雨5月东部西部多，北部东南部偏少，6月集中在东部都匀、三都地区，8月主要集中在东部三都、西部长顺地区。

⑤暴雨日数在2013年前后存在1次突变，暴雨历史高风险落区主要在都匀、三都、长顺等地，低风险主要为北部的瓮安、龙里等地，暴雨风险趋势高风险落区主要集中在三都、都匀、长顺等地，低风险主要为北部瓮安、福泉、龙里等地，三都、长顺地区趋势风险较历史风险高，贵定、罗甸、龙里等地区趋势风险与历史风险相比风险上升；风险落区与趋势风险落区高风险及较高风险面积占比分别为黔南州总面积的30.3%、28.1%。