安徽省分地形小时极端降水气候分布特征

杨祖祥 李萌萌 钱磊 张娇 朱红芳

引用本文:
Citation:

安徽省分地形小时极端降水气候分布特征

    作者简介: 杨祖祥(1988−),男,安徽人,硕士,工程师,主要从事极端降水和气象雷达应用研究. E-mail:yangzuxiang1@sina.com;
    通讯作者: 朱红芳, xmzhfnew@sina.com
  • 中图分类号: P426.6

Climatic distribution characteristics of hourly extreme precipitation over different terrain areas in Anhui Province

    Corresponding author: ZHU Hong-fang, xmzhfnew@sina.com
  • CLC number: P426.6

  • 摘要: 使用安徽省1979—2015年国家级站点小时降水量资料,对安徽省小时极端降水的气候分布特征进行分析. 结果表明:①安徽省极端降水阈值由东北向西南呈现出“+ − +”三极分布,淮北北部地区的极端降水阈值较大,但发生概率稍低;而大别山区和江南西部山区极端降水频次和极端降水量均较强;②安徽省各站年均极端降水频次为4.25次/a,单站年均极端降水量为127 mm/a,极端降水频次、极端降水量和极端降水比率有明显的上升趋势;③将安徽省站点分为山地区域、山地北部过渡区以及平原和丘陵区域. 其中,极端降水频次在山区最高,平原和丘陵地区最少;而小时极端降水量在平原和丘陵地区最高,日变化幅度大;④安徽省极端降水大多发生于午后至晚间,过渡带地区极端降水频次集中度最高,日变化最显著. 不同地形区域内,极端降水较少的时段差异较大,自南向北极端降水减弱且单日内的时段逐渐后移.
  • 图 1  安徽省气象站点空间分布和汛期降水分布

    Figure 1.  Location of meteorological stations and annual precipitation in flood season in Anhui Province

    图 2  安徽省极端降水空间分布特征

    Figure 2.  The distribution of extreme precipitation in Anhui Province

    图 3  安徽省极端降水年际变化特征

    Figure 3.  Interannual variation of extreme precipitation in Anhui Province

    图 4  安徽省分区域年均极端降水月变化和日变化

    Figure 4.  Monthly variation and daily variation of extreme precipitation in different regions in Anhui Province

    图 5  安徽省各时刻极端降水频次占总频次比率的年际变化

    Figure 5.  Interannual variation of the ratio of extreme precipitation frequency to total frequency in Anhui Province

  • [1] IPCC. Climate change 2013: the physical science basis. Contribution of working group I to the fifth assessment report of the Intergovernmental Panel on Climate Change[M]. Stockholm: Cambridge University Press, 2013.
    [2] Easterling D R, Meehl G A, Parmesan C, et al. Climate extremes: Observations, modeling and impacts[J]. Science, 2000, 289(5487): 2 068-2 074. DOI:  10.1126/science.289.5487.2068.
    [3] Easterling D R, Evans J L, Groisman P Y, et al. Observed variability and trends in extreme climate events: A brief review[J]. Bulletin of the American Meteorological Society, 2000, 81(3): 417-425. DOI: 10.1175/1520-0477(2000)081<0417:OVATIE>2.3.CO;2.
    [4] Beniston M, Stephenson D B, Christensen O B, et al. Future extreme events in European climate: An exploration of regional climate model projections[J]. Climatic Change, 2007, 81(S1): 71-95. DOI:  10.1007/s10584-006-9226-z.
    [5] Wang Y Q, Zhou L. Observed trends in extreme precipitation events in China during 1961—2001 and the associated changes in large-scale circulation[J]. Geophysical Research Letters, 2005, 32(5): L09707.
    [6] Qian W, Lin X. Regional trends in recent precipitation in dices in China[J]. Meteorology and Atmospheric Physics, 2005, 90(2): 193-207.
    [7] Zhai P M, Zhang X B, Wan H, et al. Trends in total precipitation and frequency of daily precipitation extremes over China[J]. Journal of Climate, 2005, 18(7): 1 096-1 108. DOI:  10.1175/JCLI-3318.1.
    [8] Su B D, Jiang T, Jin W B. Recent trends in observed temperature and precipitation extremes in the Yangtze River Basin, China[J]. Theoretical and Applied Climatology, 2006, 83(1/4): 139-151.
    [9] 鲍名, 黄荣辉. 近40年我国暴雨的年代际变化特征[J]. 大气科学, 2006, 30(6): 1 057-1 067. DOI:  10.3878/j.issn.1006-9895.2006.06.01. Bao M, Huang R H. Characteristics of the interdecadal variations of heavy rain over China in the last 40 years[J]. Atmospheric Sciences, 2006, 30(6): 1 057-1 067.
    [10] 鲍名. 近50年我国持续性暴雨的统计分析及其大尺度环流背景[J]. 大气科学, 2007, 31(5): 779-792. DOI:  10.3878/j.issn.1006-9895.2007.05.03. Bao M. The statistical analysis of the persistent heavy rain in the last 50 years over China and their backgrounds on the large scale circulation[J]. Atmospheric Science, 2007, 31(5): 779-792.
    [11] 王蒙, 殷淑燕. 近52 a长江中下游地区极端降水的时空变化特征[J]. 长江流域资源与环境, 2015, 24(7): 1 221-1 229. DOI:  10.11870/cjlyzyyhj201507020. Wang M, Yin S Y. Spatio-temporal variations of the extreme precipitation of middle and lower reaches of the Yangtze River in recent 52 years[J]. Resources and Environment in the Yangtze Basin, 2015, 24(7): 1 221-1 229.
    [12] 吴利华, 彭汐, 马月伟, 等. 1951—2016年昆明极端气温和降水事件的变化特征[J]. 云南大学学报:自然科学版, 2019, 41(1): 91-104. DOI:  10.7540/j.ynu.20180144. Wu L H, Peng X, Ma Y W, et al. Variation characteristics of extreme temperature and precipitation events during 1951—2016 in Kunming[J]. Journal of Yunnan University: Natural Sciences Edition, 2019, 41(1): 91-104.
    [13] 谢五三, 田红, 王胜. 安徽省近50年汛期极端强降水量特征分析[J]. 长江流域资源与环境, 2010, 19(Z2): 226-230. Xie W S, Tian H, Wang S. Analysis of the characteristics of extreme heavy precipitation over Anhui Province in flood season in recent 50 years[J]. Resources and Environment in the Yangtze Basin, 2010, 19(Z2): 226-230.
    [14] 谢五三, 田红. 近50年安徽省暴雨气候特征[J]. 气象科技, 2011, 39(2): 160-164. DOI:  10.3969/j.issn.1671-6345.2011.02.006. Xie W S, Tian H. Climate characteristics of heavy rainfall in recent 50 years over Anhui Province[J]. Meteorological Science and Technology, 2011, 39(2): 160-164.
    [15] 江俊杰, 孙卫国. 1959—2007年安徽省降水时空变化特征分析[J]. 中国农业气象, 2012, 33(1): 27-33. DOI:  10.3969/j.issn.1000-6362.2012.01.004. Jiang J J, Sun W G. Analysis of temporal and spatial variation characteristics of precipitation in Anhui Province from 1959 to 2007[J]. Chinese Journal of Agrometeorology, 2012, 33(1): 27-33.
    [16] 郝莹, 鲁俊, 温华阳, 等. 安徽省近49年短历时强降水事件趋势变化分析[J]. 长江流域资源与环境, 2012, 21(9): 1 143-1 147. Hao Y, Lu J, Wen H Y, et al. Analysis of the trend of short-duration strong precipitation events in the last 49 years of Anhui Province[J]. Resources and Environment in the Yangtze Basin, 2012, 21(9): 1 143-1 147.
    [17] 于波, 鲍文中, 王东勇, 等. 安徽天气预报业务基础与实务[M]. 北京: 气象出版社, 2013.

    Yu B, Bao W Z, Wang D Y, et al. Operational basis and practice of Anhui weather forecast[M]. Beijing: China Meteorological Press, 2013.
    [18] Bonsal B R, Zhang X B, Vincent L A, et al. Characteristic of daily and extreme temperature over Canada[J]. Journal of Climate, 2001, 5(14): 1 959-1 976.
    [19] 陈海山, 范苏丹, 张新华. 中国近50 a极端降水事件变化特征的季节性差异[J]. 大气科学学报, 2009, 32(6): 744-751. DOI:  10.3969/j.issn.1674-7097.2009.06.003. Chen H S, Fan S D, Zhang X H. Seasonal differences of variation characteristics of extreme precipitation events over China in the last 50 years[J]. Transactions of Atmospheric Sciences, 2009, 32(6): 744-751.
    [20] 翟盘茂, 潘晓华. 中国北方近50年温度和降水极端事件变化[J]. 地理学报, 2003, 58(S1): 1-10. Zhai P M, Pan X H. Change in extreme temperature and precipitation over northern China during the second half of the 20th century[J]. Acta Geographica Sinica, 2003, 58(S1): 1-10.
    [21] 罗燕, 田永丽, 戴敏, 等. 云南近50年极端气温及降水事件变化特征与区域气候变暖的关系[J]. 云南大学学报: 自然科学版, 2015, 37(6): 870-877. DOI:  10.7540/j.ynu.20140395. Luo Y, Tian Y L, Dai M, et al. Extreme temperature and precipitation events change features over Yunnan in recent 50 years and their relation with regional climate change[J]. Journal of Yunnan University: Natural Sciences Edition, 2015, 37(6): 870-877.
    [22] 阚梦云. 长江流域暖季小时极端降水的时空分布特征[D]. 南京: 南京大学, 2016.

    Kan M Y. Spatial and temporal characteristics of the hourly extreme precipitation over Yangtze-River Valley in warm season[D]. Nanjing: Nanjing University, 2016.
  • [1] 吴利华彭汐马月伟程希平巩合德董李勤 . 1951—2016年昆明极端气温和降水事件的变化特征. 云南大学学报(自然科学版), 2019, 41(1): 91-104. doi: 10.7540/j.ynu.20180144
    [2] 程智朱保林罗连升丁小俊 . 多层次降尺度方法对安徽省月降水量预测的研究. 云南大学学报(自然科学版), 2011, 33(5): 563-568.
    [3] 陶云何群 . 云南降水量时空分布特征对气候变暖的响应. 云南大学学报(自然科学版), 2008, 30(6): 587-595.
    [4] 杨素雨张秀年杞明辉牛法宝 . 2009年秋季云南降水极端偏少的显著异常气候特征分析. 云南大学学报(自然科学版), 2011, 33(3): 317-324 .
    [5] 罗燕田永丽戴敏陈新梅 . 云南近50年极端气温及降水事件变化特征与区域气候变暖的关系. 云南大学学报(自然科学版), 2015, 37(6): 870-877. doi: 10.7540/j.ynu.20140395
    [6] 张天圣尤卫红 . 我国春季降水的分布特征及其与环流异常的关系. 云南大学学报(自然科学版), 2010, 32(5): 553-560 .
    [7] 翟羽佳周常春刘春学 . 苍山十八溪流域近60年降水量时空分布特征分析. 云南大学学报(自然科学版), 2017, 39(4): 618-623. doi: 10.7540/j.ynu.20160550
    [8] 周国莲晏红明 . 云南近40年降水量的时空分布特征. 云南大学学报(自然科学版), 2007, 29(1): 55-61,66.
    [9] 姜国艳祁莉陆桂荣吴云龙刘灵会党红凯 . 河北省7个主要极端温度指数时空变化特征及原因分析. 云南大学学报(自然科学版), 2016, 38(3): 430-438. doi: 10.7540/j.ynu.20150629
    [10] 闵颖李华宏胡娟 . 云南省自动气象观测与人工气象观测差值的时空分布特征. 云南大学学报(自然科学版), 2012, 34(S1): 43-49.
    [11] 张强马友鑫刘文俊马斌毛洋杨建波 . 云南省云南松林碳密度空间分布特征及其与环境因子的关系. 云南大学学报(自然科学版), 2018, 40(2): 389-397. doi: 10.7540/j.ynu.20170085
    [12] 张狄史岚丁浒张广运王锋 . 华东地区气候舒适度精细化估算及其分布特征研究. 云南大学学报(自然科学版), 2015, 37(5): 695-704. doi: 10.7540/j.ynu.20150278
    [13] 白子怡薛亮严艳 . 基于GIS的旅游景区空间分布特征及影响因素定量分析:以云南省A级旅游景区为例. 云南大学学报(自然科学版), 2019, 41(5): 982-991. doi: 10.7540/j.ynu.20180594
    [14] 赵宁坤孙俊奎尤卫红万石云 . 云南省雨季降水量变化的区域特征分析. 云南大学学报(自然科学版), 2009, 31(6): 592-599 .
    [15] 许彦艳王曼马志敏梁红丽 . 山脉地形对云南冷锋切变型强降水的影响. 云南大学学报(自然科学版), 2015, 37(5): 717-727. doi: 10.7540/j.ynu.20150116
    [16] 宋媛李辉刘逵刘毅鹏杨若文 . 欧亚积雪深度的时空分布特征分析. 云南大学学报(自然科学版), 2015, 37(3): 399-404. doi: 10.7540/j.ynu.20140453
    [17] 钟荣华成旭鹏黄江成王飞胡金明 . 小湾水库消落带空间分布特征. 云南大学学报(自然科学版), 2017, 39(6): 1104-1110. doi: 10.7540/j.ynu.20170277
    [18] 郭世昌李琼刘煜段雪梅苏锦兰李慧晶李明 . 东亚低纬地区大气臭氧时空分布特征. 云南大学学报(自然科学版), 2010, 32(2): 177-185, .
    [19] 白 慧陈贞宏付云鸿 . 基于集合EMD方法的贵州省极端气温事件频数的主震荡模态分析. 云南大学学报(自然科学版), 2012, 34(S2): 364-373.
    [20] 陶云陈艳段长春任菊章何华 . 云南省1981—2013年降雪过程气候特征及环流型分析. 云南大学学报(自然科学版), 2018, 40(6): 1171-1180. doi: 10.7540/j.ynu.20180319
  • 加载中
图(5)
计量
  • 文章访问数:  887
  • HTML全文浏览量:  354
  • PDF下载量:  19
  • 被引次数: 0
出版历程
  • 收稿日期:  2019-10-21
  • 录用日期:  2020-01-16
  • 网络出版日期:  2020-04-11
  • 刊出日期:  2020-05-01

安徽省分地形小时极端降水气候分布特征

    作者简介:杨祖祥(1988−),男,安徽人,硕士,工程师,主要从事极端降水和气象雷达应用研究. E-mail:yangzuxiang1@sina.com
    通讯作者: 朱红芳, xmzhfnew@sina.com
  • 1. 安徽省气象台,安徽 合肥 230031
  • 2. 安徽省人工影响天气办公室,安徽 合肥 230031
  • 3. 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,安徽 合肥 230031

摘要: 使用安徽省1979—2015年国家级站点小时降水量资料,对安徽省小时极端降水的气候分布特征进行分析. 结果表明:①安徽省极端降水阈值由东北向西南呈现出“+ − +”三极分布,淮北北部地区的极端降水阈值较大,但发生概率稍低;而大别山区和江南西部山区极端降水频次和极端降水量均较强;②安徽省各站年均极端降水频次为4.25次/a,单站年均极端降水量为127 mm/a,极端降水频次、极端降水量和极端降水比率有明显的上升趋势;③将安徽省站点分为山地区域、山地北部过渡区以及平原和丘陵区域. 其中,极端降水频次在山区最高,平原和丘陵地区最少;而小时极端降水量在平原和丘陵地区最高,日变化幅度大;④安徽省极端降水大多发生于午后至晚间,过渡带地区极端降水频次集中度最高,日变化最显著. 不同地形区域内,极端降水较少的时段差异较大,自南向北极端降水减弱且单日内的时段逐渐后移.

English Abstract

  • 联合国政府间气候变化专门委员会(IPCC)第一工作组第五次评估报告指出,由于全球气候变暖引起的极端天气事件特别是强降水、高温热浪等极端事件,呈现不断增多增强的趋势,对自然和社会产生了重大影响. 极端天气气候事件的频繁出现将成为我们应对全球气候变化的新挑战,研究极端天气气候事件的变化趋势具有重要意义[1-2].

    目前,国内外对于极端天气气候事件研究的定义指标很多,但是并没有统一的标准规范,同一类极端事件各地标准不统一,同一指标又由于定义的时间段不同而造成结果不一样[3-4]. 当研究某些气候指数或特征相对差异较大的地区时,通常会选用基于百分比指数而定义的阈值确定其相对指数;但对于气候特征相当的地区时,则大多使用绝对阈值指数对其气候特征进行研究. 我国极端降水事件的发生频率在全国不同区域变化趋势不同,长江中下游及华南沿海的部分地区有显著增加的趋势,但暴雨强度的增强趋势并不明显[5-8]. 鲍名等[9-10]研究了我国暴雨的年代际变化特征以及我国持续性暴雨的时空分布特征,结果表明我国东部季风区的夏季暴雨与洪涝灾害的关系非常密切. 王蒙等[11]对长江中下游地区极端降水时空分布特征进行分析,指出长江中下游沿岸地区最大日降水量呈增加趋势,且安徽南部的年最大降水量序列(AM)和超门限峰值序列(POT)定义的极端降水阈值均为大值中心. 吴利华等[12]对昆明极端事件研究发现,日最大降水量呈上升趋势. 谢五三等[13-14]、江俊杰等[15]和郝莹等[16]对近年安徽省强降水特征进行研究,发现安徽省强降水主要集中于6—7月份,强降水量自东向西呈现明显的上升趋势,且近年来降水量的增加主要来自于短时强降水.

    安徽省位于中国东部腹地,江南和江淮之间的西部为山地,其它地区多为丘陵和平原,地形地貌比较复杂,对应的天气气候也比较复杂. 安徽省各地降水量相差较大,且降水量多集中于夏半年,导致各地的防汛抗旱工作有较大压力[17]. 现阶段对安徽省汛期小时极端降水研究较少,本文通过对安徽省汛期小时极端降水的时空分布特征进行研究,并对汛期小时极端降水事件的发生过程进行讨论,以期对安徽省短时极端天气的预报、监测预警提供一定的参考依据.

    • 本文所采用的降水资料由安徽省气象信息中心提供,1979—2015年安徽省汛期4—9月各站点逐小时降水资料,经过质控后并去除高山站共78个站点,站点位置如图1(a)所示. 根据安徽省地形分布特点(图1(a)),并结合汛期平均降水量(图1(b))、小时极端降水频次(图2(b))等分布特征,将各站点分为3类(图1(a)),即平原和丘陵区域(33个站)、山地北部过渡区(19个站)以及山地区域(26个站).

      图  1  安徽省气象站点空间分布和汛期降水分布

      Figure 1.  Location of meteorological stations and annual precipitation in flood season in Anhui Province

      图  2  安徽省极端降水空间分布特征

      Figure 2.  The distribution of extreme precipitation in Anhui Province

    • 首先,对安徽省78个站点的逐小时降水资料进行统计,使用相对阈值法(百分位法)对极端降水定义,分析安徽省小时极端降水阈值的空间分布特征;然后,使用九点二次平滑,M-K检验等方法对小时极端降水事件的时间分布特征进行分析;最后,对安徽省不同地形对应的小时极端降水的年际变化、日变化等进行分析.

    • 百分位法是根据每个测站的小时降水量,定义不同站点汛期极端降水事件的阈值[18-19]. 对于极端事件阈值的确定,如某个气象要素有n个值,则将这n个值按升序排列X1X2X3,···,Xm,···,Xn. 某个值≤Xm的概率,其按公式计算得出:P=(m−0.31)/(n+0.38),式中:mXm的序号,n为某个气象要素值的全部个数. 当某站点某次降水量超过了极端强降水事件的阈值Xm时,定义为1次极端强降水事件.

    • 受南北气候过渡带和复杂地形的影响,安徽省各区域有不同的降水变化特征,如图1(b)所示. 汛期平均降水量整体呈现南多北少,大别山区和皖南山区多、北部平原和丘陵地带少的分布特征;而1 h降水极值分布(图1(c))则表现为江北东部和西部2个大值带,江南沿江小时降水极值较小,与汛期平均降水量分布特征有显著差异. 因此选取固定的降水阈值会使得区域间的比较无意义,需参考站点当地的气候背景和地形影响来选取小时极端降水阈值. 本文利用百分位法确定不同台站极端降水阈值,充分考虑了降水地域间的差异,使得各地极端降水阈值可以更好地反映降水变化的区域特征[20-22].

    • 本文使用第99百分位极端降水(下文简称极端降水)的阈值作为安徽省小时极端降水阈值(图2(a)). 图2(a)显示,极端降水阈值由东北向西南呈现出“+ − +”三极分布,空间分布与汛期平均降水量分布区别较大. 3个极端降水阈值的大值中心,分别位于安徽北部,江淮之间东部和沿江西部. 最大值出现在安徽西北部亳州站,为25.1 mm/h,但亳州站的汛期平均降水量仅为601.8 mm,为全省降水量最少的几个站之一;低值中心位于江淮之间中部和江南东南部,其中舒城站和旌德站均为17.5 mm/h,与阈值最大站点相差7.6 mm/h,表明安徽省不同地区极端降水阈值有较大差距.

      图2(b)为年均极端降水频次,全省年均极端降水频次为4.25次/a,空间分布特征总体与汛期降水量空间分布保持一致,表现为南多北少. 年均极端降水频次较大的地方集中于大别山区和皖南山区,最大值出现在泾县站,为5.75次/a;低值中心位于淮北北部,砀山站和亳州站均只有2.94次/a,仅达到泾县站极端降水频次的51%.

      安徽省汛期极端降水阈值(图2(a))、极端降水频次空间分布特征(图2(b))和汛期平均降水量(图1(b))的空间分布对比分析表明:淮北北部为极端降水阈值的大值中心,但该地区的汛期降水量和极端降水频次均为低值区,表明该地区的极端降水发生概率稍低,但强度较大;大别山区和江南西部山区的极端降水阈值、汛期降水量和极端降水频次均为大值中心,极端降水发生频率和降水量均较大;江淮之间中部地区的汛期降水量、极端降水阈值和极端降水频次均较小.

    • 对安徽省汛期极端降水年际变化(图3(a))分析,极端降水频次距平和极端降水总量距平的时间分布基本一致,对其进行相关性检验,其相关系数达到0.92,超过0.01的信度检验. 单站年均极端降水频次为4.25次/a,单站年均极端降水量为127 mm/a. 极端降水频次和降水总量的负距平年多发生于1998年以前,而正距平年多发生于1998年以后,2005年之后连续7年为正距平,表明近年来极端降水明显増强. 对极端降水频次距平值进行九点二次平滑处理,发现2004年前基本为负距平,2004年以后则大多为正距平,呈显著上升趋势. 单站极端降水频次和单站极端降水量最大正异常年发生于1991年,单站极端降水频次距平值为+2.75次,比单站年均极端降水频次多61.2%;单站极端降水量距平值为+72.6 mm,比单站年均极端降水量多55.2%. 而单站极端降水频次最大负异常年发生于1994年,单站极端降水频次距平值为−1.81次,仅达到单站年均极端降水频次的60.0%;单站极端降水量最大负异常年发生于1992年,距平值为−50.0 mm,仅为单站年均极端降水量的62.0%. 对极端降水频次做M-K检验(图3(b)),显示1986—2003年,UF线为负值,有降低趋势,但并未通过信度检验;2003年UF线和UB线有1个交点,表明极端降水频次在该年发生突变;2005年以后,UF线均为正值,呈增加趋势.

      图  3  安徽省极端降水年际变化特征

      Figure 3.  Interannual variation of extreme precipitation in Anhui Province

      对安徽省汛期总降水量和汛期极端降水量所占比率年际变化进行分析(图3(c)),它们之间的相关系数仅为−0.17,并未通过信度检验,表明汛期极端降水量的变化与汛期总降水量的变化之间关系并不显著. 极端降水频次占总降水频次的1%,但极端降水量占总降水量比率(下文简称极端降水量比率)多年平均值为15.5%,对安徽省降水量有较大贡献. 极端降水量比率在20世纪80年代值较低,变化幅度较小;1991—2006年有明显的增加趋势,2006年极端降水比率峰值达到22.6%. 极端降水比率作九点二次平滑处理后显示,1981年到2008年表现上升趋势. 对极端降水比率做M-K检验(图3(d)),1982—1985年UF线与UB线有3个交点,无显著突变. 1984以后,UF线均为正值,并在1997年通过0.05信度检验,表明极端降水比率在1984年以后有显著上升趋势. 安徽省极端降水年际变化分析表明,汛期降水量变化较小,而年极端降水频次、年极端降水总量和极端降水量比率有明显的上升趋势.

    • 安徽省汛期年均降水量(图1(b))分析表明,淮北北部和江淮之间中部降水量较低,大别山区和皖南山区降水量较大,各站降水量差距较小;而大别山区北部和皖南山区北部的过渡区域中,各站降水量差距较大,水平距离120 km范围内的汛期降水量差距≥150 mm. 极端降水频次与汛期降水量分布较为一致,在大别山区东北部和沿江中东部等值线较密,梯度差距较大,空间分布有较明显的地域差距. 故本文根据极端降水频次、汛期降水量分布特征,并结合地形分布,将安徽省各站点分为3类(平原和丘陵区域、山地北部过渡区、山地区域),下面将分别对这些区域内站点的极端降水量和降水频次的旬变化和日变化进行分析.

      图4(a)为安徽省各地区平均单次极端降水量的旬变化,4—9月极端降水平均值介于25.6~31.9 mm/h,汛期随着时间推移逐渐上升,9月下旬小时极端降水平均值最大. 图4(a)显示平原和丘陵地区站点的极端降水量最大,6月以后平均极端降水量均≥30 mm/h,9月下旬达到峰值34.1 mm/h. 山地区域的极端降水量适中,峰值位于7月下旬,为30.9 mm/h. 过渡带极端降水量从4月至8月逐渐升高,8月下旬达到峰值(约为30 mm/h),之后极端降水量迅速下降.

      图  4  安徽省分区域年均极端降水月变化和日变化

      Figure 4.  Monthly variation and daily variation of extreme precipitation in different regions in Anhui Province

      安徽省各区域站点平均极端降水频次旬变化(图4(b))均表现为单峰型. 全省主要极端降水发生于6月中旬至8月下旬,频次占全年极端降水频次的77.8%,峰值位于7月上旬,为22.4次. 平原和丘陵地区的极端降水主要集中于6月下旬至8月下旬,峰值位于7月上旬,为22.0次,且7月上旬以前极端降水频次明显低于其它地区;山地区域极端降水频次最多,峰值位于6月下旬,为28.3次;过渡区极端降水频次与全省平均降水频次较为接近,介于平原地区与山地区域之间.

      图4(c)显示安徽省各区域平均单次极端降水量的日变化,平均值介于28.1~31.6 mm/h之间,表现为双峰型,峰值位于16:00,达到31.6 mm/h,20:00—23:00小时降水量也达到31.2 mm/h;谷值位于11:00. 平原和丘陵地区的站点极端降水量明显高于其它地区,午后16:00和晚间20:00—23:00呈现2个明显的峰值,最高小时降水量达到34.3 mm/h;谷值位于11:00,平均小时极端降水量为29.1 mm/h. 山地区域的站点极端降水量日变化较弱,夜间、凌晨和午后呈现多波动型,最大为午后16:00,平均小时降水量为31.4 mm/h. 过渡带地区的站点小时极端降水平均值较低,最低值位于11:00,平均小时极端降水量为26.2 mm/h.

      图4(d)为安徽省各区域站点平均极端降水频次的日变化,全省表现为双峰型,最强峰值出现在16:00,达到9.5次;最低值出现在23:00,仅为4.7次. 其中平原和丘陵地区的极端降水频次最低,日变化也最小,下午16:00频次最高,为7.9次;早晨10:00频次最低,仅为3.7次,日变化差距仅为4.2次. 山地区域极端降水频次最高,午后15:00频次最高,达到12.8次;夜间23:00频次最低,为5.1次,日变化差距最大,达到7.7次. 过渡带地区极端降水频次峰值较高,午后16:00频次达到10.7次;谷值较低,24:00频次仅为3.7次,日变化差距达较大.

      对安徽省极端降水量和频次的旬变化和日变化分析发现,全省和各地区的极端降水量在汛期内均随着时间推移而增加,极端降水频次峰值出现在6月底至7月初. 平原和丘陵地区的极端降水峰值出现最晚,频次最少,日变化最弱,但平均单次极端降水量却最高;山地区域极端降水频次最高,日变化较大,平均单次极端降水量中等;山区北部过渡带的降水频次的逐旬变化与全省最为接近,日变化最显著,但平均单次极端降水量最低.

    • 对安徽省单日内各个时次的汛期极端降水频次占总频次比率的年际变化进行分析(图5(a)),安徽省极端降水主要集中于午后14:00—18:00,多数年份午后单小时极端降水频次所占比率超过10%. 对不同区域单日内各个时次的汛期极端降水频次占总频次比率的年际变化进行分析,平原和丘陵地区(图5(b))的极端降水频次分布比较平均,午后至晚上频次较高,1995年汛期15:00—17:00极端降水频次所占比率最高,达到35%;而凌晨到中午极端降水频次较低,未出现极端降水的时段主要出现在凌晨到早晨. 过渡带地区(图5(c))的极端降水频次日变化非常明显,大部分年份极端降水集中在午后,1996年15:00—17:00极端降水比率达到45%;未出现极端降水的时段主要集中在夜间到次日凌晨,且未发生极端降水的时段较多,明显多于其它地区. 山地区域(图5(d))的极端降水频次主要集中在午后,而凌晨也是极端降水易发期;夜间是该地区极端降水频次较少的时段.

      图  5  安徽省各时刻极端降水频次占总频次比率的年际变化

      Figure 5.  Interannual variation of the ratio of extreme precipitation frequency to total frequency in Anhui Province

      对安徽省不同地形区域单日内各个时次的汛期极端降水频次的年际变化分析发现,极端降水主要发生于午后至晚间. 不同地形区域内,极端降水频次发生较少的时间分布不一. 山地区域的极端降水频次在20:00—次日02:00较少;过渡带区域的极端降水频次在21:00—次日06:00较少,且该区域内降水频次集中度较高,出现多个年份单小时极端降水频次比率超过20%;平原和丘陵区域极端降水频次在02:00—次日12:00较少. 安徽省自南向北,极端降水持续的时间逐渐增加,减弱的时间段也逐渐后移.

    • 使用安徽省1979—2015年78个国家级站点小时降水量资料,对安徽省小时极端降水的时空分布特征进行分析,得出以下结论:

      (1)安徽省小时极端降水阈值由东北向西南呈现出“+ − +”三极分布. 小时极端降水阈值最大值出现在淮北西北部的亳州站,达到25.1 mm/h,汛期平均降水量仅为601.8 mm,为全省降水量最少的几个站之一. 淮北北部地区的极端降水发生概率稍低,但强度较大. 大别山区和江南西部山区极端降水频次和极端降水量均为大值中心,极端降水对该地区影响较大.

      (2)安徽省各站年均极端降水频次为4.25次/ a,年均极端降水量为127 mm/a. 极端降水量和频次的负距平年多发生于1998年以前,1998年以后多为正距平. 极端降水频次M-K检验显示在2003年发生突变,2005年以后呈增加趋势. 极端降水量比率1991—2006年呈明显增加趋势,2006年极端降水比率峰值达到22.6%. 安徽省汛期极端降水频次、极端降水量和极端降水比率也呈明显的上升趋势.

      (3)安徽省78个站点分为山地区域、山地北部过渡区以及平原和丘陵区域. 全省和各地区的极端降水量在汛期内均随着时间略有上升,极端降水频次峰值出现在6月底至7月初. 山区极端降水频次最高,日变化最强,平均小时极端降水量中等. 平原和丘陵地区的极端降水频次最少,日变化最弱;但小时极端降水量最高,日变化最强.

      (4)安徽省极端降水大多发生于午后至晚间,过渡带地区极端降水频次集中程度最高,日变化最显著. 不同地形区域内,极端降水较少的时段差异较大,自南向北极端降水减弱且单日内的时段逐渐后移.

参考文献 (22)

目录

    /

    返回文章
    返回