濟(jì)源市短歷時(shí)強(qiáng)降水氣候變化特征及雨型分析

胡玉梅 衛(wèi)科 張鵬飛

摘 要：通過(guò)選取濟(jì)源市近30年不同短歷時(shí)強(qiáng)降水資料，重點(diǎn)對(duì)排水標(biāo)準(zhǔn)中最為關(guān)注的5分鐘、30分鐘、60分鐘、120分鐘、180分鐘年最大雨強(qiáng)變化規(guī)律進(jìn)行分析，結(jié)果表明：濟(jì)源市短歷時(shí)極值降水呈波動(dòng)變化，變化傾向率均為增加趨勢(shì)，傾向率增幅最大是180分鐘歷時(shí)，其次為120分鐘和60分鐘;7月份是濟(jì)源短歷時(shí)強(qiáng)降水的高發(fā)期，8月和6月次之，5月和10月天氣系統(tǒng)相對(duì)穩(wěn)定，出現(xiàn)暴雨次數(shù)相對(duì)較少;濟(jì)源市年內(nèi)降水分布的不均性和濟(jì)源市的地形密切相關(guān)，降水的空間分布與境內(nèi)山脈地形走向較為吻合;雨強(qiáng)大致均勻的降雨（第4類(lèi)）所占比例較小。歷時(shí)減小時(shí)均為單峰雨型，歷時(shí)增加時(shí)，多為雙峰雨型或多峰雨型，峰值一般出現(xiàn)在前部和中部，不論單峰雨型還是雙峰雨型，最大峰值均出現(xiàn)在1/2分位之前，基本具有“速度快、高強(qiáng)度、持續(xù)短”的特點(diǎn)，因此當(dāng)短歷時(shí)暴雨發(fā)生時(shí)，水利、水文、住建、防洪等部門(mén)應(yīng)在第一時(shí)間做好排水排撈準(zhǔn)備。

關(guān)鍵詞：濟(jì)源市;短歷時(shí)強(qiáng)降水;變化特征;雨型分析

濟(jì)源市地處豫西北，境內(nèi)80%以上的面積為山區(qū)丘陵，受地形影響，夏秋季經(jīng)常出現(xiàn)具有典型山區(qū)氣候特征的短歷時(shí)強(qiáng)降水。因此，本文利用濟(jì)源國(guó)家氣象站1985～2014年共30年的連續(xù)降雨資料，遴選并分析實(shí)際降雨過(guò)程，確定濟(jì)源市暴雨雨型，以期為城市暴雨徑流控制設(shè)施的設(shè)計(jì)提供依據(jù)。

1 資料、統(tǒng)計(jì)方法

1.1 資料

資料來(lái)源于濟(jì)源市國(guó)家級(jí)氣象觀測(cè)站，年限從1985年1月1日至2014年12月31日共30年逐分鐘降水資料中提取5、10、15、20、30、45、60、90、120、150、180分鐘11歷時(shí)的降水資料，每年每個(gè)歷時(shí)選取最大雨量記錄。

1.2 統(tǒng)計(jì)方法

從全年的降水自記紙或每分鐘降水量數(shù)據(jù)文件中，挑取本年內(nèi)11個(gè)時(shí)段最大降水量及相應(yīng)開(kāi)始時(shí)間;各時(shí)段年最大降水量及相應(yīng)開(kāi)始時(shí)間，只有當(dāng)1440分鐘降水量>10.0毫米時(shí)才挑取;各時(shí)段最大降水量從年內(nèi)各月降水量自記紙或每分鐘降水量數(shù)據(jù)滑動(dòng)挑取，且不受日、月界的限制（但不跨年挑?。?各時(shí)段年最大降水量出現(xiàn)兩次或以上相同時(shí)，開(kāi)始時(shí)間欄記錄出現(xiàn)次數(shù);雨量大而降雨歷時(shí)不足時(shí)，將降雨歷時(shí)按零雨量外延至降雨歷時(shí)。

2 短歷時(shí)強(qiáng)降水的演變趨勢(shì)分析

2.1 短歷時(shí)強(qiáng)降水的極值分布

由極值分布特征分析（表略），降水量分別達(dá)大雨（25毫米）、暴雨（50毫米）、大暴雨（100毫米）標(biāo)準(zhǔn)的短歷時(shí)強(qiáng)降水時(shí)間分別出現(xiàn)在15分鐘、60分鐘和180分鐘，其中1988年、1991年、2012年為短歷時(shí)強(qiáng)降水高值年，1989年、2002年、2009年為短歷時(shí)強(qiáng)降水的低值年。

2.2 短歷時(shí)強(qiáng)降水的年際變化

在本文的研究過(guò)程中重點(diǎn)分析對(duì)排水標(biāo)準(zhǔn)中最為關(guān)注的5分鐘、30分鐘、60分鐘、120分鐘、180分鐘年最大雨強(qiáng)變化規(guī)律。

從濟(jì)源市近30年短歷時(shí)5分鐘最大雨量圖看出，5分鐘歷時(shí)年際間差異較大，呈波動(dòng)趨勢(shì)，變化傾向率為0.0336毫米/年，變化幅度在3.2～16.2毫米。20世紀(jì)90年代為5分鐘歷時(shí)雨強(qiáng)相對(duì)減小，2011年以后5分鐘強(qiáng)降水呈增加趨勢(shì)，為偏高時(shí)期，5分鐘歷時(shí)近30年均值為8.7毫米，2012年為高值年，雨量達(dá)16.2毫米。

濟(jì)源市30分鐘歷時(shí)最大雨強(qiáng)同5分鐘年最大雨強(qiáng)趨勢(shì)相似，也存在著明顯的年際差異，變化傾向率0.0654毫米/年，變化幅度在7.9～43.6毫米。1991～1992年、2001～2002年、2004～2005年以及2011～2013年為30分鐘雨強(qiáng)最大時(shí)段。上世紀(jì)90年代中期為30分鐘歷時(shí)雨強(qiáng)相對(duì)較小時(shí)段。

濟(jì)源市60分鐘歷時(shí)最大雨強(qiáng)也存在著明顯的年際差異，變化傾向率0.1509毫米/年，變化幅度在13.2～51.7毫米。1987～1988年、1991～1992年、2000～2001年、2003～2005年以及2011～2013年為60分鐘雨強(qiáng)最大時(shí)段。1993～1999年為60分鐘歷時(shí)雨強(qiáng)相對(duì)較小時(shí)段。120分鐘歷時(shí)最大雨強(qiáng)在1988年最大，而在1989年達(dá)到最低值。變化傾向率0.2827毫米/年，變化幅度在13.2～96.8毫米。同120分鐘歷時(shí)最大雨強(qiáng)相似，最大值出現(xiàn)在1988年，而在1989年達(dá)到最低值。2000年后增幅較大，變化傾向率0.3762毫米/年，變化幅度在15.6～107.5毫米。綜上，濟(jì)源市近30年短歷時(shí)強(qiáng)降水呈波動(dòng)變化規(guī)律，變化傾向率均為增加趨勢(shì)，傾向率增幅最大是180分鐘歷時(shí)，其次為120分鐘和60分鐘。

2.3 短歷時(shí)強(qiáng)降水的月際變化

統(tǒng)計(jì)入選樣本的月際變化，7月份頻率最高，5～1440分鐘不同歷時(shí)發(fā)生在7月的平均次數(shù)16.7次，其次為8月和6月，平均次數(shù)分別在6.8次和3.9次。9月份45分鐘、60分鐘、90分鐘歷時(shí)沒(méi)有出現(xiàn)，而5～30分鐘歷時(shí)和120、180、240分鐘均只出現(xiàn)了一次，5月和10月份只是在240分鐘、360分鐘、540分鐘和720分鐘、1440分鐘歷時(shí)出現(xiàn)。綜上說(shuō)明，7月份是濟(jì)源短時(shí)強(qiáng)降水的高發(fā)期，8月和6月次之，再次即為9月份，5月和10月天氣系統(tǒng)相對(duì)穩(wěn)定，降水強(qiáng)度較為平緩，多為層狀云降水，出現(xiàn)暴雨次數(shù)相對(duì)較少。

3 結(jié)論

本文主要使用濟(jì)源市國(guó)家氣象觀測(cè)站1985～2014年共30年的逐分鐘降雨過(guò)程資料，分別利用P&C法推求確定濟(jì)源市歷時(shí)30、60、120分鐘以5分鐘為單位時(shí)段的設(shè)計(jì)暴雨雨型，結(jié)論如下。

濟(jì)源市短歷時(shí)極值降水呈波動(dòng)變化，變化傾向率均為增加趨勢(shì)，傾向率增幅最大是180分鐘歷時(shí)，其次為120分鐘和60分鐘。7月份是濟(jì)源短歷時(shí)強(qiáng)降水的高發(fā)期，8月和6月次之，5月和10月天氣系統(tǒng)相對(duì)穩(wěn)定，出現(xiàn)暴雨次數(shù)較少。濟(jì)源市年內(nèi)降水分布的不均性和濟(jì)源市的地形密切相關(guān)，降水的空間分布與境內(nèi)山脈地形走向較為吻合;雨強(qiáng)大致均勻的降雨（第4類(lèi)）所占比例較小。歷時(shí)減小時(shí)均為單峰雨型，歷時(shí)增加時(shí)，多為雙峰雨型或多峰雨型，峰值一般出現(xiàn)在前部和中部。不論單峰雨型還是雙峰雨型，最大峰值均出現(xiàn)在1/2分位之前，基本具有“速度快、高強(qiáng)度、持續(xù)短”的特點(diǎn)。因此當(dāng)短歷時(shí)暴雨發(fā)生時(shí)，水利、水文、住建、防洪等部門(mén)應(yīng)在第一時(shí)間做好排水排澇準(zhǔn)備。