1990—2019年連城縣二十四節(jié)氣降水分析

陳群聲 曾裕龍 陳世煒 曹鎮(zhèn)鴻 林金勇

(1.福建省連城縣氣象局，福建 龍巖 366200；2.福建省永定區(qū)氣象局，福建 龍巖 364100)

1 概述

2016年11月,聯(lián)合國(guó)教科文組織正式將中國(guó)申報(bào)的“二十四節(jié)氣”列入人類(lèi)非物質(zhì)文化遺產(chǎn)代表名錄，這意味著我國(guó)古代勞動(dòng)人民智慧的結(jié)晶得到世界的認(rèn)同。二十四節(jié)氣反映了氣溫、降水、物候和農(nóng)業(yè)活動(dòng)的變化，對(duì)我國(guó)農(nóng)業(yè)生產(chǎn)活動(dòng)具有非常重要的指導(dǎo)意義。

近些年來(lái)不少學(xué)者對(duì)二十四節(jié)氣做過(guò)各方面的研究，比如邢開(kāi)瑜等對(duì)四川省3個(gè)區(qū)域“二十四節(jié)氣”氣候特征分析進(jìn)行了研究[1]；沈姣姣等對(duì)近60年西安市二十四節(jié)氣氣溫變化特征及突變分析進(jìn)行了研究[2]；梁倩敏等對(duì)1981—2010年肇慶市二十四節(jié)氣氣溫與降水變化進(jìn)行了研究[3]。然而，目前還沒(méi)有學(xué)者對(duì)連城縣這種縣級(jí)區(qū)域的“二十四節(jié)氣”降水分析研究。本文通過(guò)對(duì)連城縣1990—2019年30年日降水量統(tǒng)計(jì)分析，尋找二十四節(jié)氣降水的變化規(guī)律，為連城縣降水預(yù)報(bào)尤其在暴雨預(yù)報(bào)方面提供技術(shù)參考。

2 二十四節(jié)氣分類(lèi)

二十四節(jié)氣包含十二個(gè)節(jié)和十二個(gè)氣，每個(gè)節(jié)后面跟著個(gè)氣，例如立春為一個(gè)節(jié)，雨水為一個(gè)氣，依次交替。二十四節(jié)氣以太陽(yáng)在黃道上的周年視運(yùn)動(dòng)，每隔黃經(jīng)15度，時(shí)間約相差15天，也就是說(shuō)每個(gè)節(jié)氣的時(shí)長(zhǎng)約為15天，本文分析中以15天作為每個(gè)節(jié)或氣的時(shí)間周期。

二十四節(jié)氣按時(shí)間順序依次為：立春、雨水、驚蟄、春分、清明、谷雨、立夏、小滿(mǎn)、芒種、夏至、小暑、大暑、立秋、處暑、白露、秋分、寒露、霜降、立冬、小雪、大雪、冬至、小寒、大寒。

表1為二十四節(jié)氣時(shí)間表，每年各個(gè)節(jié)氣時(shí)間會(huì)有所不同，誤差在一兩天內(nèi)。

表1 二十四節(jié)氣時(shí)間表

3 研究區(qū)域與方法

3.1 研究區(qū)域

連城縣位于武夷山南段東側(cè)，介于北緯25°13′～25°26′，東經(jīng)116°32′～117°10′。境內(nèi)中部偏西是一片自北向南的串珠狀河谷盆地，東及東南部為玳瑁山脈的梅花山中山區(qū)，地勢(shì)較高；西部為武夷山支脈的松毛嶺次中山區(qū)。全境多為低山丘陵盤(pán)踞。

圖1 連城縣地圖

3.2 研究方法

本文選取連城縣國(guó)家氣象觀測(cè)站1990—2019年共計(jì)30年的每個(gè)節(jié)或氣的總降水量，對(duì)這30年期間每個(gè)節(jié)氣的降水進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析。例如2019年立春降水量26.5mm，即為2019年2月4日(當(dāng)日立春)到2月18日這期間15天的雨量之和。

4 結(jié)果與分析

4.1 平均降水量

統(tǒng)計(jì)連城縣1990—2019年期間二十四節(jié)氣的平均降水量變化，如圖2所示。

從圖2可見(jiàn)，連城縣二十四節(jié)氣降水量分布呈單峰型分布的特點(diǎn)。其中，降水量最大的節(jié)氣為芒種，為157.9mm，其次是小滿(mǎn)，為138.2mm，降水量最小的為霜降，只有20.4mm。從春分開(kāi)始，降水量顯著增多，春分到芒種的降水量呈現(xiàn)明顯上升過(guò)程，芒種過(guò)后下降明顯，到下半年立秋有個(gè)弱明顯的反彈，進(jìn)入白露降水量趨于平緩。

圖2 連城縣二十四節(jié)氣平均降水量變化

春分，二十四節(jié)氣定義為“晝夜均而寒暑平”，也就是說(shuō)春分那天晝夜等長(zhǎng)，北半球進(jìn)入春分后開(kāi)始晝長(zhǎng)夜短，氣象諺語(yǔ)有言：春分前冷，春分后暖；春分前暖，春分后冷。春分節(jié)氣時(shí)間大多為3月20日，此時(shí)正值福建春雨季，東亞大槽明顯減弱，西風(fēng)帶槽脊活動(dòng)明顯增多，蒙古到東北地區(qū)常有低壓活動(dòng)和氣旋發(fā)展，低壓移動(dòng)引導(dǎo)冷空氣南下。當(dāng)長(zhǎng)波槽東移，受冷暖氣團(tuán)交匯影響，會(huì)出現(xiàn)連續(xù)陰雨和倒春寒天氣，也就是雨水開(kāi)始明顯增多。而小滿(mǎn)芒種時(shí)期一般為五六月份，諺語(yǔ)有“小滿(mǎn)江河水滿(mǎn)”“芒種南風(fēng)揚(yáng)”“大雨滿(mǎn)池塘”等說(shuō)法。從5月開(kāi)始，福建進(jìn)入前汛期雨季，西風(fēng)帶的東亞大槽日趨減弱、北縮，副高逐漸加強(qiáng)，500hPa逐漸轉(zhuǎn)為偏南風(fēng)，源源不斷的東南季風(fēng)帶來(lái)了不斷的降水。芒種之后，連城縣在副高控制下轉(zhuǎn)入夏令高溫、少雨、晴熱天氣。而下半年的降水多為臺(tái)風(fēng)影響帶來(lái)降水，近三十年臺(tái)風(fēng)統(tǒng)計(jì)結(jié)果，8月臺(tái)風(fēng)平均數(shù)最多，為2.0個(gè)，這就印證了下半年立秋時(shí)節(jié)降水明顯增多的事實(shí)。

二十四節(jié)氣中，表示雨水增多的節(jié)氣有雨水、谷雨、芒種，從圖2的降水變化圖看，連城縣以上三個(gè)節(jié)氣都符合雨水增多的指標(biāo)。

4.2 暴雨場(chǎng)次分布

連城縣1990—2019年期間二十四節(jié)氣出現(xiàn)暴雨場(chǎng)次分布如圖3所示。從圖3可以看到，連城縣1990—2019年二十四節(jié)氣暴雨次數(shù)主要集中在上半年，而且上半年呈現(xiàn)二浪上升態(tài)勢(shì)，在芒種節(jié)氣達(dá)到高峰，該節(jié)氣暴雨場(chǎng)次多達(dá)26場(chǎng)。暴雨頻發(fā)的節(jié)氣有春分(13場(chǎng))、谷雨(11場(chǎng))、立夏(11場(chǎng))、小滿(mǎn)(18場(chǎng))、芒種(26場(chǎng))、立秋(13場(chǎng))。

圖3 各節(jié)氣暴雨場(chǎng)次

為什么小滿(mǎn)(5月21或22日)、芒種(6月5日或6日)的暴雨場(chǎng)次這么多呢？5月、6月是福建前汛期，500hPa環(huán)流形勢(shì)從緯向環(huán)流向經(jīng)向環(huán)流調(diào)整。中低緯度方面副熱帶高壓位置適中穩(wěn)定，當(dāng)副高脊線(xiàn)穩(wěn)定在18°N～20°N，西脊點(diǎn)西伸至東經(jīng)110°N～120°N時(shí)，副高北側(cè)西南暖濕氣流影響華南一帶，低槽后南下冷空氣與副高北側(cè)西南暖濕氣流在福建中部交匯[4]，對(duì)連城縣形成產(chǎn)生連續(xù)性暴雨的穩(wěn)定環(huán)流背景，此外低空西南急流的形成與加強(qiáng)為暴雨的產(chǎn)生提供了不斷的水汽輸送。

圖4為2010年6月15日08時(shí)連城上空暴雨環(huán)流形勢(shì)圖，由圖可見(jiàn)，6月15日08時(shí)，500hPa中高緯度為兩槽一脊型，西太平洋副高位于東南沿海一帶，中低緯度有南支小槽波動(dòng)。850hPa在江西、湖南、廣西一帶存在低渦切變且切變略有東移，連城縣剛好處于切變南側(cè)西南急流控制下。高空槽東移配合低層切變及西南急流對(duì)連城本站(15日)產(chǎn)生了70.9mm的暴雨。

圖4 2010年6月15日08時(shí)暴雨環(huán)流形勢(shì)

據(jù)統(tǒng)計(jì)，連城縣1990—2019年小滿(mǎn)及芒種節(jié)氣中環(huán)流背景為兩槽一脊型產(chǎn)生的暴雨占比達(dá)91%，且這類(lèi)型的暴雨幾乎伴隨著中低層切變與低空急流。這對(duì)于連城縣5～6月暴雨預(yù)報(bào)具有重要指導(dǎo)意義，一旦出現(xiàn)此類(lèi)型環(huán)流形勢(shì)，就要考慮降水量預(yù)報(bào)為暴雨等級(jí)。

從圖3不難發(fā)現(xiàn)，立秋(8月7或8日-8月22或23日)這個(gè)節(jié)氣也是暴雨多發(fā)節(jié)氣，因?yàn)?月為臺(tái)風(fēng)平均數(shù)最多月份，而連城縣東西為山脈，中間為河谷盆地，這一特殊地形為臺(tái)風(fēng)暴雨產(chǎn)生提供了有利地形。歷史上有名的臺(tái)風(fēng)與地形合力作用產(chǎn)生暴雨的為1996年8月8日發(fā)生在閩西地區(qū)的特大暴雨。

5 結(jié)論

①連城縣二十四節(jié)氣中降水量最大的節(jié)氣在芒種，降水量從清明開(kāi)始明顯增多，到芒種達(dá)頂峰，白露后明顯減少。

②二十四節(jié)氣表示雨水增多的節(jié)氣有雨水、谷雨、芒種，連城縣對(duì)應(yīng)的這三個(gè)節(jié)氣與其指示意義相符。

③連城縣在芒種節(jié)氣中暴雨高發(fā)，在該時(shí)段內(nèi)一旦出現(xiàn)兩槽一脊型環(huán)流形勢(shì)且配合中低層切變與低空急流時(shí)，預(yù)報(bào)員在降水預(yù)報(bào)中要考慮暴雨等級(jí)。下半年降水主要集中在立秋時(shí)節(jié)，該時(shí)節(jié)受臺(tái)風(fēng)影響最大，因連城縣地形環(huán)境特殊，在該時(shí)節(jié)的臺(tái)風(fēng)降水預(yù)報(bào)中，預(yù)報(bào)員也要積極考慮暴雨的發(fā)生。