江西暴雨的氣候特點及典型強降水特征分析

張鎮(zhèn)來，陳鮑發(fā)，余俊杰

(江西省景德鎮(zhèn)市氣象局，333000，江西，景德鎮(zhèn))

0 引言

江西地處亞熱帶季風區(qū)，暴雨災害頻發(fā)，也是影響范圍最大、面積最廣，受災最重的自然災害多發(fā)地。2020年7月上旬，五河及鄱陽湖一周內接連發(fā)生12次編號洪水。7月8日20:35，鄱陽縣問桂道圩漫決；7月9日21:35鄱陽縣中洲圩潰決；7月12日19:40，永修縣三角聯(lián)圩出現(xiàn)潰堤。7月12日23:00，鄱陽湖星子站水位漲至22.63 m，創(chuàng)下該站有歷史記錄以來的最高水位，江西出現(xiàn)1998年以來最大洪澇災害，再度將暴雨研究推向高潮；之后，2021年7月的河南大暴雨，2021年8月隨州大暴雨相繼出現(xiàn)，隨著大量人員的傷亡與不可估量的經濟損失，暴雨的研究再度上升為國家戰(zhàn)略。

對于暴雨與強降水的氣候特征，國內多有專家研究，陳鳳英等[1]指出景德鎮(zhèn)山洪的短時雨強表現(xiàn)為1 h超50 mm/h、2 h超100 mm/2h、3 h達150 mm/3h等極端性特征。景德鎮(zhèn)市短時強降水天氣一般出現(xiàn)在4—9月份，7月最多，大致每年有8～9場，易發(fā)生在傍晚至上半夜時段，平均降水強度33.8 mm/h，最強達105.8 mm/h[2]。孫玉蓮[3]指出連夏7月、8月份強降水發(fā)生概率占全年強降水的66.1%，屬于典型的夜雨型和午后傍晚型。戴澤軍[4]指出近56 a湖南持續(xù)性區(qū)域暴雨過程年平均出現(xiàn)2次，最長持續(xù)日數(shù)為5 d；夏季發(fā)生次數(shù)最多占73%，冬季未發(fā)生。出現(xiàn)較多的月份5月、6月、7月和8月。遼寧省強降水主要集中在7—8月，尤其是7月下旬至8月上旬。毛冬艷等[5-9]分別分析了西南地區(qū)、遼寧省短時強降水、汛期暴雨與安徽省的暴雨氣候特征，這些均提供了較好的研究方法與參考依據。本文將通過對1980—2020年江西降水資料的分析，得出江西省不同級別暴雨的氣候特征及強降水的極端性特征，為暴雨的預報、服務提供數(shù)據來源及參考。

1 資料來源與處理方法

本文使用1980—2020年江西國家逐日降水資料，根據暴雨的強度對暴雨過程進行分類。暴雨強度的定義如下。

1)局部暴雨：5～10站暴雨為局地暴雨，5站以下不算暴雨過程，編號1。

2)區(qū)域性暴雨：10站以上暴雨，編號2。

3)較強大暴雨：5～10站以上大暴雨，編號3。

4)特強大暴雨：10～20站以上大暴雨，編號4。

5)罕見大暴雨：20站以上大暴雨，編號5。

說明：以上統(tǒng)計的暴雨站點均為江西國家站。

表1為按暴雨強度定義統(tǒng)計的1980—2020年江西暴雨過程：江西1980—2020年共有暴雨過程1 243 d，其中局部暴雨577 d，占比46.4%；區(qū)域性暴雨474 d，占比38.1%；較強大暴雨132 d，占比10.6%；特強大暴雨50 d，占比0.04%；罕見大暴雨只有10 d，相當于1次/2.5a。

表1 1980—2020年江西不同級別暴雨過程分布(國家站)

2 江西暴雨的氣候特點

對1980—2020年江西暴雨過程的月分布、不同級別的月分布、年分布、排名等進行統(tǒng)計、處理、分析，概括出江西暴雨的氣候特征。

2.1 暴雨過程的月分布特征

表2為資料統(tǒng)計得出的江西暴雨過程月分布次數(shù)，可以看到，從1—12月全年均有可能出現(xiàn)暴雨，以1月、12月、2月、10月為最少，其中1月份、12月份在41 a之中僅出現(xiàn)12次，即1月份、12月份大致4 a才會有一次暴雨過程。暴雨出現(xiàn)最多的月份是6月，計318 d，占比25.6 %；其次是5月，224 d，占比18 %；再次為7月，173 d，占比13.9 %?？梢钥吹?—7月的暴雨過程占全年57.5 %，近60%。從逐月暴雨的升降趨勢看，1—6月逐月遞增，而7—12月也為下降趨勢，與氣溫變化趨勢相似，但從統(tǒng)計的結果看，11月份出現(xiàn)暴雨的概率高于10月份，與氣溫變化趨勢相反。

表2 江西暴雨過程的月分布次數(shù)(國家站)

2.2 暴雨級別的月分布特征

表3為資料統(tǒng)計得出的江西暴雨過程不同級別的月分布，可以看到有著明顯的“金字塔”特征，隨著暴雨級別的增強，暴雨發(fā)生月份的概率明顯向6月份集中。到了級別為5的罕見大暴雨過程，6月份出現(xiàn)的概率占了全年的60%?？傮w來講不同級別暴雨的月分布也具備從1—6月逐月遞增，而7—12月下降的特點，但到了較強大暴雨過程(級別3)或以上時，7月份出現(xiàn)的概率就要明顯高于5月份，與局部暴雨(級別1)、區(qū)域性暴雨(級別2)的特征相反：表中顯示較強大暴雨過程(級別3)7月出現(xiàn)了30次，而5月僅有17次；特強大暴雨(級別4)，7月出現(xiàn)了9次，而5月出現(xiàn)了6次。特強大暴雨過程(級別4)主要出現(xiàn)在4―8月，是應對江西暴雨災害的主要季節(jié)。

表3 江西暴雨不同級別暴雨的月分布次數(shù)(國家站)

2.3 暴雨的年分布特征

對1980—2020年逐年暴雨各級別次數(shù)與最大日降水量進行分析、排名(表略)，1980—2020年平均每年出現(xiàn)暴雨過程30.3次，最多的49次，出現(xiàn)于2015年，最少18次，出現(xiàn)在2007年。從不同級別的暴雨頻率看，局部暴雨(級別1)平均每年14.1次，最多25次，最少6次；區(qū)域性暴雨(級別2)平均每年11.6次，最多21次，最少4次；較強大暴雨過程(級別3)平均每年3.2次，最多10次，最少0次；特強大暴雨過程(級別4)平均每年1.2次，最多4次，出現(xiàn)在1998年；罕見大暴雨(級別5)只有10 d，分別出現(xiàn)在1983-06-02、1984-09-01、1995-06-26、2003-06-25、2004-08-14、2010-06-19、2013-06-28、2019-06-22、2020-07-09、2020-07-08，其中2020年7月8日、2020年7月9日是唯一的連續(xù)2 d出現(xiàn)罕見大暴雨，也是唯一的一年之中有2次罕見大暴雨。同時，也可以看到1998年都沒有出現(xiàn)罕見大暴雨過程，可見其概率之低。2010年以來罕見大暴雨發(fā)生概率明顯增加，2010—2020年的11 a中的罕見大暴雨過程是1980―2009年30 a之和。

把級別3或以上的暴雨過程均稱之為大暴雨過程，統(tǒng)計得出：江西大暴雨過程平均每年4.7次，最多14次，出現(xiàn)在1998年；其次是11次，出現(xiàn)在2019年；再次為10次，出現(xiàn)在2012年。最少1次，出現(xiàn)在2007年、1991年、1987年。從目前統(tǒng)計的數(shù)據來看，江西每年都會有大暴雨過程。

2.4 極端暴雨過程排名特征

對1980—2020年江西暴雨過程按不同量級站點的多少進行排名分析(表4)，可以看到，暴雨時空分布不均，不同的降水過程表現(xiàn)出不同的極端性，其中2020-07-08、2020-07-09的極端性主要表現(xiàn)為100 mm站點數(shù)最多，而150 mm站點數(shù)、200 mm站點數(shù)也排在暴雨過程前8名。單點雨強前8名，日最大雨量均在300 mm以上，最強達393.8 mm，出現(xiàn)于2002年6月16日。按不同標準評價暴雨過程，會帶來明顯的不同結果，如按50 mm站點排名與點雨量最大排名的各前8名比較，沒有一個降水過程是相同的。但許多強降水過程則具備其中1個或多個極端性，如2020-07-08、2020-07-09在表中均出現(xiàn)了3次，最多的是2003年6月25日，在表中出現(xiàn)了4次。2018年7月6日和1983年6月2日在表中出現(xiàn)3次，2011年6月15日、2010年6月19日、2012年8月10日、1984年9月1日和2019年6月22日均出現(xiàn)2次，這些都是影響江西的極端暴雨過程。

表4 1980—2020年不同量級暴雨站點數(shù)及單點雨強排名前8的日期和雨量(國家站)

由此可見，江西暴雨出現(xiàn)最多的月份是6月，占比25.6%；其次是5月，占比18%；再次為7月，占比13.9%。1—6月暴雨日逐月遞增，而7—12月則為下降趨勢，但11月份出現(xiàn)暴雨的概率高于10月份。不同級別的暴雨分布有著明顯的“金字塔”效應，隨著暴雨級別的增強，明顯向6月份集中。到了大暴雨過程(級別3或以上)，7月份出現(xiàn)的概率就要明顯高于5月份，與局部暴雨(級別1)、區(qū)域性暴雨(級別2)的特征相反。平均每年出現(xiàn)暴雨過程有30.3次，其中局部暴雨14.1次，區(qū)域性暴雨11.6次，較強大暴雨3.2次，特強大暴雨1.2次。罕見大暴雨(級別5)只有10 d。按不同標準來評價暴雨過程，會帶來明顯的不同結果。

3 江西暴雨過程的典型強降水特征

對2016年以來的江西暴雨過程所有站點(含國家站、區(qū)域站)6 h雨量進行統(tǒng)計、分析、排名，找出6 h雨強達200 mm或以上的強降水過程，對其進行分析，以總結暴雨過程的典型強降水特征。

表5為2016年以來的6 h雨量超200 mm江西典型強降水過程1 h、3 h、6 h強降水分布，可以看到江西典型強降水1 h最大可超過100 mm，如2016年6月19日，最大1 h雨強達118.7 mm；3 h可達200 mm以上，如2019年7月14日，最大3 h雨強242.9 mm；6 h可達300 mm以上，如2020年7月8日最大6 h雨強345.2 mm。

從30 mm/1h、50 mm/3h、50 mm/6h的影響站點數(shù)來看，30 mm/1h強降水最多站數(shù)可達300站以上，由于江西省區(qū)域自動氣象站基本上每鄉(xiāng)鎮(zhèn)有1個站點，即同時會有300多個鄉(xiāng)鎮(zhèn)出現(xiàn)30 mm/1h強降水，最大379個站，出現(xiàn)在2018年7月6日；其次是372個站，出現(xiàn)在2020年7月9日。50 mm/6h強降水影響點就更廣，最多可達600站以上，如2020年7月9日，達699站，其次是594站，出現(xiàn)在2020年7月8日。

從表5中16個過程的平均情況來看，1 h雨強平均為87.5 mm，30 mm/1h站點數(shù)平均為164站；3 h雨強平均175 mm，50 mm/3h站點數(shù)平均181站；6 h雨強平均可達247 mm，50 mm/6h站點數(shù)平均達297站。

表5 2016年以來的江西暴雨過程6 h雨量超200 mm過程的強降水分布(國家站+區(qū)域站)/mm

表5 (續(xù))

由此可見，江西的極端強降水過程，1 h雨強可超100 mm，平均達87.5 mm；3 h雨強可超200 mm，平均達175 mm；6 h雨強可超300 mm，平均達247 mm。

4 景德鎮(zhèn)市典型強降水特征

在江西省16個6 h雨量超200 mm過程中(表5)，有4個過程景德鎮(zhèn)也出現(xiàn)了極端性強降水，表6是這4個過程的48 h強降水表現(xiàn)。由于景德鎮(zhèn)市水文站、水庫站降水監(jiān)測站點有601個，遠超過氣象局有的站點(60個)，所以表6中僅使用這些站點的降水觀測資料進行統(tǒng)計?？梢钥吹?，景德鎮(zhèn)市48 h的極端強降水過程中，過程最大雨量可達300 mm以上，2020年7月7—8日最強達530.5 mm；1 h雨強達70 mm以上，最強2016年6月18—19日達104 mm；3 h最大雨強達186 mm，6 h最大雨強達251.5 mm?？梢钥吹?，景德鎮(zhèn)市極端強降水的雨強特征與江西極端暴雨雨強特征的平均情況是接近的。受極端強降水影響，表中的4個過程均出現(xiàn)了大洪水，其中建國以來歷史排名第2、第3的暴雨過程就出現(xiàn)在2020年7月7—8日和2016年6月18―19日。

表6 景德鎮(zhèn)市4次典型大暴雨過程的強降水特征(景德鎮(zhèn)市水文站、水庫站)/mm

由此可見，景德鎮(zhèn)市極端強降水1 h、3 h、6 h的雨強特征與江西極端暴雨雨強特征的平均情況是接近的。受強降水影響，江河水位暴漲，當出現(xiàn)或達到這些強降水閾值時，可能會帶來極端的洪澇災害。

5 結論

本文使用了1980—2020年江西國家逐日降水資料、2016-2020年江西省國家站、區(qū)域站、景德鎮(zhèn)市水文站、水庫站的降水觀測資料，分析了江西省暴雨及暴雨過程的極端強降水特征，主要結論如下。

1)江西省1980—2020年共有暴雨過程1 243 d，其中局部暴雨占比46.4%，區(qū)域性暴雨38.1%，較強大暴雨10.6%，特強大暴雨占比0.04%。罕見大暴雨在41 a之中僅出現(xiàn)10 d，相當于1次/2.5a。

2)江西暴雨出現(xiàn)最多的月份是6月，占比25.6%；其次是5月和為7月。1—6月暴雨日逐月遞增，而7—12月則呈下降趨勢，但11月份出現(xiàn)暴雨的概率高于10月份。不同級別的暴雨分布有著明顯的“金字塔”效應，隨著暴雨級別的增強，明顯向6月份集中。對于大暴雨過程，7月份出現(xiàn)的概率就要明顯高于5月份。江西年平均暴雨過程30.3次，其中局部暴雨14.1次，區(qū)域性暴雨11.6次，較強大暴雨3.2次，特強大暴雨1.2次。按50 mm站點數(shù)、100 mm站點數(shù)、200 mm站點數(shù)、單站最大雨強等不同標準來評價暴雨過程，會帶來明顯的不同結果。

3)江西的極端強降水過程，1 h雨強可超100 mm，平均達87.5 mm；3 h雨強可超200 mm，平均達175 mm，6 h雨強可超300 mm，平均達247 mm。景德鎮(zhèn)市極端強降水1 h、3 h、6 h的雨強特征與江西極端強降水雨強特征的平均情況是接近的。受強降水影響，江河水位暴漲，當出現(xiàn)或達到這些強降水閾值時，可能會帶來極端的洪澇災害。