1967—2017年兴安盟暴雨时空分布特征分析

1967—2017年兴安盟暴雨时空分布特征分析徐青竹（兴安盟气象局，内蒙古 乌兰浩特市 137400）摘要利用1967—2017年近51a兴安盟8个国家级气象观测站的逐日降水资料，采用线性倾向估计、11a滑动平均和EOF分解等统计方法，对当地暴雨的气候特征、暴雨的年际和年代际变化以及暴雨的时空演变特征进行分析，结果表明：（1）兴安盟暴雨日数的中心轴线呈南北走向，正好位于西风带上大兴安岭的背风坡沿线；而暴雨雨量大值区域主要位于东部，由蒙古高原向松辽平原过渡的低海拔地区。

（2）近51a来兴安盟暴雨日数呈减小的负增长趋势，并经历了偏少—显著偏多—显著偏少—偏多4个阶段。

（3）暴雨日数EOF分解前两个模态可以代表兴安盟暴雨日数空间分布类型的一半以上，依次表现为全盟一致型和东—西反向型。

关键词兴安盟；暴雨；年代际变化；时空分布文章编号 1005-8656（2019）01-0009-04中图分类号 P458.121.1 文献标识码 A doi:10.14174/ki.nmqx.2019.01.002引言兴安盟位于内蒙古自治区东北部，因地处大兴安岭山脉中段而得名。

其在气候特征上属于温带大陆性季风气候，四季分明。

春季干旱多风，夏季温热短促，秋季气温急剧下降，秋霜早，冬季严寒漫长。

兴安盟年平均降水量338.0～469.3mm，降水年际变率大，年降水量的63%～74%集中在6—8月，降水的空间分布由北向南逐渐递减。

由于地处大兴安岭向松嫩平原过渡地带，兴安盟境内地形自西北向东南呈阶梯状下降，受特殊的地形影响，虽然年平均降雨量较少，但是暴雨这种突发性的强降水事件加之地形上的下坡效应，极易诱发山洪等次生灾害[1-2]。

尤其该地区的暴雨多发生于沿大兴安岭一线，并具有局地性强、降水强度大等特征，常常给当地带来严重的经济损失[3]。

刘宽晓[4]、刘艳平[5]和张兴源[6]等对兴安盟夏季降水的气候特点进行了分析，但是对暴雨气候特征以及暴雨时空变化规律的研究较少，因此，研究兴安盟地区暴雨的发生频率、强度、气候特征和时空分布规律，可以为深入了解本地暴雨的气候特征以及进一步提高暴雨预报准确率提供科学的参考依据。

1 资料和方法本文采用1967—2017年兴安盟8个国家级气象观测站的逐日降水资料，定义日降水量（日界为20时）≥50.0mm为暴雨、≥100.0mm为大暴雨。

由于当地自动气象站较少，定义当一个或一个以上站点日降水量≥50.0mm，则记为一个暴雨日数。

在分析暴雨的年际、年代际变化特征时采用线性倾向估计[7]和11a滑动平均法[8]，分析暴雨日数的时空分布特征时采用经验正交函数分解（EOF）法[9]等。

2 兴安盟暴雨的气候特征2.1暴雨总体分布情况对兴安盟1967—2017年的暴雨发生日数进行统计，得到近51a来暴雨日数的空间分布（图1a）：兴安盟地区的暴雨日数分布呈现出自东向西递减的趋势，东北部的胡尔勒站为暴雨总日数的中心区域，51a共计发生暴雨54次。

阿尔山站发生暴雨频数最低，51a共计发生暴雨15次。

且从暴雨日数的空间分布结合地形来看，兴安盟地区暴雨日数的中心轴线正好位于西风带上大兴安岭的背风坡沿线。

对兴安盟逐站发生的暴雨进行雨量统计，得到暴雨雨量平均值的空间分布（图1b)。

可以看出，兴安盟平均暴雨雨量的分布呈现出以大兴安岭为界东南多、西北少的分布特征，东部的乌兰浩特市为平均暴雨雨量的中心区域。

从地形上来看，兴安盟平均暴雨雨量大值区域主要位于由蒙古高原向松辽平原过渡的低海拔地区。

图1 1967—2017年暴雨总日数分布（a）、1967—2017年平均暴雨雨量分布（b）本文规定，当某天有一个或一个以上站点日降水量≥50.0mm，则记为兴安盟地区的一个暴雨日数。

对51a来兴安盟的总暴雨日数按月进行分类，以分析兴安盟暴雨的主要发生时段以及月际差异，结果如表1所示：近51a来，兴安盟的暴雨均出现在5—9月，主要发生在7月份，共计113次，占总暴雨日数的57.4%；8月和6月次之，分别发生44次和33次，占比22.3%和16.8%；5月份发生暴雨次数最少，51a来仅发生一次。

可见，兴安盟的暴雨主要发生在6—8月的主汛期时段，其中又以7月份发生次数最多，是当地防范暴雨发生的主要时段。

月份56789暴雨日数/d133113446占比/%0.516.857.422.3 3.0表1 1967—2017年5—9月暴雨日数对暴雨雨量每隔10.0mm为一个区间划分不同降水强度，以此来分析兴安盟近51a来各种强度暴雨的发生频数（见表2）：当地发生的暴雨，其日降水量以50.0～80.0mm为主，占比80%以上，其中又以50.0～60.0mm的暴雨发生的最多。

而日降水量100.0mm以上的大暴雨发生的较少，51a来仅发生14次，占比5.2%。

表2 1967—2017年不同强度暴雨发生频数暴雨强度/mm50.0≤r＜60.060.0≤r＜70.070.0≤r＜80.080.0≤r＜90.090.0≤r＜100.0r≥100.0次数/次 115 73 33 22 1114占比/%42.927.212.38.2 4.1 5.2 2.2暴雨日数的年际、年代际变化特征对兴安盟暴雨日数的距平序列做线性趋势估计和11a滑动平均(图2)，暴雨日数的线性增长率为-0.13d/10a（即每10a暴雨日数线性减少0.13d），没有通过0.05显著性水平检验。

表明兴安盟近51a来夏季暴雨日数呈减小的负增长趋势，变化不大。

此外，夏季暴雨日数还存在明显年代际变化特征。

由11a平滑滤去年际变化后的暴雨日数的距平时间序列可以看出，1982年之前兴安盟的暴雨日数处于略偏少期，1983年到20世纪90年代中期一直处于显著偏多期，20世纪90年代中期到2012年则又转变为显著偏少期，2012年到现在暴雨日数又呈现一个逐渐增加的趋势。

总体来看，近51a来，兴安盟夏季暴雨日数经历了偏少—显著偏多—显著偏少—偏多四个阶段。

图2 1967—2017年暴雨日数距平序列、11a滑动平均后的距平 序列、线性变化趋势线2.3暴雨雨量的年际、年代际变化特征对兴安盟年平均暴雨雨量的距平序列也做了线性趋势估计和11a滑动平均(图3)。

兴安盟年平均暴雨雨量的线性增长率为1.59mm/10a（即每10a平均暴雨雨量线性增长1.59mm），通过了0.05显著性水平检验。

表明近51a来兴安盟夏季暴雨雨量略呈增长趋势。

暴雨雨量的年代际变化特征没有暴雨日数的y= -0.0129x+ 0.3753R ² = 0.0068-6-4-224681019671972197719821987199219972002200720122017暴雨日数/d年份暴雨日数距平序列11a滑动平均后的距平序列线性(暴雨日数距平序列)47.5°N47.5°N123.5°E123.5°Ed年代际变化特征明显。

由11a 平滑后的暴雨雨量的距平时间序列可以看出，1977年之前兴安盟年平均暴雨雨量低于气候平均水平，处于暴雨雨量偏少期；1977—1990年之间的年平均暴雨雨量基本维持在气候平均状态，处于暴雨雨量正常期；随后从1990年开始到2005年，兴安盟以5a 为一个周期，年平均暴雨雨量经历了偏少—偏多—偏少三个阶段；2006年以后至2017年，暴雨雨量持续处于偏多期。

图3 1967—2017年平均暴雨量距平序列、11a 滑动平均后的 距平序列、线性变化趋势线3 兴安盟暴雨日数的时空变化特征为进一步了解兴安盟暴雨日数的时空演变特征，对兴安盟8个国家级气象观测站51a 的暴雨日数序列作经验正交函数分解。

结果表明，分解所得前2个特征向量的累计方差贡献率已达到51.6%，可以代表近51a 来兴安盟暴雨日数空间分布类型的一半以上。

暴雨日数EOF 分解的第一特征向量方差贡献率为35.2%，表现为全盟一致型，第一模态的空间分布型及标准化时间系数序列（图4）。

该模态主要表现为全盟暴雨日数呈现一致偏多或者一致偏少的同位相分布，高值中心主要位于东北部的胡尔勒一带。

对应的时间序列可以看出这一模态存在着明显的年际变化，同时从滑动平均后的结果可以看出，暴雨日数还存在着年代际变化的特征。

20世纪70年代中期以前以正位相为主，70年代中期到80年代中期转变为负位相，80年代中期到20世纪末为一个较长时间的正位相期，20世纪初到2015年又转变为一个较长时间的负位相期，随后又转变为正位相。

图4 暴雨日数EOF 分解第一模态的空间分布型（a）及标准化时间系数（b）第二模态的方差贡献率为16.4%，表现为东—西反向型，即当东部暴雨日数偏少时，西部暴雨日数偏多；反之，当东部暴雨日数偏多时，西部暴雨日数偏少。

两个大值区同样分别位于东北部的胡尔勒和南部的突泉地区。

与之对应的时间序列也存在着年际和年代际变化，从11a 滑动平均后的结果可以看出，20世纪80年代之前主要表现为负位相，80年代到21世纪初期的很长一段时间表现为正位相，20世纪初到2010年左右转变为明显的负位相，之后又以正位相为主（图5）。

图5 暴雨日数EOF分解第二模态的空间分布型（a）及标准化时间系数（b）47.5°N123.5°E47.5°N123.5°Eaa4 结论通过对兴安盟近51a 来暴雨气候特征及其时空演变规律的分析得到以下结论:（1）兴安盟暴雨日数的中心区域位于东北部的胡尔勒，中心轴线呈南北走向，正好位于西风带上大兴安岭的背风坡沿线；而暴雨雨量大值中心位于东部乌兰浩特一带，大值区域主要位于由蒙古高原向松辽平原过渡的低海拔地区。

（2）兴安盟暴雨主要发生在6—8月的主汛期时段，其中又以7月份发生次数最多，是当地防范暴雨发生的主要时段。

而当地所发生的暴雨，雨量主要集中在50.0～60.0mm，接近暴雨总次数的50%。

（3）近51a 来兴安盟夏季暴雨日数经历了偏少—显著偏多—显著偏少—偏多四个阶段。

（4）暴雨日数EOF 分解前两个模态可以代表兴安盟暴雨日数空间分布类型的一半以上。

第一模态主要表现为全盟一致型，第二模态主要表现为东—西反向型。

Analysis of spatial -Temporal Distribution Characteristics ofthe Rainstorm in Hinggan League from 1967 to 2017Xu Qingzhu(Hinggan League Meteorological Bureau,Inner Mongolia Ulanhot 137400)Abstract Based on the daily precipitation data of 8 national meteorological stations in Hinggan League in the past 51 years from1967 to 2017, the statistical methods of linear tendencies estimation, 11 years moving average and the EOF analysis are used to research the climatic characteristics, the interannual and interdecadal changes and the spatial-temporal distribution characteristics of rainstorm in Hinggan League. The results show as follows. (1)central axis of rainstorm days runs north to south in Hinggan League, which is along with the leeward slope of Da Hinggan Mountains on the westerlies. The large value area with storm rainfall is mainly located in the east which is the low-altitude transition region from Mongolia plateau to Songliao Plain. (2) The rainstorm days show a decreasing negative growth trend and experience four stages of less than normal - significantly more than normal - significantly less than normal - more than normal in Hinggan League.(3)The first two modes of EOF analysis for rainstorm days can represent more than half of the spatial distribution types in Hinggan League. The first mode is uniform type and the second mode is east to west reverse type .Key Words Hinggan League; Rainstorm; Interdecadal change; Spatial and temporal distribution参考文献[1]孙荣宇,刘雅婷,高宇,等.2012年7月21—22日兴安盟地 区暴雨天气过程分析[J].内蒙古气象,2014(6):13-15.[2]孙荣宇.2014年夏季内蒙古东部一次对流暴雨成因分析[J]. 内蒙古科技与经济,2016(12):50-52.[3]孙荣宇,孙颖.2012年夏季兴安盟3次暴雨过程对比分析[J]. 内蒙古科技与经济,2012(23):49-51.[4]刘宽晓,徐蔚军,张俊洋,等.多种指导预报产品对兴安盟 降水、气温检验与分析[J].内蒙古气象,2005(4):12-14.[5]刘艳平,高宇,孙荣宇.2013年6月29日兴安盟局地暴雨过 程分析[J].内蒙古科技与经济,2015(16):55-57.[6]张兴源,钱连红,张丽云.兴安盟大气降水时空分布特征及 降水效率分析[J].内蒙古水利,2013(3):36-37.[7]张凌云,刘蕾,王艺,等.近56a 柳州高温天气的气候特征 及类型分析[J].气象研究与应用,2017,38(4):1-6，117.[8]马洪亮,马燕,薛福民.天山天池近49年气候变化特征[J]. 气象科技,2010,38(2):209-213.[9]赵虹,秦正坤,王金成,等.经验正交函数分解质量控制法在地面观测资料变分同化中的个例研究与应用[J].气象学报,2015,73(4):749-765.。