抚顺地区暴雨分布特征研究

资源与环境科学现代农业科技2016年第4期
暴雨是辽宁省主要灾害性天气之一[1],抚顺地处辽宁省东部山区,其“八山一水一分田”的土地结构形成了多山的地貌特征,而中温带东亚大陆季风气候造成了夏热多雨的气候特点[2]。

由于地形特征和气候环境等因素,抚顺地区极易发生时间、范围集中的灾害性暴雨[3-4]。

因此,暴雨预报一
直是预报人员重点关注的问题,有许多气象专家学者对抚顺暴雨产生的机理、天气系统及预报手段进行了较为深入的研究,取得了丰硕的成果,如吕志红等[5]
对抚顺地区特强暴雨的成因及落区进行了分析,发现天气系统辐合上升和抚顺山地的抬升作用可以触发抚顺的强降雨;张昱等[6]通过分析抚顺3个国家基本气象站的暴雨日数,发现7—8月是暴雨多发期。

近年来,区域自动站的数据补充为暴雨的研究提供了更精细的资料,鉴于鲜有学者利用区域自动站数
据资料分析抚顺暴雨,本文统计分析了抚顺地区54个气象站(包括3个国家基本气象站和51个区域自动站)2012—2014年暴雨次数和暴雨强度的发生规律并利用GIS 确定了暴雨中心位置,旨在为抚顺地区暴雨预报提供直观可靠的科学依据,以提高暴雨预报的准确率。

1资料与方法1.1资料来源
所用资料为抚顺地区2012—2014年间出现过暴雨的
54个气象站逐日20:00—20:00的降水量资料。

其中,54个气象站分布于抚顺市区、抚顺县、清原县和新宾县4个区域(图1)。

1.2暴雨判断标准1.
2.1
暴雨标准。

中国气象上规定,24h 降水量为50mm
或以上的强降雨称为暴雨,气象行业统计当日20:00到次日20:00的累积降水量,以此为依据,任一气象站20:00—20:00降水量为50mm 或以上即为该气象站出现一次
暴雨。

1.2.2
暴雨中心标准。

根据暴雨发生次数,本文以各气象站
在2012—2014年出现暴雨的总次数≥10次的站点所在的乡镇为暴雨中心。

1.2.3
强降水中心标准。

根据暴雨发生强度,本文以各气象站在2012—2014年暴雨平均降水量(R )在90~110mm 的站点所在的乡镇为强降水中心。

1.3克里金差值法
利用克里金插值法将选取的54个气象站暴雨数据资料插值为抚顺全区的数据。

克里金插值作为地统计学中的一种插值方法,在充分考虑实测数据之间的相互关系后,对每一个实测数据赋予一定的权重系数,加权平均后得到估计值[7]。

它是一种求最优、线形、无偏差的空间内插方法[8]。

2结果与分析2.1暴雨发生次数分析
2.1.1暴雨次数的统计。

统计抚顺地区54个气象站2012—
2014年暴雨发生次数,结果如表1所示,可以看出RN 最小值为1,最大值为11。

各次数段包含的站点数量占站点总数的百分率没有明显的规律性,总体看来,抚顺地区气象站点3年RN 主要集中在1~5次,RN 在该范围内的站点占总次数的50%;RN 为10或11的站点数为7个,占站点总数的12.96%。

说明抚顺地区约12.96%的站点所在的区域为抚顺地区的暴雨中心。

2.1.2
暴雨次数的空间分布及暴雨中心的确定。

抚顺地区
2012—2014年暴雨发生总次数的空间分布如图2所示,可以看出,抚顺地区近3年暴雨发生总次数呈现明显的地域差异,1≤RN≤5的站点主要分布在抚顺市区和抚顺县的中
摘要利用抚顺地区3个国家基本气象站和51个区域自动站2012—2014年逐日20:00—20:00降水资料,统计分析了暴雨次数(RN )和暴雨强度(RS )并运用GIS 进行空间插值。

结果表明:以新宾县为中心,RN 呈现从西到东、从东北到西南逐渐递增的分布趋势;抚顺县RS 最强,其他地区RS 分布较均匀;抚顺地区存在3个暴雨中心和4个强降水中心,其中,抚顺市清原县敖家堡乡和新宾县木奇镇为最显著的暴雨中心。

关键词暴雨次数;暴雨强度;暴雨中心;空间插值;辽宁抚顺中图分类号P426文献标识码A 文章编号1007-5739(2016)04-0224-02
抚顺地区暴雨分布特征研究
亢云龙1田琳1*刘多文1蔡冰2王磊3宁大可1赵思文1赵超1
(1辽宁省抚顺市气象局,辽宁抚顺113000;2辽宁省气象服务中心;3清原县气象局)
作者简介亢云龙(1987-),男,辽宁抚顺人,助理工程师,从事气象服
务和专业预报工作。

*通讯作者
收稿日期2016-01-20
km
图1抚顺地区54个气象站空间分布
RN∥次站点数∥个
百分比∥%1~52750.006~7916.678~91120.3710~11
7
12.96
表1抚顺地区2012要2014年暴雨各次数段的站点数量
及所占百分比
. All Rights Reserved.
西部以及清原县的东北部地区;6≤RN≤7的站点主要集中在抚顺市区的北部,抚顺县的中部,以及清原县的西南大部分地区;8≤RN≤9的站点主要分布于抚顺县的东南部,清原县的南部以及新宾县的大部分地区;10≤RN≤11的站点出现在新宾县的中部地区,其大致分布范围为北至上夹河镇,南至大四平镇,东至旺清门镇的三角区域。

说明以新宾县为中心,暴雨次数呈现从西到东、从东北到西南逐渐递增的分布趋势,新宾县为暴雨出现次数最高的地区,其中部的大部分地区出现暴雨次数的极值(11)。

抚顺地区6个暴雨中心站2012—2014年暴雨发生总次数如图3所示,可以看出,红升水库、木奇镇、上夹河镇3个站点RN 均达到11次;平顶山林场、旺清门镇和新宾3个站点RN 均达到10次。

由此看来,抚顺市共有3个暴雨易发中心,分别为新宾县西北部的木奇镇-上夹河镇、新宾县南部的平顶山林场-大四平镇和新宾县东部的红升水库-旺清
门镇。

2.2暴雨发生强度分析
2.2.1暴雨平均降水量统计。

统计抚顺地区54个气象站
2012—2014年暴雨平均降水量,结果如表2所示,可以看出R 最小值为51.00mm ,最大值为111.30mm 。

总体看来,抚顺地区气象站3年R 主要集中在70.00~79.99mm 范围内,R 在该范围的站点数占站点总数的40.74%;R 在90~110mm
范围的站点最少,占总站点数的16.67%。

说明16.67%的站点所在的区域为抚顺地区的强降水中心。

2.2.2
暴雨平均降水量空间分布及强降水中心的确定。

抚顺地区2012—2014年暴雨平均降水量空间分布如图4所示,从图中可以看出,抚顺地区3年R 大值区大致集中于西
南部。

具体来说,50.00mm≤R≤69.99mm 的站点极少;
70.00mm≤R≤79.99mm 的站点分布于抚顺市区大部、抚顺县东北部、清原县大部和新宾县中东部;R≥80.00mm 的站点主要分布在抚顺市区南部至新宾县西南部一带以及清原县与新宾县中部交界附近地区,其中R≥90.00mm 的站点有抚顺市区南部的塔峪镇、碾盘乡和石文、抚顺县的后安、清原县的敖家堡乡以及新宾县的木奇镇(图5)。

该6个站点R 最小值为91.50mm ,出现在碾盘乡;最大值为111.30mm ,出现在石文。

说明抚顺地区强降水中心主要分布在抚顺县南部石文到后安一线以及清原县敖家堡到新宾县木奇镇一线,其中抚顺县的石文和后安,清原县的敖家堡和新宾县的木奇镇为单次暴雨强度大值区,由暴雨引发的气象灾害风险高。

3结论与讨论
(1)以新宾县为中心暴雨次数呈现从西到东、从东北到
西南逐渐递增的分布趋势,新宾县为暴雨易发生地区;暴雨平均降水量的大值区集中于抚顺县,其他地区较均匀。

(2)根据暴雨次数,抚顺地区存在3个主要暴雨中心,分别为清原县西南与新宾县西北部交界的木奇镇-上夹河镇-敖家堡乡、新宾县南部的平顶山林场-大四平镇以及新
(下转第227页)
图例<值>
0~58~96~710~11
km
图2抚顺地区2012—2014年暴雨发生总次数
的空间分布120.0020.00
40.00
60.0080.00100.000
气象站
图5抚顺地区强降水中心站2012—2014年暴雨
平均降水量R∥mm 站点数∥个
百分比∥%51.00~69.991120.3770.00~79.992240.7480.00~89.991222.2290.00~111.30
916.67
表2抚顺地区2012—2014年暴雨平均降水量各级包含
的站点数及所占的百分比
12369
图3
抚顺地区暴雨中心站2012—2014年
暴雨发生总次数
气象站
降水量∥mm
90.00~120.00
80.00~89.9970.00~79.9950.00~69.99
km
图4抚顺地区2012—2014年暴雨平均降水量的
空间分布
亢云龙等:抚顺地区暴雨分布特征研究
. All Rights Reserved.
(上接第225页)
宾县东部的红升水库-旺清门镇。

(3)根据暴雨强度,抚顺地区存在4个强降水中心,分别为抚顺县的后安、抚顺县的石文、清原县的敖家堡以及新宾县的木奇。

(4)通过暴雨次数和暴雨强度的叠加得出,抚顺市清原县敖家堡乡和新宾县木奇镇为最显著的暴雨中心,汛期应密切关注暴雨带来的气象灾害。

(5)近年来随着抚顺市区域自动站增加以及传输率的提高,气象资料利用率显著提高,但是时间序列有限,资料完整仅限2012年之后,仅用3年的气象资料对于说明暴雨中心效果有限,此工作仍需持续,运用多年资料更具说服力。

4参考文献
[1]刘静,任川,崔胜权.2013年汛期辽宁地区3次短时暴雨过程对比分
析[J].现代农业科技,2014(7):266-267.
[2]全美兰,吕志红,祝新宇,等.相似环流背景下2次暴雨过程对比分析[J].中国农学通报,2015,31(28):237-243.
[3]王敏,谭向诚.北京城市暴雨和雨型的研究[J].水文,1994(3):58-64.
[4]吴春英,全美兰,刘帅,等.2013年8月16日抚顺特大暴雨过程分析[J].中国农学通报,2015,31(1):224-230.
[5]吕志红,张鸿,全美兰.2010年7月31日抚顺特强暴雨成因及落区
分析[J].中国农学通报,2014,30(5):303-308.
[6]张昱,李亮,张鸿,等.抚顺市暴雨气候特征及灾害风险区划研究[J].
现代农业科技,2014(23):254-255.
[7]李俊晓,李朝奎,殷智慧.基于ArcGIS的克里金插值方法及其应用[J].测绘通报,2013(9):87-90.
[8]朱蕾,黄敬峰.山区县域尺度降水量空间插值方法比较[J].农业工程
学报,2007,23(7):80-85.
紧接着本站降水开始。

部分雨量站出现大雨,其中5个地方的降水量已经超过了50mm,6:48,根据云系的宏观物理特征,诊断云系的降水能力,作出未来6h内还将出现20~30
mm的降水,并发布预警信号。

(3)条件允许时,用本区的常规云状、云量资料分析云场强度,据此做出未来6~12h暴雨落区预报(用于发布暴雨预警信号)。

2003年6月9日的暴雨,实况雨量50.7mm,就是根据(1)与(2)2点监视一个华北气旋的活动发布了朝阳暴雨预报,2008年7月14日用本方法做了一次局地暴雨预报,均取得良好的效果。

3利用雷达回波与天气形势结合预报强降水
3.1低涡[3]的产生和发展造成大暴雨
2001年7月4日的暴雨,雨量52.8mm,此天气过程是由低涡所造成,该低涡的产生和发展造成暴雨。

在低涡生成阶段,低涡的东北部有数块大小不均,强度不等的回波,呈弧形排列,向北突出。

在低涡的发展阶段,开始形成近5条近似平行,强度不等的弧状对流回波带。

其后随着回波带的迅速发展合并,形成2个主要回波带,它们具有明显的气旋性旋转特征,并进而合并为一体,成为一明显的涡旋状回波。

同时在主要回波带的南部,出现2~3条近似平行,长100~200km、宽20km或40km左右,呈东北-西南向的对流性回波,沿高空气流移动并不断补充到主要回波带内,这对于主要回波带的发展和持续有一定的作用。

与主要回波带相对应,暴雨出现在低涡移动的右前方,即低涡的偏南气流里,而低涡中心所经地区的雨量很大[5]。

3.2低压及切变线[4]造成大暴雨进行雷达回波分析2005年7月11日的局地暴雨实况雨量本站75.1mm。

进行雷达回波监测,在锋前暖区中出现的中尺度低压和切变线,当有雷达回波相配合时,回波易增强发展而产生暴雨;当有雷达回波带通过中尺度低压及切变线时,可在低压和切变线附近突然诱发出对流单体,发生合并,使回波强烈发展并迅速停滞,造成的局地暴雨。

利用这种形势可对局地暴雨作出短时效的估计分析。

2003年6月9日的暴雨降水50.7mm,雷达探测表明,中尺度低压发生在锋前暖区内,这一中尺度低压,加强了湿空气的上升运动和空中云雨的合并,促使了降水性质的转化和降水量的增强。

另外,根据笔者的工作经验,并根据观测云的宏观物理特征,提出一个特大暴雨前的云场模式[5](图1)。

第1阶段不是特大暴雨所特有的云系。

第2阶段是大范围大暴雨的特征云系。

第3阶段是大范围特大暴雨落区位置的特征云系。

以上3个阶段在单站时可观测到,而在云场分析上则最清晰,最明确。

当特大暴雨云场第2阶段出现时可发布大范围大暴雨预报,平均预报时效约24h,第3阶段出现时可报特大暴雨落区,时效6~12h。

暴雨是一种中尺度现象,它的生成是不同尺度运动系统相互作用的结果,天气尺度系统为暴雨提供大尺度环境条件,即引起中间尺度或中尺度扰动生成,在中尺度扰动中产生暴雨团,暴雨团又由许多降水单体组成。

但目前常用的方法是做好形势预报,然后按照分型做暴雨预报。

但即使大形势报得准,如果对触发暴雨的中尺度系统没有抓住,仍无法预报出暴雨。

因此除了上述这3种基本的方法外,还有中、小尺度系统分析、动力学诊断分析、数值模拟和数值预报等等。

4结语
提高暴雨预报水平是预报业务面临的一项永恒的任务,在目前的数值预报水平下,适应预报精细化要求不断提高的形势,以数值预报为基础,综合应用多种气象信息和预报技术做出暴雨预报,使暴雨预报不漏报、不空报,并善于从预报的失误中找出新的预报思路和方法,使暴雨预报的准确率更高。

5参考文献
[1]蒋尚城.卫星云图在暴雨分析预报中的应用[M]//暴雨文集,长春:吉
林人民出版社,1978:154-171.
[2]范兰艳,陶林.朝阳地区罕见的秋季暴雨天气过程分析[J].江西农业
大学学报,2011(增刊):148-152.
[3]康艳青,曾颖,王萍,等.2015年6月8日湖南省中部大暴雨成因分
析[J].现代农业科技,2015(15):237-240.
[4]张旭.阜新地区09年7也11日暴雨天气过程分析[C]//辽冀蒙临市
气象技术协作区第33届学术交流会论文集,2009:51-53. [5]蒋尚城.利用卫星云图分析中低纬系统的相互作用[M]//气象卫星资
料分析应用,北京:气象出版社,1985:36-42.
第1阶段:第2阶段:第3阶段:
高云发展(侵入)低空层状云侵入,层状云内(后)有对流云
形成高低空双层结构。

发展,形成混合云结构。

Ci(Cs)→Ci,Cs(或Ac),→1、Sc→cb→Sc(As)
Sc(Fs,St)2、Sc→As→Ns
→特大暴雨(多见于本站)。

图1特大暴雨前的云场模式
范兰艳等:卫星云图、雷达回波在暴雨分析预报中的应用. All Rights Reserved.。