近59年来广州市暴雨的变化特征

广州地处珠江三角洲，濒临南海，海洋性气候特征显著，由暴雨引发的洪涝灾害，对广州地区 的交通，农业生产、工业生产、群众生活等方面造成严重影响［1］。对暴雨气候变化特征的认识和提 高预报服务水平，对于科学防洪减灾及社会经济持续健康发展意义重大。目前，国内在研究暴雨的 气候特征及暴雨过程技术总结方面已有不少研究论文，贺芳芳［2］分析了近 30 年上海地区暴雨的年、 月际及暴雨成因的变化特征，认为 1995 年以来，上海地区暴雨逐渐向强、局部、特短时间方向变化； 凌良新等［3］分析了 1957～2007 年广东省潮州市的资料，发现当地暴雨主要发生在 4～9 月，暴雨气 候事件初发时间有提前趋势；广东省许多市县的气象工作者，对本地暴雨气候特征做了类似的研究 [4-7]。本文采用广东省气候中心的 1951～2009 年广州市逐日降水量资料，按照广东省降水强度等级 划分标准[8]，以 24 h(20:00～20:00)日降水量 R≥50 mm 统计为一个暴雨日，当 R≥100 mm 统计为一 个大暴雨日，建立广州逐年、逐月暴雨日数及暴雨初、终日序列，运用 Excel 统计和回归分析方法［9］， 统计分析近 59 年广州市暴雨的变化特征。
2 年暴雨日数与年平均温度的关系
59 年来广州市暴雨日距平与年平均气温距平，1974 年之前多数年份存在着正相关(图 4)，也就 是说年暴雨日基本上随气温的升高(降低)而增多(减少)。但 1975 年后无相关特性。年暴雨日距平与 平均气温距平的相关系数为 0.14，年暴雨量和年平均温度的相关系数也只有 0.09，说明两组比较数 据之间的相关性较弱。
近 59 年来广州市暴雨的变化特征1
周小云
(广东省气象科技服务中心，广东广州 510080) 摘 要：利用 1951～2009 年广州市逐日降水资料，采用统计方法分析了近 59 年来广州市暴雨的逐月分布及年际 与年代际变化特征，并分析了暴雨的初终日变化及持续天数。结果表明：除 12 月外每个月都有暴雨出现的可能，但 主要集中在 4～9 月，暴雨日数具有单峰特征，峰值出现在 5 月；大暴雨日数具有双峰型特征，峰值分别出现在 5～6 月与 8 月。暴雨日的年际变化大，近 59 年来广州市年暴雨日数呈每 10 年 0.29 d 的线性增长趋势。广州市暴雨与年 降水量存在着显著正相关。 关键词：气候学；变化特征；相关性；暴雨日数；广州市暴雨
表 1 1951～2009 年广州暴雨和持续性暴雨的年代分布及频次
时段
暴雨
日数
增长/%
大暴雨
日数
增长/%
特大暴雨 日数
持续 2 d 暴雨/次
持续 3 d 暴雨/次
持续性暴雨 月份 频率/%
1951～1960 年
44
14
1961～1970 年
57
30
11
12
1971～1980 年
50
-12
13
18
1981～1990 年
8
6
4
2
0 y = -0.018 6x + 4.687 8 1951年 1961年 1971年
1981年
1992年
2002年
图 3[LU2] 1951～2009 年广州市暴雨初、终日逐月出现的频率(a)及年际变化趋势(b)
1.4 暴雨强度的特征及极值
59 年广州市暴雨的日雨量平均为 79.5 mm，最大值 284.9 mm 出现在 1955 年 6 月 6 日。暴雨、 大暴雨和特大暴雨占总暴雨日数的比例分别是：82.1%、17.4%和 0.5%。近 19 年来暴雨日数递增的 速度较快(表 1)。大暴雨日数的变化基本在 10 年 11～14 d 内摆动，以增、减相间的形式分布；但 与暴雨级别不同的是，最近 9 年大暴雨级别的日数比上一年代减少了 46%。
日。
4)近 59 年来广州市出现连续 2 d 的暴雨共 34 次，平均每年 0.58 次；持续 3 d 的暴雨仅有一次。
5)暴雨降水对全年降水的贡献率达 32%，暴雨日、暴雨降水量与年降水量存在着显著正相关关
系。
参考文献：
[1]顾用红.广州市降水特征[J].广东水利水电.2004(2):69-72. [2]贺芳芳,赵兵.近 30 年上海地区暴雨的气候变化特征[J].地球科学进展,2009,24(11),1260-12267. [3]凌良新,袁振,陈往溪,等.潮州市近 51a 降水量和暴雨日数的时间变化特征分析[J].暴雨灾害,2009,28(3):283-287. [4]王辉,郑细华,李勇增,等.龙川县近 50 年来暴雨的变化特征[J].广东气象,2009,31(5):28-29. [5]李明华,黄健,杨柳,等.惠州城区 50 年来雨日的气候统计与变化特征[J].广东气象,2008,30(2):27-30. [6]林巧美,方伟,陈裕强.揭阳市近 37 年降水统计分析[J].广东气象,2008,30(4):39-41. [7]钟平威,陈敏,孙喜艳.海丰县暴雨的气候特征[J].广东气象,2009,31(3):26-28. [8]钱光明.广东省气候业务技术手册[M].北京:气象出版社,2008:36-251. [9]左利芳,仇财兴.Excel中的回归分析在气候统计中的应用[J].贵州气象,2005,29(1):34-37. [10]林良勋.广东省天气预报技术手册[M].北京:气象出版社,2006:86-93. [11]曾琮,谢炯光,谢定升.广州市的大暴雨灾害及其天气成因分析[J].灾害学,2003,18(3):54-60.
占 51%，后汛期站 39%。暴雨日数的月际分布具有单峰特征，峰值出现在 5 月；大暴雨日数的月际分
布具有双峰型特征，峰值分别出现在 5～6 月与 8 月。
2)广州市年均出现暴雨日 7 d，年际变化差异大，最多的年份出现 16 d(2001 年)，有的年份仅
0 d(1990 年)；年暴雨总日数以 0.029 d/年的线性趋势增长，进入 1990 年代以来，年平均暴雨日数
具有逐渐提早(推迟)的特征有待进一步观察。
频率/% 月份
45
初日频率
终日频率
40
35
暴雨频率
大暴雨频率
30
25
20
15
10
5
0
1月 2月 3月 4月 5月 6月 7月 8月 9月 10月 11月 12月
12 y = 0.007 4x + 8.471 9 10
初月 线性 (初月)
终月 线性 (终月)
1.6 暴雨量对年降水量的贡献
广州市 59 年平均降水量为 1 722.3 mm/年，暴雨降水量为 543 mm/年，暴雨对年降水量的贡献 率为 32%。相关分析表明：暴雨日、暴雨降水量与年降水量的相关系数分别为 0.76、0.77，远通过 0.001 的显著性水平检验，表明暴雨多(少)的年份，暴雨所占年降水量的比率一般较大(小)。
1.2 暴雨日数的年际与年代际变化
1951～2009 年广州市共出现暴雨日 403 d，平均每年 7 d；暴雨日的年际变化差异很大，最多 年 16 d(2001 年)，而最少年为 0(1990 年)；用 Excel 最小二乘法工具建立年暴雨总日数与年份序列 的直线拟合，线性倾向值为 0.028 9，表明年暴雨总日数以每 10 年 0.29 d 的线性趋势增长(图 2a)。 从图 2b 可见，暴雨年平均日数在 20 世纪 50 年代最少(5.9 d)，60 年代略增多(6.9 d)，70～80 年 代又略下降，进入 90 年代以来，年平均暴雨日数显著增加，尤其是 2001 年以来的 9 年，年平均暴 雨日数比 50 年代的 10 年增加了 2.7 d。这是否与全球变暖有关，需要进一步的研究。
49
-2
12
-8
1991～2000 年
60
22
13
8
2001～2009 年
71
18
7
-46
合计
331
70
1
6
4
6
1
4
5
23
5
6
20
ห้องสมุดไป่ตู้
6
7
20
5
8
6
8
1
9
23
2
34
1
10
3
1.5 暴雨的持续性
59 年来广州出现了连续性暴雨共 35 次(表 1)，其中连续 2 d 的暴雨日共 34 次，平均每年 0.58 次，持续 3 d 的暴雨仅有一次(出现在 2006 年 5 月 27～29 日)；连续 2 d 的暴雨集中出现在 5～9 月， 占比例 86%；最早出现在 1980 年 4 月 12～13 日，最晚出现在 1983 年 10 月 14～15 日；最大过程雨 量出现在 1964 年 9 月 5～6 日，为 314.6 mm。
日数/d 日数/d
18 y = 0.028 9x + 5.964 3 16 14 12 10 8 6 4 2 0
1951年 1961年 1971年
59年均暴雨日数 年暴雨日 线性 (年暴雨日)
1981年 1991年
2001年
10
9 10年平均暴雨日数
8
7
6
5
4
3
2
1
0 50年代
60年代
70年代
80年代
总日数/d
80
70
大暴雨以上
60
暴雨
50
40
30
20
10
0 1月 2月 3月 4月 5月 6月 7月 8月 9月 10月 11月 12月
图 1 1951～2009 年广州市逐月暴雨总日数
另外从图 1 还可见，暴雨日数的月际分布具有单峰特征，峰值出现在 5 月(69 d)；大暴雨日数 的月际分布具有双峰型特征，峰值分别出现在 5～6 月(14 d)与 8 月(14 d)。前、后汛期暴雨、大暴 雨总日数之比分别为 1.5、0.9，表明前汛期暴雨总日数比后汛期多 0.5 倍，而后汛期大暴雨总日数 则略高于前汛期。
显著增加，尤其是 2001 年以来，年平均暴雨日数比 1950 年代增加了 2.7 d/年。
3)广州市暴雨初日最早出现在 1 月 1 日(1964 年)，最迟 8 月 19 日(1953 年)，平均初日为 4 月
14 日；暴雨终日最早出现在 5 月 21 日(1989 年)，最晚 11 月 14 日(1963 年)，平均终日为 9 月 14
年暴雨日距平/d t/℃
10 8 6 4 2 0 -2 -4 -6 -8 1951年
年暴雨日距平
年温度距平
1961年
1971年
1981年
1991年
2001年
1.5 1 0.5 0 -0.5 -1 -1.5
3 结论
图 4[LU3] 1951～2009 年广州暴雨日距平与年平均气温距平变化趋势
1)除 12 月外，广州市 1～11 月均有暴雨出现。90%的暴雨日出现在 4～9 月的汛期，其中前汛期
90年代 2001-2009年
图 2 [LU1]1951～2009 年广州市年暴雨总日数(a)和年代平均暴雨日数的变化(b)
1.3 暴雨的初终日
广州的暴雨初日最早出现在 1 月 1 日(1964 年)，最迟出现在 8 月 19 日(1953 年)，平均初日为 4 月 14 日，与广东常年“开汛”日期相同，较集中出现在 4 月上中旬(图 3a)；暴雨终日最早出现在 5 月 21 日(1989 年)，最晚终日出现在 11 月 14 日(1963 年)，平均终日为 9 月 5 日，终日较集中出 现在 9 月中下旬。暴雨初日、终日的线性倾向率分别为-0.018 6 和 0.007 4 d/年，相关系数分别 0.199 8 和 0.013 3，但相关系数均无通过α=0.05 的显著性水平检验。因此，暴雨初日(终日)是否
1 广州市暴雨的变化特征 1.1 暴雨日数的月变化
近 59 年来，广州市 1～11 月均有暴雨出现，12 月没有出现过 1 次。计算表明，90%的暴雨日出 现在 4～9 月的汛期，其中前汛期占 51%，后汛期站 39%。暴雨日数有 2 个连续的跳跃增长，一个是 从 3 月份的 10 d 突增至 4 月份的 37 d，另一个是 5 月份的 69 d，但 7～9 月则分布平均，差异小(图 1)。主要原因是 3 月冬季风开始减弱，但未完全结束，而此时夏季风开始活跃，却尚未盘踞广东， 冷暖气流常在华南一带交汇，降水主要与锋面和高空槽有关［10］。在冷空气到达华南之前，一般会造 成西南和江南地区低压槽的发展和低空西南风加大，出现切变线，但南海地区大多数情况下仍然是 一个高压脊，多数切变线越过南岭后会逐渐消失，故 3 月份与广东中南部地区一样，降水不大。4 月冷空气势力减弱，西南暖湿气流增强，暴雨增多；5 月南海季风建立，静止锋低槽位置常在江南 南部到广东一带摆动，受南海季风影响暖湿不稳定度增加，雨势增强，造成暴雨日数突增［11］；7～9 月广州受热带气旋和其他热带系统的影响，暴雨日比前汛期减少且分布相对平均；而非汛期暴雨多 由北方冷空气过程影响，所带来的降水一般难以达到暴雨标准。