濟陽區短時強降水天氣變化特征研究分析

王華　魯亓　王光輝

摘要 通過分析濟陽區2008—2018年9處區域和國家級自動氣象觀測站降水觀測資料，研究短時強降水天氣的時間和空間分布特征，分析短時強降水年、月、旬、日變化特征、極值變化等。結果表明：（1）近11年來，短時降水出現次數呈增多趨勢，2016年和2017年出現短時強降水的日數和站次數最多。（2）1 h降水量≥20 mm短時強降水一般出現在6—8月，7月最多，但是11年來7月短時強降水變化呈減少趨勢;1 h降水量≥40 mm的短時特強降水都發生在7—8月。（3）出現短時強降水天氣的時段以午后至傍晚居多，夜間次之，上午最少。（4）從空間分布看，11年來出現短時強降水最多的是濟陽國家站，其次是位于濟陽區西南方位的孫耿街道。（5）出現短時強降水時前24 h水汽壓波動6月最大，最大和最小水汽壓差值平均12.3 hPa，7月次之，8月最小，平均差值僅為4.5 hPa。8月水汽壓普遍較高但變化波動小，這也是8月容易出現暴雨的主要原因。

關鍵詞 濟陽;短時強降水;變化趨勢

中圖分類號：P458.121.1 文獻標識碼：B 文章編號：2095–3305（2022）04–0088–03

近年來，短時強降水頻繁發生，強降水出現的時間、落區和強度是預報中的一大難點，如何提高短時強降水的預報準確率成為短時預報中亟待解決的問題。利用2008—2018年濟陽區域站和國家級自動氣象觀測站降水觀測資料，分析研究短時強降水天氣發生的時間和地理分布特征，研究短時強降水出現的時間、落區和強度，為濟陽短時強降水預報提供參考依據。

1 資料來源

所有氣象觀測數據來自濟陽區氣象局，2008—2018年的濟陽區域站和國家級自動氣象站降水觀測資料。

2 研究方法

采用線性統計法估算濟陽區短時強降水氣候變化趨勢，趨勢變化用一元線性回歸方程表示：y=ax+b，式中x表示年份;a表示氣候傾向率，稱為該要素趨勢變化率，用最小二乘法求得。主要用于定量描述氣候序列的趨勢變化特征，正數為增多，負數為減少[1]。

累積距平法是一種常用的判斷序列變化趨勢的方法，通過累積距平法繪制累積距平曲線，根據曲線的變化分析氣象要素的具體變化過程，判斷氣象要素的階段性變化，并判斷出發生突變的大致時間：對序列xt，某一時段t的累積距平表示為：

式中x為多年平均值，xi為某時刻的降水雨，曲線上升表明該時段處于相對多降水期，反之則為相對少降水期，并且曲線趨勢發生變化極可能是氣象要素發生突變的結果[2]。

3 短時強降水時間變化特征

3.1 短時強降水年變化特征分析

通過分析2008—2018年常規觀測資料和自動站降水觀測資料，1 h降水量≥20 mm短時強降水11年共出現114站次，年平均為10.4站次[3]。短時強降水年變化趨勢為：y = 0.4x +7.9636，由此可見，11年短時降水出現次數呈增多趨勢，每10 a增加4次，增加趨勢明顯。由表1可知，2016年和2017年出現1 h降水量≥20 mm短時強降水的站次數最多，均為14次，涵蓋共8個站。2011年和2014年出現的日數最少，均為7次。2010年短時強水的出現比較集中，9次中有8次出現在8月。

由表2可知，1 h降水量≥40 mm的短時強降水出現年份最多的是2017年。近11 a小時最大雨強為71.9 mm，出現在國家站2010年8月1日21：00～22：00。其次是孫耿街道2012年8月18日一次過程，17：00～18：00的小時降水量達到69.1 mm。

3.2 逐月變化特征分析

無論從2008—2018年1 h降雨量超過20 mm的短時強降水累計發生頻次的分布情況，還是l h降雨量超過40 mm累計發生頻次的分布情況來看，短時強降水各月分布特征，7—8月為短時強降水活躍期，其中7月最為活躍，其次為8月，9月后濟陽短時強降水頻次基本沒有，5月后頻次增加尤為明顯，7月達到頂峰。從近11 a的變化趨勢看，7月短時強降水呈減少趨勢，5月、6月和8月呈明顯增加趨勢。其中8月增加趨勢最明顯，每10年增加2.6 d。而7月則以0.9 d/10 a的趨勢減少，減少趨勢不明顯。

通過分析得知，濟陽區主汛期存在延遲現象，由7月下旬至8月上旬延遲至8月上中旬。7—8月易出現范圍較大的短時強降水。由短時強降水比較集中的6—8月逐年變化趨勢圖可知，6月變化波動較大（圖1）;7月出現2個峰值和2個谷值，其中2個峰值分別在2013年和2017年，谷值分別為2010年和2014年（圖2）;8月峰值為2010年，谷值分別為2013、2014年，且2010年7月的谷值恰好為8月的峰值（圖3）。

3.3 逐日變化特征分析

濟陽區短時強降水具有明顯的日變化，午后至晚上是1 h降雨量≥20 mm短時強降水的主要發生時段，53%的短時強降水集中在北京時間14：00～21：00，其中15：00出現次數最多，共出現15次;其次是14：00、19：00;上午至中午時段是短時強降水發生較少的階段，一天中最少的時段是北京時間22：00，11 a來僅出現過2次（圖4）。主要是因為短時強降水以對流性降水為主，夏季最高溫度一般出現在15：00后，即午后到前半夜是大氣熱力條件最有利于強對流出現的時段。從短時強降水強度來看，比較強的降水大部分出現在午后，1 h降雨量≥40 mm的短時強降水在上午至中午時段出現次數為0（圖5）。

綜上所述，短時強降水日變化特征差異較大，這種規律與大氣環流調整緊密相關，6—8月，夏季風向北推進，南方水汽向北輸送，水汽和熱力條件有利于短時強降水的產生。由于大氣環流的漸變因素，熱力因素變化隨緯度升高，影響減弱。但邊界層的升溫和升濕極易導致大氣在垂直方向上的不穩定，造成對流性降水，這種對流以高低空不穩定最為明顯，一般情況下，這種不穩定最易出現在日最高氣溫前后，因此，這種變化規律可作為短時強降水日變化預報的參考依據。

3.4 短時強降水的空間分布特征分析

2008—2018年濟陽區1 h降雨量≥20 mm的短時強降水全區10個觀測站年平均日數均在2次以上，位于濟陽區中東部的國家站次數最多，11年共出現44次，年平均日數4.0次，其次是位于濟陽區西南部孫耿鎮，年平均日數3.7次;東北部曲堤年平均日數3.0次;出現最少的位于濟陽區中部的回河街道，年平均日數2.0次。

3.5 出現短時強降水水汽壓變化

降水是由空氣中的水汽冷凝而產生。因此，在其他條件相同的情況下，空氣中的水汽越多，降水必然越多。進一步分析2008—2018年山東濟陽短時強降水前24 h水汽壓變化特征。2008—2018年6月濟陽國家站共出現5次短時強降水過程，出現短時強降水時前24 h水汽壓基本呈逐漸上升的趨勢，其中最大水汽壓32.6 hPa，最大平均值28.3 hPa，最小水汽壓10.4 hPa，最小值平均16.0 hPa，最大和最小水汽壓的差值大部分在10 hPa以上，差值平均為12.3 hPa。最大差值出現在2009年6月27日，差值為16.3 hPa。

7月濟陽國家站共出現13次短時強降水過程，最大水汽壓38.6 hPa，最大平均值32.4 hPa，最小水汽壓18.8 hPa，最小平均值26.0 hPa，最大水汽壓和最小水汽壓差值均在10 hPa以下，差值最小4.9 hPa，平均為6.4 hPa。7月水汽壓普遍增大，短時強降水過程明顯增多。

8月出現13次短時強降水過程，其水汽壓最大和最小值的差繼續減小。其中最大水汽壓39.2 hPa，最大平均值31.4 hPa，最小水汽壓20.7 hPa，最小平均值26.9 hPa，最大和最小值的差最小為2.0 hPa，平均4.5 hPa。

4 結論

（1）2008—2018年1 h降雨量≥20 mm和1 h降雨量≥40 mm短時強降水天氣一般出現在6—8月，7—8月最多。短時強降水日數均呈增多趨勢，且增加趨勢明顯。近11年的1 h最大雨強71.9 mm，出現在國家站2010年8月1日21：00～22：00。

（2）從近11年的短時強降水的月變化趨勢看，7月短時強降水呈減少趨勢，5月、6月和8月均呈明顯上升趨勢。但最近幾年8月上中旬短時強降水的變化則呈明顯的增加趨勢。這一結果再次驗證了近幾年濟陽區主汛期存在延遲現象。2008—2018年濟陽區出現短時強降水具有明顯的日變化，午后至晚上是短時強降水的主要發生期，53%的短時強降水集中在北京時間14：00～21：00，從短時強降水強度來看，比較強的降水大部分出現在午后。

（3）從空間分布看，位于濟陽區中部的國家站出現次數最多，年平均4.0次，其次是位于西南部的孫耿街道，年平均3.7次，回河街道出現次數最少。

（4）6月出現短時強降水時水汽壓有明顯的波動，7、8月水汽壓普遍增大，但波動明顯減小。充足的水汽為降水帶來有利條件，7月和8月是濟陽區短時強降水最多的時期。

參考文獻

[1] 楊學斌，代玉田，等. 2006—2015年山東短時強降水時空分布特征[J].海洋氣象學報，2018，38（2）：103-108.

[2] 高帆，尹承美，蔡哲，等.濟南市重大短時強降水過程特征分析[J].海洋氣象學報，39（2）：131-141.

[3] 趙海軍，曹潔，潘玲，等.2007-2019年山東省短時強降水時空分布特征[J].海洋氣象學報，41（4）：149-155.

責任編輯：黃艷飛

Study and Analysis on the Characteristics of Short-term Heavy Precipitation Weather Change in Jiyang

WANG Hua et al （Meteorological Bureau of Jiyang District， Jinan， Shandong Province， Jiyang， Shandong 251400）

Abstract By analyzing the precipitation observation data of nine regional and national automatic meteorological observation stations in Jiyang from 2008 to 2018， the temporal and spatial distribution characteristics of short-term heavy precipitation weather were studied， and the annual， monthly， ten-year， daily change characteristics and extreme value changes of short-term heavy precipitation were analyzed. The results showed that： （1）In recent 11 years， the frequency of short-time heavy precipitation showed an increasing trend， and the number of days and stations with short-time heavy precipitation was the largest in 2016 and 2017. （2）1 hour precipitation≥20 mm short-term heavy precipitation generally appears from June to August， with the most precipitation in July， but the change of short-time heavy rainfall in July showed a decreasing trend in the past 11 years; Short-term exceptionally strong precipitation of 1 hour≥40 mm occurs from July to August. （3）The time period of short-term heavy precipitation weather was mostly from the afternoon to the evening， followed by the night， and the least in the morning. （4）From the perspective of spatial distribution， In the past 11 years， jiyang National Station had the most short-time heavy rainfall， followed by Sungeng Street located in the southwest of Jiyang District. （5） The fluctuation of hydropressure in the 24 hours before the occurrence of short-time heavy precipitation was the largest in June， and the difference between the maximum and minimum hydropressure was 12.3 hPa on average， followed by July and August， with an average difference of 4.5 hPa. In August， the water pressure was generally higher but the fluctuation was small， which was also the main reason why August was prone to heavy rain.

Key words Jiyang; Short-term heavy precipitation; Changing trends