平顺夏季极端降水时空分布分析

引言

极端降水对社会可持续发展危害严重，且与全球变暖相关。近50 年中国极端降水频次和强度总体上升，但区域差异明显[1]。Wang and Zhou[2]认为华北频次下降，王翼等[3]则指出大暴雨并未减少。任健美等[4]发现山西1958—2010 年间极端强降水日数略降、暴雨天数显著减少并有突变。张祎玮等[5]指出夏季降水占全年 72.5% 。鉴于山西降水集中于夏季，本文借鉴相关方法[6][7]，采用多个百分位阈值，对平顺夏季极端降水的量、强度和频次进行时空分析。

1 研究区概况

平顺县位于山西省东南部，长治市东部，总体地势东南高，西北低，山地由东南向西北倾斜延伸。属暖温带亚湿润大陆性季风气候，四季分明、雨热同期，夏季降水比较集中，约占全年降水量的 60.2% 。

2 数据与方法

2.1 数据来源

本文采用平顺县 19 个气象站 2016—2023 年逐时降水资料，数据经严格质量控制：若单年缺测超过 15% 或14 年序列缺测超过1 年则剔除，缺测不足1 年的以区域平均值填补。

2.2 研究方法

空间方面，将各站点大于 0.1mm 的逐时、逐 3 小时、逐 6 小时、逐12 小时和逐24 小时降水量排序，选取第 90% 、 95% 、 99% 位作为极端降水阈值，超过则判定为极端事件，并进行插值分析。时间方面，利用2016—2023年夏季逐时至逐24 小时降水资料，采用同样阈值方法，对降水量与强度进行分析。

3 结果与分析

3.1 极端降水空间分布规律

3.1.1 不同时段极端降水阈值

由表 1 可以得出不同阈值定义下逐时、逐三小时、逐六小时、逐十二小时、逐二十四小时降水量的阈值，在R90p 中，12H 阈值达到我国传统定义降水等级中的大雨水平，24H 阈值达到我国传统定义降水等级中的中到大雨水平；在R95p 中，12H 阈值达到我国传统定义降水等级中的大到爆雨水平，24H 阈值达到我国传统定义降水等级中的大雨水平；在R99p 中，12H阈值、24H 阈值均达到我国传统定义降水等级中的暴雨到大暴雨水平。

表1 2016-2023 年不同时间段极端降水阈值表 单位 mm

3.1.2 基于 R90p 的空间分析

分别对R90p 1H、3H、6H、12H、24H 降水量进行插值分析结果表明，在不同时间尺度下，降水量在空间分布上均表现为中部最多、南部次之、北部最少的格局。中部地区 1H 至 24H 降水量随着时段的增加呈现逐渐由西向东扩展的趋势，12H 和 24H 时段的降水量最大值区域集中在北社乡、苗庄镇和青羊镇。

3.1.3 基于 R95p 的空间分析

R95p 降水量在空间分布上同样呈现“中部最多、南部次之、北部最少”的规律。中部地区在 1H 至 12H 时间尺度上随时段增加逐渐向东扩展，而在 24H 尺度上这一趋势不明显。降水量的最大值主要分布在北社乡、苗庄镇、青羊镇及玉峡关镇南部。

3.2 不同乡镇极端降水的时间变化

3.2.1 青羊镇极端降水时间分布

青羊镇各阈值极端降水在7 月普遍最强，6 月最弱。短时段（1H、3H、6H、12H）的峰值主要集中在 7 月，24H 则在 6 月和 8 月也有较大强度，其中 99% 阈值在 6 月最高。总体表现为 7 月极端降水频繁，但长时段极端事件在8 月同样突出。

3.2.2 苗庄镇极端降水时间分布

苗庄镇在各阈值下也表现出“7 月最强、6 月最弱”的规律。短时段极端降水集中于7 月，而24H 尺度的峰值则出现在8 月，尤其是 99% 阈值显著高于其他月份。分析表明，不同时段与阈值下极端降水量最大值均出现在7 月，最小值在6 月。R90p 强度在 1H～12H 时段峰值出现在7 月，24H 在8 月；R95p 强度 1H、3H 峰值在 7 月， 6H～24H 在 8 月；R99p 各时段强度峰值均出现在8 月。

4 结论

1）平顺夏季极端降水R90p、R95p、 R99p 的极端降水量空间分布规律明显，均呈现中部多、南部次之，北部最少的分布特点。其中R90p、R95p极端降水量极大值随着时段的增加呈现逐渐由西向东扩展的趋势，R99p 极端降水量空间分布呈“几”字形，随着时段的增加极大值呈现逐渐向中西部聚拢，极值多分布于北社乡、苗庄镇、青羊镇。

2）平顺夏季极端降水R90p、R95p、R99p 的极端降水量时间分布规律明显，最大均出现在 7 月，最小均出现在 6 月，但三个乡镇极端降水强度时间分布具有差异性，北社乡、苗庄镇 R99p1H、3H、6H、12H、24H 极端降水强度最大值均出现在8 月，县城出现在6 月。

参考文献：

[1] 高涛,谢立安.近 50 年来中国极端降水趋势与物理成因研究综述[J].地球科学进展,2014,29(05):577～589.

[2] Wang Y Q,Zhou L.2005.Observed trends in extreme precipitationevents in China during1961-2001 and the associated changes in large-scalecirculation[J].Geophys.Res.Lett.32(5):L09707.

[3] 王冀,蒋大凯,张英娟.华北地区极端气候事件的时空变化规律分析[J].中国农业气象,2012,33(02):166～173.

[4] 任健美,李盈盈,尤莉等.近 53 年山西极端温度和降水变化趋势分析[J].地理与地理信息科学,2014,30(02):120～126.

[5] 张祎玮,李芬,郝智文等.1958-2013 年山西降水的季节变化及统计特征[J].中国农学通报,2015,31(16):250～258.

[6] 商守卫,王磊之,王银堂等.1960-2019 年成都地区极端降水时空演变特征分析[J].中国农学通报,2023,03(16):1004～6933.

[7] 韩芙蓉.1971—2020 年金华地区极端降水变化特征[J]。 《气象与减灾研究》,2023（01）