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中国南方短时强降水及暴雨日的分布特征研究

周璇  
【摘要】:在极端天气事件增加和城市化速度加快的背景下,由短时强降水及相关暴雨过程所引发的山洪、泥石流和城市内涝等灾害所造成的损失日益严重,国家和社会对暴雨,尤其是出现短时强降水的暴雨事件的监测和预报,提出了更高的要求。而弄清楚短时强降水及其相关暴雨过程的时空分布特征,对于提升监测和预报能力具有重要意义。因此,本文在考察前人研究成果的基础上,首先确定了短时强降水及相关强降水日的定义,然后对比了国家级气象观测站逐时降水量资料与CMORPH卫星与地面站融合降水数据在反映降水量、短时强降水时空分布特征上的异同点,并在此基础上以站点降水为标准,对CMORPH融合降水数据进行了订正。基于订正后的融合降水数据,分别分析和讨论了短时强降水与暴雨日的关系;短时强降水及其相关强降水日的发生频次、降水贡献率、降水强度、年际变化和日变化五个方面的特征;最后,利用TRMM卫星资料计算得到的对流和层云参数,对强降水的对流和非对流特征展开分析,对比其与短时和非短时强降水时空分布特征的异同点,用来评估短时和非短时强降水日的概念在区分降水性质方面的能力。主要结论如下: (1)站点降水资料和融合降水数据所反映的短时强降水的发生频次,季节分布和持续性等特征基本一致。差异主要体现在两个方面,首先,融合降水数据对地形地貌造成的区域性差异更加敏感,在监测和研究短时强降水的局地特征方面具有优势;其次,相对于站点降水量来说,融合降水产品对不同等级的降水存在不同程度的误差,降水量等级越高,误差越大,同时,不同区域的误差程度略有不用。以站点降水量为标准,对融合降水量进行分区域、分等级的订正的方法能够合理有效地减少误差。 (2)短时强降水降水对总降水量的贡献率远大于其发生率,反应了其在降水量上强烈的异常性。从发生频次的空间分布上看,短时强降水最活跃的区域位于华南沿海、海南岛,其次是江南中部山区、浙江东部沿海、四川盆地和贵州南部等地。但是,短时强降水的降水贡献率并不与发生频次完全同步,在黄淮平原等短时强降水发生率不高的地区其对总降水的降水贡献率反而更高。进一步考察短时强降水强度的分布,表明华南沿海和海南地区短时强降水的降水贡献率偏大更多地是依赖于短时强降水的频发而不是其平均强度,而黄淮平原的短时强降水的降水贡献率高的因素主要来自于其降水强度。 (3)暴雨日发生短时强降水的概率远高于雨日,同时平均有超过60%的短时强降水事件发生在暴雨日。短时强降水暴雨日发生频次的时空分布特征与短时强降水事件相类似,而非短时强降水暴雨日在4-8月主要出现在江南地区中部和长江中下游,9-10月出现在海南岛、大巴山区和广西西南部。 (4)站点降水资料和融合降水数据所反应的短时强降水事件、短时和非短时强降水日发生频次的年际变化趋势基本一致。大部分地区的短时强降水事件和短时强降水暴雨日呈现略微增加的趋势,而非短时强降水暴雨日的增加趋势不明显或略呈下降趋势。相对于发生频次,短时强降水事件、短时和非短时强降水暴雨日降水强度的变化在站点资料和融合降水数据计算的结果中存在差异。 (5)通过对流参数和层云面积所反映的的对流和非对流降水系统的统计和时空分布特征分别与短时和非短时强降水暴雨日的统计和时空分布特征有较好的对应关系,说明将短时强降水概念与暴雨日相结合,能够在一定程度上反映降水的性质,即区分对流和非对流强降水。华南和海南是强对流和强降水都最为活跃的地区,无论是强事件还是极端事件,这两个地区的降水和对流分布都有较好的对应关系,说明对流特征是这两个地区强降水的主导属性,尤其是在华南地区南部沿海和海南地区北部,更是极端对流和降水的高发区。黄淮地区是极端强对流和闪电的高发区。四川盆地和长江中游地区的对流和降水强度都比较弱。江南地区的强降水不仅受到对流的影响,相比其他地区,受到地形等其他因素的影响也更大一些。


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