第!"卷#第$期气象科学
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邱粲!陈艳春!刘焕彬!等(山东省区域性暴雨事件时空变化特征及个例分析-以台风"利奇马#暴雨过程为例(气象科学! $*$"!!"$$%&"P<="T*(
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山东省区域性暴雨事件时空变化特征及个例分析 以台风 利奇马 暴雨过程为例
邱粲
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陈艳春"
#刘焕彬"
#李娟"
#曹洁
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山东省气候中心!济南$>**<"'$上海师范大学地理系!上海$**$<!%
摘要#利用山东省"$<；个国家地面气象观测站"TS"+$*"T 年逐日!逐小时降水量资料"在定义区域性暴雨
事件的基础上"选取最大过程降水量!最大日降水量!最大"2降水量!暴雨站数和过程持续时间作为评估指标"构建山东省区域暴雨事件和单站暴雨事件综合强度评估模型&针对判别出的>!>次区域暴雨事件"进行时空特征分析&结果表明"山东省区域暴雨事件发生次数呈现波动变化!缓慢下降趋势"但平均综合强度呈现缓慢上升趋势"且$*""年以来上升趋势显著&区域暴雨事件集中发生于V !P 月"其中以V 月发生次数最多"P 月平均综合强度最高&降雨中心主要分布于半岛东部和鲁南地区"不同时段分布配置略有不同"但差别不大&历史回算结果与灾情记录一致性较高"以台风#利奇马$暴雨过程为例"通过分县灾情验证表明暴雨事件综合评估模型评估结果较为合理"尤其对历史重大暴雨事件吻合效果理想& 关键词#区域暴雨事件'综合强度'时空变化'台风"利奇马###分类号&H !$S(S"###!"#&"*("$<*S Q $*"TU K 9(**V<###文献标识码&:
收稿日期 R 3
736L 3J $*"T=*T=$*'修改稿日期 R 3L 693J $*"T=""="<##基金项目 山东省气象局项目$$*"P9JI\M *<'$*"T9JI\K *$%
通信作者 F &
--39;&.J6.5/,12&- 陈艳春$F C D )E /.72,.%(G 772"$SZ"$S(7&K [302"1)*)-!'2).#)*5)1#).#"-(%)1)(.31#'.#(')-!()'3)-)*&'#'
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古龙山大峡谷风景区J '.1)(.#W G,96.5123J/6'G/.J 2&,-'G;-376;61/16&.J/1/0-&K "$<./16&./'K 313&-&'&567/'&]93-L /1&-6396.82/.J&.5H -&L 6.730-&K "TS"1&$*"T !123K /\6K ,K ;-&7399;-376;61/16&.!K /\6K ,K J/6'G ;-376;61/16&.!K /\6K ,K2&,-;-376;61/16&.!.,K ]3-&0-/6.91&-K91/16&.9/.J ;-&7399J,-/16&.[3-393'3713J /93L /',/16&.6.J67/1&-9]/93J &.123J306.616&.&0-356&./'-/6.91&-K 3L 3.19!/7&K ;-323.96L 36.13.961G /99399K 3.1K &J3'0&--356&./'-/6.91&-K3L 3.19[/9],6'1(^23>!>-356&./'-/6.91&-K3L 3.19[3-3J313-K 6.3J 1&/./'G M 31239;/16/'/.J 13K ;&-/'72/-/713-691679(R 39,'1992&[12/1123.,K ]3-&0-356&./'-/6.91&-K 3L 3.196.82/.J&.5H -&L 6.73;-393.10',71,/16&.9/.J 9'&[J37'6.39!],1123/L 3-/537&K ;-323.96L 36.13.961G ;-393.1/9'&[,;[/-J 1-3.J !/.J 123,;[/-J 1-3.J 96.73$*""69965.6067/.1(^2
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2652391&L3-/''6.13.961G6.:,5,91(^23-/6.0/''73.13-69K/6.'GJ691-6],13J6.1233/913-.;/-1&0123 ;3.6.9,'//.J6.1239&,123-.82/.J&.5/-3/(^23J691-6],16&.7&.065,-/16&.699'6521'GJ6003-3.1/1 J6003-3.116K39!],16169.&1965.6067/.1(^232691&-67/'3L3.196J3.16067/16&.-39,'19/-37&.96913.1[612123 J69/913--37&-J(^/O6.51G;2&&."N3O6K/#91&-K/9/.3\/K;'3!1237/93/./'G96992&[912/1123 /99399K3.1-39,'19&01237&K;-323.96L33L/',/16&.K&J3'&0123-/6.91&-K3L3.1/-3-3'/16L3'G-3/9&./]'3! 39;376/''G0&-1232691&-67/'23/L G-/6.3L3.19(
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M引M言
近年来!在全球气候变暖的大背景下!暴雨)高温等极端事件频发*"=<+(区域性暴雨事件通常是中小尺度与大尺度天气系统相互作用的结果!强度大)范围广!极易引发内涝)山洪)滑坡等自然灾害!给人民生命财产和社会经济造成巨大损失*!=P+(如
$**V年V月"P日出现短时强降水造成济南部分地区被淹'$*"P年P月"V-$*日!受台风"温比亚#影
响!山东省出现大范围强降雨过程!城市)乡村)农田被淹!其中潍坊市灾情最重达到特大型气象灾害标准($
*"T年P月"*-"<；日!受台风"利奇马#和西风槽共同影响!潍坊)临沂)淄博)滨州等地区遭受暴雨)大暴雨局部地区特大暴雨!受连续降雨影响!农作物受灾严重!有房屋倒塌或不同程度受损!大棚受淹)道路积水(因此!针对区域性暴雨事件的客观定量的判别和评估!是进行洪涝灾害风险评估的前提和基础!也是监测)预警服务的重要技术保障(
在不同空间尺度的区域性极端事件监测评估方面(任福民等*T+提出了区域性极端事件客观识别法'邹燕等*"*+采用暴雨)大雨及中雨台站数确定了福建省区域性暴雨过程标准!综合加权构建区域性暴雨过程综合强度定量评估方法'蔡新玲等*""+开展陕西省区域性暴雨过程综合评估方法的研究'陈艳秋*"$+)袭祝香等*"<+等采用概率分布法和距离函数对辽宁)吉林等地的区域暴雨过程进行综合强度等级评估(王莹等*"!+在确定暴雨致灾因子综合强度分级标准的基础上对辽宁省暴雨灾害及其对农业的影响进行了评估(邵末兰等*">+采用暴雨)大暴雨及特大暴雨台站点数确定了湖北省区域性暴雨过程判识指标!并建立了基于距离函数的区域性暴雨灾害风险预估方法(陆尔等*"S+研制了从时域上检测极端降水过程的D_a方法(暴雨具有很强的地域性特征!其定量化评估的指标)模型不能简单的照搬或移植(针对山东地区!许多学者从不同时间尺度进行了大量研究!揭示了夏季或汛期强降水的时空分布特征*"V="T+(但已有研究多关注暴雨日数)频率)强度等单个指标的特征分析!但对暴雨过程整体及其致灾性的定量化评估研究较少(
鉴于此!本文在充分考虑暴雨事件持续时间)覆盖范围)极端强度的基础上!选取评估指标!建立本地区域性暴雨事件综合强度评估模型!对历史区域性暴雨事件特征进行分析!并利用台风"利奇马#典型暴雨过程进
行检验(
NM资料与方法
NU NM资料来源
气象资料为山东省气象信息中心提供的质控后的"TS"年"月"日-$*"T年P月<"日山东省
"$<；个国家地面气象观测站逐日和逐时降水量观测资料'灾情数据由山东省气候中心气象灾害历史灾
情数据库提供(
NU OM方法龙虎山天师府现任天师是哪位
采用区域性暴雨事件评估方法*"*!$*+!结合山东地区实际情况进行改进和参数本地化!扩充评估因子!并增加单次区域暴雨事件中的单站暴雨事件综合强度评估(
NU OU NM暴雨事件的定义
区域性暴雨事件&按照实际无缺测站点数!将至少>q的站点日降水量大于等于>*K K时!定义为区域性暴雨日(对暴雨事件过程中的间断设置一定的条件*"*+!以保证持续性暴雨事件的连贯性(首个区域性暴雨
日数至末个区域性暴雨日之间的过程为一次区域性暴雨事件(在一次过程中!两个区域性暴雨日之间允许存在某"J未达到区域性暴雨日的标准!但该日应满足如下条件之一&$"%当日至少"站日降水量达暴雨及以上量级'$$%当日至少>q的站点日降水量达大雨及以上量级'$<%当日至少>q的站点日降水量达中雨及以上量级!且次日$区域性暴雨日%至少"*q的站点日降水量达暴雨及以上量级(
!P"气##象##科##学>>>#!"卷单站暴雨事件&包含日降水量大于等于>*K K 且连续$J 及以上降水过程!过程内允许中断"J (NU OU OM 评估指标及等级确定
根据暴雨事件判别条件!形成暴雨事件历史序列!以"TS"-$*"*年暴雨事件为样本!分别对区域暴雨事件中最大站点过程降水量)最大站点日降水量)最大站点"2降水量)暴雨范围$站数%!个指标的序列!采用百分位计算各等级阈值!暴雨持续时间采用确定赋值$表"%!进行单站暴雨事件综合评估时无需计算暴雨范围指标(表NM 山东省区域性暴雨事件评估指标等级阈值
^/]'3"#^2-392&'J &0-356&./'23/L G -/6.3L 3.1/99399K 3.16.J3\'3L 3'
等级
区间
最大过程降水量Q K K 最大日降水量Q K K 最大"2降水量Q K K 暴雨范围Q 站
持续时间Q
J "**!S*q %"!Ve T "<Ve $>Se >$"o "$*S*q !P*q %"T"e *"V"e !STe S <<o $<*P*q !T*q %$!!e P $"*e P VTe >!!o <!*T*q !TPq %<V!e <<*<e *"*"e V SS o !>*TPq !"**q +
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注&表中阈值为区间上限值(
NQ OQ PM 暴雨事件综合强度评估模型各评价指标从暴雨事件的强度)范围)持续时间等不同方面反映致灾事件的危险性!但由于其影响不同!实测值的量纲各异!在建立综合强度评估模型时不应将各单项指标简单相加!应予以考虑各项指标的权重(采用单一指标与其他指标相关系数的平均值在所有指标间相关系数平均值总和的占比作为该指标的权重系数*$"+
!计算各指标之间的相关系数(山东省区域性暴雨事件综合强度评估模型如下式&@!K 8::U ::5-/J3
U $;;
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鼓浪屿有必要住一晚吗@U @5-/J3
襄阳党建网U $)
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其中&@!K 为区域性暴雨事件综合强度指数'::)>:)M :)D 和@分别是最大过程降水量)最大日降水
量)最大"2降水量)暴雨范围和暴雨持续时间>个指标标准化后的数值'::5-/J3
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和@5-/J3分别是>个指标的评估等级'$;;
)$J;
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)
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和
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为各项的权重系数!经统计!山东省区域暴雨此>
项值分别为*e $>)*e $$)*e "V )*e "T 和*e "P (单站暴雨事件综合强度计算时!暴雨范围项为零(OM 区域性暴雨事件时空特征"TS"年以来!山东区域性暴雨事件共发生>!>次!其中"级一般性区域暴雨事件发生次数最多!为<"P 次(随着综合强度等级升高!发生次数依次降
低!$i !级区域性暴雨事件发生次数分别为""")S*和!!次'>级特强区域性暴雨事件发生"$次$表$%(其中"TTT 年P 月""-"$日暴雨事件综合强度澳门喜来登酒店
最高!过程内全省平均降水量!<e
"K K !单站过程最大降水量)日最大降水量分别达到S>"e
!K K 和S"Te
V K K !均出现在诸城!其造成的灾害损失评估结果与历史记载相吻合(OU NM 区域暴雨事件年际变化趋势近>*/山东省平均区域暴雨事件次数为Te $
次Q /!总体呈现不显著的缓慢下降趋势!先后经历了"TS"-"TP>年以"e V Q $"*/%的速率的下降!"TPS -$*"*年以"e $Q $"*/%的速率的增加!$*""年之后开始以<e S Q $"*/%的速率下降<；个阶段$图"/%(各等级暴雨事件中!"级区域暴雨事件次数以*e !!Q $"*/%的速率减少!$)!等级呈现微弱增加趋势!速率分别为*e *S Q $"*/%和*e *<Q $"*/%(第<；和第>等级区域性暴雨事件发生次数基本持平!没有明显的趋势(
与过程次数变化趋势不同!全省年平均区域暴雨事件综合强度呈现缓慢的上升趋势!历年平均综
合强度为<($V (与区域暴雨事件次数变化趋势相一致!"TS"-"TP>年和"TPS -$*"*年两个阶段呈现
先降后升的趋势'$*""年以来年平均区域暴雨事件综合强度以$e
>Q $"*/%的速率增加!呈现与暴雨事件次数相反的变化趋势$图"]%(
OU OM 区域暴雨事件月变化趋势"TS"年以来!山东省区域暴雨事件在<-""月均有发生!主要时段集中在夏季!占比达VTe S<q !春)秋两季区域暴雨过程发生占比分别为Pe S$q 和
""e V!q (月分布上!V )P 月是区域性暴雨事件多发时段!其中!V 月发生暴雨过程次数最多!占总次数的<Se >"q 'P 月区域暴雨过程次数!占比达
>P "$
期#邱粲!等&山东省区域性暴雨事件时空变化特征及个例分析-以台风"利奇马#暴雨过程为例
表OMN\YN年N月N日 OZN\年]月PN日山东省特强 S级 区域性暴雨事件表
^/]'3$#N691&0-356&./'23/L G-/6.3L3.196.82/.J&.5H-&L6.73 >125-/J3 0-&K+/.,/-G" "TS"1&:,5,91<" $*"T
排序开始日期结束日期最大过程
降水量Q K K 最大日降水量
Q K K
暴雨范围
Q站
持续时间
Q J
最大"2降水量
Q K K
综合强度
""TTT f*P f"""TTT f*P f"$S>"(!S"T(V<*$"*S(V$!(< $"TV!f*P f*P"TV!f*P f"!<T>e$<**e"P*V VTe P$"e> <"TV*f*V f$<"TV*f*V f$S!TSe<<<Te!ST!PVe<$*e P !$*"T f*P f"*$*"T f*P f"$!>Te*<PSe V"*S<!Se P$*e" >"TV"f*P f*T"TV"f*P f*T>>Pe>>>Pe><T"S*e""Te* S"TTV f*P f"T"TTV f*P f$*!P"e P<*<e>T<$VPe V"Pe V V$*"*f*P f*T$*"*f*P f"!$P!e<$<>e"!T S"*"e P"Se* P"TP>f*P f"P"TP>f*P f$$!<*e P$"*e V>>>STe V">e! T"TP$f*P f*P"TP$f*P f""<S>e T$<Te*!V!""Te$">e$ "*$*"<f*V f*T$*"<f*V f"<<PVe P"V$e S SS>S"e P">e* """TVP f*S f$P"TVP f*V f*!$T"e*"VSe>V"V S!e<">e* "$"TT<f*P f*!"TT<f*P f*><><e<<!$e>!"$"$"e<">e*
图"#山东区域暴雨事件次数&$/%和年平均综合强度'$]%逐年演变
`65("#_.13-/..,/'L/-6/16&.&0$/%123.,K]3-&023/L G-/6.3L3.196.82/.J&.5/.J$]%/..,/'/L3-/537&K;-323.96L36.13.961G
$Te<Sq!位居第二'但从平均综合强度来看!P月为最高(
OU PM区域暴雨事件空间分布
近>*/山东区域暴雨事件的降雨中心主要分布于半岛东部和鲁东南地区!降雨中心位于日照)威海)临沂各站的平均次数分别为T次)V(>次和V 次$图</%("TS"-"TP>年降雨中心分布形态与常年总体形态一致$图<]%!"TPS-$*"*年半岛东部降雨中心减弱!鲁南降雨中心有向鲁中山区延伸的趋势$图<7%!但$*""年以来区域暴雨过程的降雨中心分布较为分散!主要仍位于半岛东部和鲁东南地区$图<J%(
PM灾情检验与台风 利奇马 区域性暴雨事件个例评估
PU NM历史回算结果的灾情检验
从区域性暴雨评估模型的历史回算结果来看!对比.中国气象灾害大典$山东卷%/*$$+)山东省气象灾害历史灾情数据库等历史灾害事件记载!研究结果与重大暴雨致灾事件具有良好的一致性(应用"TP!年以来的气象灾情数据库$$S*条暴雨洪涝灾情记录%对区域性暴雨事件识别结果进行客观评
S P"气##象##科##学>>>#!"卷图$#山东区域暴雨事件次数与月平均综合强度年变化
`65($#^23/..,/'L /-6/16&.&0.,K ]3-&023/L G -/6.3L 3.19/.J
K &.12'G /L 3-/537&K ;-323.96L 36.13.961G
估发现!事件识别漏报率为*!即所有灾情记录均有区域性暴雨事件与之对应(事件空报率为$*e $>q !其中!>级特强区域性暴雨事件空报率*q !即>级事件均有灾情记录与之对应'空报率次
低的是<；级事件!为<e
"<q !!级和$级事件空报率图<#山东区域暴雨事件降雨中心出现次数分布&$/
%"TS"-$*"P 年'$]%"TS"-"TP>年'$7%"TPS -$*"*年'$J %$*""-$*"P 年`65(<#a 691-6],16&.&0123.,K ]3-&0&77,--3.739&0-/6.0/''73.13-96.12382/.J&.523/L G -/6.3L 3.19&云峰山风景区在哪里
$/%"TS"=$*"P '$]%"TS"="TP>'$7%"TPS=$*"*'$J %$*""=$*"P
分别为Se
T*q 和Ve !Sq '"级事件空报率最高!为<*e <Vq (选取信息记录完备的"**个样本!应用直接经济损失)农作物受灾面积)倒塌房屋数量作为灾情严重程度的反映因子与区域性暴雨事件综合
强度进行相关性分析可知!标准化后的区域性暴雨事件综合强度与灾情相关性显著!其中与直接经济损失相关系数最大!为*e !T '其次是倒塌房屋数量!相关系数为*e !P !与农作物受灾面积的相关系数为
*e !$$图!%!均通过(
o *e *"的显著性检验(PU OM
台风 利奇马 区域性暴雨事件综合等级评估
##
台风"利奇马#于$*"T 年P 月!日"!时$北京时!下同%在西北太平洋洋面生成!""日$*时>*分再次从青岛黄岛区登陆山东!强度为热带风暴级!
中心附近最大风力T 级$$<K
,9f "
%(受其与西风槽的共同影响!P 月"*-"$日!山东省出现区域暴雨事件!降水主要集中于鲁西北东部和鲁中的北部$图>%(对此次过程应用区域暴雨事件综合强度评估模型进行评估!其过程平均降水量"VSe S K K !为"TS"年以来区域暴雨事件过程降水量历史最多值!单站最大过程雨量为历史第S 位!单站最大日雨量为历史第<；位!暴雨及以上降水站次达">>站次!为历史最多值(
最大过程降水量$临朐!>Te *K K %)最大日降
V
P "$
期#邱粲!等&山东省区域性暴雨事件时空变化特征及个例分析-以台风"利奇马#暴雨过程为例
