西安市夏季及近10年极端强降水时空分布特征

摘要

研究使用西安市1971-2013年7个县区(西安、周至、户县、长安、蓝田、临潼、高陵)的逐日有效降水(日降水量≥0.1mm)及2004-2013年7个县区的逐时有效降水资料,数据来源于西安市地面报表A文件,在使用前进行了质量控制,并利用前后两小时平均内插的方法分别对资料序列中不连续的8个小时缺测数据进行了订正;西安市1971-2013年总人口、城镇人口比例等城市发展数据,来源于西安市统计年鉴.根据百分位值方法定义不同县区的极端降水阈值,取日降水量大于等于0.1mm的子样本的第95个百分位的日降水量,定义为气候平均极端降水阈值;利用平均值法分离极端降水的大尺度气候背景和局地变化,即用西安7站43年极端降水资料(记为Rij)进行站点空间数据平均,得到西安年极端降水序列(记为Rj),代表西安大尺度极端降水变化,其多年平均记为Rm,则局地极端降水距平百分比可定义为Drij=(Rij-Rj)/Rm,其中i=1,2,…,7,j=1,2,…,43;应用线性趋势分析法检验序列的变化趋势,对西安夏季极端降水事件的时空分布特征进行分析;并选取7个县区2004-2013年的逐日降水量、逐时降水量,分析西安市暴雨日及短时强降水的时空分布特征;最后探讨其城市化的影响.结果表明:(1)西安各区县根据所处下垫面地理信息不同,极端降水阈值略有不同,最高阈值在西部的周至,最低阈值在西安市区,中-大雨为西安极端降水事件的标准;极端降水阈值空间分布与年降水总量的分布相似,且存在地域性差异;极端降水日数基本沿山分布,山区多,市区少;强降水多发区与阈值高值区基本对应,极端降水和极端雨日的多发区在山区,最大为蓝田.(2)近43年来西安夏季极端降水事件平均强度及频数呈增加趋势,20世纪80年代和21世纪的极端降水平均强度和极端降水频数显著增大;西安市极端降水事件具有明显的局地性特征,各县区的降水强度和频数空间分布不均,西部、东部及南部山区多,北部少,与西安市整体夏季降水量的时空分布基本吻合.(3)西安市极端强度趋势表现为市区及中部地区为减少趋势,周边为增大趋势;频数趋势表现为北部和东南部为减少趋势,中部及西南部为增加趋势.(4)近10年暴雨日分析,西安暴雨季节多出现在5月下旬-10月上旬,且9月上旬出现最多,其次为7月中旬、8月上旬和9月中旬.西安市西部、南部、东部县区暴雨日发生频数较高,北部县区最少,西安市区居中,暴雨日最大降水量出现在西部的周至.短时强降水在西安市存在2个活跃县区和1个不活跃县区,南部山区较为活跃,北部较不活跃,且均能出现1h降水量大于50mm的强降水.西安短时强降水7-8月最为活跃,10mm≤1h降水量＜20mm的短时强降水,7月多于８月,1h降水量≥30mm的短时强降水,8月多于7月;空间分布自5月起随时间从中部向东西部扩展,8月扩展至最大,9月迅速收缩.西安短时强降水主要发生在后半夜到凌晨,表现为明显的夜雨型特征.(5)西安城市人口所占比例从1952年的22.8％上升到2012年底的49.9％,平均每年增加5.8％,是城市化的直接表现;城市化发展的不同阶段极端降水强度及频数均有不同的分布形态,城市周边区县的极端降水强度受城市发展的影响最大,城市化缓慢期东南县区的极端降水频率受城市化影响较大,城市化快速发展期西部县区受城市化影响较大.