2023年7月9日发(作者：)

第32卷第4期2013年12月暴雨灾害TORRENTIALRAINANDDISASTERSVol.32No.4Dec.2013杨勇,罗骕翾,尼玛吉,等.西藏地区暴雨指标及暴雨事件的时空变化[J].暴雨灾害,2013,32(4):369-373YANGYong,LUOSuxuan,Nimaji,ormindicesandspatio-temporalchangeoftorrentialraineventsinTibet[J].TorrentialRainandDisasters,2013,32(4):369-373西藏地区暴雨指标及暴雨事件的时空变化杨勇1，罗骕翾2，尼玛吉1，次仁央宗1（1.西藏自治区气候中心，拉萨850001；2.西藏自治区防雷中心，拉萨850001）摘要：利用西藏1971—2012年38个站点逐日降水资料，综合应用累积分布函数值、百分位以及标准差等方法，计算了西藏各站点的暴雨指标，在此基础上对西藏暴雨事件的时空特征进行分析。结果表明：（1）西藏暴雨阈值为17.2～41.2mm，呈自东南向西北逐渐变小的分布规律。最大值位于南部的聂拉木，西部的狮泉河最小；(2）年均暴雨日数在0.3～2.9d之间，与年雨日、年降水量分布一致，自东向西递减；(3）东部暴雨日数在1971—1995年期间存在4～5a的显著周期，1995—2012年为2～4a的显著周期。南部暴雨日数在20世纪80年代至21世纪初存在2～4a显著周期和8～10a周期。沿雅江一线在整个时段存在3～6a的显著周期。(4）在暴雨日数的时间转变上，东部无明显突变；南部地区突变增加开始于1982年，在1988—2012年增加趋势显著；沿雅江一线突变增加始于1976年，1998—2004年暴雨日数增多趋势明显。关键词：暴雨指标；时空特征；小波分析；突变中图法分类号:P468.0+24文献标志码：Ａdoi:10.3969/.1004-9045.2013.04.010Rainstormindicesandspatio-temporalchangeoftorrentialraineventsinTibetYANGYong1，LUOSuxuan2，Nimaji1，Cirenyangzong1（limaticCentre,Lhasa850001;ightingProtectionCenter,Lhasa850001)Abstract:Basedonthedailyprecipitationdatasetsrecordedby38meteorologystationsinTibetfrom1971to2012,thecumulativedistribu-tionfunctionvalue,percentilevalueandstandarddeviationwereusedtodefinerainstormindices,andultsindicatethefollowing.(1)Thethresholdsofrainstormvariedinarangeof17.2-41.2mm,tialdistributiondecreasedfromsoutheasttonortheast.(2)Theannualrainstormdayswere0.3-2.9d,anditsspatialdistributiondecreasedfromeasttowest,whichwasconsistentwithannualraindaysandannualprecipita-tion.(3)Therewasasignificant4-5yearperiodoffrequehernarea,thesignificantfrequencywas2-4yearand8-10yearfrom1980sto2010swhileitwas3-6yearintheriverareaallthetime.(4)Theabruptchangeofrainstormdaysbeganat1982insouthernregion,armore,therainstormdayssignificantlyincreasedover1988-2012insouthernregion,ds:rainstormindices;spatialandtemporalchange;waveletanalysis;climateabrupt引言西藏高原由于其不同地区海拔高度不一致且范围较大，高原内部的气候异常复杂。由于南北跨越近10个纬度，尽管由东南向西北地势升高和降水减少的趋势完全一致，但海拔相当、南北纬度不同的地点，降水特点相差很大。近年来，西藏气候变暖后，极端气候事件频发，极端降水事件增多。强降水事件增多导致西藏东、南部地区频发泥石流、山体滑坡等灾害，给收稿日期：2013-05-22；定稿日期：2013-08-07资助项目：西藏自治区气象局科技创新基金项目(2013002)公路交通带来很大影响，已影响到区域环境和经济的发展。作为强降水事件的暴雨，归属于极端天气气候事件[1-2]，因地域气候特点的差别，暴雨指标也应有明显的地区差异。近年来，对于极端降水事件，国内外学者开展了一系列的研究。对于我国极端降水阈值的定义现在常用的方法有[3]：降水量分级法、标准差法、百分位法以及累积分布函数值等。目前对于强降水阈值的研究较多[4-16]，而对于暴雨指标研究较少[2,17]。一般采用中国气象局规定以日雨量达到50mm为暴第一作者：杨勇，主要从事高原气候预测和气候变化。E-mail:yangyong0891@yright©博看网 . All Rights Reserved.370暴雨灾害第32卷雨指标研究暴雨事件[18-21]。但在西藏只有东部和南部的极少地区在极少数时段的日降水量能达到此标准。在实际业务中，有的地区气象局采用25mm或20mm定义为暴雨[17]，或根据降雨量经验判断是否是暴雨，没有一种客观方法来定义西藏的暴雨指标。本文采用标准差、百分位及累积分布函数值等方法来客观定义西藏暴雨指标，以期规范西藏暴雨指标，并研究西藏暴雨的变化特征，为西藏暴雨趋势的预测奠定基础。用最小二乘法估计对暴雨日数的变化趋势作线性趋势分析[22]，用Morlet小波[23-24分析]不同时段变化周期，最后用Mann-kendall方法[25]分析暴雨日数的气候突变。2暴雨指标2.1暴雨指标的适用性计算西藏各站暴雨指标（表1），发现指标E的各站气候暴雨阈值大于指标A、B、C、D的阈值。比较各种指标的暴雨阈值，发现指标A和指标B的阈值很接近，也就是累积分布函数值方法和百分位方法得出的结果相差不大。且用标准差法计算出来的暴雨阈值指标C、D和指标A、B之间的差别也不大。西藏强降水的分布具有东部降水强度大且日数较多、南部易出现突发性强降水、西部和北部强降水过程较少且量级不大的特点，根据此特点以及各站指标阈值的大小合理性分析，认为指标E最能反映西藏暴雨的区域分布特点以及指标E阈值大小最为合理。对比其他半干旱、干旱省份对于暴雨阈值的研究，发现青海省在实际业务中规定日降水量大于25mm作为大到暴雨标准[26]，新疆暴雨地方标准为24mm[27]，在西藏本地业务中则采用25mm作为暴雨标准[28]，指标A、B、C、D中各站的暴雨阈值明显小于上述标准。以指标A为代表进一步分析了A指标的年暴雨日数，发现年暴雨日数在1.2～14.9d之间，大多数站集中在8～13d，暴雨日数明显偏多，甚至超过了华南地区的年暴雨日数[29]。所以指标A、B、C、D计算出的暴雨阈值明显不符合实际情况。表1中的致灾雨量是从西藏气象灾害统计中找出西藏各县发生山洪、泥石流时对应的日降雨量，当有多次山洪、泥石流发生时取最小值。观察各站指标与致灾雨量数值大小，发现指标A、B、C、D计算出的暴雨阈值明显小于致灾雨量，而致灾雨量与指标E则相差不大，证明指标E适用于计算西藏暴雨阈值。累积分布函数值方法、百分位法和标准差法在我国具有广泛的适用性，但在西藏应用时发现上述方法对全区强降水阈值估计偏小，对强降水量级大的区域和强降水量级小的区域计算出来的阈值相差不大。分析各站年降水序列和各站雨日数发现主要原因是西藏的强降水具有很强的极端性，年降水序列分布不仅从0.1mm到小于10mm之间较为均匀，且在2倍标准差和第90个甚至在第95个百分位值左右的日降水量分布也较多，加上西藏年降水量虽小但雨日较多，造成了应用上述方法时对阈值的估计明显偏小。针对此特点，笔者通过把第90个日降水序列到第100个日降水序列组成一个新的序列，再对1资料与方法1.1资料为了全面研究西藏全区暴雨指标，将西藏全区划分为5个区域(图1)，并在全区选取38个站点，利用1981—2010年逐日降水量资料研究西藏暴雨阈值；在此基础上，对西藏全区暴雨年际、年代际变化特征进行分析。文后分析西藏东部、南部和沿雅鲁藏布江一线（以下简称沿雅江一线）等暴雨重点影响区域的暴雨事件周期及突变特征时，采用1971—2012年日降水资料。图1西藏气象站点地理分区图1.2西藏暴雨阈值指标方法本文定义了5种暴雨阈值的指标。指标A：将各站历年有雨日的日降水序列的累积分布函数值90%计算各站年暴雨阈值指标，将历年暴雨阈值指标序列的累积分布函数值90%作为各站气候暴雨阈值指标。指标B：逐年日降水序列的第90个百分位值作为年暴雨阈值，将年暴雨阈值序列的第90个百分位值作为各站气候暴雨指标。指标C：将历年日降水序列的标准差的2倍作为年暴雨阈值，然后将序列的累积分布函数值90%作为各站气候暴雨指标。指标D：将逐年日降水序列标准差的2倍作为年暴雨阀值，然后将历年暴雨阀值的平均值作为各站气候暴雨指标。指标E：将逐年日降水序列的第90个百分位到第100个百分位作为初始序列，将此序列的平均值加上标准差的0.5倍作为年暴雨阈值，然后将历年暴雨阈值序列的累积分布函数值90%作为各站气候暴雨阈值指标。1.3分析方法在确定暴雨阈值基础上，统计全区暴雨日数。采Copyright©博看网 . All Rights Reserved.第4期杨勇等：西藏地区暴雨指标及暴雨事件的时空变化371此新序列进行偏差值计算的方法解决了此问题。表1西藏各站点各种暴雨指标阈值、致灾雨量及年均雨日和降水量致灾年降年雨雨量水量指标A指标B指标C指标D指标E(mm)日(d)(mm)拉萨14.715.119.816.525.421.991.2438.6当雄12.412.416.813.922.219.1121.2476.9尼木13.814.518.515.123.624.780.1349.0墨竹16.016.321.517.927.227.3108.0554.8工卡那曲11.311.715.312.720.028.2126.7449.1班戈9.59.612.910.617.3/117.5333.4索县12.513.216.914.122.1/146.2594.7申扎10.910.814.712.119.5/99.5324.9比如12.112.016.414.221.4/146.8591.6嘉黎12.513.016.914.922.221.1175.7738.0安多11.511.115.513.320.2/123.4461.9泽当13.714.118.415.323.721.889.7383.5加查13.614.318.314.624.021.9124.1514.1错那8.96.612.49.217.519.7191.3417.0隆子10.29.513.811.318.318.391.9285.5贡嘎15.316.320.616.726.047.582.4397.1浪卡子12.711.917.313.823.424.894.0357.6林芝13.513.718.315.523.728.2164.3692.6米林12.813.117.514.523.923.7185.7702.1波密17.715.324.519.034.032.9184.0894.6察隅17.215.323.718.433.734.7170.5792.3昌都12.412.016.714.022.123.9124.4489.3丁青12.412.716.714.422.118.2157.9641.1类乌齐12.912.817.515.323.1/141.7608.8八宿11.811.416.012.320.924.777.4261.3左贡14.114.819.016.124.826.5101.5455.6芒康16.117.221.717.827.931.5115.2590.2洛隆12.112.916.413.521.524.7112.0421.9日喀则17.017.822.718.927.516.476.7429.9拉孜14.815.319.916.424.628.670.5328.4聂拉木20.512.729.219.341.237.1161.2653.9定日16.316.721.917.827.735.858.1289.0江孜12.411.716.913.822.42573.7275.7帕里12.88.718.011.825.1/154.6446.1南木林15.916.821.217.726.923.884.1457.5狮泉河9.68.213.28.417.2/31.566.3改则11.39.615.311.620.2/52.4171.3普兰14.611.320.613.528.4/49.9150.6站点阈值/mm和年降水量之间相关系数为0.48（通过0.01显著性检验）。暴雨阈值分布与年降水量的走向基本一致，呈现出从东南向西北逐渐变小的规律。3西藏暴雨时空分布特征3.1全区暴雨日数空间分布西藏年暴雨日数在0.3～2.9d之间（图2），呈自东向西递减的分布。最大值位于那曲地区的嘉黎站，为2.9d，林芝站其次，为2.6d；阿里地区的普兰和狮泉河最少，分别为0.3d、0.4d。年暴雨日数与年雨日、年降水量分布一致，线性相关系数分别达0.75和0.76，均通过0.01的显著性检验。36°N3432302878图21981—2010年西藏年暴雨日数分布（单位：d）82949698°E3.2年变化特征西藏暴雨日数的年变化曲线呈单峰型（图3），主要出现在6～9月，占全年暴雨日数的85％；冬季几乎不出现。从5月份开始暴雨日数明显增多，7、8月份达到峰值，随后趋于减少。0.4暴雨日数/d0.30.20.10.01234567月份89101112图31981—2010年西藏月平均暴雨日数变化2.2暴雨指标及与年降水日数、年降水量的关系通过以上分析，确定了西藏暴雨阈值指标为指标E，其阈值在17.2～41.2mm之间，就其空间分布而言，东部和南部较大，西部和北部较小。其中南部的聂拉木暴雨阈值最大(41.2mm)，东部的波密和察隅次之，分别为34.0、33.7mm；西部的狮泉河最小，为17.2mm。从表1雨日分布来看，林芝地区、那曲地区东部、昌都地区北部和日喀则地区南部雨日较多，在140d以上，但暴雨阈值和雨日没有明显的相关性。年降水量最多区域是林芝地区，最少是阿里地区，暴雨阈值3.3年际、年代际变化特征图4给出西藏全区平均年暴雨日数的变化趋势，从中可见，近30a西藏年暴雨日数呈增多趋势，平均每10a增加0.07d，未通过显著性检验，这表明西藏平均年暴雨日数变化趋势不明显。根据地域分布，进一步对全2.52.01.51.00.50.11996年份20012006Y=0.0069x+1.3157暴雨日数/d图41981—2010年西藏年暴雨日数变化图及线性方程（实线为平均值，虚线为线性趋势）Copyright©博看网 . All Rights Reserved.372暴雨灾害第32卷区38个站点进行了显著性检验，仅有当雄站、隆子站、贡嘎站和类乌齐站通过了显著性检验，此4站点均为增多趋势。分析全区各年代际的暴雨日数距平（图5），最为明显的特点是20世纪90年代大部份地区暴雨日数偏36°N(a)343236889092949698°E788082848688(b)少。20世纪80年代正距平集中在那曲地区、林芝地区以及南部边缘地区，负距平主要分布在沿雅江一线、昌都地区的中部及北部；20世纪90年代仅有5个站暴雨日数偏多；到了21世纪初，偏多区域为昌都地区北部、山南地区和日喀则地区大部。(c)9092949698°E7882949698°E图520世纪80年代(a)和90年代(b)、21世纪初(c)西藏暴雨日距平分布图（单位：d）3.4暴雨事件周期分析对西藏东部、南部边缘和沿雅江一线3个暴雨主要影响区域1971—2012年共42a的暴雨日数进行Morlet小波周期分析（图6）。通过显著性检验的时间段内，东部地区暴雨日数波动主要有2个频率，即2～4a、4～5a，2周期/a48(a)24168(b)周期/a248其中以3a信号最强，1971—1995年存在4～5a的显著周期，1995—2012年存在2～4a的显著周期。南部地区暴雨日数在20世纪80年代至21世纪初存在2～4a显著周期与8～10a的周期。沿雅江一线在所有时段均存在3～6a的显著周期，以5a的周期信号最强。24168(c)(d)周期/a248(e)24168(f)519952005年份51995年份2005320全域能量谱13251995年份2005全域能量谱2320全域能量谱0.5图61971—2012年西藏暴雨日数的小波能量谱（a、c、e，其中虚线表示头部影响的临界线，黑实线内的区域通过了0.05信度的检验）及小波全域能量谱（b、d、f中实线表示，其中超过虚线的部分通过了0.05信度的检验）a,b为东部地区；c,d为南部地区；e,f为沿雅江一线3.5暴雨事件突变检验采用Mann-Kendall方法计算东部地区、南部边缘地区和沿雅江一线的年暴雨日气候突变（图7），结果表明：东部地区无明显的突变发生。南部地区UF曲线1988年超过临界值，1988—2012年暴雨日数增多明显，根据UF和UB交点位置，可确定突变开始于1982年，1988—2012年是该地区暴雨日显著偏多时段。沿雅江一线1976年发生突变，1998—2004年暴雨日数增多明显。分析发生突变的南部地区、沿雅江一线与5—10月大气环流指数的关系，发现两地区的暴雨日4(a)3210-1-2-3(b)数与青藏高原指数呈正相关，与亚洲极涡面积指数呈负相关（均通过0.05显著性检验）。分析指数序列发现，高原指数在1998年以后明显增大，而亚洲极涡面积在1998年以后显著减小，这与两地区在1998年以后暴雨日数明显增多相对应。夏季，青藏高原指数偏大和亚洲极涡面积偏小均说明青藏高原上空500hPa高度场数值偏大，月尺度上高压影响高原时间偏多；在日尺度上，当影响西藏的伊朗高压和副热带高压东西摆动时，高压边缘极易在南部边缘地区和沿雅江一线造成对流性强降水。(c)统计值298962986606图71971—2012年暴雨日数M-K检验法（—UF––UB---α=0.05显著性临界值）（a）东部地区；（b）南部地区；（c）沿雅江一线Copyright©博看网 . All Rights Reserved.2011第4期杨勇等：西藏地区暴雨指标及暴雨事件的时空变化2012,40(1):79-863734结论与讨论（1）西藏强降水分布的极端性决定了单一的累积分布函数值、百分位、标准差等方法不适合计算西藏暴雨指标，应综合应用上述方法定义西藏暴雨阈值。（2）西藏暴雨阈值在17.2～41.2mm之间，暴雨阈值分布与年降水量的走向基本一致，呈现从东南到西北逐渐变小的规律。南部地区的聂拉木暴雨阈值最大为41.2mm，其次是东部地区的波密和察隅，分别是34.0mm和33.7mm；西部地区的狮泉河最小为17.2mm。（3）西藏年均暴雨日数与年雨日、年均降水量分布一致。年均暴雨日数在0.3～2.9d之间，分布情况呈现自东向西减少。暴雨日数最多的站点是那曲地区的嘉黎站、林芝站，暴雨日数最少的站点是阿里地区的普兰和狮泉河。（4）20世纪80年代暴雨日数正距平集中在那曲地区、林芝地区以及南部边缘地区，负距平主要分布在沿雅江一线、昌都地区的中部及北部；20世纪90年代仅有5个站暴雨日数偏多，其他站点均偏少；到了21世纪初，偏多区域为昌都地区北部、山南地区和日喀则地区大部。（5）东部地区1971—1995年存在4～5a显著周期，1995—2012年周期变化为2～4a显著周期。南部地区暴雨日数在20世纪80年代至21世纪初同时存在2～4a显著周期与8～10a周期。沿雅江一线地区所有时段都存在3～6a显著周期，以5a周期信号最强。（6）东部地区无明显的突变发生。南部地区突变增加开始于1982年，在1988—2012年增加趋势显著。沿雅江一线突变增加始于1976年，1998—2004年暴雨日数增多趋势明显。西藏高原气候异常复杂，造成各地区不同气候的因子不同，虽然本文定义的西藏全区暴雨指标与山洪、泥石流灾害记录有较好的一致性，但仍需进一步研究西藏暴雨的气候因子并结合各地区风险区划，进一步对暴雨指标进行完善和更正；造成暴雨日数出现明显的年代际变化和暴雨事件的突变原因的主导因子是什么？暴雨日数与因子之间的物理联系又是什么？这些问题还有待于今后做进一步的研究。参考文献：[1]eclimaticevents:examplesfromtheal-pineregion[J].JournaldePhysique,2004,121(6):139-149[2]姜会飞,廖树华,潘学标,等.区域暴雨指标与作物洪涝受灾率的关系[J].安徽农业科学,2011,39(17):10432-10435[3]王苗,郭品文,邬昀,等.我国极端降水事件研究进展[J].气象科技,[4]翟盘茂,任福民,张强.中国降水极值变化趋势检测[J].气象学报,1999,57(2):208-216[5]翟盘茂,潘晓华.中国北方近50年温度和降水极端事件变化[J].地理学报,2003,58(增刊):1-10[6]杨金虎,江志红,王鹏祥,等.中国年极端降水事件的时空分布特征[J].气候与环境研究,2008,13(1):75-83[7]ZhaiPM,ZhangXB,WangH,intotalprecipitationandfrequencyofdailyprecipitationextremesoverChina[J].JournalofCli-mate,2005,18(7):1096-1108[8]苏布达,姜彤,任国玉,等.长江流域1960—2004年极端强降水时空变化趋势[J].气候变化研究进展,2006,2(1):9-14[9]胡豪然,毛晓亮,梁玲.近50年四川盆地汛期极端降水事件的时空演变[J].地理学报,2009,64(3):276-288[10]叶香,陆维松,张天宇,等.近46a重庆汛期极端降水量异常特征[J].南京气象学院学报,2008,31(5):646-654[11]李玲萍,李岩瑛,钱莉,等.1961—2005年河西走廊东部极端降水事件变化研究[J].冰川冻土,2010,32(3):497-504[12]王咏梅,张红雨,郭雪,等.山西省近48a高温和强降水极端事件变化特征[J].干旱区研究,2012,29(2):289-295[13]马中华,张勃,王兴梅,等.近50a甘肃省夏季日极端降水频数与强度变化特征[J].干旱区研究,2012,29(2):296-302[14]杨金虎,江志红,王鹏祥,等.中国西北极端降水事件年内非均匀性特征分析[J].中国沙漠,2008,28(1):178-184[15]游庆龙,康世昌,闫宇平,等.近45a雅鲁藏布江流域极端气候事件趋势分析[J].地理学报,2009,64(5):592-600[16]杨勇,杜军,罗骕翾,等.近40a西藏怒江流域极端降水事件的时空变化[J].干旱区研究,2013,30(2):315-321[17]卓嘎.雅鲁藏布江中上游地区暴雨与旱涝及暴雨天气系统分析[J].西藏科技,2006,(2):29-35[18]李海燕,陈国平,陈光涛.近48a鄂东汛期暴雨日数的时空变化特征[J].暴雨灾害,2011,30(1):77-82[19]陈静,刘琳.2011年汛期北京城市暴雨特征及其灾害成因初步分析[J].暴雨灾害,2011,30(3):282-287[20]谢五三,王胜.近40a淮河流域暴雨特征分析[J].暴雨灾害,2010,29(4):377-380[21]廖移山,闵爱荣,杨荆安,等.2009年4—9月我国暴雨天气概述及重要过程浅析[J].暴雨灾害,2010,29(1):96-103[22]魏凤英.现代气候统计诊断与预测技术[M].北京:气象出版社,1999[23]林振山,邓自旺.子波气候诊断技术的研究[M].北京:气象出版社,1999:24-25[24]TorrenceC,icalguidetowaveletanalysis[J].BullAmerMeteorSoc,1998,79(1):61-78[25]黄嘉佑.气候状态变化趋势与突变分析[J].气象,1995,21(7):54-57[26]王志远,张春秀.2009年8月18日青海东北部区域性大到暴雨成因分析[J].青海气象,2010(01):22-26[27]王慧,毛炜峄,李元鹏,等.新疆易灾暴雨的风险区划[J].冰川冻土,2011,33(6):1407-1413[28]杨志刚,杜军,刘玲,等.西藏自治区气象灾害气候图集（1961-2008年）[M].北京:气象出版社,2011:19-25[29]伍红雨,杜尧东,秦鹏.华南暴雨的气候特征及变化[J].气象,2011,37(10):ght©博看网 . 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