体现大尺度特征的区域持续性强降水过程定义指标

林爱兰; 谷德军; 彭冬冬; 郑彬; 李春晖

doi:10.16032/j.issn.1004-4965.2020.014

体现大尺度特征的区域持续性强降水过程定义指标

doi: 10.16032/j.issn.1004-4965.2020.014

中国气象局广州热带海洋气象研究所/广东省区域数值天气预报重点实验室，广东广州 510641

基金项目:

国家重点研发计划课题 2018YFC1505801

国家自然科学基金项目 41575043

国家自然科学基金项目 41675096

详细信息

通讯作者:
林爱兰，女，广东省人，研究员，主要从事华南天气气候、热带季风及季节内振荡研究。E-mail : allin@gd121.cn

中图分类号: P458.121.1
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出版历程
- 收稿日期: 2019-12-04
- 修回日期: 2020-04-16
- 刊出日期: 2020-06-01

A DEFINITION INDEX REFLECTING LARGE-SCALE CHARACTERISTICS OF REGIONAL PERSISTENT HEAVY RAINFALL EVENTS

Guangzhou Institute of Tropical and Marine Meteorology/ Guangdong Provincial Key Laboratory of Regional Numerical Weather Prediction, China Meteorological Administration, Guangzhou 510641, China

摘要

摘要: 利用1961—2017年共57年中国地面观测站日降水资料，采用滑动平均、百分位和点面相关分析等方法，根据延伸期预报特点以及监测预报和研究需求，着眼于体现强降水过程的区域性、持续性和致灾性，并兼顾区域气候特征和普适性，建立区域持续性强降水过程定义指标。根据该指标查找判断我国东部四个关键区域（华南、长江、黄淮、华北）的历史降水过程，1961—2017年期间共有557次区域持续性强降水过程，平均每年约10次，其中华南、长江、黄淮、华北分别有267、155、78、49次，平均每年各有4.7次、2.7次、1.4次和0.9次，呈由南向北递减的分布。统计评估结果表明，该指标能客观地判断出持续影响同一区域的相对稳定类型的大尺度持续性强降水过程，适用于延伸期业务服务和研究。
- 区域持续性强降水过程 /
- 指标 /
- 强降水阈值
Abstract: According to the characteristics of extended forecast and research, a definition index for regional persistent heavy rainfall events is designed with the 57-year (1961—2017) data of daily precipitation observations in China, using the methods of sliding average, percentile and point-to-field correlation analysis. This index focuses on the process which is regional, persistent and disaster-causing, and considers the regional climate characteristics and universality. According to this index, the historical processes over four key regions in eastern China (south China, Yangtze River, Huang-Huai and north China) are identified. There are 557 regional persistent heavy rainfall events in total during 1961—2017 over these four key regions, with an average of about 10 events per year. Among them, there are 267, 155, 78, and 49 events in south China, the Yangtze River region, the Huang-Huai region and north China, with an average of 4.7 events, 2.7 events, 1.4 events and 0.9 event per year respectively, showing a decreasing distribution from south to north. The statistical and evaluation results show that the index can objectively identify the large-scale persistent heavy rainfall events that continuously affects the same region, and thus the index can be applied to operation and research.
- regional persistent heavy rainfall events /
- index /
- strong precipitation threshold

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图 1 海丰站与其它各站点的降水相关系数分布

黄色表示达到95%置信度水平，红色圆点为基准站位置，红色矩形框为华南关键区范围。

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表 1 各区域经纬度范围及相关分析基准点

区域	基准点	经度/°E	纬度/°N	站点数/个
华南	广东海丰	107~120	21~26	176
长江	江西婺源	110~122	26~32	287
黄淮	江苏赣榆	114~121	32~37	171
华北	河北遵化	110~120	37~43	173

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表 2 各区强降水阈值Rs 单位：mm。

区域	Rs
华南	50.0
长江	50.0
黄淮	42.5
华北	33.3

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表 3 各区雨季日降水气候平均值、标准差及阈值单位：mm。

区域	雨季月份	平均值	标准差	阈值1	阈值2
华南	4—9月	6.72	7.01	10.23	13.73
长江	5—8月	5.96	6.30	9.11	12.26
黄淮	6—8月	4.88	6.58	8.17	11.46
华北	7—8月	4.16	5.58	6.95	9.74
注：阈值1=平均值+半个标准差；阈值2=平均值+一个标准差。

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表 4 4—9月华南各等级降水在各百分位的站点数第一行为降水等级（mm），第一列为百分位（%）

降水等级/mm	10	15	20	25	30	35	40	45	50
70	45	32	24	18	13	10	8	6	3
71	46	33	25	19	14	11	8	6	5
72	48	35	26	19	15	11	9	7	5
73	49	36	27	20	15	12	9	7	5
74	51	37	28	21	16	12	9	7	6
75	52	38	29	22	17	13	10	8	6
76	53	40	30	23	18	13	10	8	6
77	55	41	31	24	18	14	11	8	7
78	56	42	32	25	19	15	11	9	7
79	58	43	33	26	20	15	12	10	7
80	60	45	35	27	21	16	13	10	8
81	62	46	36	28	22	17	13	10	8
82	63	48	37	29	23	18	14	11	9
83	65	50	39	30	24	19	15	12	9
84	67	51	40	32	25	20	16	12	10
85	69	53	42	33	26	21	16	13	11
86	71	55	43	34	27	22	17	14	11
87	73	57	45	36	28	23	18	15	12
88	75	59	47	37	30	24	19	16	13
89	77	61	49	39	31	25	21	17	14
90	80	64	51	41	33	27	22	18	15
91	82	66	53	43	35	29	23	19	16
92	85	69	56	46	37	31	25	21	17
93	88	72	59	49	40	33	28	23	19
94	91	75	62	51	42	36	30	25	21
95	96	78	65	55	45	38	32	27	23
96	101	84	69	59	49	41	35	30	25
97	106	89	75	63	53	46	38	33	28
98	114	96	82	69	59	50	43	38	32
99	125	106	90	78	68	58	50	44	38

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表 5 5—8月长江区域各等级降水在各百分位的站点数第一行为降水等级（mm），第一列为百分位（%）

降水等级/mm	10	15	20	25	30	35	40	45	50
70	64	47	35	26	20	15	11	9	7
71	66	48	36	27	21	16	12	9	7
72	68	50	37	28	22	17	13	10	7
73	70	52	39	30	23	17	13	10	8
74	72	54	40	31	24	18	14	11	8
75	75	56	42	32	25	19	15	11	9
76	76	58	43	33	26	20	15	12	9
77	79	59	45	35	27	21	16	13	10
78	81	62	47	36	28	22	17	13	11
79	84	64	49	38	29	23	18	14	11
80	87	66	51	40	31	24	19	15	12
81	90	69	54	42	33	26	20	16	13
82	93	71	56	44	34	27	22	17	14
83	95	74	58	45	36	28	23	18	15
84	99	77	61	47	38	30	24	19	16
85	102	80	63	50	40	32	25	21	17
86	105	82	66	52	42	34	27	22	18
87	108	86	68	55	44	35	29	23	19
88	112	89	70	58	46	38	31	25	20
89	116	93	74	61	49	40	32	26	21
90	120	96	78	63	51	42	34	28	23
91	125	100	81	66	55	44	37	30	25
92	129	103	85	70	57	47	40	32	27
93	133	108	89	73	60	51	42	35	29
94	138	113	93	77	64	54	45	38	32
95	144	118	97	82	70	59	49	42	35
96	151	125	103	87	74	63	53	44	39
97	162	132	111	94	79	68	58	49	42
98	174	145	122	104	87	74	65	55	48
99	192	161	137	116	100	86	74	64	56

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表 6 6—8月黄淮区域各等级降水在各百分位的站点数第一行为降水等级（mm），第一列为百分位（%）

降水等级/mm	10	15	20	25	30	35	40	45	50
70	28	20	15	11	8	6	5	4	3
71	29	21	16	11	9	7	5	4	3
72	30	22	16	12	9	7	5	4	3
73	31	23	17	13	10	7	6	4	3
74	32	24	18	14	10	8	6	5	4
75	33	25	19	14	11	8	7	5	4
76	34	26	20	15	12	9	7	5	4
77	36	27	21	16	12	10	7	6	4
78	37	28	22	17	13	10	8	6	5
79	39	29	23	18	14	11	9	7	5
80	40	31	24	19	15	12	9	7	6
81	42	32	25	20	16	13	10	8	6
82	44	33	27	21	17	13	11	9	7
83	46	35	28	22	18	14	11	9	7
84	47	37	29	24	19	15	12	10	8
85	50	39	32	25	20	17	13	11	9
86	51	41	33	27	22	18	14	11	9
87	54	44	35	28	23	19	15	12	10
88	56	46	37	30	25	20	16	13	11
89	59	47	39	31	26	21	18	15	12
90	62	50	41	34	27	23	19	16	13
91	65	52	44	36	30	25	20	17	14
92	68	55	46	39	32	27	22	19	16
93	72	59	49	41	34	28	24	20	17
94	76	62	52	43	36	31	26	22	19
95	81	67	55	46	39	34	29	24	21
96	86	71	59	50	43	37	32	28	24
97	92	77	64	56	48	42	36	31	27
98	100	83	72	61	52	46	40	35	31
99	109	94	82	72	64	56	48	43	38

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表 7 7—8月黄淮区域各等级降水在各百分位的站点数第一行为降水等级（mm），第一列为百分位（%）

降水等级/mm	10	15	20	25	30	35	40	45	50
70	25	16	11	8	5	4	3	2	1
71	26	17	12	8	6	4	3	2	1
72	27	18	12	8	6	4	3	2	2
73	28	19	13	9	6	5	3	2	2
74	29	20	13	9	7	5	3	2	2
75	30	21	14	10	7	5	4	3	2
76	31	22	15	11	7	5	4	3	2
77	33	22	16	11	8	6	4	3	2
78	34	23	16	12	9	6	5	3	3
79	35	24	17	13	9	7	5	4	3
80	36	25	18	13	10	7	5	4	3
81	38	26	19	14	10	7	5	4	3
82	39	27	20	14	11	8	6	5	3
83	41	28	21	15	11	9	6	5	4
84	43	30	22	16	12	9	7	5	4
85	45	32	23	17	13	9	7	6	4
86	47	34	25	18	14	10	8	6	5
87	49	35	26	19	15	11	9	7	5
88	51	37	27	21	16	12	9	7	6
89	53	39	29	22	17	13	10	8	6
90	55	42	31	24	18	14	11	9	7
91	59	44	34	26	20	16	13	10	8
92	62	47	36	28	22	17	14	11	9
93	65	50	39	30	24	19	15	12	10
94	69	53	42	33	26	21	17	14	11
95	74	57	45	37	29	23	19	16	13
96	79	63	51	41	34	26	21	18	14
97	89	71	57	46	37	31	26	20	18
98	97	80	66	53	43	36	31	26	23
99	110	93	77	64	56	48	40	34	28

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表 8 1961—2017年各区域持续性强降水过程次数

区域	华南	长江	黄淮	华北	总和
次数	267	155	78	49	557
年均/(次/年)	4.7	2.7	1.4	0.9	9.8

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表 9 各区雨季持续性强降水过程次数及其占全年百分比

区域	华南	长江	黄淮	华北
雨季	4—9月	5—8月	6—8月	7—8月
次数	252	142	71	46
占全年百分比/%	94.4	92.0	91.0	93.9

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