暴雨可引发严重的洪涝、滑坡、泥石流等多种灾害, 常常给社会经济发展和人们生命财产造成较大损失, 为此关于暴雨的研究一直是中国气象科学研究的重要课题(陶诗言, 1980; 丁一汇, 2015)。相对于局地暴雨, 区域性暴雨过程所造成的自然灾害影响范围更大、损失也更重。据历史资料分析, 中国中东部大部分地区都会遭遇区域性暴雨袭击并导致惨重灾害, 例如, 1954和1998年夏季频发的区域性暴雨过程引发了最为严重的长江全流域性大洪水(郁淑华, 2000; 周自江等, 2000); 2010(王钦等, 2012)和2016年长江流域又因区域性暴雨过程频发而出现了严重的洪涝灾害。再如, 2012年7月21日京津冀地区发生了历史罕见的区域性大暴雨过程, 2016年7月18—20日华北地区再次出现了区域性极端暴雨—大暴雨过程, 两次过程均造成了严重的人员和经济损失。此外, 由1311号台风“尤特”(程正泉等, 2014)、1621号台风“莎莉嘉”给华南地区带来的区域性强风暴雨致灾也相当严重。因此, 对区域性暴雨过程的研究一直是气象防灾、减灾研究的热点和重点。纵观区域性暴雨过程的研究历程, 许多学者都选定强度强、致灾严重的暴雨或大暴雨过程, 开展天气学和动/热力诊断分析, 探讨强降雨形成的有利条件和机理, 以进一步提高对区域性暴雨过程的认知能力和预报水平, 如:孙力等(2015)探讨了1215号“布拉万”台风暴雨的形成演变及降水非对称性分布的物理机制; 蒙伟光等(2014)研究了华南沿海2011年7月15—18日持续暴雨过程中季风槽与中尺度对流系统的相互作用; 俞小鼎(2012)、孙继松等(2012)、赵洋洋等(2013)多角度详尽分析了“7.21”北京大暴雨过程成因及极端性特征; 宗志平等(2013)、陈红专等(2013)各选取了四川盆地和湖南的两次暴雨过程, 对比分析了暴雨过程期间的大尺度环流形势及中尺度对流系统演变特征。也有一些学者针对某种类型的暴雨序列开展相关研究工作。如袁慧敏等(2012)、邹燕等(2014)利用客观识别方法, 先后构建了长江中下游地区和福建省的区域性暴雨过程序列以及综合强度评估模型; 鲍名(2007)采用1951—2005年中国730站逐日降水资料及客观定义, 初步统计了中国区域持续性暴雨事件, 讨论了其大尺度环流背景; Chen等(2013a, 2013b)统计了区域性持续性极端降水事件, 按照发生时间、区域、影响因子将其分成北方型、江淮-江南型、华南型及台风型, 并将江淮-江南性持续性极端降水事件环流异常分为双阻型和单阻型。

总的来说, 以往对中国区域性暴雨过程的研究大多集中在天气、气候机理以及预报方法方面, 并取得丰硕成果。但由于对观测资料应用的局限, 已有的为数不多的中国区域性暴雨事件的普查分析, 均没有充分考虑气象资料统计日界, 如降水量的统计日界为20时(北京时, 下同)对暴雨过程的切割效应, 也没有结合暴雨过程天气系统的时、空演变历程, 因而针对中国区域性暴雨的时、空分布讨论分析还不够详实。因此, 本研究拟以天气过程为单元, 采用长序列的加密观测的降水量资料和主、客观结合的方法, 综合考虑降水量的统计日界, 建立中国95°E以东地区及其各子区内的区域性暴雨过程个例谱, 全面分析区域性暴雨过程的地域分布及月际、年际变化情况。以期对中国区域性暴雨过程时、空分布特征有更详尽、更全面的认识, 也为今后开展区域性暴雨过程的分析研究、预报预测和防灾、减灾提供参考依据。

(1) 中国2407个国家级气象站的降水量资料, 全部来自中国气象局国家气象信息中心数据库, 资料时段为1981—2015年(其中序列长度达到35 a的台站约占98%)。资料经过严格质量控制, 并最大限度消除台站迁移的影响。为提高对暴雨过程分析判断的精准度, 选用逐12 h累计降水量观测值作为数据元, 先使用变分法(刘凑华等, 2013)生成中国0.5°×0.5°的逐12 h累计降水量格点资料, 再使用连续2个12 h累计降水量格点资料的累加生成中国逐日(即逐24 h)累计降水量格点资料。遵循气象观测规范将12 h时段的分割点设定为每天08和20时, 每天得到08—(次日)08时和20—(次日)20时2个时次逐日累计降水量格点资料。这样在判识区域性暴雨过程时可实现以12 h为时间位移的滚动分析, 不仅可以减小日界对暴雨过程判断的影响, 而且可以有效解决天气分析和气候分析因常用日界的不同(前者多用08时, 后者多用20时)而产生的认识分歧。

(2) 在主观分析引发区域性暴雨过程的天气系统演变历程时, 使用美国国家环境预报中心/大气研究中心(NCEP/NCAR)的再分析资料。资料时段也为1981—2015年, 每日2个时次(08和20时), 水平分辨率为2.5°×2.5°; 使用变量包括位势高度场、风场、相对湿度和地面气压场等。

鉴于中国暴雨主要出现在中东部地区(林建等, 2014), 加之西部地区气象站点相对稀疏和分布不均, 因此, 将研究区域限定在中国95°E以东的中部和东部地区。

首先, 基于逐日累计降水量格点资料, 逐时次客观识别出中国95°E以东日降水量场上出现成片暴雨或大雨的降水区。其中, 成片暴雨区的判断标准为日累计降水量达到暴雨以上量级(≥50 mm)的格点数≥15个, 且相连成片; 成片大雨区的判断标准为日累计降水量达到大雨以上量级(≥25 mm)的格点数≥15个, 且相连成片。此处“相连成片”是指该区域内的每一格点都至少有另外一个格点与之相连(含对角相连)。

继而以成片暴雨区的出现时间为基点, 绘制前后邻近时段(各3—7 d)每日2个时次(08和20时)的不同层次位势高度、风场、相对湿度及地面气压场等天气分析图, 图上叠加对应时刻的日累计降水量和成片暴雨(大雨)区; 依据天气学原理, 主观考察、分析此次暴雨过程及其影响系统的发生、发展、减弱、消亡的演变历程, 以“同一次天气过程中, 任一时次出现成片暴雨区即可记为一次区域性暴雨过程”为指标来判识区域性暴雨过程。在一次区域性暴雨过程中, 以“首次出现成片大雨区的日累计降水量起始时刻”为该次过程的起始时刻, 以“末次出现成片大雨区的日累计降水量终止时刻”为该次过程的终止时刻。由于中国95°E以东地域范围非常宽阔, 在同一时次可能会出现由不同天气系统在不同地区引发的暴雨过程, 凡此情况皆依据天气过程的异同对区域性暴雨过程进行分割。从而实现以天气过程为单元并采用主、客观相结合的方式逐一判识区域性暴雨过程的研究目标。下面选一实例来简要说明判识区域性暴雨过程的具体步骤及方法。由图 1c可见, 在2014年7月3日08时—4日08时的日累计降水量场上识别出贵州和湖南有成片暴雨区, 此成片暴雨区主要是受四川东部500 hPa低槽和贵州—湖南北部850 hPa切变线的影响所致。进一步查阅邻近时段的天气分析图可知, 该低槽于2日20时在四川西部形成(图 1a), 6日08时东移入海(图 1h), 低层有低涡切变线发展东移。在此次天气过程中(2日20时—6日08时)有连续4个时次出现了成片暴雨区(图 1c—f), 符合区域性暴雨过程判识指标, 可记为一次区域性暴雨过程。在此次区域性暴雨的发展过程中, 2日20时—3日20时日累计降水量场上首次识别出成片大雨区(图 1b), 此次暴雨过程的起始时刻即记为2日20时; 5日08时—6日08时日累计降水量场上最后一次识别出成片大雨区(图 1g), 此次暴雨过程的终止时刻记为6日08时。综上所述, 以天气过程为单元并通过主、客观相结合的方式判识出2014年7月2日20时—6日08时发生了一次区域性暴雨过程。

图 1 2014年7月2日20时—6日08时区域性暴雨过程高低空环流形势(500 hPa位势高度(等值线, 单位:dagpm)和850 hPa风场(风矢))及成片暴雨区(褐色圆点)和成片大雨区(紫色圆点) Figure 1 Upper and lower circulations (500 hPa geopotencial heights (contours, unit:dagpm), 850 hPa wind field (barbed arrow)) corresponding to the regional rainstorm process during 20:00 BT 2 to 08:00 BT 6 July 2014, and contiguous areas of rainstorm (brown dots) and contiguous areas of heavy rain (purple dots)

图选项

此外, 还统计了每次区域性暴雨过程的过程累计降水量、过程最大日降水量、过程综合强度指数等过程属性量, 具体统计方法如下:

(1) 过程累计降水量:一次区域性暴雨过程起始至终止时刻期间的累计降水量。

(2) 过程最大日降水量:一次区域性暴雨过程起始至终止时刻期间的最大日降水量。

(3) 过程综合强度指数:一次区域性暴雨过程中, 凡出现过程最大日降水量达到暴雨以上量级的格点, 即用其过程累计降水量超过50 mm以上部分的总和(I)来度量此次区域性暴雨过程的综合强度

(1)

式中, I为过程综合强度指数, δ_i为第i格点的强度指数, d_i为第i格点的过程最大日降水量, r_i为第i格点的过程累计降水量, m为一次区域性暴雨过程中出现降水的格点总数。

采用上述方法判识出1981—2015年中国95°E以东地区共出现区域性暴雨过程1049次, 以此构成了中国95°E以东地区的区域性暴雨过程个例谱。进一步在综合考虑各地自然地理和行政区划以及天气、气候特征基础上, 将中国95°E以东地区划分为6个子区(图 2)。基于中国95°E以东区域性暴雨过程历史个例谱, 以“一次区域性暴雨过程中的任一时次在某子区范围内出现成片暴雨区即可记为该子区的一次区域性暴雨过程”为指标分别建立各子区的区域性暴雨过程历史个例谱。其中江淮流域是出现区域性暴雨过程最多的子区, 650次; 华南次之, 363次; 西南地区东部和东北地区分别为198和116次, 华北和西北地区东部出现次数最少, 分别为72和46次。

图 2 中国95°E以东地区的子区示意 (a.西北地区东部, b.华北, c.东北地区, d.江淮流域, e.华南, f.西南地区东部) Figure 2 Schematic diagram showing subareas over the area to the east of 95°E in China (a.eastern part of Northwest China, b.North China, c.Northeast China, d.the Yangtze-Huaihe River valley, e.South China, f.eastern part of Southwest China)

图选项

采用国际上定义极端事件最常用的百分位法(Folland, et al, 2002; 景丞等, 2016), 将中国95°E以东区域性暴雨过程个例谱过程综合强度指数(I)按升序排列, 以第95个百分位的指数值作为极端过程阈值, 认定综合强度指数超过极端阈值的过程为极端区域性暴雨过程, 据此建立了中国95°E以东极端区域性暴雨过程个例谱, 共包含53次极端暴雨过程。

采用Mann-Kendall非参数统计检验方法分析1981—2015年区域性暴雨过程次数的年际(线性)变化趋势, 当倾斜度大于0时呈上升趋势, 反之则呈下降趋势(Yue, et al, 2002; Niu, et al, 2012)。采用9点二项式平滑对1981—2015年区域性暴雨过程次数进行滤波, 揭示其位相变化。采用Morlet小波功率谱(Torrence, et al, 1998)揭示其不同尺度周期变化特征。采用Ward(离差平方和)聚类分析方法分析极端区域性暴雨过程强降雨分布的主要类型。

1981—2015年逐年区域性暴雨过程累计次数统计结果(图 3)显示, 中国95°E以东区域性暴雨过程次数(图 3a)多为25—35次/a, 平均年总次数接近30次, 其中以1983年出现的区域性暴雨过程次数最多(41次), 其次为2015年(38次)和1998年(36次), 这很可能与3次超强厄尔尼诺事件(任宏利等, 2017)有关; 1982和1993年出现次数最少(21次)。由Mann-Kendall斜率估计量得出的中国95°E以东区域性暴雨过程次数平均变化幅度仅为0.53次/(10 a), 且没能通过α=0.05的显著性水平t检验(表 1), 说明中国95°E以东地区年区域性暴雨过程次数线性增加趋势并不明显, 其年及年代际变化主要表现为波动特征。经9点二项式平滑滤波后的变化曲线可见, 中国95°E以东区域性暴雨过程年总次数在20世纪80年代前期、90年代后期以及2008—2015年偏多, 20世纪80年代后期至90年代前期以及2001—2007年偏少。为进一步揭示区域性暴雨过程年及年代际变化特征, 图 4给出了区域性暴雨过程年总次数的小波功率谱。由图 4a可知, 中国95°E以东区域性暴雨过程年总次数在20世纪80年代前中期、2014年前后主要表现为2—3 a的周期变化; 20世纪90年代中期则主要为4—5 a的周期变化。

图 3 1981—2015年区域性暴雨过程年总次数及其9点二项式平滑和多年平均值 (a.中国95°E以东地区, b.江淮流域, c.东北地区, d.华南, e.华北, f.西南地区东部, g.西北地区东部) Figure 3 Time series of annual numbers of regional rainstorm processes from 1981 to 2015, and results of nine-point binomial smoothing and multi-year average (a.area to the east of 95°E in China, b.the Yangtze-Huaihe River valley, c.Northeast China, d.South China, e.North China, f.eastern part of Southwest China, g.eastern part of Northwest China)

图选项

图 4 1981—2015年区域性暴雨过程年总次数的小波功率谱 (a.中国95°E以东地区, b.江淮流域, c.东北地区, d.华南, e.华北, f.西南地区东部, g.西北地区东部; 阴影区表示通过α=0.10的显著性水平t检验) Figure 4 Wavelet power spectra for annual number of regional rainstorm processes from 1981 to 2015 (a.area to the east of 95°E in China, b.the Yangtze-Huaihe River valley, c.Northeast China, d.South China, e.North China, f.eastern part of Southwest China, g.eastern part of Northwest China; Shading represents the 0.10 significance level)

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6个子区的区域性暴雨过程次数增多或减少的趋势均不显著(西南地区东部除外)。江淮流域是出现区域性暴雨过程次数最多的子区(图 3b), 多为15—23次/a, 平均为19次/a, 其中1996、1998、2015年高达26次, 并居35年之首; 相应地江淮流域区域性暴雨过程次数的年及年代际波动变化与中国95°E以东全局关联也最为紧密, 两者相关系数达到0.71, 通过了α=0.01的显著性水平t检验(表 2)。年际变化曲线显示, 在20世纪80年代末至90年代初、90年代后期以及2005—2010年区域性暴雨过程次数偏多, 其余年代偏少; 区域性暴雨过程年总计次数在20世纪80年代后期至21世纪初主要表现为6—10 a的周期变化(图 4b), 其中20世纪90年代后期还叠加了3—4 a的周期变化。华南和西南地区东部区域性暴雨过程次数少于江淮流域(图 3d、f), 年平均分别为10.5和5.8次, 这两个子区的区域性暴雨过程次数年际变化呈显著正相关(相关系数为0.34), 年代际波动也多保持一致, 如在20世纪80年代前期和2006年以后偏多、20世纪80年代后期至90年代初以及2004年前后偏少; 区域性暴雨过程年总次数也都表现出2—4 a的周期变化(图 4d、f), 显著时段也有部分重叠, 华南(西南地区东部)2—4 a的周期变化主要表现在20世纪80年代前期和2005—2010年(20世纪90年代后期和2005—2012年), 华南在2000年以后还表现出6—9 a的周期变化。东北地区和华北出现区域性暴雨过程的次数明显低于上面的3个子区(图 3c、e), 年平均为3.3和2.1次, 但这两个子区区域性暴雨过程次数的年际变化趋势高度一致, 相关系数高达0.61, 通过了α=0.01的显著性水平t检验; 两个子区区域性暴雨过程次数的年代际波动也多保持一致, 如在20世纪90年代中后期和2010—2013年偏多、在20世纪80年代末期至90年代初期以及2000—2009年偏少; 两个子区年区域性暴雨过程次数在20世纪90年代均主要表现有2—4 a的周期变化(图 4c、e), 华北在20世纪80年代后期至2005年还表现出13—17 a的周期变化, 东北地区小波功率谱在13—17 a周期尺度上也表现出相对大值区, 但没能通过0.10的显著性水检验。西北地区东部区域性暴雨过程次数最少(图 3g), 年平均值仅有1.3次, 在20世纪80年代前期和2010—2015年主要表现为2—3 a的周期变化(图 4g), 在2005—2015年还存在6—9 a的周期变化。

综上所述, 中国95°E以东地区和各子区区域性暴雨过程次数的年际及年代际变化主要表现为波动性特征。各子区中, 江淮流域与中国95°E以东区域性暴雨过程次数的年际及年代际波动变化最为一致; 各子区之间, 华南与西南地区、东北地区与华北区域性暴雨过程次数的波动变化具有较高的一致性。中国95°E以东及各子区区域性暴雨过程次数除有2—4 a的短周期变化外, 还表现出不同尺度的长周期变化, 特别是在中国95°E以东地区及华南和东北地区两个子区还叠加有15 a左右的周期变化, 虽然可能由于资料长度局限没有通过α=0.10的显著性水平t检验, 但是非常值得关注和深入探讨。

为更细致地了解中国95°E以东各地的区域性暴雨过程分布特征, 将1049次区域性暴雨过程的降水在0.5°×0.5°网格上再做如下赋值处理:一次区域性暴雨过程内, 某网格点的最大日降水量达到暴雨以上量级(≥50 mm), 则该格点赋值为1, 亦即认定该格点出现了1次区域性暴雨过程。根据此赋值, 可以统计得出1981—2015年中国95°E以东各地的区域性暴雨过程的平均年总次数、最多年总次数的空间分布(图 5)。可以看出, 中国95°E以东区域性暴雨过程主要出现在105°E以东, 以及云南和西藏东南部。区域性暴雨过程次数最多的区域位于江淮之间、江南和华南, 平均年总次数为2.5—4.5次, 最多年总次数为7—10次, 其中, 江西东北部、广东中部和沿海的部分地区平均(最多)年总次数多达5—6次(11—14次); 其次为黄淮、汉水流域、四川盆地以及贵州、云南东部和辽宁, 平均(最多)年总次数为1—3次(4—7次); 华北、东北地区中北部以及陕西中北部、宁夏大部分地区、甘肃东部和云南中西部出现区域性暴雨过程次数较少, 平均年总次数一般不足1次, 最多年总次数为1—3次。进一步考察发现, 中国95°E以东暴雨以成片、群发的方式出现的概率还是比较高的, 实际上105°E以东大部分地区半数以上的暴雨都发生在区域性暴雨过程期间(图 6), 尤其是黄淮西南部、江淮中西部和江南北部区域性暴雨过程期间发生的暴雨与总暴雨频次的比率甚至超过了70%, 自然也成为了每年开展防汛工作的重点区域。

图 5 1981—2015年中国95°E以东区域性暴雨过程的平均年总次数(a)和最多年总次数(b)的空间分布 Figure 5 Distributions of annual average number and maximum number of regional rainstorm processes over the area to the east of 95°E in China during 1981-2015

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图 6 1981—2015年中国95°E以东区域性暴雨过程期间发生的暴雨频次与总暴雨频次的比率 Figure 6 Ratio of the occurrence frequency of rainstorms to the east of 95°E in China to that over the entire China during 1981-2015

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统计结果显示, 中国95°E以东一年四季都会有区域性暴雨过程发生, 总体呈夏季最多、冬季最少、春季多于秋季的分布特征(图 7a)。7月是中国中东部最易出现区域性暴雨过程的月份, 大多为5—10次/月, 最多可达12次(1991和2013年), 平均为7.2次/月; 6月和8月次之, 多为4—8和3—7次/月, 平均为5.9和4.7次/月; 5月、9月和4月出现的区域性暴雨过程次数依次递减, 月平均次数分别为3.8、2.7和2.2次; 3月、10月和11月出现的区域性暴雨过程更少, 平均约为1次/月, 月累计次数基本不超过3次, 35 a中还有30%—40%的年份没有出现区域性暴雨过程; 1月、2月和12月就只有20% —30%的年份出现过1—2次/月区域性暴雨过程。

图 7 1981—2015年区域性暴雨过程月累计次数盒须图 (a.中国95°E以东地区, b.江淮流域, c.东北地区, d.华南, e.华北, f.西南地区东部, g.西北地区东部) Figure 7 Box-and-whisker plots of monthly numbers of regional rainstorm processes averaged over 1981-2015 (a.area to the east of 95°E in China, b.the Yangtze-Huaihe River valley, c.Northeast China, d.South China, e.North China, f.eastern part of Southwest China, g.eastern part of Northwest China)

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江淮流域和华南是一年四季均会有区域性暴雨过程发生的两个子区, 但过程次数的峰值分布存在差异。江淮流域以6、7月出现的区域性暴雨过程最多(图 7b), 大多为2—7次/月, 最多出现过8次, 月平均次数分别为4.7和4.0次; 其次为5和8月, 平均为2.7和2.2次/月; 出现最少的月份为1—2月和12月, 只有少数年份(5%—23%)出现过1—2次/月区域性暴雨过程。华南则以5、6月出现的区域性暴雨过程最多, 多为1—4次/月, 月平均为2.2次左右; 其次为7月, 平均为1.7次/月; 出现次数最少的月份为1—2月和10—12月, 只有10%—30%的年份出现过1—2次/月区域性暴雨过程。

西南地区东部区域性暴雨过程基本分布在5—12月(图 7f), 其中以6、7月居多, 多为1—3次/月, 个别月份可出现4—6次; 5和8—10月大多仅为1次/月; 11、12月则只会有少数年份(5%—15%)出现1次/月区域性暴雨过程。

东北地区、华北、西北地区东部的区域性暴雨过程分布(图 7c、e、g)在4—10月, 主要集中在7、8月, 多为1—3次/月, 但即使在出现次数最多的7、8月, 东北地区和华北(西北地区东部)也有20%—40%(65%—70%)的年份没有出现区域性暴雨过程; 4—6月和9—10月则只有少数年份(＜18%)出现过1次/月区域性暴雨过程。

1981—2015年中国95°E以东地区共出现极端区域性暴雨过程53次(表 3), 其中, 20世纪80年代11次、90年代19次, 2000—2015年23次。极端区域性暴雨过程绝大多数都出现在夏季, 其中6月出现的极端区域性暴雨过程最多, 共25次, 占总数的47%;7和8月依次出现14和11次, 占总数的26%和20%。仅有3次极端区域性暴雨过程分别出现在9、10、12月。

还基于53次极端区域性暴雨过程累计降水量≥50 mm的格点分布情况和Ward聚类方法将中国95°E以东极端区域性暴雨过程划分为7种类型(图 8)。第Ⅰ型强降雨区位于江南南部和华南, 共有18次, 其中有11次(61%)是受低槽、切变线和低涡影响造成的, 其余7次(39%)主要是受西行台风及其减弱后的低压和外围云系影响所致。第Ⅱ型强降雨区位于江南中北部和华南西部, 17次过程中有14次(82%)是受低槽、切变线和低涡的影响, 另外3次(18%)与西行台风的活动密切相关。第Ⅲ型强降雨区主要位于长江中下游沿江附近地区, 第Ⅳ型位于黄淮、汉水中上游、四川盆地东部、华南西部及贵州等地, 这2种类型的主要影响系统全部为低槽、切变线和低涡。第Ⅴ型强降雨区位于东南沿海、华南东部、江南中部及江淮; 第Ⅵ型强降雨区位于东南沿海、黄淮北部、华北东部、东北地区中南部; Ⅶ型强降雨区位于东南沿海、黄淮西部、华北中南部及陕西中北部。Ⅴ、Ⅵ和Ⅶ型在东南沿海都分布有强降雨区, 是因这3种类型的极端区域性暴雨过程初期都均是受登陆广东、福建或浙江的台风影响, 后因台风北上或转向路径的不同, 以及台风或其减弱后的低压及外围云系与周围的天气系统产生相互作用地理位置的差异, 造成了后期强降雨落区的明显不同。

图 8 1981—2015年中国95°E以东地区7种极端区域性暴雨过程累计降水量分布类型的合成(单位:mm) (a.Ⅰ型, b.Ⅱ型, c.Ⅲ型, d.Ⅵ型, e.Ⅰ型, f.Ⅵ型, g.Ⅶ型) Figure 8 Composite distributions of the seven patterns of accumulated precipitation of extremely regional rainstorm processes over the area to the east of 95°E in China during 1981-2015 (unit:mm) (a.Pattern Ⅰ, b.Pattern Ⅱ, c.Pattern Ⅲ, d.Pattern Ⅵ, e.Pattern Ⅴ, f.Pattern Ⅵ, g.Pattern Ⅶ)

图选项

(1) 1981—2015年, 中国95°E以东区域性暴雨过程次数多为25—35次/a, 平均年总次数接近30次, 其中以1983年出现次数最多(41次), 其次为2015(38次)和1998年(36次)。江淮流域是出现区域性暴雨过程最多的子区, 平均为19次/a, 最多为26次; 华南和西南地区东部次之, 东北地区、华北和西北地区东部相对较少。

(2) 中国95°E以东地区及各子区区域性暴雨过程年总次数的年际及年代际变化主要表现为波动特征。各子区中, 江淮流域与中国95°E以东(全局)区域性暴雨过程次数的年及年代际波动变化最为一致, 相关系数高达0.71(通过α=0.01的显著性水平t检验), 华南与西南地区、东北地区与华北的波动变化互为显著的正相关关系; 中国95°E以东及各子区区域性暴雨过程年总次数序列除表现有2—4 a的短周期变化外, 还表现出不同时间尺度的长周期变化, 如江淮流域、华南和西北地区东部还表现出6—10 a的周期变化, 华北表现出13—17 a的周期变化。

(3) 中国中东部区域性暴雨过程总体呈夏季最多、冬季最少、春季多于秋季的分布特征; 各月份中, 以7月出现次数最多, 其次为6和8月, 而1、2和12月就只有20%—30%的年份出现过1—2次/月区域性暴雨过程。江淮流域和华南是一年四季都会有区域性暴雨过程发生的两个子区, 但过程次数峰值分布存在差异, 江淮流域以6、7月出现的区域性暴雨过程最多, 华南则以5、6月最多; 西南地区东部也以6、7月居多; 东北地区、华北、西北地区东部主要集中出现在7、8月。

(4) 中国95°E以东极端区域性暴雨过程可划分为7种分布类型。第Ⅰ型强降雨区位于江南南部和华南, 其中有61%的过程是受低槽、切变线和低涡影响所致, 39%的过程是受西行台风及其减弱后的低压及外围云系的影响。第Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ型的强降雨区呈阶梯状逐步北抬, 依次位于江南中北部和华南西部、长江中下游沿江附近地区、黄淮至四川盆地东部等地, 绝大多数过程是受低槽、切变线和低涡影响所致。第Ⅴ、Ⅵ和Ⅶ型由于过程初期都受到了登陆台风影响, 在东南沿海都分布有强降雨区, 后因台风路径以及与周围的天气系统产生相互作用的地理位置差异, 第Ⅴ型强降雨区还分布在华南东部至江淮, 第Ⅵ型强降雨区还分布在黄淮北部至东北地区中南部, 第Ⅶ型则位于黄淮西部、华北中南部及陕西中北部。