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1、近40年三峡库区面雨量时空分布特征高琦;徐明;李波;徐卫立;王海燕【摘要】利用19802016年逐日雨量观测资料,以站点平均法计算库区面雨量, 得到以下结论:三峡库区年面雨量的年际差异大,且37年以来呈现缓慢下降的趋势; 月面雨量的峰值出现的月份,重庆万州为6月,万州宜昌为7月;从日强降水面 雨量特征来看,三峡库区强降水面雨量主要出现在59月,万州宜昌强降水出现 的总数明显高于重庆万州,且在各个量级都是万州宜昌明显多于重庆万州;从 日面雨量极值分布来看，面雨量极值一般出现在67月，万州一宜昌69.9 mm以下 的各级强降水均是7月出现最多,70 mm以上的强降水则都是6月出现最多，这与 重庆一
2、万州段恰好是相反的;从两子流域各个量级降水的年均频次分布上来看,2029.9 mm的降水，每年各有79次,30 49.9 mm的降水，每年各有57次上述 几个量级出现的频次相对较高;50 69.9 mm的降水，每年各有1 2次，对于70 mm以上的降水，平均25 a才1次，可见50 mm以上降水出现的频率低,而造成 的影响又较大,应在后期重点研究其形成机理.期刊名称】气象科技进展年(卷),期】2018(008)004【总页数】6页(P76-81) 【关键词】 三峡库区;面雨量;分布;特征【作 者】 高琦;徐明;李波;徐卫立;王海燕【作者单位】 中国气象局武汉暴雨研究所暴雨监测预警湖北省重点实验
3、室,武汉430205;武汉中心气象台,武汉 430074;中国气象局武汉暴雨研究所暴雨监测预警 湖北省重点实验室,武汉 430205;三峡水利枢纽梯级调度通信中心,宜昌 443133;三 峡水利枢纽梯级调度通信中心,宜昌 443133;武汉中心气象台,武汉 430074【正文语种】中 文0 引言三峡库区地处四川盆地与长江中游平原的结合部，总面积1084 km2，在长江流域的防汛中起着非常重要的作用。发生在三峡库区（重庆至宜昌区间）的强降水，由 于直接汇入水库中，产流快，反应时间短，给调度和决策带来了极大的困难，特别 是在水库在高水位运行的情况下，能否准确预报发生在库区的强降水，可能直接关 系到
4、整个流域的防洪调度及坝体本身的安全。面雨量是一个经典的水文学概念，它 是指某一时段一定面积上的平均雨量，因其能够客观反映降水对确定流域的影响， 因而成为防汛部门分析水情，进行洪水预报的重要参数 1-9。针对面雨量的 统计特征，国内学者先后开展了一系列研究，如王仁乔等10、于大峰等11、高 琦等12分别研究了不同时段长江上游的面雨量特征，发现在各个时期，重庆万 州、万州宜昌的面雨量的极值均高于长江上游其他流域；李武阶等13、孙士型 等14分别从不同角度研究了金沙江流域的面雨量特征；李才媛等15、卢珊等 16、张晓红等17分别研究了汉江和淮河流域的面雨量特征；陈正洪等18研究 了长江流域的面雨量变
5、化趋势；史玉光等19、陈宁等20分别研究了新疆和江苏 省的面雨量特征；强芳21等基于格点数据研究了19612012年祁连山的面雨 量特征，而目前专门针对三峡库区面雨量统计特征的研究仍较为缺乏，当前长江流 域面雨量的预报一般是在数值预报基础上进行，对天气系统进行分析后再进行订正， 研究面雨量的时空分布特征，为面雨量订正提供气候上出现概率的参考，尤为必要。 因而本文拟利用19802016年近40年的数据进行分析，重点针对三峡库区东西 两段的强降水面雨量的季节分布、频次分布、强降水等级分布、极值分布等统计特 征进行研究，以期为库区面雨量预报提供参考依据。1 资料与方法 三峡库区重庆宜昌区间本身可作为
6、一个流域，另可细分为三峡库区西段（重庆 万州）、三峡库区东段（万州宜昌）两子流域，利用19802016年共37 年气象站点逐日（08：00次日08：00）雨量实况资料，流域面雨量采用站点 平均法计算得出。所有分析中的雨量均为流域面雨量，其中流域日面雨量20mm，在库区的测站多出现大雨以上的降水，根据文献10，将强降水面雨量划分 为 2029.9 , 30-49.9 , 50-69.9 , 70-89.9 ,90 mm 这 5 个等级。三峡库 区流域分布及流域内国家级气象台站详见图1。图1三峡库区流域及气象站点分布示意图Fig. 1 Locations of meteorological sta
7、tions and 2 sub areas in the Three Gorges Reservoir area2 年面雨量分布特征把三峡库区，即重庆至宜昌区间作为一个整体，研究其年流域面雨量总量的年际变 化，从图2所示的19802016年逐年面雨量的分布来看，19802016年三峡 库区年面雨量为800 -1400 mm , 37 a平均年面雨量为1095 mm。年面雨量最 多的为1982年1404 mm，最少的为2001年805 mm，相差约600 mm，约为 多年平均值的一半还多，可见年际差异还是较大的。从年面雨量的逐年变化趋势上 来看，年面雨量总体呈现缓慢下降的趋势， 2003年以后年
8、面雨量的年际差异逐渐 减小。图2 19802016年三峡库区年面雨量演变Fig. 2 The variation of annual rainfall in the Three Gorges Reservoir area during 1980-2016 重庆万州、万州宜昌两子流域的年面雨量变化趋势来看（图3）。重庆万 州、万州宜昌两子流域，年面雨量总体接近，且变化趋势基本是一致的，在2004年以前，重庆万州年面雨量整体高于万州宜昌，2005年以后，万州 宜昌略高于重庆万州。图3 19802016年重庆一万州、万州一宜昌年面雨量演变Fig. 3 Variations of annual rai
9、nfall in two subareas between Chongqing and Wanzhou, Wanzhou and Yichang during 1980-20163 月面雨量分布特征从三峡库区两子流域及整个三峡库区37 a平均的月面雨量（图4）来看，基本分 为3个等级：1、2、12月的月面雨量基本在15 30 mm的范围内，为降水最少 的时段；3及11月的月面雨量基本在40-60 mm之间，为降水次少的时段； 410月的月面雨量在100 - 250 mm，是降水最多的时段。37 a平均的月面雨量最大值出现的月份：重庆一万州月面雨量超过150 mm的月 份有3个月，为57月，从大
10、到小依次为6月（195 mm）、5月（176 mm）、 7月（165 mm）；万州一宜昌月面雨量超过150 mm的月份有5个，为59 月，从大到小依次为7月（ 235 mm ）、6月（ 209 mm ）、8月（196 mm ）、 5月（176 mm ）、9月（152 mm ）；对于整个三峡库区，月面雨量超过150 mm的月份有4个，为58月，最大月份为6月，为202 mm ,其次为7月 200 mm , 5月176 mm , 8月172 mm分别位列第三、四位。37 a平均的月面雨量最小值出现的月份：重庆一万州月面雨量最小的的3个月依 次为 1 月（20.2 mm ）、2 月（22.4 mm
11、）、12 月（25.6 mm ），万州一宜昌最 小的3个月依次为12月（19.3 mm ）、1月（19.4 mm ）、2月（33 mm ）； 对于整个三峡库区，月面雨量最小月份为1月，仅为19.8 mm，其次为12月 22.45 mm , 2 月第三为 27.7 mm。两个子流域月面雨量特征的异同：两个子流域全年月面雨量的变化趋势，都是从 11月至次年3月降水较弱，自4月降水开始明显增多，主要的差异在于月面雨量的峰值出现的月份及多雨时段持续的时间，重庆万州至6月发展至最强，超过150 mm的多雨时段维持了 3个月左右，而万州一宜昌至7月发展至最强，超过 150 mm的多雨时段维持了足足有5个月
12、之久。从两子流域对月面雨量的贡献来 看，除11、12、1月重庆万州略大于万州宜昌外，万州宜昌在整个210 月始终是大于重庆万州的。图4重庆一万州、万州一宜昌、三峡库区37年平均月面雨量演变Fig. 4 Climatic monthly rainfall over the 37 years for areas between Chongqing and Wanzhou, Wanzhou and Yichang and the whole Three Gorges Reservoir area4 强降水日面雨量分布特征4.1 频次分布特征 分析1980一2016年三峡库区两子流域强降水频次分布（表
13、1），主要有以下特 征：1）三峡库区强降水面雨量主要出现在5一9月，37年中共出现951次，占 总次数的82%，强降水出现的频率最高的前4依次为7月220次，6月219次，8月185次，9月138次；2）12月至次年3月基本无20 mm强降水；3）从 流域分布上来看，万州一宜昌 20 mm 以上的强降水出现的频次最高，达 662 次， 是重庆一万州的1.33倍。 3 ）对于重庆一万州，主要的强降水出现时段为5一8月， 强降水过程出现最多的当属6月，37年中有109次，平均一个月有3次过程，5、 7、8月总体相当，总量都是在80 90次，平均每个月有2 3次过程；4）对于 万州一宜昌，主要的强降
14、水时段较重庆一万州多了一个9月，即整个5一9月强降 水强降水次数都在80次以上，其中又以7月最多，37年有134次，平均每个月 可达4次， 6月110次次之，平均每月有3次过程， 5、 8、 9月基本都是每月 23次过程。分析 1980一2016 年三峡库区 2 子流域分级强降水频次分布（表 2），可以看出： 1）两流域89%的强降水日面雨量集中在50 mm以下，其中20 29.9 mm占 51.4%，30-49.9 mm占37.6% ;2）50 mm以上的降水仅占10%，且在各个 量级都是万州宜昌出现的次数明显多于重庆万州；3）从各个量级降水的年均 频次分布上来看，对于2029.9 mm的降
15、水，两子流域平均每年各有7-9次过 程；对于30 -49.9 mm的降水，两子流域平均每年各有5-7次过程；对于50- 69.9 mm的降水，每年会在两个子流域各出现1-2次。20 -29.9、30 -49.9、 50 - 69.9 mm这3个量级较为常见，是日常预报服务应当重点关注的量级；对于 70 mm以上的降水，平均2-5 a才1次，特别是90 mm以上降水，在重庆一 万州37 a中只出现1次，在万州一宜昌也仅出现8次，可见70 mm以上的降水 出现的频率低，可供研究的样本少，而造成的影响又较大，是预报中的难点。4.2 极值分布特征表3为37 a三峡库区各子流域日面雨量的月极值分布。从表
16、中可以看出：1）对 比各月两流域极值的强度，万州一宜昌强降水明显强于重庆一万州，两流域中最 大日面雨量值出现在万州一宜昌，为117.3 mm （ 2005年7月9日）；2）两流 域强降水的极值均出现在7月； 3 ）按日面雨量极大值按出现的月份排序，重庆一 万州前4位依次为 7、8、9、6月，万州一宜昌前4位依次为 7、6、9、8月；4） 根据之前的研究， 9月总的强降水次数明显减少，但仍然可能出现极端强降水，值 得关注。表1 19802016年112月三峡库区各子流域强降水频次分布Table 1 The monthly frequency of heavy rainfall in each subarea in the Three Gorges Reserv
