廊坊市連陰雨(雪)天氣統計分析

王　夢

(廊坊市氣象局，河北 廊坊　065000)

0　引言

連陰雨(雪)天氣是廊坊市一年四季均會出現的具有災害性影響的天氣，且一般影響范圍較大，連續多日陰雨(雪)天氣對人們的生產生活有一定不利影響，尤其是在農作物生長發育期間，連陰雨(雪)天氣能使空氣和土壤長期潮濕，日照嚴重不足，影響作物正常生長；在農作物成熟收獲期，連陰雨(雪)可造成果實發芽霉爛，導致農作物減產。因而學者們對連陰雨的研究較多。王乙汀等[1]利用日總云量、日降水量的實況資料，統計1964—2012年吉林省各氣象站4～10月連陰雨的日數和發生次數年、季、月空間分布情況,逐年連陰雨過程的過程日數、過程次數、過程站次、過程日降水量、過程單站降水量的年際變化特征，利用相關因子做了多元回歸方程；陳晨等[2]采用線性趨勢分析方法,分析了1961—2012年長江上游流域秋季連陰雨的時空變化特征,結果表明：連陰雨次數隨月份有明顯的變化，秋季連陰雨日數、累計降水量的速率顯著減小，開始、結束日期表現出推遲趨勢，金沙江下游和四川盆地東部為秋季連陰雨累計雨量及其變化速率的大值中心,四川盆地西南部為連陰雨日數及其變化速率的大值中心。9月的降水中心、雨日分布情況與秋季總體情況基本一致,10月、11月中心出現明顯東撤；項瑛等[3]根據江蘇省連陰雨過程的標準，對其時空分布特征進行了分析,得出江蘇省年均連陰雨次數為12.3次,連陰雨的空間分布存在著明顯的北少南多的特征，針對農作物危害程度,主要是春季連陰雨(3～5月)和秋季連陰雨(9～11月)影響較大，且春季3月和秋季9月的連陰雨出現次數最多。為了進一步定量評估連陰雨的強度,設計了連陰雨強度指數模型,對強度指數MLYY進行了分級,實施了對連陰雨強度的進一步把握,更好地為決策部門提供了服務；張智[4]等選取寧夏20個氣象站的氣象觀測資料,運用數理統計法、Lepage檢驗和小波分析等方法,分析了寧夏全年和汛期(5～9月)連陰雨發生次數的氣候變化特征及其突變、周期變化。結果表明:自1990年以后,寧夏全年和汛期連陰雨發生了明顯變化,連陰雨發生次數均呈減少的趨勢,年際變化和年代際變化特征明顯；南部山區連陰雨明顯多于北部地區,連陰雨未發生突變；全年連陰雨存在3～5年的短周期和10年、16～18年左右的長周期；汛期連陰雨存在著4～6年的短周期和12年的長周期。周鵬康等[5-9]均對各地區連陰雨過程從年代、年際、區域、持續時間方面進行了統計分析，顯示連陰雨天氣有明顯的季節分布和空間分布。目前對廊坊市的連陰雨(雪)研究較少，本文參照《河北省天氣預報手冊》[10]中連陰雨(雪)的統計標準，對廊坊市連陰雨天氣過程進行篩選、統計分析，總結本地連陰雨(雪)天氣的時空分布特征及變化規律，掌握其特點，使其能應用于連陰雨天氣預報及服務。

1　標準及資料

1.1　連陰雨(雪)定義

圖1　廊坊市連陰雨(雪)天氣過程逐年分布特征(灰色線為平均值，黑線為趨勢線)Fig.1　Annual distribution characteristics of continuous rain (snow) in Langfang City (the light grey line for average, the black line for trend)

本文對連陰雨(雪)天氣過程的統計參照《河北省天氣預報手冊》中連陰雨的統計標準，將統計標準定為：把日降水量≥0.1mm作為一個雨(雪)日，全天日照≤2小時算作陰天。規定：連續3天或以上陰天，且其中至少有2個雨(雪)日，視為一次連陰雨(雪)天氣過程。確定連陰雨(雪)天氣過程后，從第一個陰天或雨(雪)日算連陰雨(雪)天氣過程開始，連續2天日降水量≤0.1mm，或連續2天日照>2小時，算連陰雨(雪)過程結束。連陰雨(雪)過程期間，可以有一天不是陰天或雨(雪)日，每個雨(雪)日統計時間為20時到次日20時。此外，由于連陰雪個例數極少，氣候統計分析過程不另行區分降水相態，將秋末至春末的連陰雨夾雪或連陰雪也一并統計分析在內；本文連陰雨(雪)過程統計標準：廊坊市轄區內單站或以上站出現連陰雨(雪)，即記為一次連陰雨(雪)過程，并對連陰雨(雪)發生范圍大小進行區分，分為全市連陰雨(雪)過程、區域連陰雨(雪)(4～8個站點)、局地連陰雨(雪)(2～3個站點)、單站連陰雨(雪)四類，從而對廊坊市連陰雨(雪)的時空分布特征進行歸納分析。

1.2　資料來源

采用1981—2015年廊坊市9個氣象觀測站點(三河、大廠、香河、廊坊市區、固安、永清、霸州、文安、大城) 35年間的氣象觀測資料進行統計、對比分析，其中缺失1996—1997年大廠、永清站，1990年大城站的觀測數據。

2　統計特征

2.1　連陰雨(雪)的年季分布特征

數據統計結果表明，35年來廊坊市共出現連陰雨(雪)過程總站次數為529次，平均值為13.28站次/年，年平均日數為54.51日/年,即每站平均每年發生1.5次連陰雨(雪)過程，平均連陰雨(雪)日為6.1日，從連陰雨(雪)天氣過程逐年分布特征看(圖1)，2015年出現連陰雨(雪)天氣過程最多，達到31站次，1996年次高，為29站次，第三高值為1988年和1995年均出現了25站次；歷史最低值為1982年，全市沒有發生過連陰雨(雪)天氣過程，次低值為1983年和1984年均只出現了2站次，此外，1986年也僅出現了3站次。從年代分布變化看(圖2)，2000—2009年連陰雨(雪)次數最多，為148站次，1990—1999年次多，為144站次，1981—1989年出現82站次，明顯比年代平均值115.75站次/年際偏少。1981—1994年有71.4%的比重連陰雨(雪)發生次數低于歷年平均值13.28站次/年，連陰雨(雪)發生次數呈遞增形勢，遞增率為0.25站次/年。

圖2　廊坊市連陰雨(雪)的年代分布(灰色線為平均值)Fig.2　Decade distribution of continuous rain (snow) in Langfang City (the light grey line for average)

用一元線性方程y=a+bt定量描述氣候要素的變化趨勢。式中，y表示氣候要素，t表示y所對應的時間,a為回歸常數，b為回歸系數(線性趨勢)。a和b采用最小二乘法確定，a為- 479.2、b為0.246，采用 F 檢驗進行線性趨勢檢驗,得出Sig=0.066,通過了a=0.1的顯著性水平檢驗，表明此線性回歸方程對次數與時間的關系有較好的擬合。

圖3　廊坊市連陰雨(雪)的等級分布特征Fig.3　Level distribution characteristics of continuous rain (snow) in Langfang City

按照T0、T1、T2和T3四個等級分析年內連陰雨(雪)過程站次數的分布特征(T0、 T1、T2 和T3代表年連陰雨站次數分別為[0，10)、[10，20)、[20，30)、[30，∞)。由圖3可見，年連陰雨(雪)過程≥30站次的只有一個年份，出現在2015年，為31站次，也是35年間的最大值，所占比例為總站次數的2.86%；達到T2級范圍的有6年，所占比例為總站次數的17.14%；在T1級統計范圍內有17個年份，所占比例為總站次數的48.57%；在10站次以內的年份達11年份，所占比例為總站次數的31.43%。

按季節分析連陰雨(雪)天氣過程(圖4)的分布發現，1981—2015年全市連陰雨(雪)天氣以夏季(6～8月)出現285站次為最多；秋季(9～月)為142站次，為次高值；春季(3～5月)為63站次，排在第三位；冬季僅出現39站次為最少。

圖4　廊坊市連陰雨(雪)季節分布特征Fig.4　Seasonal distribution characteristics of continuous rain (snow) in Langfang City

2.2　連陰雨(雪)的月分布特征

統計分析廊坊市連陰雨(雪)的逐月分布(圖5)，從圖5中可以看出，7月份出現連陰雨站次數最多，為119站次，1月最少出現11站次；1～4月、10月和12月連陰雨(雪)站次數均在20站次以下，占比17.2%；5～9月、11月出現站次數均大于20站次，占比82.8%；其中7～9月出現225站次，占總體的的42.5%。

2.3　連陰雨(雪)的極端日期分布特征

對35年中連陰雨(雪)過程統計顯示，廊坊市連陰雨(雪)過程一般以3～4天為主，占比可達91.2%，持續時間為5～6天的，所占比例為9.8%；最長持續時間可達10天，發生在2002年6月22日到7月1日，是一次全市連陰雨天氣過程；1996年7月17日到8月5日發生在大廠的單站連陰雨過程。單站持續5天以上的連陰雨(雪)過程次數為3次到11次，以文安最少，為3次；固安發生最多，為11次。

分析廊坊市連陰雨(雪)的日期分布特征(表1)發現，連陰雨(雪)最早日期為1月3～5日，出現在2000年三河和香河兩站；次最早連陰雨(雪)過程日期為2001年1月6～8日，是除文安站外一次區域性連陰雨(雪)天氣過程的最早日期，文安站連陰雨(雪)出現時間較晚，最早2001年2月3～6日出現，并且在這次過程中三河、香河、廊坊、永清、文安、大城也出現了連陰雨(雪)過程。

圖5　廊坊市1981～2015年連陰雨(雪)的月分布特征Fig.5　Monthly distribution characteristics of continuous rain (snow) in Langfang City from 1981 to 2015

表1　廊坊市連陰雨(雪)過程出現最早時間統計

連陰雨(雪)過程最晚日期(表2)為1986年12月29日～1987年1月2日，出現在大城和文安(1986年12月29日～1987年1月1日)，兩站連陰雨(雪)持續日數相差1天；區域性(≥4站)連陰雨(雪)過程最晚日期是2002年12月20～23日出現在三河、大廠、香河、廊坊、固安、霸州，持續4天，其中霸州和廊坊市區達到5天，為2002年12月20～24日,也是除永清站外其余大部市縣出現連陰雨(雪)天氣過程的最晚日期，永清站最晚連陰雨(雪)出現時間是2015年11月18～23日。

表2　廊坊市連陰雨(雪)過程出現最晚時間統計

2.4　廊坊連陰雨(雪)的地理分布特征

從統計結果來看(圖6～7)，35年來廊坊市出現連陰雨(雪)總次數為529次，平均值為58.78次/站(圖6中淺灰色線),其中固安出現次數最多, 為74次，廊坊出現次數最少為48次。從各縣分布看，大廠、香河、廊坊和文安四個縣市出現次數低于多年平均值，三河、固安、永清、霸州和大城均高于平均值。

由于大廠、永清1988—1990年資料缺失，大城1990年資料缺失，按照年平均再分析，結果和圖7連陰雨(雪)過程多年分布次數趨勢基本一致，年均值最大值仍出現在固安，為2.11次/年，年均最低值為廊坊，1.37次/年。

圖6　廊坊市各縣區多年連陰雨(雪)過程次數(淺灰色線為平均值)Fig.6　Numbers of continuous rain (snow) processes in various counties (districts) in Langfang City (the light grey line for average)

圖7　廊坊市各縣區多年平均連陰雨(雪)天氣次數(淺灰色線為平均值)Fig.7　Multi-year average number of continuous rain (snow) in various counties (districts) in Langfang City (the light grey line for average)

按照一次連陰雨(雪)過程發生中所出現的站點數對廊坊市連陰雨(雪)過程進行劃分，主要有4類：全市連陰雨(雪)過程，區域連陰雨(雪)(4～8個站點)、局地連陰雨(雪)(2～3個站點)、單站連陰雨(雪)；從(圖8)可見，單站連陰雨(雪)過程發生次數最多為57次，占34.76%；其次是區域性連陰雨(雪)，共發生56次，占比34.15%；局地連陰雨(雪) 過程，發生46次，占比28.05%；全市連陰雨(雪)發生次數最少，只發生過5次，占3.05%；前三類連陰雨(雪)過程發生概率較大，共占96.95%。

從全市連陰雨(雪)過程，區域連陰雨(雪)、局地連陰雨(雪)、單站連陰雨(雪)的月份分布(圖9)，前三類有明顯的月變化，在1～4月發生次數較少，較集中出現在6～9月，在7月份發生次數最多；全市連陰雨(雪)天氣發生次數較少，月份分布變化不明顯。

對連陰雨(雪)發生年份，以十年為間隔，對1981—2010年(10年代只統計到了2015年)中每個年代中區域連陰雨過程(4～8個站點)、局地連陰雨過程(2～3個站點)、單站連陰雨過程和全市連陰雨過程，做統計分析(圖8)可知單站和局地連陰雨(雪)變化較為明顯，區域和全市連陰雨(雪)變化較小，且在90年代各類連陰雨(雪)過程發生均較高。

圖8　四種區域性劃分中連陰雨(雪)過程次數Fig.8　Numbers of continuous rain (snow) processes in four regional classifications

圖9　廊坊市連陰雨(雪)天氣區域性月份分布Fig.9　Monthly distribution of continuous rain (snow) in Langfang City in regional classification

圖10　廊坊市連陰雨過程區域性的年代變化Fig.10　Decade distribution of continuous rain (snow) in Langfang City in regional classification

3　結論

連陰雨(雪)天氣年際統計結果顯示呈明顯的“波狀”分布，且3～5年就會出現年過程數峰值，年際變化較明顯，年代統計顯示，連陰雨(雪)過程發生站次數呈增長趨勢(20世紀10年代只統計到2015年)，區域性連陰雨(雪)過程數變化幅度最??；區域統計中單站連陰雨(雪)過程最多，其次是區域性和局地性過程，較符合連陰雨天氣發生時的環流特點。廊坊市連陰雨過程在糧食收割及晾曬發生次數較多，且一般影響范圍較廣，做好預報服務，減少經濟損失。