汛期短时强降水指标-编制说明

《汛期短时强降水指标》地方标准编制说明一、工作简况1. 任务来源根据原内蒙古自治区质量技术监督局《内蒙古质监局关于下达2018年第一批内蒙古自治区地方标准制修订项目计划的通知》(内质监标函〔2018〕154号)，内蒙古自治区地方标准制修订项目《汛期短时强降水指标》已正式立项，项目序号35号。

2. 起草和协作单位起草单位:呼伦贝尔市气象局。

协作单位:内蒙古自治区气象台和内蒙古自治区气象局.3. 主要起草人本标准主要起草人为常煜、孙永刚、张小东、高绍鑫、张煦明、吴昊，人员分工如下：常煜：标准起草负责人，主要负责标准起草工作的组织、技术方案的设计、指标方法研究以及标准内容的把关定稿。

孙永刚：主要起草人，指导标准条款的研发和修改。

张小东：主要起草人，材料编写，资料收集，参与标准条款的讨论和修改。

高绍鑫：主要起草人，资料收集，参与标准条款的讨论和修改。

张煦明：主要起草人，资料收集，参与标准条款的讨论和修改。

吴昊：主要起草人，资料收集，参与标准条款的讨论和修改。

二、制定标准的必要性和意义内蒙古东西狭长，从东向西干旱程度逐渐增加，由湿润、半湿润、半干旱到干旱，东部地区和西部地区小时降水量雨强相差悬殊。

由于内蒙古这种特殊的气候特征，导致短时强降水不能用全区统一固定的小时降水量定义。

到目前为止，内蒙古地区无短时强降水标准。

短时强降水一般是指一小时降水量大于等于20毫米的降水。

根据中国气象局的要求，内蒙古、西藏、甘肃、宁夏、新疆、青海6省（区）可结合实际自行确定本行政区域的短时强降水的标准。

因此，针对内蒙古东部和西部气候差异较大的特点研究内蒙古小时降水特征，重新修订内蒙古汛期短时强降水标准，对我区气象灾害防御有十分重要的现实意义。

三、主要起草过程1. 成立标准起草组2018年6月,起草工作组召开会议，整理前期研究成果，对标准制定的内容进行深入研究，制定工作进度计划，明确标准的编制思路和内容，确定人员分工。

2. 组织起草讨论稿和编制说明2018年7～12月，工作组成员按照项目分工，查阅相关的文献、资料、规范和标准，开展调查研究，综合分析内蒙古汛期小时降水量特征，研讨汛期短时强降水指标等相关内容，初步确立标准结构和主要内容，组织起草《汛期短时强降水指标》讨论稿和编制说明。

3.征求内部意见2019年1～3月，向内蒙古自治区12个盟市气象局及专家征求意见，共收到12条意见，工作组逐条进行归纳、汇总，形成修改意见汇总表。

4. 编制征求意见稿2019年4～5月，工作组根据内蒙古自治区各盟市气候条件以及地形、地貌等特征，结合汛期短时临近预报工作需求，对讨论稿进行多次修改和完善，完成《汛期短时强降水指标》征求意见稿。

四、编制原则和依据，与现行法律、法规、标准的关系1. 标准编制原则工作组按照科学性、实用性、规范性原则编制本标准。

2. 主要依据“强对流天气等级”[QX/T 416-2018]中“强对流天气一般指短时强降水、对流性大风、龙卷等天气现象……,在同一个或多个中小尺度天气系统相继或连续影响下，在很短时间内局地出现的雨强较大的对流性降水称短时强降水”，短时强降水定义是研究汛期短时强降水指标的主要依据。

“气象干旱等级”[GB/T 20481-2017]中“Thornthwait方法计算潜在蒸散量”，潜在蒸散量作为划分气候区依据。

“极端降水监测指标”[GB/T 33669-2017]中“采用百分位方法确定降水极端阈值”，百分位方法作为定义短时强降水依据。

3. 与现行法律、法规、标准的关系本标准与现行有关法律、法规、标准没有矛盾。

五、主要条款的说明，主要技术指标、参数、试验验证的论述1. 主要条款说明本标准主要内容包括：范围、规范性引用文件、汛期短时强降水指标、参考文献。

（1）范围规定了汛期短时强降水指标。

（2）术语和定义对本标准涉及到的相关术语的含义进行了界定。

（3）汛期短时强降水指标确定了内蒙古不同盟(市)汛期短时强降水指标。

（4）参考文献列出了本标准研究过程中涉及到的相关文献。

2. 主要技术指标、参数、试验验证的论述2.1 主要技术指标、参数工作组依托中国气象局预报员专项项目《内蒙古不同区域短时强降水阈值制定和非常规观测资料应用分析》（项目编号:CMAYBY2016-014）和内蒙古自治区气象局科研项目《内蒙古汛期短时强降水标准》（项目编号:201805）研究成果，凝练汛期短时强降水指标主要技术指标和参数。

（1）气候区划分内蒙古地貌以高原为主体，大部地区属温带大陆性季风气候，内蒙古东部大兴安岭东麓处于东南季风迎风坡，雨量充沛，内蒙古西部阿拉善高原远离海洋，气候干旱（顾润源等，2012）。

内蒙古特殊地形地貌特征，导致全区气候类型差异明显，考虑降水量与气候类型关系密切，依据干燥指数和Thornthwaite方法作为划分内蒙古气候区的指标。

干燥指数为多年平均蒸散量与降水量之比，其中蒸散量采用Thornthwaite方法（GB/T 20481-2017）。

Thornthwaite方法公式如下：PET=16.0×(10T iH )A（1）式中，PET为月蒸散量；T i为月平均气温；H为年热量指数；A为常数。

月热量指数H i公式如下：H i =(T i5)1.514（2）年热量指数H 计算公式如下：H =∑H i 12i=1 （3） 常数A 计算公式如下：A =6.75×10−7H 3−7.71×10−5H 2+1.792×10−2H +0.49 （4） 当月平均气温T ≤0℃时，月热量指数H=0，潜在蒸散量PET=0[mm/月]。

选取内蒙古地区1981～2015年116个国家气象站月气温、月降水量和年降水量。

划分依据利用气候干燥度指数，将内蒙古划分5个气候区，分别为湿润区、半湿润区、干旱区、半干旱区和极干旱区，5个气候区的分布详见图1。

内蒙古自治区9个地级市、3个盟市，分布着119个国家级气象站，其中湿润区9站，半湿润区66站，半干旱区32站，干旱区10站，极干旱区2站（表1）。

图1 内蒙古气候区划分 表1 内蒙古气象站所在气候区信息（2）汛期小时降水量与中国局短时强降水定义的对比中国气象局制定的《短时临近天气业务规定》中指出“短时强降水一般是指一小时降水量大于等于20毫米的降水，内蒙古、西藏、甘肃、宁夏、新疆、青海6省（区）气象局可结合实际自行确定本行政区域的短时强降水的标准”。

内蒙古小时降水量≥5mm/h、≥10mm/h、≥15mm/h和≥20mm/h年平均次数特征如下：小时降水量≥5mm/h在极干旱区年平均发生次数不到1次（图2a）；在极干旱区和干旱区小时降水量≥10mm/h发生概率很低，干旱区到半干旱小时降水量≥10mm/h年平均次数由0.6次递增到1.8次，半湿润区和湿润区高于3次（图2b）；小时降水量≥15mm/h年平均发生次数在极干旱区几乎较少发生，干旱区低于0.2次（图2c），半干旱区大部分地区低于0.7次，大于1次仅发生在半湿润区南部、东部和湿润区东部；小时降水量≥20mm/h年平均次数大于1次小于2次共20个站，出现在湿润区东南部，半湿润区东部，其余地区年平均发生频次均低于1次（图2d），近25年在极干旱区和干旱区没有监测到国家级气象站出现≥20mm/h的小时降水量。

进一步证明短时强降水定义≥20mm/h不但对极干旱区和干旱区不合适，而且对内蒙古湿润区和半湿润区也不太适宜。

(a) (b)(c) (d)图2 1991-2015年内蒙古小时降水量年平均次数（a）≥5mm/h，（b）≥10mm/h,（c）≥15mm/h ，（d）≥20mm/h表2 内蒙古各气候区小时降水量年平均次数（单位：次）（3）短时强降水指标利用内蒙古地区1991～2015年夏季（6～8月）111个国家级气象站逐时降水量数据，采用百分位方法确定内蒙古不同气候区短时强降水阈值，即将111个国家级气象站逐时降水量数据从小到大排序，取第99百分位数作为短时强降水阈值。

内蒙古极干旱区、干旱区到半干旱区小时降水阈值由6.1mm/h递增到12.5mm/h，湿润区和半湿润区小时降水阈值为15.2mm/h至14.3mm/h（图3），对应的年平均次数分别为0.1次、0.6次、1.0次、1.5次和1.7次（表3）。

图3（a）99百分位法阈值表3 内蒙古各气候区极端降水阈值（单位：mm）和次数（单位：次）极干旱干旱半干旱半湿润湿润99百分位 6.1 9.8 12.5 15.2 14.3 次数0.1 0.6 1.0 1.5 1.7另外，本标准在起草过程中兼顾技术适用性的同时，充分考虑了内蒙古地区地形、地貌特征，将内蒙古汛期短时强降水指标定义为，呼伦贝尔市、兴安盟、通辽市、赤峰市短时强降水：一小时降水量大于等于15毫米；阿拉善盟、乌海市、巴彦诺尔市、包头市、鄂尔多斯市、呼和浩特市、乌兰察布市、锡林郭勒盟短时强降水：一小时降水量大于等于10毫米。

2.2 试验验证的论述汛期短时强降水指标确定后，项目组收集2007年至2008年内蒙古汛期共108个暴雨洪涝灾害案例（简称致灾降水事件，下同）作为检验样本，进行标准验证工作，检验分析本标准制定的汛期短时强降水指标的合理性和可行性。

（1）致灾降水事件选取和定义108个致灾降水事件包括，内蒙古东北地区（呼伦贝尔市、兴安盟、通辽市、赤峰市）71例，华北地区（锡林郭勒盟、乌兰察布市、呼和浩特市）12例，西北地区（包头市、鄂尔多斯市、巴彦淖尔市、乌海市、阿拉善盟）25例。

利用内蒙古地区119个国家站和自动气象站逐时降水量资料，基于区域降水事件定义（Yu R C，2015），对致灾降水事件小时降水量特征进行分析。

区域降水事件（Yu R C et al,2015）的定义:p x,t=max(p i,t)(i=1,2,……,N) (5)P x,t代表区域小时降水量，P i,t表示第i个站点在t时的降水量，P x,t≥0.1mm/h的时次为有降水的时次，在连续3h及以上的无降水时次后，第一个有降水时次为降水过程的开始时间，连续3h及以上无降水时次前的最后一个有降水时次为降水过程的结束时间。

（2）致灾降水事件特征致灾降水事件高发区出现在内蒙古东北地区（图4），最大小时降水量极大值均超过60mm/h（表4），明显高于内蒙古西北和华北地区；最大小时降水量极小值在15.6～17.3mm/h，高于该地区汛期短时强降水定义（一小时降水量大于等于15mm/h）,说明，内蒙古东北地区致灾降水事件中小时降水强度大，且较其余地区强，因此，内蒙古东北地区短时强降水指标高于其余地区是合理的。

另外，内蒙古东北地区致灾降水事件最大小时降水量极小值低于西北和华北地区大部门盟（市），这主要是因为该地区位于大兴安岭东部夏季风迎风坡，大兴安岭东部松辽平原与山脉高程差较大，降水事件持续时间比西北和华北地区降水事件持续时间长，在前期降水较明显的背景下，一小时降水量达到或超过15mm/h可能导致洪涝灾情的发生，因此，将内蒙古东北地区短时强降水指标定义为一小时降水量大于等于15mm/h是合理的。