山东短时强降雨的特征及防御
山东省地处东亚季风区，降水具有地区分布差异显著，季节分配不均，年际变化大等特点，降水多而集中的年份常发生严重洪涝。短时强降雨发生在特定的季节。山东短时强降雨通常伴有雷电，具有降雨强度大，突发性强，持续时间短，预报难度大，灾害重等特点，给防御造成困难。
1 山东降水的气候特征
1.1 年降水量的分布
山东省大部分地区年平均降水量在600～750mm之间，其分布特点是南多北少（图1）。泰山的年平均降水量达到了1042.8mm，是全省降水最丰富的地方。临沂和枣庄的南部地区降水量在800～848mm之间，是全省降水最多的区域，最多的临沭达848mm；鲁东南的大部分地区和半岛的东南部为700～800mm；鲁中山区、鲁西南及半岛的大部分地区降水量一般在600～700mm；鲁西北和半岛北部降水较少，一般都在600mm以下，降水最少的是黄河以北的地区，多数不足550mm，其中武城是全省降水量最少的地方，只有508.6mm。
图1 山东年平均降水量分布图（1971～2000年）（单位：mm）
1.2 年降水日数
规定日降水量大于等于0.1mm为一个降水日。山东各地年平均降水日数基本遵循从西北向东南递增的规律（图2）。鲁西北地区较少，多数在65～70天，宁津最少，只有62.7天；鲁东南和半岛的东部地区是降水日数最多的区域，一般在80～90天之间，其中文登最多，为90.9天；其他地区多数都在70～80天。泰山年平均降水日数高达95.1天。从以上分析看出，降水量和降水日数不成正比。年平均降水量最多的地区出现在临沂，而降水日数最多的地区却出现在威海地区。
图2 山东年平均降水日数分布图（1971～2000年）（单位：天）
1.3 降水量的季节特点
1.3.1 各季节降水量
山东省全年主要的降水都集中在夏季，大部分地区夏季的降水量占全年的62%～70%。其中，以鲁西北地区集中程度最高，占全年的66%～70%；鲁南地区的南部和半岛东南部的沿海地区集中程度最少，基本都在60%以下。
夏季全省各地平均降水量在322.7～659.6mm之间。泰山夏季的降水量达到了659.6mm。临沂和枣庄的南部地区降水量在500～540mm之间，是全省降水量最多的地区，临沭最多为542.2mm；鲁中山区、鲁东南的大部、半岛的东部地区降水量一般在400～500mm；鲁西的西部边缘地区最少，基本都在350mm以下，降水量最少的测站是长岛，只有322.7mm；其他地区多数在350～400mm之间（图3）。
图3 山东夏季平均降水量分布图（1971～2000年）（单位：mm）
1.3.2 各月降水强度和降水量
山东各地月平均降水降度以冬季最小，夏季最大。12月和1月是全省降水强度最小的月份，从2月开始，降水强度逐渐增大，鲁南和半岛的沿海地区一般在8月达到最大，其他地区的降水强度最大月则出现在7月（图4），以后各月降水强度又逐月减小。
图4 山东部分测站各月相对降水强度（1971～2000年）
1月，鲁西北和半岛的北部沿海地区一般在1.5～2.0mm/d之间；鲁南和半岛的东南沿海地区较大，多数在3.0～4.0mm/d之间；其他地区为2.0～3.0mm/d。
4月，鲁北和半岛的北部地区较低为4.2～5.0mm/d；鲁南的南部和半岛东部地区较大，一般为6.0～6.9mm/d；其他地区多数在5.0～6.0mm/d之间。
7月，鲁西北、鲁中山区和鲁东南的大部分地区为15.0～16.0mm/d，其中临沂和枣庄的南部地区最大，都在16.0mm/d以上，苍山最大达到了17.0mm/d；半岛地区最小，一般在11.0～12.0mm/d；其他地区多数在12.0～14.9mm/d之间。
10月各地的降水强度分布特点和4月类似，只不过是降水强度略大。鲁北和半岛的北部地区较小，一般为5.3～6.0mm/d；其他地区多数在6.5～7.5mm/d。
各月降水量的变化规律与降水强度类似（图5）。
图5 山东各月平均降水量
2 山东雨季
2.1 山东夏季的五个天气阶段
大气环流的演变存在阶段性。一年之中，大气环流随季节而发生多次大变动，从而引起天气气候的突变。根据东亚大气环流演变的阶段性，可将山东夏季划分为5个天气阶段。
（1）假雨季。5月下旬至6月上旬，副热带高压（简称副高）短暂北上，山东产生约7～10天的多雨天气，有时会产生一次暴雨，往往被误认为雨季开始，称为“假雨季”。
（2）初夏。6月中、下旬，副高南撤，假雨季结束后，山东受变性极地大陆气团控制，约有半个多月的干热天气，山东西部地区常常出现高温，极端最高气温多出现在这一时期。期间，有时候会产生强对流天气，产生冰雹和大风。
（3）梅雨。6月下旬至7月中旬，副高季节性北跳，江淮梅雨结束，雨带北上推进到山东，从此山东进入雨季。
（4）盛夏。7月下旬至8月中旬，常常是暴雨集中的时期，会出现闷热天气。
（5）晚夏。8月下旬至9月上旬，副高开始南撤，山东雨季逐渐结束。
2.2 雨季及其特征
山东省地处中纬度沿海地区，受大陆和海洋性气候的共同影响，季风气候特点显著，夏季多暴雨。90%暴雨集中出现在雨季，降雨频繁。
平均来讲，6月下旬至7月上旬，在江淮梅雨末期，副高北跳，脊线到达25°N附近，山东雨季开始。而8月下旬至9月上旬，冷空气势力渐强，东亚大槽重建，副高脊线南撤到25°N以南，雨季结束。因此，6月下旬至7月上旬和8月下旬至9月上旬，分别是雨季开始和结束的关键期。
山东省气象台每年会及时宣布雨季开始与结束的重要天气预报。各部门可根据雨季预报情况做好防汛和蓄水工作。
2.2.1 雨季开始的标准
（1）降水过程标准。48小时内全省国家观测站中有80个以上出现降水，其中6个以上站日雨量达暴雨以上，且16个站以上达大雨；或者当暴雨以上站不足6个（等于0也可以），但大雨以上站数在25个以上。符合上述标准，降水开始的日期即为雨季开始的时间。
（2）时间范围与关键期。1951～2001年雨季开始最早是6月15日（1956年和1999年），最晚为7月19日（1997年），7月15日以后雨季开始的只有1997年。故把6月15日至7月15日确定为雨季开始的时间范围，其中有45年（88.1 %）雨季开始在6月下旬至7月上旬，因此，又将6月20日至7月10日确定为雨季开始的关键期。
（3）当副高加强北上，120°E脊线位置在23°～32°N，并保持稳定，有明显南支槽且有冷空气时，如果出现较大范围强降雨，且此后一周内还会有降雨，则此次过程开始的日期定为雨季开始。
2.2.2 雨季结束的标准
（1）雨季结束时间统计特征。1951～2001年期间，雨季结束最早日期为8月11日（1996年），最晚结束日期为9月22日（1955年），时间相差42天。但最集中的时期是8月26日至9月10日，共有34年，占总年数的66.7 %。其他时间较分散，较多的是8月16～20日，为7年，但其中出现在19日、20日的有5年，因此，山东雨季结束多集中于8月下旬至9月上旬。
（2）当副高南撤后不再北上，出现最后一场强降水时，作为雨季结束降水过程，过程的结束日即为山东省雨季结束日。
3 山东暴雨特征
暴雨是指日降水量大于等于50mm的强降水，其中日降水在100～16249.9mm之间为大暴雨，大于等于250mm为特大暴雨。暴雨是水资源的重要组成部分，山东各地暴雨占年总雨量的20%～30%。但长时间持续暴雨和短历时极端暴雨，可能导致水库和江河垮坝、房屋倒塌、城市内涝、泥石流、山体滑坡等，如防范不及，会造成重大人员伤亡和财产损失。
3.1 暴雨的季节特征
山东在2～11月期间均可出现暴雨。山东暴雨主要在6月下旬至9月上旬出现，尤其是集中于7月下旬至8月上旬。7～8月降雨量、降雨日数、降雨强度均最多。
全省大部地区暴雨初日在4月份，最早的暴雨日出现在临沭，为2004年2月21日，其次鲁南、半岛两地区局部在3月初出现了暴雨，而鲁西北、鲁中、鲁东南及半岛地区局部暴雨初日较晚，在5月。
半岛南部、鲁南和鲁中局部暴雨结束较晚，暴雨终日普遍为11月19日、20日；而半岛北部和鲁西南个别站点暴雨在9月份即结束；鲁西北、鲁中大部、半岛北部暴雨终日普遍在10月中旬。
特别值得一提的是，在5月可出现100mm以上的大暴雨天气过程，如2009年5月9～10日鲁西北大暴雨和2013年5月25～27日鲁南、鲁中和半岛地区的大暴雨。2013年5月25日傍晚到27日，受江淮气旋影响，我省出现大范围强降雨天气，菏泽、济宁、枣庄、泰安、临沂、日照、威海7市和潍坊、青岛、烟台3市的南部地区出现暴雨，其中，菏泽、济宁、临沂、日照、青岛5市的部分地区出现大暴雨；我省其他地区以大雨为主（图6）。全省平均降雨量60.5mm，降雨量超过100mm的县（市）有23个，日照开发区最大209.1mm。同时，全省大部地区出现了7～8级阵风。这次历史罕见的极端天气过程有21站5月以来降水量突破1951年以来历史同期极值。
图6 2013年5月25日傍晚到27日山东省降雨量分布图（单位：mm）
3.2 暴雨年平均日数
鲁中山区、鲁南和半岛的东部地区的暴雨日数一般在2.2～2.9天，其他地区都在1.4～2.0天。全省各地的暴雨日数占降水总日数的百分比基本都在2.0%～3.0%。
全省各地的年平均大暴雨日数都不到1天，所占比例一般为0.2%～0.8%。
山东各地出现特大暴雨的几率很小。1971～2000年30年间各地出现特大暴雨的总日数，鲁西、鲁中山区、鲁南、鲁东南和半岛东部的大部分地区各出现过1～2天，个别地方出现过3天；其他地区一般未出现特大暴雨。
3.3 极端日降水量
鲁南、鲁中和半岛部分地区在200mm以上，诸城最大为619.7mm（1999年8月11日20时至12日20时），鲁西北、鲁中和半岛西部在200mm以下，但局部在200mm以上，个别可超过300mm。
4 短时强降雨特征及防御
短时强降雨是指短时间内降水强度较大，其降水量达到或超过某一量值的天气现象。通常认为1小时降水量超过30mm的降雨为短时强降雨。山东可出现1小时超过100mm的短时强降雨，例如，济南市著名的“718”大暴雨（2007年7月18日）过程中，就曾出现过1小时151mm的强降雨；2009年8月17～19日，费县的1小时降雨量达到137.2mm。
4.1 短时强降雨的特征
山东省短时强降水一般出现在5～9月，7～8月最多（图7）。1小时降水量大于等于30mm的站次数在7月和8月最多，年均21～23天，525～638站次。8月比7月的短时强降水站次多，而日数少，说明8月每次短时强降水的范围广，易出现全省性大范围的短时强降水天气。1小时降水量大于等于50mm的强降水出现在6～8月，年均4～14天，14～125站次。1小时雨量大于等于100mm的特强降水出现在7～8月，也就是山东省的主汛期，虽然不多，但近几年每年均有1次。
图7 2007～2010年各级短时强降水天数的月平均分布
从强降雨一天中发生的时间来看，1小时雨量大于等于30mm的强降雨主要出现在下午16时～早晨07时，傍晚19～21时最多，中午前后10～14时最少。1小时雨量大于等于50mm的强降雨主要出现在下午15时～早晨04时，也是在傍晚19～21时最多，上午08时～中午14时较少，中午12～14时最少。这和强对流天气发生的规律类似，具有夜发性。
从地理分布看，鲁南的济宁市和临沂市较多，年均1.6～2.8天；鲁东南年均为1.2～2.0天，鲁西北较少，大部分地区年均为2天以下。其中，济宁兖州市出现1小时雨量大于等于30mm短时强降水的年均次数最多，为2.8天。在1小时雨量大于等于50mm的强降水天气的地理分布中，鲁东南和半岛年均次数较多，多达2天。全省出现1小时雨量大于等于75mm短时强降水天气的范围较小，其中济南、临沂两市出现的次数较多。
1小时雨量大于等于50mm以上的短时强降雨通常仅持续1～2小时。
4.2 短时强降雨的防御
4.2.1 7～8月是短时强降雨防御关键期
从以上分析的山东暴雨、短时强降雨的特征，我们可以看到，山东的雨季集中于7～8月，降雨量大且降雨频繁。短时强降雨天气5～9月均可出现，7～8月最多。1小时降水量大于等于100mm的短时特强降水仅发生在7～8月。鲁南地区最容易出现短时强降雨。因此，7～8月是防汛的关键期，鲁南地区防汛压力大。短时强降雨可集中出现在1～2小时内，如果前期已经有频繁降雨，极易导致排水不畅而出现积水或洪涝，需要特别注意防范。
短时强降雨，尤其是1小时降水量在50mm以上的强降雨，突发性强，预报难度大，有时候只能在短时和临近预报中作出预报预警，提前量小。卫星云图、多普勒天气雷达回波是强降雨临近预警的有效观测资料。
4.2.2 暴雨预警信号是针对降雨天气的最高预警
预警信号是最高级别的气象灾害预警。当预计未来将产生暴雨时，气象台会发布暴雨预警信号，以提醒有关部门和公众加以防范。了解这些预警信号的含义，有助于做好针对性的防御工作。
根据降雨量的大小和出现时间的长短，暴雨预警信号分为4级：蓝色、黄色、橙色和红色，其中红色是最高级别的预警，可能造成的灾害也最大。不同级别的气象台发布预警信号要求达到一定的范围，范围太小一般不发布。以省气象台为例，各级暴雨预警信号的含义分别为：
（1）暴雨蓝色预警信号：预计我省有2个大区（如鲁西北、鲁中，依此类推，下同）半数以上测站（指我省的国家气候基准站、国家基本气象站、国家一般气象站，下同）12小时内降雨量将达50mm以上，或者已达50mm以上且降雨可能持续。
（2）暴雨黄色预警信号：预计我省有2个大区半数以上测站6小时内降雨量将达50mm以上，或者已达50mm以上且降雨可能持续。
（3）暴雨橙色预警信号：预计我省有2个大区半数以上测站3小时内降雨量将达50mm以上，或者已达50mm以上且降雨可能持续。
（4）暴雨红色预警信号：预计我省有2个大区半数以上测站3小时降水量将达100mm以上，或者已达100mm以上且降雨可能继续。
参考文献
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[3] 杨晓霞．“山东省短时强降水天气的中尺度分析研究”课题研究成果[R].2011.
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