1. 引言
凯里市坐落于贵州省东南部黔东南州的西部，地理位置特殊，位于云贵高原向中部丘陵过渡的苗岭山麓、清水江旁，其地势呈现出西北、西南及东南部高，而中部与东北部低的格局。气候上，该市年平均气温16.2℃，年均降雨量达1230.1毫米，特别是5至10月间，降雨量占全年的66%，显示出显著的季节性特征，且单日最大降雨量和小时最强雨强均较高。
暴雨作为凯里市的主要气象灾害，尤其在夜间频发，对气象预警信息的有效传播及防汛救灾工作构成挑战。现行的“三个叫应”服务阈值虽自2017年起在防灾减灾中发挥了作用，但因未充分考虑本地灾情特点，其合理性和科学性有待提升，已难以满足当前防灾需求。
针对这一问题，多位气象学者围绕暴雨天气特征分析及地方叫应服务阈值展开了深入研究，姚莉等[1]指出雨强日变化存在地区差异，彭芳等[2]发现贵州省内短时降水阈值分布不均，顾欣等[3]研究表明黔东南地区暴雨具有显著的地域特性。此外，代瑞华等[4]、杨平会等[5]、安承德等[6]、帅龙等[7]其他地区如印江县、荔波县等的暴雨特征及“三个叫应”阈值研究也为本地化服务提供了参考，通过结合灾情数据修订服务标准，取得了良好效果。
鉴于上述背景，为响应气象高质量发展和地方防灾减灾的需求，本研究拟采用凯里市国家基本气象站及34个地面自动气象观测站的降水数据，并结合近六年应急管理等部门的暴雨灾情信息，对凯里市的暴雨“三个叫应”阈值进行深入研究和修订。旨在通过这一举措，提升暴雨预报预警服务的质量，有效减轻暴雨引发的山洪、城市内涝及地质灾害等次生灾害的影响，从而更好地服务于地方政府及民众。
2. 资料和方法
本文选取了2012至2022年凯里国家基本气象站及其所辖34个地面自动气象观测站的逐小时降水数据，这些数据由贵州省气象数据中心经过整编与质控后提供。同时，灾情调查数据则来源于凯里市应急管理局。在研究方法上，本文主要依赖常规统计手段来解析地方暴雨特性，并借助百分位法来优化“三个叫应”的阈值标准。
定义：当国家站或各镇(街道)的自动气象站中，至少有一个站点在24小时(从20时至次日20时)内的累计降水量达到或超过50 mm时，即视为一个暴雨日。此外，若该累计降水量发生在夜间(20时至次日08时)，则称为夜间暴雨；若发生在白天(08时至20时)，则称为白天暴雨。
3. 暴雨统计特征分析
3.1. 暴雨年变化特征
2012至2022年凯里市共出现163天的暴雨天气，涉及887站次，年均暴雨站次为80.6，年均暴雨天数为14.8天。暴雨站次在2015年达到峰值(图1)，共计160站次，而2012年最少，仅40站次，其余年份则介于48至136站次之间。就暴雨天数而言，2020年最多，达22天，其次是2015年的20天，最少的是2012年的10天，多数年份在11至17天范围内。从昼夜分布来看(见图2)，除2017年白天暴雨相对较多外，其余年份夜间暴雨显著多于白天，夜间暴雨占比高达58.51%，白天则为18.99%。同时，夜间与白天均发生暴雨的情况较少，仅占1.3%。另有超过五分之一的暴雨是由单日累计降水量超过50 mm造成，占比21.2%。
Figure 1. Changes in the average number of stations experiencing rainstorms and average number of rainstorm days in Kaili City from 2012 to 2022
图1. 凯里市2012~2022年平均暴雨站次及平均暴雨日数变化
Figure 2. Changes in the annual number of stations experiencing rainstorms and the number of stations experiencing rainstorms during day and night in Kaili City from 2012 to 2022
图2. 凯里市2012~2022年逐年暴雨站次及昼夜暴雨站次变化
3.2. 暴雨月变化特征
2012至2022年凯里市的暴雨主要集中在5月至9月(见图3)，但3月至4月及10月至11月期间也有发生，最早时间于3月13日，最晚则在11月7日。月暴雨日数呈单峰分布，6月达到最高，共38天，占全年23.9%，7月紧随其后，占比20.12%。同样，暴雨站次也呈现单峰形态(见图4)，6月最多，达261站次，占29.29%，7月次之，占22.11%。在昼夜分布上，5月至8月夜间暴雨频次明显高于白天，而9月则白天暴雨多于夜间。特别是6月，夜间与白天暴雨均达高峰，占比分别为30.43%和41.8%。7月后，夜间与白天暴雨均有所减少。此外，8月和9月的暴雨多由雨强较弱但持续时间长的降水导致，占比分别为50%和60%，而5月至7月的暴雨则多由短时强降水引发。
Figure 3. Changes in the monthly average number of rainstorm days and the number of stations experiencing rainstorms in Kaili City from 2012 to 2022
图3. 凯里市2012~2022年各月平均暴雨日数及暴雨站次变化
Figure 4. Changes in the monthly average number of stations experiencing rainstorms and the number of stations experiencing rainstorms during day and night in Kaili City from 2012 to 2022
图4. 凯里市2012~2022年各月平均暴雨站次及昼夜暴雨站次变化
3.3. 暴雨日变化特征及集中时段
为提升政府服务水平，针对6月和7月暴雨日中的短时强降水(≥20.0 mm/h)及最大小时雨强进行了深入分析(图5)。结果显示，从傍晚17时开始，短时强降水次数与最大小时降水量均逐渐上升，至夜间23时至次日4时达到高峰，随后逐渐下降，但在清晨6时至7时又略有增加，之后显著减弱或结束。总体而言，傍晚至夜间是短时强降水及最大雨强的高发时段。
Figure 5. Changes in short-duration heavy rainfall (≥20.0 mm/h) and maximum hourly rainfall from 20:00 to 20:00 (the next day) in June and July in Kaili City from 2012 to 2022
图5. 凯里市2012~2022年6~7月20~20时(次日)短时强降水(≥20.0 mm/h)和最大小时降水量变化
4. 暴雨空间分布特征
通过凯里市2012~2022年最大日降水量的空间分布显示(图6)，最大日降雨量存在明显空间分布不均的特点，凯里市中东部和北部地区日最大降水量相对较小，中西部和南部地区较大，最大日降水量出现在西部的碧波和南部的舟溪，日降水量在90~110 mm之间。
Figure 6. Distribution of maximum daily rainfall during rainstorm weather in Kaili City from 2012 to 2022
图6. 凯里市2012~2022年暴雨天气最大日降雨量分布
5. “三个叫应”阈值研究
5.1. 地方叫应标准
凯里市政府现行“三个叫应”标准依据24小时累积降水量设定，分别为：(1) 全市10个镇(街道)24 h内降水量达30~50 m，且降雨可能持续时；(2) 全市10个镇(街道) 24 h内降水量达50~100 mm；(3) 全市10个镇(街道) 24 h内降水量 ≥ 100 mm。然而，根据文中统计与分析，凯里市暴雨在时空分布上展现出显著的不规则性和极端性。因此，仅凭24小时累积降水量作为叫应依据，已难以满足实际需求。为适应政府防灾减灾及高质量发展要求，需对叫应标准进行更为细致、审慎的研究与修订。
5.2. 凯里市2017~2022年暴雨天气过程灾情信息
2017年6月29日受暴雨影响，经对降雨情况分析(如表1所示)：出现灾情镇街对应站点1小时最大降雨量为24.4~51.3 mm；3小时最大45.6~82.2 mm；6小时最大降雨量60.8~105.9 mm；12小时最大降雨量83.7~133.4 mm。
2018年6月21日受暴雨影响，经对降雨情况分析(如表2所示)：出现灾情镇街对应站点1小时最大降雨量为28.3~46.3 mm；3小时最大56.6~91.8 mm；6小时最大降雨量105.0~172.8 mm；12小时最大降雨量166.3~230.3 mm。
Table 1. Towns (streets) with disasters during heavy rain on June 29, 2017 and corresponding short-term heavy rainfall
表1. 2017年6月29日暴雨天气过程出现灾情的镇(街道)与对应的不同量级短时强降水
出现灾情乡镇(镇街) |
1小时最大降水量(mm) |
3小时最大降水量(mm) |
6小时最大降水量(mm) |
12小时最大降水量(mm) |
凯里 |
40.9 |
70.2 |
81.3 |
98.7 |
碧波 |
24.4 |
45.6 |
76.9 |
93.7 |
大风洞 |
40.4 |
65.6 |
84.3 |
122.7 |
老山 |
29.4 |
51.2 |
68.6 |
133.4 |
湾水 |
28.4 |
46.7 |
68.2 |
127.8 |
万潮 |
38.7 |
79.5 |
93.6 |
116.5 |
鸭塘 |
27.6 |
59.1 |
60.8 |
83.7 |
龙场 |
38.7 |
68.0 |
79.7 |
110.9 |
炉山 |
51.3 |
82.2 |
105.9 |
129.7 |
赏朗 |
44.9 |
77.1 |
88.0 |
92.1 |
Table 2. Towns (streets) with disasters during heavy rain on June 21, 2018 and corresponding short-term heavy rainfall of different magnitudes
表2. 2018年6月21日暴雨天气过程出现灾情的镇(街道)与对应的不同量级短时强降水
出现灾情镇(街道) |
1小时最大降水量(mm) |
3小时最大降水量(mm) |
6小时最大降水量(mm) |
12小时最大降水量(mm) |
炉山 |
46.3 |
91.8 |
172.8 |
230.3 |
碧波 |
28.3 |
56.6 |
105.0 |
173.9 |
大风洞 |
29.4 |
61.9 |
121.1 |
166.3 |
Table 3. Towns (streets) with disasters during heavy rain on June 22, 2020 and corresponding short-term heavy rainfall of different magnitudes
表3. 2020年6月22日暴雨天气过程出现灾情的镇(街道)与对应的不同量级短时强降水
出现灾情镇(街道) |
1小时最大降水量(mm) |
3小时最大降水量(mm) |
6小时最大降量(mm) |
12小时最大降水量(mm) |
万潮 |
39.2 |
57.2 |
63.4 |
103.0 |
龙场 |
26.7 |
51.3 |
66.1 |
76.9 |
舟溪 |
27.3 |
69.0 |
77.2 |
92.7 |
笔香 |
39.7 |
65.7 |
79.0 |
92.3 |
下司 |
23.6 |
48.7 |
60.5 |
89.6 |
2020年6月22日受暴雨影响，经对降雨情况分析(如表3所示)：出现灾情镇街对应站点1小时最大降雨量为23.6~39.7 mm；3小时最大48.7~69.0 mm；6小时最大降雨量60.5~79.0 mm；12小时最大降雨量76.9~103.0 mm。
2021年5月12日受暴雨影响，经对降雨情况分析(如表4所示)：因实际降雨集中在3小时内，因此累计降雨数据统计持续到3小时。出现灾情镇街对应站点1小时最大降雨量为20.2~46.3 mm；3小时最大36.0~58.3 mm。
2021年8月24日受暴雨影响，经对降雨情况分析(如表5所示)：因实际降雨集中在6小时内，因此累计降雨数据统计持续到6小时。出现灾情镇街对应站点1小时最大降雨量为20.7~56.2 mm；3小时最大44.8~115.5 mm；6小时最大降雨量55.0~128.5 mm。
Table 4. Towns (streets) with disasters during heavy rain on May 12, 2021 and corresponding short-term heavy rainfall of different magnitudes
表4. 2021年5月12日暴雨天气过程出现灾情的镇(街道)与对应的不同量级短时强降水
出现灾情镇(街道) |
1小时最大降水量(mm) |
3小时最大降水量(mm) |
岩寨 |
46.3 |
58.3 |
老山 |
32.2 |
43.3 |
炉山 |
25.5 |
47.7 |
大风洞 |
20.2 |
36.0 |
龙场 |
43.5 |
53.0 |
鸭塘 |
37.1 |
53.8 |
Table 5. Towns (streets) with disasters during heavy rain on August 24, 2021 and corresponding short-term heavy rainfall of different magnitudes
表5. 2021年8月24日暴雨天气过程出现灾情的镇(街道)与对应的不同量级短时强降水
出现灾情镇(街道) |
1小时最大降雨 |
3小时最大降雨 |
6小时最大降雨 |
龙场 |
20.7 |
44.8 |
55.0 |
下司 |
56.2 |
84.8 |
97.1 |
鸭塘 |
53.3 |
115.5 |
128.5 |
Table 6. Towns (streets) with disasters during heavy rain on July 18, 2022 and corresponding short-term heavy rainfall of different magnitudes
表6. 2022年7月18日暴雨天气过程出现灾情的镇(街道)与对应的不同量级短时强降水
出现灾情镇(街道) |
1小时最大降水量(mm) |
3小时最大降水量(mm) |
6小时最大降水量(mm) |
12小时最大降水量(mm) |
岩寨 |
80.3 |
125.8 |
126.3 |
132.0 |
老山 |
66.7 |
108.1 |
112.0 |
114.9 |
龙场 |
101.2 |
154.6 |
160.7 |
166.6 |
湾水 |
51.3 |
95.7 |
99.7 |
100.9 |
笔香 |
38.8 |
73.5 |
78.1 |
79.9 |
2022年7月18日受暴雨影响，经对降雨情况分析(如表6所示)：出现灾情镇街对应站点1小时最大降雨量为38.8~101.2 mm；3小时最大73.5~154.6 mm；6小时最大降雨量78.1~160.7 mm；12小时最大降雨量79.9~166.6 mm。
5.3. “三个叫应”阈值研究
依据凯里市应急管理局的灾情资料，分析了近10年暴雨特点及6次洪涝灾害的降雨数据，发现致灾时降雨量均超暴雨量级。参考石阡县的研究，我们采用百分位数方法，以25%、75%、90%为划分标准，针对1小时、3小时、6小时和12小时累积降雨量进行阈值划分，旨在制定更符合本地实际的“三个叫应”标准。通过分析暴雨致灾时的最大雨量，我们能更有效地发挥气象服务作用，为不同叫应级别提供参考雨量，即得到25%分位1 h、3 h、6 h、12 h累计降雨量分别为27.6 mm、48.7 mm、68.6 mm、92.3 mm；75%分位1 h、3 h、6 h、12 h累计降雨量分别为46.3 mm、77.1 mm、105.9 mm、132.0 mm；90%分位1 h、3 h、6 h、12 h累计降雨量分别为56.2 mm、95.7 mm、128.5 mm、166.6 mm (如表7所示)。
Table 7. Rainfall characteristics under each percentile value during heavy rain disaster weather in Kaili City (unit: mm)
表7. 凯里市暴雨灾害性天气过程中各百分位值下的雨量特征(单位：mm)
小时 |
最小值 |
分位值 |
最大值 |
25% |
75% |
90% |
1h |
20.2 |
27.6 |
46.3 |
56.2 |
101.2 |
3h |
36.0 |
48.7 |
77.1 |
95.7 |
154.6 |
6h |
55.0 |
68.6 |
105.9 |
128.5 |
172.8 |
12h |
76.9 |
92.3 |
132.0 |
166.6 |
230.3 |
5.4. “三个叫应”标准划分
基于百分位分析结果，我们设定了三个不同级别的叫应标准，与暴雨可能引发的灾害程度相对应：一般级别(III)对应较轻灾害，较重级别(II)对应较大灾害，重点级别(I)对应重大及以上灾害。各级别的叫应阈值分别采用25%、75%、90%分位的1 h、3 h、6 h、12 h致灾雨量。
具体划分如下：
一般级别(III)：当自动站雨量达到1 h/30mm、3 h/50mm、6 h/70mm、12 h/90mm且降雨持续时，值班人员电话通知相关责任单位及地方政府值班室。
较重级别(II)：当雨量达到1 h/50mm、3 h/80mm、6 h/105mm、12 h/130mm且降雨持续时，值班领导进行电话叫应。
重点级别(I)：当雨量达到1 h/60mm、3 h/100mm、6 h/130mm、12 h/165mm且降雨持续时，值班领导电话叫应并上报至市政府主要领导。
这些标准结合了凯里市近10年的降雨特征及洪灾数据分析，旨在更有效地指导防灾减灾工作。
5.5. 新修订“三个叫应”标准的应用检验
经过修订的凯里市“三个叫应”标准在2024年6月29日的暴雨天气中得到了实际应用验证。当天，监测到凯棠蓝莓园近1小时降雨量达30.0 mm，即启动一般级别叫应；监测至3 h累积降水量为71.8 mm，将达到3 h修订后较重级别叫应标准80 mm，则启动较重级别叫应，当12小时累积降水量为139.2 mm时，天气过程已趋于减弱结束，则维持较重级别叫应。此次过程中，各级工作人员有序开展应急救灾与调度，有效减少了经济损失。实践表明，相比以往的24小时累积降雨量标准，修订后的“三个叫应”标准提供了更多准备时间和心理防备，调度工作更加有序，大幅减轻了各级人员的工作量和紧迫感，具有更高的参考价值。
6. 结论
(1) 2012~2022年间，凯里市暴雨站次总计887站，年均80.6站，其中2015年最多达160站。暴雨日数为163天，年均14.8天，主要集中在6月，占全年暴雨站次的29.29%及暴雨日数的23.9%。
(2) 凯里市最大日降雨量时空分布不均，西部、南部较高，碧波、舟溪等镇尤为突出，降雨量多在90~110 mm之间。
(3) 结合地方灾情资料，针对2012~2022年最大日降水量的时空不连续变化，修订并制定了凯里市“三个叫应”标准。
(4) 5~8月是暴雨洪涝灾害高发期，当自动站雨量达到特定阈值(1 h/30mm、3 h/50mm、6 h/70mm、12 h/90mm及以上)且降雨持续时，需及时启动“三个叫应”气象服务。
(5) 2024年暴雨天气过程中，修订后的“三个叫应”标准得到了检验与应用，相比地方政府原标准，更适应当地应急叫应需求。
基金项目
贵州省气象局科研业务项目(黔气科登[2023]08-07号)：《凯里市强降水“三个叫应”服务阈值修订研究》；黔东南科合基础[2024]0014号项目《凯里市城区暴雨强度公式编制及暴雨雨型分析研究》。
NOTES
*第一作者。