桑友偉， 孟 蕾*， 周 玉

(1.中國(guó)氣象局氣象干部培訓(xùn)學(xué)院湖南分院， 長(zhǎng)沙 410125； 2.氣象防災(zāi)減災(zāi)湖南省重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室， 長(zhǎng)沙 410118)

暴雨對(duì)國(guó)民經(jīng)濟(jì)和人民生活危害嚴(yán)重，研究暴雨天氣過(guò)程有利于更好地進(jìn)行防災(zāi)減災(zāi)，保護(hù)人民生命財(cái)產(chǎn)安全。除了氣象預(yù)報(bào)業(yè)務(wù)上常用的天氣圖分析和數(shù)值預(yù)報(bào)[1-2]等方法可進(jìn)行暴雨過(guò)程研究，王坤等[3]、黃建豪等[4]從異常度、大氣微物理等角度對(duì)暴雨過(guò)程進(jìn)行了深入分析。眾多研究表明，影響暴雨過(guò)程的因素較多，但從氣候統(tǒng)計(jì)角度而言，中國(guó)暴雨過(guò)程主要受東亞夏季風(fēng)和副熱帶高壓影響。湘北地區(qū)處于湖南省北部，是洞庭湖地區(qū)的中心區(qū)域，主要包括岳陽(yáng)市、益陽(yáng)市和常德市，受東亞夏季風(fēng)、副熱帶高壓以及地形地貌共同影響，湘北地區(qū)自古以來(lái)便是易澇區(qū)[5]。近些年湖南發(fā)生的特大致洪暴雨過(guò)程中，湘北地區(qū)常是強(qiáng)降水中心[6-8]，暴雨所引發(fā)的自然災(zāi)害嚴(yán)重影響了湘北地區(qū)的農(nóng)業(yè)農(nóng)事、城市建設(shè)，也威脅到洞庭湖的生態(tài)環(huán)境。因此，探索湘北地區(qū)暴雨過(guò)程特征，及時(shí)做好預(yù)報(bào)預(yù)警工作十分重要。許多學(xué)者對(duì)湘北地區(qū)的暴雨過(guò)程進(jìn)行了細(xì)致研究，彭嘉棟等[9]構(gòu)建了該地區(qū)近百年降水序列并分析其變化特征，表明近百年湘北地區(qū)年降水量和冬季降水量存在顯著增多的突變。為了找尋影響暴雨發(fā)生的各項(xiàng)因子，彭莉莉等[10]研究了湖南汛期區(qū)域持續(xù)性暴雨環(huán)流型和落區(qū)的關(guān)系，除了臺(tái)風(fēng)低壓型以外，其他多種環(huán)流形勢(shì)皆容易導(dǎo)致湘北地區(qū)成為暴雨落區(qū)。陳靜靜等[11]分析5類(lèi)南岳高山氣象站風(fēng)場(chǎng)與湖南不同天氣型強(qiáng)降水關(guān)系后認(rèn)為，南岳高山站南風(fēng)超過(guò) 10 m/s 的時(shí)刻較湘北地區(qū)開(kāi)始出現(xiàn)強(qiáng)降水通常有2～6 h的預(yù)報(bào)提前量。針對(duì)暴雨過(guò)程中必不可少的水汽條件，周慧等[12]，蔡榮輝等[13]、陳紅專等[14]分別利用HYSPLIT模式追蹤了2016—2017年三例極端暴雨過(guò)程的水汽來(lái)源，為暴雨強(qiáng)度預(yù)報(bào)提供參考。

上述研究主要分析了湘北地區(qū)的年暴雨日數(shù)、暴雨主要落區(qū)、暴雨強(qiáng)度以及影響因子，而暴雨的持續(xù)時(shí)間、覆蓋范圍、綜合強(qiáng)度等往往是引發(fā)洪澇災(zāi)害的關(guān)鍵要素[11-13]，厘清暴雨過(guò)程的細(xì)節(jié)特征更有利于湘北地區(qū)的暴雨災(zāi)害預(yù)警。已有研究[15]表明湘北地區(qū)暴雨過(guò)程在降雨量總體減少的情況下，降雨強(qiáng)度在增加，但鮮有文獻(xiàn)總結(jié)出降雨強(qiáng)度顯著增加的月份、影響因子和未來(lái)趨勢(shì)?，F(xiàn)利用湘北地區(qū)18個(gè)氣象觀測(cè)站1968—2018年逐日降水資料，基于暴雨發(fā)生次數(shù)、持續(xù)時(shí)間、覆蓋范圍、綜合強(qiáng)度等4個(gè)指標(biāo)，重點(diǎn)分析湘北地區(qū)各月份暴雨過(guò)程的氣候特征及變化趨勢(shì)，探討該地暴雨強(qiáng)度增強(qiáng)的時(shí)段和原因，并利用重標(biāo)極差(rescaled range analysis,R/S)分析法進(jìn)行初步預(yù)測(cè)，為進(jìn)一步作好防災(zāi)減災(zāi)精細(xì)化部署提供科學(xué)參考。

1 資料來(lái)源與研究方法

1.1 資料來(lái)源和研究區(qū)介紹

選取1968—2018年湘北地區(qū)岳陽(yáng)、汨羅、臨湘、華容、湘陰、平江、安化、桃江、赫山、沅江、南縣、石門(mén)、澧縣、臨澧、安鄉(xiāng)、常德、桃源、漢壽等18個(gè)國(guó)家級(jí)氣象觀測(cè)站逐日降水?dāng)?shù)據(jù)進(jìn)行分析，該資料由湖南省氣象局氣象信息中心提供，數(shù)據(jù)已由中國(guó)氣象局國(guó)家氣象信息中心進(jìn)行了質(zhì)量控制和均一化處理，各站缺測(cè)率較低，資料突變性較小。

研究所指湘北地區(qū)是指湖南常德、益陽(yáng)和岳陽(yáng)3個(gè)地區(qū)，是洞庭湖區(qū)的中心地帶，中部地區(qū)地勢(shì)總體平坦，西部和東南部地區(qū)地勢(shì)稍高，氣象觀測(cè)站點(diǎn)分布如圖1所示。

圖1 湘北地區(qū)氣象站點(diǎn)分布Fig.1 Distribution of meteorological stations in Northern Hunan

1.2 研究方法

1.2.1 暴雨過(guò)程相關(guān)指標(biāo)

研究以討論暴雨過(guò)程的發(fā)生次數(shù)、持續(xù)時(shí)間、覆蓋范圍和綜合強(qiáng)度等4項(xiàng)指標(biāo)為主，故做如下規(guī)定：若湘北地區(qū)1個(gè)及以上站點(diǎn)開(kāi)始出現(xiàn)降水，且日降水量大于等于50 mm，則認(rèn)為湘北地區(qū)開(kāi)始出現(xiàn)暴雨，為暴雨過(guò)程首日；一次暴雨過(guò)程開(kāi)始后，湘北地區(qū)單日不再出現(xiàn)1個(gè)及以上站點(diǎn)日降水量大于等于50 mm的前一日為當(dāng)次暴雨過(guò)程結(jié)束日；一次暴雨過(guò)程開(kāi)始日至暴雨過(guò)程結(jié)束日之間的持續(xù)天數(shù)稱為一次暴雨過(guò)程持續(xù)時(shí)間(簡(jiǎn)稱“持續(xù)時(shí)間”)；一次暴雨過(guò)程中湘北地區(qū)出現(xiàn)日降水量大于等于 50 mm 的站數(shù)稱為一次暴雨過(guò)程覆蓋范圍(簡(jiǎn)稱“覆蓋范圍”)；根據(jù)極端降水過(guò)程綜合強(qiáng)度數(shù)學(xué)模型[16]，利用一次區(qū)域性暴雨過(guò)程的暴雨強(qiáng)度Ia、覆蓋范圍Aa和持續(xù)時(shí)間T構(gòu)建一次暴雨過(guò)程綜合強(qiáng)度(簡(jiǎn)稱“綜合強(qiáng)度”)指標(biāo)Z，具體公式[17]為

Z=IaAa0.5T0.5

(1)

若單次暴雨過(guò)程綜合強(qiáng)度指數(shù)超過(guò)多年平均值的暴雨過(guò)程為較強(qiáng)暴雨過(guò)程。

湘北地區(qū)一年中第一次暴雨過(guò)程稱為首場(chǎng)暴雨過(guò)程，首場(chǎng)暴雨過(guò)程的開(kāi)始日為當(dāng)年首場(chǎng)暴雨日期；湘北地區(qū)一年中最后一次暴雨過(guò)程稱為末場(chǎng)暴雨過(guò)程，末場(chǎng)暴雨過(guò)程的結(jié)束日為當(dāng)年末場(chǎng)暴雨日期。末場(chǎng)暴雨日期與首場(chǎng)暴雨日期之間的天數(shù)為一年中暴雨過(guò)程發(fā)生期。

1.2.2 氣候特征及變化趨勢(shì)分析方法

暴雨過(guò)程各項(xiàng)指標(biāo)隨時(shí)間變化趨勢(shì)采用線性傾向估計(jì)方法[18]，顯著性檢驗(yàn)采用Mann-Kendall方法[19]，保證率則利用頻率進(jìn)行計(jì)算[20]。其中，對(duì)歷年首場(chǎng)(末場(chǎng))暴雨日期進(jìn)行線性傾向趨勢(shì)分析時(shí)，以每年1月1日為當(dāng)年的第一天，計(jì)算歷年首場(chǎng)(末場(chǎng))暴雨日期距離當(dāng)年第一天的天數(shù)，分析歷年首場(chǎng)(末場(chǎng))暴雨日期對(duì)應(yīng)的天數(shù)序號(hào)隨時(shí)間變化情況來(lái)表征首場(chǎng)(末場(chǎng))暴雨日期年際變化趨勢(shì)。

利用R/S分析法[21]計(jì)算Hurst指數(shù)，預(yù)測(cè)未來(lái)湘北地區(qū)暴雨過(guò)程變化趨勢(shì)。通過(guò)R/S分析法計(jì)算出Hurst 指數(shù)H(0

2 結(jié)果與分析

2.1 湘北地區(qū)暴雨過(guò)程氣候特征

2.1.1 歷年首、末場(chǎng)暴雨氣候特征

如表1所示，1968—2018年，湘北地區(qū)首場(chǎng)暴雨過(guò)程出現(xiàn)日期最早為1月17日(1971年)，最遲為5月5日(1988年)，80%保證率下4月14日之前會(huì)出現(xiàn)首場(chǎng)暴雨過(guò)程。湘北地區(qū)末場(chǎng)暴雨出現(xiàn)日期最早在8月3日(2003年)，最遲出現(xiàn)在12月17日(2002年)，80%保證率下11月8日之前會(huì)出現(xiàn)末場(chǎng)暴雨過(guò)程。暴雨過(guò)程發(fā)生期平均值204 d，年際變化大，最大值為272 d，最小值僅為136 d。

表1 湘北地區(qū)年首場(chǎng)暴雨與年末場(chǎng)暴雨日期

湘北地區(qū)首場(chǎng)暴雨過(guò)程較高概率出現(xiàn)在南部，末場(chǎng)暴雨落區(qū)相對(duì)首場(chǎng)暴雨分布更加均勻。1968—2018年首場(chǎng)暴雨過(guò)程出現(xiàn)頻次空間分布如圖2(a)所示，首場(chǎng)暴雨歷史上在18個(gè)氣象觀測(cè)站均出現(xiàn)過(guò)，但每個(gè)觀測(cè)站出現(xiàn)頻次不同，其中位于洞庭湖南部的安化、湘陰、桃江、赫山、平江、汨羅等站出現(xiàn)頻次較高，總次數(shù)超過(guò)10次，而石門(mén)、澧縣只出現(xiàn)1次，這一現(xiàn)象與由春季往夏季，中國(guó)雨帶隨副熱帶高壓北跳由南往北移動(dòng)有較好對(duì)應(yīng)關(guān)系[23]。末場(chǎng)暴雨過(guò)程出現(xiàn)頻次空間分布如圖2(b)所示，末場(chǎng)暴雨在18個(gè)觀測(cè)站也都曾出現(xiàn)，其中出現(xiàn)在安化的頻次最高，達(dá)到15次，出現(xiàn)頻次最低的地區(qū)為安鄉(xiāng)和桃源，只有7次，出現(xiàn)頻次大于等于10次的有14個(gè)站，占總數(shù)的77.7%。

圖2 1968—2018年首、末場(chǎng)暴雨過(guò)程出現(xiàn)頻次空間分布Fig.2 Spatial distribution of the occurrence frequency of the first and last rainstorm from 1968 to 2018

分析湘北地區(qū)首、末場(chǎng)暴雨過(guò)程中單站單日最大雨量等級(jí)分布如表2所示，單站單日首場(chǎng)暴雨和末場(chǎng)暴雨皆在50～99.9 mm等級(jí)的頻次最高，末場(chǎng)暴雨略少于首場(chǎng)暴雨，但在100 mm以上等級(jí)末場(chǎng)暴雨單站單日最大雨量是高于首場(chǎng)暴雨的，這說(shuō)明末場(chǎng)暴雨單站單日暴雨量極端性更強(qiáng)。

表2 湘北地區(qū)首末場(chǎng)暴雨過(guò)程單站單日最大雨量等級(jí)分布

湘北地區(qū)末場(chǎng)暴雨過(guò)程單站極端降水出現(xiàn)次數(shù)比首場(chǎng)暴雨過(guò)程多，且多出現(xiàn)在地勢(shì)相對(duì)較高的山區(qū)。首場(chǎng)暴雨過(guò)程單站單日雨量大于99.9 mm的分別是沅江106.2 mm(1978年)、常德110.8 mm(1988年)、南縣105.0 mm(2002年)；而末場(chǎng)暴雨過(guò)程單站單日雨量大于99.9 mm的分別是石門(mén)134.0 mm(1974年)、臨湘213.6 mm(1987年)、平江115.9 mm(1998年)、平江114.0 mm(2005年)、臨澧189.2 mm(2013年)?？梢?jiàn)湘北地區(qū)極端首場(chǎng)暴雨與極端末場(chǎng)暴雨落區(qū)有明顯區(qū)別，極端末場(chǎng)暴雨主要落在山區(qū)。

2.1.2 暴雨過(guò)程氣候特征

1968—2018年湘北地區(qū)暴雨過(guò)程平均持續(xù)時(shí)間為1.38 d，最短1 d，最長(zhǎng)7 d。持續(xù)時(shí)間2 d及 2 d 以內(nèi)的暴雨過(guò)程次數(shù)占93.69%，持續(xù)時(shí)間3 d及以上的過(guò)程次數(shù)很少，僅6.31%。其中1980年7月30日—8月5日暴雨過(guò)程持續(xù)時(shí)間最長(zhǎng)，達(dá)到 7 d，其次是2002年7月20—25日暴雨過(guò)程，持續(xù)時(shí)間為6 d。

如圖3所示，暴雨過(guò)程覆蓋范圍出現(xiàn)頻率隨著覆蓋站數(shù)增加而迅速減小，覆蓋站數(shù)在1～7站之間時(shí)，出現(xiàn)頻率由28.7%迅速下降到2.9%，8站以上則減小緩慢。平均覆蓋范圍為4.5站，最小為1站，最大為32站；覆蓋范圍在1～7站的頻率為82.68%；覆蓋范圍在8～20站的頻率為11.7%；覆蓋范圍在20站以上出現(xiàn)的頻率極低。2002年7月20日—25日湘北地區(qū)一次暴雨過(guò)程覆蓋范圍最廣，達(dá)到32站。

圖3 暴雨過(guò)程覆蓋范圍頻率分布Fig.3 Frequency distribution of rainstorm coverage

暴雨過(guò)程綜合強(qiáng)度指數(shù)平均值136，最大一次過(guò)程綜合強(qiáng)度指數(shù)為531，出現(xiàn)在2016年。對(duì)比歷年平均綜合強(qiáng)度指數(shù)發(fā)現(xiàn)，最大年平均綜合強(qiáng)度指數(shù)為186.2，出現(xiàn)在1998年。1998年和2016年汛期長(zhǎng)江中下游地區(qū)暴雨引發(fā)特大洪澇災(zāi)害，通過(guò)綜合強(qiáng)度指數(shù)可反映出當(dāng)年湘北地區(qū)的暴雨過(guò)程強(qiáng)度。

2.1.3 暴雨過(guò)程各項(xiàng)指標(biāo)年變化

分析1968—2018年湘北地區(qū)暴雨過(guò)程各項(xiàng)指標(biāo)的逐月分布如圖4所示，可知，6、7月是湘北地區(qū)暴雨過(guò)程次數(shù)最多、平均持續(xù)時(shí)間最長(zhǎng)、平均覆蓋范圍最廣、平均綜合指數(shù)最強(qiáng)的月份，這與夏季湘北地區(qū)多大范圍持續(xù)性暴雨過(guò)程的特點(diǎn)相符[24]。1月的暴雨過(guò)程次數(shù)很少，但持續(xù)時(shí)間是除夏季6—8月之外最長(zhǎng)的月份，12月暴雨過(guò)程次數(shù)最少，持續(xù)時(shí)間最短，覆蓋范圍最小。

圖4 湘北地區(qū)暴雨過(guò)程指標(biāo)年變化Fig.4 The monthly distribution of rainstorm process indexes in northern Hunan

較強(qiáng)暴雨過(guò)程各項(xiàng)指標(biāo)逐月分布如圖4所示，除1月和12月無(wú)較強(qiáng)暴雨過(guò)程外，諸多月份的情況與整體情況相近，但是11月比較特殊，雖然11月較強(qiáng)暴雨過(guò)程次數(shù)少，但是其覆蓋范圍、綜合強(qiáng)度2項(xiàng)指標(biāo)對(duì)應(yīng)的值都很高，11月是較強(qiáng)暴雨過(guò)程平均覆蓋范圍最高的月份，綜合強(qiáng)度也僅次于5—7月。說(shuō)明湘北地區(qū)暴雨過(guò)程的極端性不僅容易出現(xiàn)在5—7月，出現(xiàn)在11月的概率同樣很高，而11月往往是末場(chǎng)暴雨出現(xiàn)的月份，與上述湘北地區(qū)末場(chǎng)暴雨過(guò)程出現(xiàn)極端性可能性較大的結(jié)果一致。

2.2 湘北地區(qū)暴雨過(guò)程變化趨勢(shì)

2.2.1 首、末場(chǎng)暴雨過(guò)程變化趨勢(shì)

分析湘北地區(qū)首、末場(chǎng)暴雨日期年際變化如圖5(a)所示，湘北地區(qū)首場(chǎng)暴雨日期略有提前，但未通過(guò)顯著性檢驗(yàn)，末場(chǎng)暴雨日期顯著推后，推后速率為5.6 d/10 a，暴雨過(guò)程發(fā)生期顯著延長(zhǎng)，延長(zhǎng)速率為6.1 d/10 a。

2.2.2 暴雨過(guò)程各項(xiàng)指標(biāo)年際變化

分析1968—2018年湘北地區(qū)暴雨過(guò)程各項(xiàng)指標(biāo)年際變化如圖5(b)～圖5(e)可知，湘北地區(qū)暴雨過(guò)程發(fā)生次數(shù)增加不顯著，未通過(guò)顯著性檢驗(yàn)，但較強(qiáng)暴雨過(guò)程發(fā)生次數(shù)以0.25 次/10 a的速率顯著增加，通過(guò)0.1水平上的顯著性檢驗(yàn)。平均持續(xù)時(shí)間略有增加，但不顯著，而較強(qiáng)暴雨過(guò)程平均持續(xù)時(shí)間則顯著增加，通過(guò)0.1水平上的顯著性檢驗(yàn)，增加速率為0.06 d/10 a。平均覆蓋范圍顯著增加，通過(guò)0.1水平上的顯著性檢驗(yàn)，增加速率為0.11 站/10 a，較強(qiáng)暴雨過(guò)程平均覆蓋范圍變化不顯著。暴雨過(guò)程總體平均綜合強(qiáng)度和較強(qiáng)暴雨過(guò)程綜合強(qiáng)度顯著增加，均通過(guò)0.1水平上的顯著性檢驗(yàn)，增加速率分別為3.1/10 a和7.0/10 a。

圖5 湘北地區(qū)暴雨過(guò)程變化趨勢(shì)Fig.5 The trend of rainstorm process in northern Hunan

進(jìn)一步分析不同月份暴雨過(guò)程各項(xiàng)指標(biāo)的年際變化，如表3所示，雖然湘北地區(qū)7月和10月暴雨過(guò)程發(fā)生次數(shù)無(wú)顯著變化，但持續(xù)時(shí)間、覆蓋范圍和綜合強(qiáng)度皆顯著增加；4月暴雨過(guò)程次數(shù)顯著增加，5月綜合強(qiáng)度顯著增加，其他指標(biāo)沒(méi)有顯著變化。

分析不同月份較強(qiáng)暴雨過(guò)程各項(xiàng)指標(biāo)的年際變化如表3所示，湘北地區(qū)5月較強(qiáng)暴雨過(guò)程的發(fā)生次數(shù)、持續(xù)時(shí)間和綜合強(qiáng)度都是顯著增加的，但覆蓋范圍變化不顯著；7月較強(qiáng)暴雨過(guò)程的發(fā)生次數(shù)無(wú)顯著變化，但是持續(xù)時(shí)間、覆蓋范圍和綜合強(qiáng)度都是顯著增加的。

表3 湘北地區(qū)每月總體暴雨過(guò)程和較強(qiáng)暴雨過(guò)程各項(xiàng)指標(biāo)氣候傾向率

2.3 湘北地區(qū)暴雨過(guò)程未來(lái)趨勢(shì)

根據(jù)暴雨過(guò)程總體各項(xiàng)指標(biāo)的Hurst指數(shù)和較強(qiáng)暴雨過(guò)程各項(xiàng)指標(biāo)的Hurst指數(shù)如表4所示，首場(chǎng)暴雨日期和末場(chǎng)暴雨日期的Hurst指數(shù)大于等于0.6低于0.7，未來(lái)趨勢(shì)一定程度上延續(xù)歷史趨勢(shì)。暴雨過(guò)程總體各項(xiàng)指標(biāo)的Hurst指數(shù)均大于0.5，但平均覆蓋范圍、平均綜合強(qiáng)度指數(shù)2項(xiàng)指標(biāo)的Hurst指數(shù)低于0.6，未來(lái)隨機(jī)性較大；暴雨過(guò)程發(fā)生次數(shù)、持續(xù)時(shí)間2項(xiàng)指標(biāo)的Hurst指數(shù)大于0.6低于0.7，表明未來(lái)趨勢(shì)將在一定程度上延續(xù)歷史趨勢(shì)。較強(qiáng)暴雨過(guò)程各項(xiàng)指標(biāo)的Hurst指數(shù)均大于等于0.6，說(shuō)明這幾項(xiàng)指標(biāo)未來(lái)趨勢(shì)將一定程度上延續(xù)歷史趨勢(shì)，其中持續(xù)時(shí)間指標(biāo)的Hurst指數(shù)最高，達(dá)到0.8，未來(lái)趨勢(shì)將較大程度上延續(xù)歷史趨勢(shì)。

表4 各項(xiàng)指標(biāo)的總體Hurst指數(shù)和各項(xiàng)指標(biāo)各月份的Hurst指數(shù)

暴雨過(guò)程各項(xiàng)指標(biāo)各月份的Hurst指數(shù)的可計(jì)算性主要表現(xiàn)在4—8月，未來(lái)暴雨過(guò)程總體的發(fā)生次數(shù)在4—7月將一定程度上延續(xù)歷史趨勢(shì)，持續(xù)時(shí)間6月將在較大程度上延續(xù)歷史趨勢(shì)，覆蓋范圍在4月隨機(jī)性較大，但將在5—7月一定程度上延續(xù)歷史趨勢(shì)，綜合強(qiáng)度指數(shù)在4月的隨機(jī)性很大，未來(lái)在5—8月將一定程度上延續(xù)歷史趨勢(shì)。未來(lái)較強(qiáng)暴雨過(guò)程的發(fā)生次數(shù)在8月隨機(jī)性較大，持續(xù)時(shí)間主要將在6—8月較大程度上延續(xù)歷史趨勢(shì)，覆蓋范圍、綜合強(qiáng)度指數(shù)在5—8月都將延續(xù)歷史趨勢(shì)，尤其是6月Hurst指數(shù)分別達(dá)到0.85、0.79，說(shuō)明這2項(xiàng)指標(biāo)6月將很大程度上延續(xù)歷史趨勢(shì)。

3 結(jié)論

通過(guò)對(duì)湘北地區(qū)1968—2018年暴雨過(guò)程發(fā)生次數(shù)、持續(xù)時(shí)間、覆蓋范圍、綜合強(qiáng)度等指標(biāo)進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析及初步預(yù)測(cè)，得到如下結(jié)論。

(1)80%保證率下，湘北地區(qū)每年4月14日之前出現(xiàn)首場(chǎng)暴雨過(guò)程，11月8日之前出現(xiàn)末場(chǎng)暴雨過(guò)程。首場(chǎng)暴雨過(guò)程落區(qū)大概率在湘北地區(qū)南部，而末場(chǎng)暴雨過(guò)程落區(qū)分布較均勻。1968—2018年首場(chǎng)暴雨日期變化趨勢(shì)不顯著，末場(chǎng)暴雨日期顯著推后，暴雨過(guò)程發(fā)生期顯著延長(zhǎng)。未來(lái)首場(chǎng)暴雨日期變化較小，而末場(chǎng)暴雨日期將繼續(xù)推后，暴雨發(fā)生期將繼續(xù)延長(zhǎng)。

(2)湘北地區(qū)各月都有出現(xiàn)暴雨過(guò)程的可能，2—11月還有可能出現(xiàn)較強(qiáng)暴雨過(guò)程。暴雨過(guò)程和較強(qiáng)暴雨過(guò)程主要出現(xiàn)在4—8月，其中6—7月多發(fā)。6—7月暴雨過(guò)程持續(xù)時(shí)間長(zhǎng)、覆蓋范圍廣、綜合強(qiáng)度強(qiáng)，11月暴雨過(guò)程次數(shù)雖然少，但極端性較強(qiáng)。周慧等[25]的研究表明11月份在環(huán)流形勢(shì)配合的情況下，依然有條件出現(xiàn)較強(qiáng)暴雨過(guò)程。

(3)1968—2018年間，湘北地區(qū)暴雨過(guò)程覆蓋范圍、綜合強(qiáng)度顯著增加；較強(qiáng)暴雨過(guò)程的發(fā)生次數(shù)、持續(xù)時(shí)間、綜合強(qiáng)度顯著增加。7月和10月暴雨過(guò)程持續(xù)時(shí)間、覆蓋范圍、綜合強(qiáng)度顯著增加；4月暴雨過(guò)程發(fā)生次數(shù)、5月綜合強(qiáng)度顯著增加；7月較強(qiáng)暴雨過(guò)程的持續(xù)時(shí)間、覆蓋范圍、綜合強(qiáng)度顯著增加；5月較強(qiáng)暴雨過(guò)程次數(shù)、持續(xù)時(shí)間、綜合強(qiáng)度顯著增加。湘北地區(qū)暴雨過(guò)程在7月向極端化方向發(fā)展最顯著，其次是5月。

(4)總體而言，未來(lái)湘北地區(qū)暴雨過(guò)程的發(fā)生次數(shù)和持續(xù)時(shí)間將會(huì)繼續(xù)呈增加趨勢(shì)，未來(lái)較強(qiáng)暴雨過(guò)程次數(shù)、持續(xù)時(shí)間、綜合強(qiáng)度將繼續(xù)呈增加趨勢(shì)。具體4月暴雨過(guò)程的發(fā)生次數(shù)，5月的綜合強(qiáng)度，7月的持續(xù)時(shí)間、覆蓋范圍和綜合強(qiáng)度都將延續(xù)歷史趨勢(shì)，未來(lái)繼續(xù)增加；5月較強(qiáng)暴雨過(guò)程的綜合強(qiáng)度、7月的持續(xù)時(shí)間、覆蓋范圍和綜合強(qiáng)度都將繼續(xù)增加。

(5)黃菊梅等[26]研究表明湘北地區(qū)降雨量幾十年來(lái)總體無(wú)顯著變化，張曉艷等[15]研究表明湘北地區(qū)夏冬兩季降水量呈上升趨勢(shì)，春秋兩季降雨量呈下降趨勢(shì)，在此情況下，本研究發(fā)現(xiàn)該地區(qū)除了夏季7月暴雨過(guò)程4項(xiàng)指標(biāo)總體增強(qiáng)之外，春秋兩季暴雨過(guò)程4項(xiàng)指標(biāo)總體也呈增加趨勢(shì)，說(shuō)明在氣候變暖背景下，湘北地區(qū)暴雨過(guò)程的極端性除了在夏季進(jìn)一步增強(qiáng)之外，暴雨期還在向春秋兩季延展，尤其是春季極端降水出現(xiàn)的概率在增大，這將導(dǎo)致暴雨洪澇災(zāi)害的風(fēng)險(xiǎn)更高，且時(shí)間跨度更大。