陕西省地形复杂，南北气候差异显著，短时强降水是其夏季主要灾害性天气之一。我国天气预报业务中通常将1 h降水量达到20 mm或以上的降水事件定义为短时强降水（孙继松，2017）。短时强降水具有历时短、雨强大、空间尺度小、局地性强等特点，易诱发山体崩塌、滑坡、城市内涝及暴洪等次生灾害，其影响往往突发性强、持续时间短，但破环性强，严重威胁人民生命财产安全（张弘等，2011；孙继松，2017）。在气候变暖背景下，极端降水事件频发，且未来呈增多趋势（吴梦雯和罗亚丽，2019；Tian et al.，2021）。受此影响，陕西省短时强降水的发生时数和降水强度均呈增强趋势（蔡新玲等，2014），由此带来的气象灾害风险不断加大。如2017年7月25日榆林市出现短时强降水，导致子州、绥德等地发生严重城市内涝，子州水库溃坝，造成6人死亡，直接经济损失超过15亿元人民币（赵强等，2020）；2018年7月26日午后，西安城区突发短时强降水并伴有雷暴大风，星火立交站1 h降水量达40 mm，引发严重城市内涝（陈小婷等，2019）。上述事件凸显了开展陕西短时强降水精细化研究的迫切性。

近年来，气象工作者围绕陕西短时强降水时空特征开展多项研究，主要基于国家气象站小时降水资料，从极值雨强、降水时数、降水日数及发生频次等方面进行统计分析。研究结果表明，陕西汛期降水时数的长期变化趋势整体不明显，但具有明显的阶段性特征；降水强度及极端强降水的发生时数和强度均呈增加趋势。短时强降水主要发生在午后至夜间，集中出现在7—8月，其中7月发生频次最高，而8月极值雨强最大。空间分布上，陕南为短时强降水高发区，榆林西北部发生频次较低；关中平原短时强降水日数偏少，但极值强度较大（蔡新玲等，2014；姚静等，2017；李萍云等，2019；刘菊菊等，2024）。进一步研究发现，陕北短时强降水东多西少、南多北少，降水发生频次和日数呈上升趋势，高发时段集中在14：00（北京时，下同）—19：00，主要出现在6月下旬至8月下旬（张建康等，2021）。陕南短时强降水则具有明显的夜雨特征，夜间为主要高峰，午后为次高峰，集中发生在7月中旬至8月中旬的17：00—19：00及22：00至次日01：00（李静睿等，2023；肖贻青等，2023）。总体而言，已有研究加深了对陕西短时强降水时空分布特征的认识（蔡新玲等，2014；李萍云等，2019；张建康等，2021）。然而，现有研究多依赖相对稀疏的国家气象站资料，对不同地区短时强降水特征差异的刻画仍不够精细。鉴于短时强降水具有明显的中小尺度和离散分布特征，仅使用稀疏资料难以满足精细化预报预警的业务需求。尤其在山区等地形复杂地区，短时强降水极易引发山洪、泥石流等地质灾害，其风险评估和预警对观测数据的空间密度提出了更高要求。

近年来，区域自动气象站的大量布设为利用加密观测资料开展短时强降水精细化分析提供了有利条件。因此，有必要基于加密气象站数据，对陕西省不同地区近年来长时间序列的短时强降水特征进行系统对比分析，以期为短时强降水的预报预警提供更可靠的科学依据，提升短临预报预警准确率，并有效降低地质灾害风险。

所用资料为陕西省气象信息中心提供的2009—2023年加密区域自动气象站（共2 115个）和国家气象站（共99个）逐时降水量观测数据。由于区域自动站数量在研究时段内逐年增加，为保证年际变化分析结果的可比性和一致性，年变化分析中使用持续稳定运行的1 134个区域自动站降水量资料。所有资料均经过质量控制。根据陕西省气候特征与地形分布，并综合行政区划与业务需求，参考杜继稳等（2007）的区域划分方案，按照自北向南、由西向东的原则，将全省10个省辖市划分为3个天气区（图1）：陕北地区（包括榆林、延安2市，共378站）、关中地区（包括铜川、咸阳、宝鸡、西安等市，共928站）以及陕南地区（包括汉中、安康、商洛3市，共908站）。

参照中国气象局《全国短时临近预报业务规定（修订版）》^①(①中国气象局，2022. 全国短时临近预报业务规定（修订版）（气发【2022】39号）.)，本文定义小时降水量≥20.0 mm的降水为短时强降水；小时降水量≥50.0 mm的降水为极端短时强降水（俞小鼎，2013）。某站短时强降水频次为研究时段内该站发生短时强降水事件的总次数，某区域短时强降水频次为区域内所有站点短时强降水频次的累加；某站短时强降水极值指研究时段内该站所有短时强降水事件中小时降水量的最大值，某区域短时强降水极值则为区域内所有站点极值中的最大值。短时强降水强度为某站在研究时段内所有短时强降水事件的累积降水量与发生次数之比。区域尺度的年、月、日变化特征，均基于对应时段区域内站点短时强降水频次的累加值、极值的最大值和强度的平均值进行分析（李萍云等，2019；杨丽杰等，2022；冉津江等，2023；李浙华等，2025）。

参考蔡新玲等（2014）对标准化降水发生频率的定义，采用短时强降水标准化频次刻画短时强降水频次的时间变化特征。某区域某时段的短时强降水平均频次定义为该时段区域内所有站点短时强降水总频次与站点总数之比。2009—2023年（共15 a）陕西短时强降水均发生在4—10月（共7个月），进一步将短时强降水年、月、旬和日平均频次分别除以对应的15 a、7个月、21旬和24 h的多年平均值进行标准化处理，得到标准化频次。

陕西省短时强降水频次、极值的高值区均分布于陕南、关中地区以及陕北东部黄河沿线[图2（a）、（b）]。其中，陕南短时强降水更频发、量级更大，汉中、安康大部站点短时强降水频次超过20次，南部山区局地可达50次以上。上述特征可能与秦巴山区地形强迫有关，偏南暖湿气流在秦巴山区受地形绕流和爬坡抬升影响，在山前迎风坡形成低层辐合，增强垂直上升运动，从而有利于低层低涡和切变线的发展与维持，地形辐合抬升动力作用加强，有利于陕南强降水发生（赵强等，2017）。此外，在关中北部触发的新生对流向南移动过程中受秦岭阻挡，移动缓慢，导致对流系统在关中平原滞留时间延长，从而造成局地降水量显著增大（赵强等，2022）。从极值分布看，陕西短时强降水极值多为40.0~80.0 mm，个别站点超过80.0 mm。陕北、关中和陕南短时强降水极值最大值分别为92.6、103.7和108.7 mm。陕北西部短时强降水频次和极值相对较小，频次多小于20次，极值多为30.0~50.0 mm；关中短时强降水频次明显低于陕南，但其极值水平与陕南差异较小。短时强降水强度在陕南东部、关中中南部、陕北西北部和东部局地相对较大（大于30.0 mm·h^-1），关中南部局地和陕南东部局地大于35.0 mm·h^-1；关中西部局地、陕北西部强度相对较小，局地小于25.0 mm·h^-1[图2（c）]。上述结果与李萍云等（2019）研究结论较为一致，但由于本文使用的站点数量更多、空间分布更密集，得到的极值最大值相对更大，进一步揭示了局地强降水的极端性特征。陕西极端短时强降水频次多为1~3次，其高值区分布与短时强降水降水量高值区一致[图2（d）]。陕西短时强降水小时降水量多小于50.0 mm，小时降水量≥50.0 mm的短时强降水仅占小时降水量≥20.0 mm样本总数的3.3%。

由陕西不同地区短时强降水频次的箱线图[图3（a）]可知，陕南短时强降水频次远大于陕北和关中。陕北短时强降水频次为6~15次，中位数为10次；关中各站短时强降水频次分布较为集中，多为6~13次，中位数为9次；陕南各站频次离散度较大，主要集中在11~25次，中位数为19次。短时强降水频次最大值陕南最大（46次），关中最小（23次），陕北居中（27次）；短时强降水频次极大值则由南向北递减，陕南、关中、陕北分别为82、30、29次。短时强降水极值的离散程度基本一致[图3（b）]，陕北短时强降水极值为34.3~50.4 mm，中位数为41.0 mm，极大值为92.6 mm；关中短时强降水极值为35.8~51.8 mm，中位数为43.6 mm，极大值为103.7 mm；陕南短时强降水极值为39.9~55.3 mm，中位数为47.0 mm，极大值为108.7 mm。中位数、最大值和极大值均由南向北递减。各地区短时强降水强度为25.0~30.0 mm·h^-1[图3（c）]，陕南各站强度分布较集中，而关中站点间差异比较明显；各地区降水强度中位数差异较小；短时强降水强度最小值陕南明显大于关中和陕北，最大值关中（37.0 mm·h^-1）大于陕北和陕南；短时强降水强度极大值陕南最大，为72.6 mm·h^-1，关中最小（46.1 mm·h^-1），陕北居中（56.3 mm·h^-1）。

2009—2023年，陕西短时强降水平均频次在关中和陕北差异较小，而陕南平均频次明显偏高，约为关中和陕北的2倍以上。趋势检验结果表明，除关中短时强降水标准化频次和陕南短时强降水强度通过α=0.05的显著性检验外，其余指标均未通过显著性检验。从年际变化趋势[图4（a）]看，短时强降水标准化频次在陕北和陕南均未呈现出显著变化趋势，而关中表现出较为明显的增加趋势。陕北、关中短时强降水2022年最多，而陕南2023年最多，这可能与2023年夏秋季西太平洋副热带高压（简称“西太副高”）强度偏强、位置偏西偏北有关，该环流形势有利于关中及陕南强降水天气的发生（华雯丽和张芳华，2023；罗琪和符娇兰，2023）。3个地区2014年短时强降水发生最少，主要原因在于2014年夏秋季西太副高位置偏南、东亚夏季风偏弱，导致陕西省主汛期降水整体偏弱（侯威等，2015）。

陕西各地区短时强降水极值整体呈增加趋势，且年最大小时降水极值由北向南逐渐增大。陕北最大小时降水极值（80.3 mm）出现在2022年，关中最大小时降水极值（94.0 mm）出现在2010年，陕南（108.3 mm）出现在2022年[图4（b）]。该结论与李萍云等（2019）基于99个国家气象站资料得到的2005—2018年陕西极值雨强呈振荡减小趋势的结论存在一定差异，其主要原因在于研究时段、站点密度及资料类型不同。本文采用2009—2023年更长时间序列的加密站点观测资料，能够更充分刻画局地强降水过程，而极端雨强往往更易被区域自动站捕捉。各地区短时强降水年平均强度为25.0~30.0 mm·h^-1，地区间总体差异较小，其中陕北略低于关中和陕南。关中、陕南降水强度年变化呈增加趋势，而陕北无明显变化趋势。陕北最大降水强度（29.6 mm·h^-1）出现在2016年，关中最大降水强度（30.4 mm·h^-1）出现在2022年，陕南（29.2 mm·h^-1）在2023年[图4（c）]。上述结果与蔡新玲等（2014）研究发现的1961—2011年陕西区域平均降水强度呈明显增强趋势的结论总体一致。各地区极端短时强降水标准化频次变化趋势与短时强降水一致；陕北2016年极端短时强降水最多，关中、陕南极端短时强降水最多的年份与短时强降水一致[图4（d）]。

陕西各地区短时强降水标准化频次月际和旬变化均呈单峰型分布，主要集中在6—8月，占全年总频次的89%；7月和8月明显高于6月，且7月最多，陕北和关中7月短时强降水标准化频次占全年总频次的47%，陕南占全年的43%。总体而言，7—8月陕南短时强降水标准化频次低于关中和陕北，而4—6月和9月反之，且4—6月和9月陕南短时强降水标准化频次占全省的66%[图5（a）]。各月短时强降水平均频次呈自北向南增加的空间分布特征，各地区短时强降水平均频次峰值均出现在7月下旬，次峰值陕北出现在8月上旬，而关中和陕南出现在7月中旬。7月下旬各地区短时强降水平均频次占当月总频次的44%~48%（图略）。短时强降水极值最大值在陕北和关中均出现在8月，分别为92.6、103.7 mm，但陕北呈单峰型分布，而关中呈双峰型分布，5月出现次峰值（84.5 mm）；陕南短时强降水极值月变化呈单峰型分布，7月最大（108.7 mm），6月次之[图5（b）]。各地区短时强降水极值旬变化均呈先增后减特征，且极值最大值出现时间由南向北推迟，陕南、关中和陕北短时强降水极值分别出现在7月上旬、8月上旬和8月中旬（图略）。短时强降水强度月变化在陕北呈W型分布，5月和9月明显偏小，主汛期（6—8月）8月最大；关中和陕南则呈单峰型分布，短时强降水强度最大值分别出现在8月和7月；主汛期陕北短时强降水强度整体明显小于关中和陕南[图5（c）]；各地区短时强降水强度旬变化整体也呈先增后减趋势，最大值出现在8月上旬（图略）。各地区极端短时强降水标准化频次月际和旬变化与短时强降水较一致，呈单峰型分布，集中在6—8月，占全年总频次的96%[图5（d）]；极端短时强降水平均频次自北向南增加，7月下旬占当月总频次的42%~58%（图略）。

由短时强降水标准化频次日变化特征[图6（a）]可知，陕西各地区短时强降水日标准化频次均在19：00达到最大，陕北呈双峰型分布，主峰出现在14：00—23：00，次峰在03：00—05：00；关中呈单峰型分布，高发时段为16：00—次日01：00，其中18：00—21：00为主峰时段；陕南有明显夜雨特征，16：00—次日04：00为高发时段，17：00—19：00和22：00—次日01：00为两个主峰时段。总体而言，各地区短时强降水在09：00—14：00发生频次相对较低，12：00前后最低。

陕西短时强降水极值最大值出现时间由北向南推迟，陕北、关中和陕南短时强降水极值最大值分别出现在13：00、21：00和次日01：00。陕北短时强降水极值的峰值主要出现在13：00—17：00和22：00—23：00，关中出现在17：00—次日01：00，陕南出现在17：00—20：00和次日00：00—03：00。陕北和关中短时强降水极值在01：00—12：00明显小于其他时段，而陕南在04：00—12：00明显偏小，但在01：00—04：00短时强降水极值远大于关中和陕北[图6（b）]。可见陕北和关中短时强降水主要发生在午后至前半夜，而陕南短时强降水夜雨特征更为突出。各地区短时强降水强度在09：00—14：00普遍偏小；关中和陕南16：00—次日01：00短时强降水强度相对较大，而陕北日变化波动较大[图6（c）]。

各地区极端短时强降水高发时段与短时强降水总体一致，陕北极端短时强降水最多出现在18：00，而关中和陕南均为19：00，关中极端短时强降水高发时段为17：00—次日01：00，19：00—00：00为主峰，高发时段较该地区短时强降水高发时段滞后约1 h；陕南极端短时强降水高发时段为17：00至次日03：00，比该地区短时强降水高发时段提前约1 h[图6（d）]。

进一步分析2009—2023年4—10月陕西短时强降水标准化频次日变化（图略）可知，陕西各地区6—8月短时强降水标准化频次明显高于其他月份。陕北短时强降水标准化频次日变化在6、7月呈单峰型分布，高发时段分别为14：00—次日02：00和15：00—次日02：00，对应峰值时刻分别为18：00、17：00；8月呈双峰型分布，主峰出现在16：00—21：00（19：00最大），次峰出现在03：00—07：00。由此可见，陕北全年短时强降水日变化的双峰型特征主要由8月短时强降水的日变化所致。关中短时强降水标准化频次日变化在6—9月均为单峰型分布，6月高发时段为15：00—23：00（19：00最大）；7—8月高发时段为16：00—次日01：00，其中7月峰值时刻出现在18：00，8月出现在19：00。总体而言，关中7—8月短时强降水日变化特征与其全年日变化特征较为一致。陕南短时强降水标准化频次日变化7月高发时段为16：00—19：00和21：00—次日06：00（19：00最大），8月高发时段为16：00－04：00（19：00最大），9月高发时段为20：00—次日02：00和04：00—07：00，10月为03：00—07：00。陕南7—8月短时强降水日变化与全年特征较一致。

由短时强降水频次和极值峰值时刻的空间分布（图7）可知，陕南中西部、关中东北部局地和陕北黄河沿线地区短时强降水频次和极值峰值时刻分别出现在02：00—08：00和20：00—次日05：00；陕南东部及关中大部二者均出现在17：00—23：00；陕北大部二者均出现在14：00—23：00。陕南后半夜短时强降水主要发生在中西部地区。

以往关于陕西短时强降水特征的研究多基于相对稀疏的国家气象站资料，对各地区差异的研究相对不足。本文利用2009—2023年加密区域自动站与国家站逐小时降水数据，对陕西不同地区短时强降水的发生频次、强度、雨强极值等要素的时空特征进行系统对比分析，得到以下主要结论。

（1）陕西短时强降水极值主要为40.0~80.0 mm，最大值达108.7 mm；短时强降水强度为25.0~30.0 mm·h^-1，关中南部和陕南东部短时强降水强度相对较大；短时强降水在陕南发生更为频繁、量级更大。

（2）陕西短时强降水标准化频次在陕北和陕南的年际变化趋势不显著，而关中呈明显增加趋势；陕西短时强降水集中发生于6—8月，以7月下旬最多；陕南在4—6月及9月标准化频次显著高于关中与陕北。短时强降水平均频次自北向南增加。各地区短时强降水极值均呈增加趋势，旬尺度上，极值最大值出现时间具有自南向北推迟的特征，依次为陕南7月上旬、关中8月上旬、陕北8月中旬。降水强度在关中和陕南呈增加趋势，陕北变化不明显；各地区降水强度最大值均出现在8月上旬。极端短时强降水标准化频次变化趋势与短时强降水基本一致。

（3）陕西各地区短时强降水标准化频次均在19：00最多；陕北呈双峰型，主峰在14：00—23：00、次峰在03：00—05：00，双峰型特征主要由8月短时强降水的日变化所致；关中为单峰型，高发于16：00—次日01：00，其中18：00—21：00为主峰时段。陕南则具有明显夜雨特征，短时强降水高发时段为16：00—04：00，且后半夜降水主要出现在中西部地区。与短时强降水相比，极端短时强降水的高发时段在关中滞后约1 h，在陕南提前约1 h。

本文主要从短时强降水的发生频次、极值和强度等方面分析陕西不同地区短时强降水的时空分布特征，未综合考虑降水持续时间、暴雨贡献率等特征。未来的研究有必要进一步分析短时强降水的持续时间及其对暴雨的贡献率。陕西不同地区短时强降水时空特征有明显差异，后续研究可基于地区差异开展更精细的分区分析，并结合不同天气形势下的水汽输送、低层辐合、风切变及地形作用等要素，深入探讨陕北东部极端短时强降水及陕南短时强降水夜发特征的形成机制，为陕西短时强降水的精细化预报预警提供更加坚实的科学依据。