伊寧市1991—2011年降雨特征分析

唐冶，陳春艷，趙克明

（新疆氣象臺，新疆烏魯木齊 830002）

伊寧市1991—2011年降雨特征分析

唐冶，陳春艷*，趙克明

（新疆氣象臺，新疆烏魯木齊 830002）

利用1991—2011年5—9月伊寧市氣象站逐小時(shí)降水資料，分析了伊寧近21a降雨特征。結(jié)果表明，21a來伊寧雨日年際變化較為明顯，后10a和前10a相比，中雨、大雨和暴雨日數(shù)均出現(xiàn)增加，但小雨日數(shù)明顯減少導(dǎo)致總雨日出現(xiàn)了減少。小雨過程發(fā)生最多的時(shí)段是7月中旬，中雨和大雨過程最多時(shí)段同在5月下旬。前半夜為中雨、大雨、暴雨過程最易發(fā)生時(shí)段，后半夜為小雨過程最易發(fā)生時(shí)段。逐小時(shí)降水量和降水頻次呈現(xiàn)較為一致的日變化特征，夜雨多且雨量集中。伊寧的降水主要以短時(shí)性降水（1～4 h）為主，多發(fā)生在前半夜至后半夜，1 h降水頻次最多的是量級≤1mm的降水，但1.1～3mm量級的降水貢獻(xiàn)率最高。

降水；日變化；雨強(qiáng)；持續(xù)時(shí)間；伊寧

近年來全球氣候變化及其引發(fā)的自然災(zāi)害引起人們的普遍關(guān)注，暴雨、雪災(zāi)、洪澇災(zāi)害等不僅與降水量有關(guān)，還與降水強(qiáng)度及降水日數(shù)有密切關(guān)系[1-9]，而對于降水的研究，也由過去的單一地對降水量的研究轉(zhuǎn)向?qū)邓?、雨日、雨?qiáng)的綜合研究[10-13]，新疆氣象工作者對新疆局地降水的特征也進(jìn)行了分析研究[14-21]，因?yàn)橹挥芯C合地研究雨日和降水量才能更好地體現(xiàn)降水強(qiáng)度的變化。

伊犁河谷三面環(huán)山，且呈東高西低的喇叭狀，伊寧站位于河谷西北部，是冷空氣入侵新疆的指標(biāo)站之一，對于新疆地區(qū)，尤其是北疆地區(qū)降雨預(yù)報(bào)而言尤為關(guān)鍵，因此研究伊寧站逐小時(shí)降雨特征，對北疆地區(qū)降雨精細(xì)化預(yù)報(bào)至關(guān)重要。在實(shí)際預(yù)報(bào)業(yè)務(wù)中，預(yù)報(bào)員最為關(guān)心的問題是：降雨持續(xù)時(shí)間和量級以及該降雨過程始發(fā)時(shí)間、每種量級降雨過程的持續(xù)時(shí)間和始發(fā)時(shí)間等統(tǒng)計(jì)特征，本文利用1991—2011年5—9月伊寧市氣象站逐小時(shí)降水量資料，從多種角度分析近21a伊寧降雨特征，試圖給出具有較多參考信息的分析結(jié)果，為精細(xì)化降雨預(yù)報(bào)預(yù)警提供基礎(chǔ)性背景資料。

1 資料和方法

選用經(jīng)過新疆氣象信息中心審核后的伊寧市氣象站1991—2011年5—9月的逐小時(shí)降水量資料，通過篩選去除缺測的降水記錄，對逐小時(shí)降水頻次、高發(fā)時(shí)段和不同量級逐時(shí)雨強(qiáng)發(fā)生頻次、雨日等進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析。雨日定義為日降雨量≥0.1mm的日數(shù)，如果前一日20時(shí)（北京時(shí)，下同）到當(dāng)日20時(shí)之間降水量≥0.1mm，就記為一個(gè)雨日，這24小時(shí)雨量稱為日雨量。根據(jù)新疆降水量等級標(biāo)準(zhǔn)，定義小雨日為日雨量≥0.1mm且≤6mm的日數(shù)；中雨日為日雨量≥6.1mm且≤12mm的日數(shù)；大雨為日雨量≥12.1mm且≤24mm的日數(shù)；暴雨日為日雨量> 24mm的日數(shù)。

當(dāng)一次降水結(jié)束后6 h沒有降水發(fā)生，就認(rèn)為該次降水過程結(jié)束。例如：02時(shí)持續(xù)4 h降水就是指01:01開始、止于05:00的降水過程。在分析不同量級降水過程變化特征時(shí)，過程降水量用R表示，當(dāng)0.1mm≤R≤6.0mm時(shí)定義為一個(gè)小雨過程；當(dāng)6.1mm≤R≤12.0mm時(shí)定義為一個(gè)中雨過程；當(dāng)12.1mm≤R≤24.0mm時(shí)定義為一個(gè)大雨過程；R≥24.1mm時(shí)定義為一個(gè)暴雨過程。對于不同量級降水的日變化特征的分析，將每日24 h分成4個(gè)時(shí)段，考慮到伊寧所處的時(shí)區(qū)，4個(gè)時(shí)段分別為：上午（09—14時(shí)）、下午（15—20時(shí)）、前半夜（21—02時(shí)）、后半夜（03—08時(shí)），然后統(tǒng)計(jì)各量級降水的頻次、持續(xù)時(shí)間、發(fā)生時(shí)段。

對于逐小時(shí)降水頻次的統(tǒng)計(jì)，只要該時(shí)刻內(nèi)降水量>0.1mm，就認(rèn)為該小時(shí)內(nèi)有一次降水發(fā)生，然后統(tǒng)計(jì)各時(shí)次降水頻次的總和。雨強(qiáng)，又稱為降雨強(qiáng)度，指單位時(shí)間的降雨量，文中雨強(qiáng)均指1 h雨強(qiáng)。將1 h雨強(qiáng)（1 h降水量用R1表示）分為6個(gè)量級，即R1≤1mm，1.1mm≤R1≤3mm，3.1mm≤R1≤5mm，5.1mm≤R1≤7mm，7.1mm≤R1≤9mm，R1≥9.1mm，分別統(tǒng)計(jì)各量級發(fā)生頻次。將1 h雨強(qiáng)不同量級降水量總和占各量級降水量總和的百分比稱為各量級降水對總降水量的貢獻(xiàn)率。

2 雨日的變化特征

表1給出了不同量級降水日數(shù)的逐年變化。伊寧近20a共有小雨日624d，平均每年30d，其中1992年、1994年、1998年均出現(xiàn)40d，同為21a中最大，1991年有17d，為21a最小。中雨日數(shù)共有85d，平均每年有4d，其中1993年有10d，為21a中最大，1991年、1994年和1996年分別只有1d，是21a中最小值；超過平均值的年數(shù)有12a，其降水日數(shù)之和占中雨總數(shù)和的79.8%。

大雨日數(shù)共有34d，平均每兩年有3d，2011年有4d，為最多，1995年、2000年和2008年，這3a均沒有出現(xiàn)大雨過程。暴雨日數(shù)共有11d，平均每兩年有1 d暴雨日數(shù)，最大值為2d，分別出現(xiàn)在1999年和2004年，1991—1995年、2000年、2002—2003年、2005年、2008—2009年和2011年均沒有暴雨日。

總體上來說，伊寧21a中共有雨日754d，最大值為48d，出現(xiàn)在1998年，最小值19d，出現(xiàn)在1991年。通過對比1991—2000年和2001—2010年的小雨、中雨、大雨、暴雨和總雨日數(shù)，發(fā)現(xiàn)中雨日數(shù)有一定的增加，大雨和暴雨略有增加，但小雨日數(shù)明顯減少，幾乎每年減少2 d之多，導(dǎo)致總雨日數(shù)年均減少近1 d。伊寧各量級雨日的年際變化顯著，如小雨和中雨日數(shù)，有的年份可以多達(dá)40 d、10d，而有的年份僅有21 d和1 d。

表1 雨日的年變化統(tǒng)計(jì)

3 不同量級降水過程及不同持續(xù)時(shí)間降水過程變化特征

3.1 不同量級降水過程變化特征

圖1和圖2給出了近21a伊寧不同量級降水頻次的逐年變化和持續(xù)時(shí)間特征，小雨過程年際變化最為明顯，不同年份之間差異較大。21a中共有754次小雨過程，平均每年約36次，總持續(xù)時(shí)間為1 747.2 h，平均持續(xù)時(shí)間為2.3 h，其中1992年有小雨過程52次，為21a來最多，而1991年僅出現(xiàn)了23次，為21a間最少。中雨過程不同年份之間存在一定的差異，21a共有中雨過程89次，平均每年4次，總持續(xù)時(shí)間586.5 h，平均持續(xù)時(shí)間6.6 h，其中2007年有中雨過程9次，為21a間最大值，而1991年、1994年僅有一次中雨過程，為21a來最小值。

近21a內(nèi)伊寧共有33次大雨過程，平均每年的大雨過程不足2次，2011年有大雨過程3次，為21a來最多，而1995年、2000年、2008年均沒有大雨過程發(fā)生。21a內(nèi)僅有7次暴雨過程，平均每3a發(fā)生1次暴雨過程，21a中共有14a沒有暴雨過程發(fā)生。由此可見，近21a來伊寧大雨和暴雨過程存在很大的年際變化。大雨和暴雨過程總持續(xù)時(shí)間依次為290.4 h和135.1 h，平均持續(xù)時(shí)間依次為8.8 h和19.3 h。

圖1 不同量級降水過程頻次逐年變化

圖2 不同量級降水過程頻次及平均持續(xù)時(shí)間對比

從1991—2011年5—9月各月的變化來看（表2），不同量級降水過程表現(xiàn)出不同的變化特征。從各月降水過程來看，5月為降水過程發(fā)生最多的月份，9月為最少月份。

伊寧小雨過程發(fā)生最多的月份為7月，共有182次，其次是6月、5月和8月，9月最少，發(fā)生頻次依次為175次、167次、142次和88次。從各月發(fā)生時(shí)段來看，7月中旬最多，其次是7月下旬和上旬；6月下旬最多，上旬最少；5月上旬、下旬多，中旬較少；8月上旬和9月下旬為小雨高發(fā)時(shí)段，8月中、下旬和9月上、中旬相對較少。

中雨過程5—9月發(fā)生頻次依次減少，5月是發(fā)生最多的月份，共有34次；6月有19次，7月、8月和9月減少到13次、12次、11次。5月下旬最多14次，其次是5月上旬13次，再次是6月中旬10次。發(fā)生較少時(shí)段是7月上旬、9月上旬、中旬，各有3次；最少是8月下旬，僅有2次。

6月、7月同為大雨過程最多的月份，共9次；8月、9月最少，共4次，5月7次。5月下旬大雨過程最多，共6次，6月上旬、下旬次多，同為4次，7月上旬、中旬、下旬同時(shí)為3次。大雨過程發(fā)生較少時(shí)段為5月上旬、6月中旬、8月中、下旬、9月中、下旬，僅有一次，5月中旬沒有大雨過程發(fā)生。

伊寧暴雨過程7月最多，共3次，5月、6月各有2次，8月、9月均沒有暴雨過程出現(xiàn)。1991—2011年僅在5月中、下旬、6月上、中旬和7月上、中、下旬各有1次暴雨過程，其它時(shí)段均沒有暴雨過程出現(xiàn)。

總體來看，伊寧各量級降水過程出現(xiàn)頻次在不同月之間有差異，同一量級的降水過程在不同月之間也有顯著變化，同一量級降水過程出現(xiàn)頻次在各月的分布時(shí)段也有差異。

表21991—2011年不同量級降水過程發(fā)生時(shí)段統(tǒng)計(jì)

圖3為不同量級降水過程發(fā)生時(shí)段的統(tǒng)計(jì)圖，小雨降水過程最易發(fā)生在后半夜，出現(xiàn)頻次是238次，占小雨量級總和的31.6%；中雨和大雨降水過程最易發(fā)生在前半夜，出現(xiàn)頻次依次是36次、16次，分別占中雨和大雨量級降水過程的40.5%和48.5%，暴雨過程最易發(fā)生在前半夜共有4次，占暴雨過程降水頻次總和的36.4%。

圖3 不同量級降水過程發(fā)生時(shí)段（降水開始時(shí)間）

3.2 不同持續(xù)時(shí)間降水過程變化特征

圖4給出了不同持續(xù)時(shí)間降水過程的日變化特征，可以看出不同持續(xù)時(shí)間的降水在一日內(nèi)表現(xiàn)出不同的變化特征。持續(xù)時(shí)間在1～3 h的降水從下午18時(shí)—09時(shí)為多發(fā)時(shí)段，其中01時(shí)為最大值，20時(shí)、00時(shí)同為較低值。10—17時(shí)為低值區(qū)，其中有一個(gè)相對高值在12時(shí)，最低值出現(xiàn)在下午15時(shí)。隨著降水持續(xù)時(shí)間的增加，降水的日變化趨勢表現(xiàn)出不同的特點(diǎn)，持續(xù)時(shí)間4～6 h的降水高值區(qū)從23時(shí)—07時(shí)，其中有兩個(gè)日峰值分別出現(xiàn)在23時(shí)、06時(shí)，有3個(gè)較低值出現(xiàn)在1時(shí)、2時(shí)和4時(shí)；低值區(qū)間為8—22時(shí)，最小值出現(xiàn)在17時(shí)，僅發(fā)生1次。持續(xù)時(shí)間7～9 h降水的高值區(qū)間20—08時(shí)，其中最高值出現(xiàn)在22時(shí)和06時(shí)，最低值有4個(gè)，21時(shí)、02時(shí)、04時(shí)、05時(shí)；低值區(qū)間在09—19時(shí)，近21a來13時(shí)、17時(shí)、18時(shí)沒有持續(xù)時(shí)間在7～9 h的降水發(fā)生。持續(xù)10～12 h降水多發(fā)生在22—09時(shí)，最大值出現(xiàn)在01時(shí)，共發(fā)生4次，10—21時(shí)為低值區(qū)間，僅在15時(shí)、20時(shí)出現(xiàn)過持續(xù)10～12 h降水，其它時(shí)刻均沒有持續(xù)10～12 h的降水發(fā)生。近21a來持續(xù)13～15 h的降水共發(fā)生18次，最多發(fā)生在01時(shí)，共發(fā)生3次，次多是3時(shí)、9時(shí)、19時(shí)和23時(shí)，均發(fā)生2次；00時(shí)、02時(shí)、08時(shí)、11時(shí)、14時(shí)、17時(shí)、20時(shí)各發(fā)生一次，其余12個(gè)時(shí)刻均沒有持續(xù)13～15 h的降水發(fā)生。持續(xù)時(shí)間≥16 h降水事件共發(fā)生13次，02時(shí)、19時(shí)、23時(shí)發(fā)生較多，均為2次，01時(shí)、09時(shí)、10時(shí)、13時(shí)、18時(shí)、21時(shí)、22時(shí)這些時(shí)刻各發(fā)生1次，其余14個(gè)時(shí)刻均沒有持續(xù)時(shí)間≥16 h的降水發(fā)生。

不同持續(xù)時(shí)間降水過程起始時(shí)間日變化統(tǒng)計(jì)分析表明：伊寧降水在前半夜至后半夜以短時(shí)性降水為主，下午至前半夜以長時(shí)性降水為主。伊寧近21a共出現(xiàn)883次降水過程（圖5），其中以短時(shí)性降水占多數(shù)，持續(xù)1 h降水最多284次，占降水總頻次的32.2%，持續(xù)2 h、持續(xù)3 h和持續(xù)4 h降水分別占降水總頻次的20.6%、13.0%和8.7%，持續(xù)4 h以下的降水頻次占降水總數(shù)的74.5%，而持續(xù)時(shí)間在6 h以上的降水頻次總數(shù)和僅占降水總數(shù)的18.6%。

圖5 不同持續(xù)時(shí)間降水過程頻次變化

4 逐小時(shí)降水日變化和雨強(qiáng)分布特征

10—21時(shí)為伊寧降水量的低值時(shí)段，僅占24 h降水總量的37.1%，一天中降水量最少的時(shí)次是15時(shí)。22—09時(shí)為降水量的高值時(shí)段，其中22—01時(shí)為降水量最大時(shí)段，01時(shí)是降水量最大時(shí)刻，該時(shí)刻多年累積降水量為176.9mm，是15時(shí)的3倍多（圖6）。

圖61991—2011年5—9月伊寧逐小時(shí)累積降水量日變化

23—12時(shí)為降水易發(fā)時(shí)段，這14個(gè)時(shí)次內(nèi)的降水總頻次和占到24 h降水頻次總和的70.8%，且這一時(shí)段的每個(gè)時(shí)刻降水頻次均超過120次，其中05—09時(shí)之間每個(gè)時(shí)刻降水頻次超過150次，夜間06時(shí)降水次數(shù)最多，達(dá)到164次。13—22時(shí)為降水頻次的低值區(qū)間，最小值在17時(shí)，降水次數(shù)僅有62次，不到最大值的一半（圖7）。

伊寧1 h雨強(qiáng)統(tǒng)計(jì)結(jié)果見圖8，21a中逐小時(shí)降水頻次共2 856次，降水量總和2 587.9mm。1小時(shí)降水量R1≤1mm的頻次最高，共2 180次，占各量級降水頻次總和的76.3%，降水量為738.5mm，對降水量的貢獻(xiàn)率為28.5%。1.1mm≤R1≤3mm量級的降水共有516次，約占各量級降水頻次總和的18.1%，降水量為911.1mm，對降水總量的貢獻(xiàn)率為35.2%。3.1mm≤R1≤5mm量級的降水共有93次，約占各量級降水頻次總和的3.3%，降水量為359.2mm，對降水總量的貢獻(xiàn)率為13.9%。5.1mm≤R1≤7mm量級的降水共有33次，約占各量級降水頻次總和的1.2%，降水量為195.6mm，對降水總量的貢獻(xiàn)率為7.6%。7.1mm≤R1≤9mm量級的降水共有13次，約占各量級降水頻次總和的0.5%，降水量為99.9mm，對降水總量的貢獻(xiàn)率為3.9%。1 h降水量≥9.1mm的降水共出現(xiàn)21次，約占各量級降水頻次總和的0.7%，降水量為283.8mm，對降水總量的貢獻(xiàn)率為11.0%。伊寧1 h最大雨強(qiáng)出現(xiàn)在1993年7月9日22時(shí)，降水量達(dá)21mm，該小時(shí)內(nèi)降水量已達(dá)新疆12 h降水量等級標(biāo)準(zhǔn)的暴雨量級。

圖8 不同量級雨強(qiáng)降水量貢獻(xiàn)率及其頻次變化特征

綜上所述，近21a伊寧1 h降水頻次最多的是量級≤1mm的降水，其次是1.1mm≤R1≤3mm量級的降水，但從對降水的貢獻(xiàn)率來看，1.1mm≤R1≤3mm量級的降水貢獻(xiàn)率最高，其次才是量級≤1mm的降水。

5 結(jié)論

（1）伊寧近21a各量級雨日不同年份之間有差異，年際變化較為明顯，后10a和前10a相比，中雨、大雨和暴雨日數(shù)均出現(xiàn)增加，但小雨日數(shù)明顯減少導(dǎo)致總雨日出現(xiàn)了減少。

（2）不同量級降水過程均有較為明顯的年際差異。各量級降水過程中，小雨過程發(fā)生頻次最多，其次是中雨、大雨和暴雨過程，平均每年有30次小雨過程、4次中雨過程、接近2次大雨過程和平均兩年一次暴雨過程。

（3）小雨降水過程最易發(fā)生在后半夜，中雨、大雨和暴雨降水過程最易發(fā)生在前半夜。小雨過程發(fā)生最多的時(shí)段是7月中旬，5月下旬是中雨、大雨過程發(fā)生最多的時(shí)段。

（4）一日內(nèi)不同持續(xù)時(shí)間的降水呈現(xiàn)出不同的變化特征，短時(shí)性降水（1～3 h）主要集中在傍晚到夜間，持續(xù)4～6 h和7～9 h降水多集中在前半夜和后半夜，持續(xù)10～12 h及以上的降水多發(fā)生在夜間。伊寧的降水主要以短時(shí)性降水（1～4 h）為主，最多為1 h內(nèi)的降水。

（5）伊寧近21a逐小時(shí)累計(jì)降水量和累計(jì)頻次呈現(xiàn)較為一致的日變化特征，夜雨多且雨量集中，逐小時(shí)降水量最少時(shí)次是15時(shí)、降水頻次最小時(shí)次是17時(shí)。1 h降水頻次最多的是量級≤1mm的降水，其次是1.1mm≤R1≤3mm量級的降水，但從對降水的貢獻(xiàn)率來看，1.1mm≤R1≤3mm量級的降水貢獻(xiàn)率最高，其次才是量級≤1mm的降水。

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Rainfall Variation during 1991-2011 in Yining

TANG Ye，CHEN Chunyan，ZHAO Keming
（Xinjiangmeteorological Observatory，Urumqi 830002，China）

Based on hourly precipitation data frommay to September during 1991-2011 from Yiningmeteorological station,the features of rainfall change during recent 21 years wereanalyzed. Results showed that over the 21 years,the rain days hada significant inter-annual variation. Compared to that during 1991-2000,the rain days ofmoderate rain,heavy rain,torrential rain increased during 2002-2011,while the days of light rain decreased obviously leading to the total rain days decreased.The light rain occurredmost frequently in themiddle of July butmoderate rainand heavy rain both in the latemay.At the first half of night（21:00—02:00），moderate rain,heavy rainand torrential rain occurredmost easily,and the light rainat the second half of the night（02: 00—08:00）.The diurnal variations of hourly precipitationand rainfall frequency were consistent,and their peaks both occurred from 22:00 to 11:00（the next day）.The short-term precipitation（1～ 4 h）was themainly precipitation in Yining,mainly happened from the early to latemid-night.The rainfall frequency for precipitation less than or equal to 1.0mm in 1 hour was themaximum., however,the contribution of the frequency of the rainfall greater than or equal to 1.1mm but less than or equal to 3.0mm wasmost significant to the precipitation.

precipitation；diurnal variations；rain intensity；duration；Yining

P468

A

1002-0799（2014）06-0041-06

10.3969/j.issn.1002-0799.2014.06.007

2013-08-16；

2014-05-20

中國沙漠氣象研究基金（Sqj201208），2013年新疆氣象局預(yù)報(bào)預(yù)測關(guān)鍵技術(shù)項(xiàng)目“南疆偏西地區(qū)強(qiáng)對流天氣成因分析及其預(yù)報(bào)預(yù)警技術(shù)研究”。

唐冶（1980-），男，工程師，主要從事數(shù)值預(yù)報(bào)產(chǎn)品釋用和天氣預(yù)報(bào)業(yè)務(wù)系統(tǒng)研發(fā)工作。E-mail：lsntang@163.com

陳春艷（1969-），女，高級工程師，主要從事短期天氣分析與預(yù)報(bào)技術(shù)研究。E-mail：chency357@sina.com

唐冶，陳春艷，趙克明.伊寧市1991—2011年降雨特征分析[J].沙漠與綠洲氣象，2014，8（6）：41-46.