遵義市降水日變化特征分析

姚正蘭，謝和林，趙大清

(1.貴州省遵義市氣象局，貴州 遵義 563002；2.貴州省桐梓縣氣象局，貴州 桐梓 563200)

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遵義市降水日變化特征分析

姚正蘭1，謝和林1，趙大清2

(1.貴州省遵義市氣象局，貴州 遵義 563002；2.貴州省桐梓縣氣象局，貴州 桐梓 563200)

利用遵義市14個氣象觀測站2005—2015年逐時降水資料，從逐時降水量、降水頻次、降水強度、降水晝夜分配等方面分析了遵義市降水日變化的基本特征。結(jié)果表明：降水量、降水頻次和降水強度都主要集中在夜間，其中春、秋季降水日變化特征較為統(tǒng)一，夜間降水量級、頻次和強度都明顯多于白天；而冬季降水日變化總體不大，夏季降水日變化則表現(xiàn)為多波動性。遵義市夜雨特征顯著，60%以上的降水出現(xiàn)在夜間，其中春季夜雨比率最大，其次是冬季，再次是秋季，而夏季夜雨表現(xiàn)并不十分明顯，夜間降水量和降水頻次占全天的合計比率冬、春、夏、秋季全市平均分別為68%、77%、54%、63%。降水量日變化與降水頻次關(guān)系密切，受降水強度的影響次之。

逐時降水量；逐時降水頻次；逐時降水強度；日變化；晝夜比率

1 引言

降水日變化的研究，對理解降水形成機理，認(rèn)識區(qū)域天氣和氣候特征以及改進(jìn)數(shù)值模式預(yù)報能力等方面有重要的作用[1]。就全球或局地的降水日變化特征，國內(nèi)外許多學(xué)者作了大量的研究工作[2-7]。宇如聰[8]等研究表明，中國大陸夏季降水日變化的區(qū)域特征明顯。在夏季，東南和東北地區(qū)的降水日峰值主要集中在下午；西南地區(qū)多在午夜達(dá)到降水峰值。降水日變化存在季節(jié)差異和季節(jié)內(nèi)演變，冷季降水日峰值時刻的區(qū)域差異較暖季明顯減小，南方大部分地區(qū)降水日變化在冷季表現(xiàn)為清晨峰值。王夫常[9]等利用1991—2004 年臺站觀測的逐時降水資料分析了我國西南部降水日變化的基本特征和區(qū)域差異，表明西南部降水“夜雨”特征明顯，但存在午后次峰值，且區(qū)域差異顯著，降水頻次和降水強度亦存在明顯日變化。唐紅玉[4]等指出西南地區(qū)逐時降水相對集中出現(xiàn)在某個時段的特點較為明顯。

遵義市位于貴州省北部，市境內(nèi)地形起伏大，海拔落差達(dá)2 km左右，立體氣候特征明顯，降水時空分布不均，近年來干旱和暴雨洪澇時常發(fā)生，給全市乃至全省農(nóng)業(yè)生產(chǎn)安全和人民群眾生命財產(chǎn)安全造成嚴(yán)重影響。對降水的研究歷來是氣象工作者關(guān)注的重點課題，對其作了大量的工作，但以往對遵義市降水特征的研究，主要側(cè)重于年、季尺度降水的變化[10]以及強降水個例方面的分析[11-12]，對本地降水日變化特征的研究基本是空缺。本文利用2005—2015年全市14個氣象臺站逐時降水資料，從一日內(nèi)不同時次的逐小時降水量、降水頻次、降水強度、降水晝夜比率、降水量與降水頻次及強度的相關(guān)性等方面對遵義市降水日變化特征進(jìn)行了分析，以期為有針對性的氣象服務(wù)提供決策依據(jù)，同時也為精細(xì)化預(yù)報評分提供一些參考。

2 資料與方法

遵義市所有氣象臺站從2005年開始實施自動氣象觀測，因此本文利用2005—2015年逐小時降水量數(shù)據(jù)分析遵義降水日變化特征，時間為北京時間。分析站點為遵義市的14個國家氣象觀測站，區(qū)域內(nèi)氣象站點分布如圖1所示。

圖1 遵義市氣象站點分布圖Fig.1 The map of meteorological stations in Zunyi

分析指標(biāo)為逐時降水量、逐時降水頻次、逐時降水強度、降水的晝夜比率和降水量與降水頻次及降水強度的相關(guān)性。借鑒文獻(xiàn)[4-6]對日降水量的統(tǒng)計方法，對于單個氣象臺站，逐時次降水量為分析時段內(nèi)該時次降水量的總和，逐時降水頻次為分析時段內(nèi)該時次發(fā)生降水的總次數(shù)，逐時次降水強度為各時次累積降水量除以相應(yīng)時次累積降水頻次。每小時降水量≥0.1 mm的時次被判定為有降水發(fā)生，日降水量指前一日20時—當(dāng)日20時各時次≥0.1 mm的降水量累積總量。由于地域的差異，各地降水的日變化特征也有所不同，因此沿用業(yè)務(wù)習(xí)慣，將遵義市分為西北部、東北部、中部、西南部、東南部5個片區(qū)來討論區(qū)域降水日變化特征，其中西北部為赤水、習(xí)水，東北部為正安、道真、務(wù)川，中部為桐梓、綏陽、遵義、匯川，西南部為仁懷、播州，東南部為湄潭、鳳岡、余慶。各片區(qū)逐時降水量、逐時降水頻次、逐時降水強度為所包含的氣象臺站數(shù)據(jù)的算術(shù)平均值。由于遵義市各季節(jié)降水特征差異大，選取1、4、7、10月分別代表冬、春、夏、秋季分析該區(qū)域逐時降水特征。

3 結(jié)果與分析

3.1 降水日變化基本特征

3.1.1 逐時降水量日變化 圖2為遵義市各部位各季節(jié)代表月逐時降水量的時刻變化圖?？梢钥闯觯?、秋兩季逐時降水量變化特征較為相似，而冬、夏兩季逐時降水量變化特征卻有明顯的不同。冬季是一年中的枯水季節(jié)，降水量總體較小，逐時日變化特征表現(xiàn)不突出，冬季降水量主要發(fā)生時段在20—08時，其中22—04時降水量相對較為集中；而08—20時是降水量較少時段，其中12—19時降水量最少，從地域上看，冬季西北部各時次的降水量總體要多于其它片區(qū)(圖2a)。春季隨著雨季的到來，降水量明顯增加，降水量日變化出現(xiàn)明顯的集中期，春季降水量主要出現(xiàn)在22—08時，其中00—07時降水量最大；08—22時為降水量較少時段，其中11—19時降水量最小(圖2b)。夏季是年降水量的主要貢獻(xiàn)時期，其降水量的多少對當(dāng)?shù)氐暮禎称鹬陵P(guān)重要的作用，夏季降水量的日變化波動性大，各片區(qū)也有明顯的差異，其中西南部和西北部在分別在04—05時和06—07時有一顯著的降水集中時次，全市總體來看存在兩個高值時段和兩個低值時段，23—08時出現(xiàn)明顯的峰值時段，而在14—19時還存在一個次峰值時段，其中主峰值頂點在03—05時，次峰值頂點在18—19時；降水量較少時段出現(xiàn)在10—14時和19—21時(圖2c)。秋季是雨季結(jié)束期，降水量逐漸減少，各時次降水量也比夏季明顯減少，秋季降水日變化曲線與春季特點相似，都為單峰型結(jié)構(gòu)，但春季波峰的寬度比秋季更為狹窄，表明春季降水集中時段更為明顯，秋季降水量較多時段出現(xiàn)在23—10時，其中降水量最多時段在01—07時；10—23時為降水量較少時段，其中15—20時降水量最少(圖2d)。

3.1.2 逐時降水頻次日變化 圖3是四季降水頻次的日變化。冬、夏兩季降水發(fā)生的頻次明顯少于春、秋兩季，特別是夏季降水發(fā)生頻次相對較少。冬季降水頻次較多時段在20—08時，最易發(fā)生在22—05時；降水頻次較少時段在08—20時，其中最不易出現(xiàn)降水的時段在12—19時；冬季里各時次降水頻次以西北部最多，其次是西南部，總體來說，西部的降水頻次多于東部(圖3a)。春季降水頻次較冬季明顯增多，同時也表現(xiàn)得更為集中，各片區(qū)的特征也更為統(tǒng)一，23—09時降水頻次相對較多，其中00—08時最易出現(xiàn)降水；09—23時降水發(fā)生次數(shù)較少，其中13—19時最不易出現(xiàn)降水(圖3b)。夏季降水頻次日變化較為平緩，降水頻次比較分散，一天中降水在各時次出現(xiàn)的頻次沒有明顯的集中期，降水頻次相對較多出現(xiàn)在05—08時，而降水頻次相對較少出現(xiàn)在09—14時(圖3c)。秋季降水頻次又呈現(xiàn)顯著的增多，西北部的降水頻次顯著多于其它區(qū)域，各地降水多集中在23—11時這個時段，其中03—09時最易出現(xiàn)降水；11—23時降水頻次較少，其中15—20時不易出現(xiàn)降水(圖3d)。

3.1.3 逐時降水強度日變化 分析降水強度日變化特征。冬季降水強度總體較弱，逐小時平均降水量均不足0.5 mm，一天中的降水強度日變化不大，其中東南部和東北部振幅稍大(圖4a)。春季降水強度明顯加大，23—03時降水強度最大，07時后強度逐漸減弱，09—18時為一天中降水強度最弱的時段(圖4b)。夏季降水強度逐時變化波動性較大，其中西南部和東南部降水強度幅度最為劇烈，夏季逐時降水強度總體表現(xiàn)出夜間和傍晚有短時段相對集中的特點，這與山區(qū)夏季多短時強對流天氣相關(guān)(圖4c)。秋季降水強度較夏季有明顯的回落，其平均小時降水強度與春季相當(dāng)，但逐時變化卻比春季平緩，一天中無明顯的強降水時段，23—09時降水強度相對較強，其余時段為弱降水時段(圖4d)。

圖2 遵義市2005—2015年四季降水量日變化(a.冬季；b.春季；c.夏季；d.秋季)Fig.2 The diurnal variation of the four seasons rainfall from 2005 to 2015 in Zunyi (a.winter;b.spring;c.summer;d.autumn)

圖3 遵義市2005—2015年四季降水頻次日變化(a.冬季；b.春季；c.夏季；d.秋季)Fig.3 The diurnal variation of the four seasons rainfall frequency from 2005 to 2015 in Zunyi (a.winter;b.spring;c.summer;d.autumn)

圖4 遵義市2005—2015年降水強度日變化(a.冬季；b.春季；c.夏季；d.秋季)Fig.4 The diurnal variation of the four seasons rainfall intensity from 2005 to 2015 in Zunyi (a.winter;b.spring;c.summer;d.autumn)

3.2 降水晝夜變化特征

根據(jù)地面氣象觀測規(guī)范[13]，將20—08時規(guī)定為夜間，08—20時為白天，分別計算各季節(jié)降水量晝夜比率。冬季降水量夜間占全天的比率為61%～73%，其中習(xí)水、正安、務(wù)川、仁懷、遵義、匯川、湄潭、鳳岡均在70%以上(圖5a)。春季夜間降水最為明顯，夜間降水量占全天的比率為74%～88%，其中習(xí)水、桐梓、正安、道真、仁懷、遵義、匯川、綏陽、鳳岡等9站夜間降水量均占全天的80%以上(圖5b)。夏季晝夜降水的比率與其它季節(jié)則有明顯的不同，夜間降水量占全天比率為46%～64%，其中夜間降水在60%以上的僅有仁懷、遵義、匯川、播州4站，其余大部分地方在50%～60%之間，而湄潭、余慶夜間降水占全天的比率則不到50%(圖5c)，這說明夏季夜雨特征不明顯，晝夜降水量相當(dāng)，這與夏季白天易發(fā)生對流性降水的特點一致。秋季夜間降水量再度增加，夜間降水量占全天的比率為58%～71%，其中只有正安、務(wù)川、余慶不到60%(圖5d)。

同樣分析四季降水頻次晝夜分配特征(圖略)。冬季夜間降水頻次占全天的59%～72%，除赤水外其余臺站都在60%以上；春季降水頻次與降水量的晝夜分配一致，夜間降水次數(shù)明顯增多，夜間降水頻次占全天的68%～76%，全市除道真、鳳岡不到70%外，其余均在70%以上；夏季夜間降水頻次又有明顯減少，夜間降水頻次為全天的49%～58%，晝夜發(fā)生降水次數(shù)基本對半；秋季夜間降水頻次占全天的55%～63%，其中道真、務(wù)川、湄潭、鳳岡、余慶夜間降水頻次不到60%，其余在60%以上。

由以上分析可見，遵義市夜雨特征顯著，無論是降水量還是降水頻次，60%以上的降水出現(xiàn)在夜間。但降水的晝夜分配特征四季有所不同，夜間降水量占全天的比率冬、春、夏、秋季全市平均分別為68%、81%、56%、65%；夜間降水頻次占全天的比率冬、春、夏、秋季全市平均分別為67%、72%、53%、60%。

圖5 遵義市夜間和白天降水量對比圖(a.冬季；b.春季；c.夏季；d.秋季)Fig.5 The contrast figure of the rainfall in Zunyi during the night and day(a.winter;b.spring;c.summer;d.autumn)

3.3 降水量與降水頻次及強度的關(guān)系

對全市四季平均降水量與降水頻次及降水強度的相關(guān)性進(jìn)行分析，其相關(guān)系數(shù)見表1。發(fā)現(xiàn)降水量與降水頻次呈顯著的相關(guān)性，均通過P<0.01的顯著性檢驗，其中冬、春、秋季相關(guān)系數(shù)達(dá)0.96以上，而夏季降水量與降水頻次的相關(guān)系數(shù)稍小，說明夏季降水量受短時強降水的影響明顯。分析降水量與降水強度的關(guān)系，其中冬季降水量與降水強度的相關(guān)系數(shù)較小，未通過P<0.01的顯著性檢驗，說明冬季降水量的形成與降水強度的關(guān)聯(lián)不大，進(jìn)一步表明了冬季降水強度較小；春、夏、秋季的相關(guān)性雖通過P<0.01的顯著性檢驗，但其相關(guān)系數(shù)除夏季略大于降水頻次外，其它都小于降水頻次，進(jìn)一步表明夏季降水量受短時強降水的影響顯著，總體來說降水量與降水強度的相關(guān)性不如與降水頻次的相關(guān)性顯著。

表1 降水量與降水頻次及降水強度的相關(guān)系數(shù)

注：**. 表示在0.01水平上顯著相關(guān)。

4 結(jié)論

①遵義市冬季降水量日變化不明顯，一天中22—04時降水量相對略多，而12—19時降水量最少，冬季西北部各時次降水量明顯多于其它地區(qū)；春季降水量日變化集中期最為突出，以00—07時降水量最大，以11—19時降水量最??；夏季降水量逐時變化分布不均勻，不同氣候區(qū)在不同時段相對集中的特點較為明顯，這與遵義市夏季多短時強對流天氣有關(guān)，全市夏季總體存在兩個高值時段，03—05時和18—19時分別為主峰值期和次峰值期；秋季降水量日變化特征與春季相似，最多時段在01—07時，最少時段在15—20時。

②遵義市降水頻次春秋季多于冬夏季，且春秋季有明顯的集中期，降水頻次主要出現(xiàn)在23—09時；冬季降水頻次地域特征較為明顯，西部多于其它區(qū)域，總體降水易發(fā)生在夜間；夏季降水頻次日變化不明顯。

③遵義市冬季逐時降水強度總體較小；春秋季降水強度日變化特征相似，23—03時為降水強度最大時段；夏季降水強度日變化波動明顯，存在顯著的區(qū)域特征，南部地區(qū)降水強度日變化幅度比其它區(qū)域劇烈，夏季逐時降水強度總體表現(xiàn)出夜間和傍晚有短時段相對集中的特點，主要與山區(qū)夏季多短時強對流天氣有關(guān)。

④遵義市夜雨特征顯著，無論是降水量還是降水頻次，60%以上的降水出現(xiàn)在夜間。其中以春季夜雨特征最為突出，其次是冬季，再次是秋季，而夏季夜雨表現(xiàn)并不十分明顯。

⑤降水量與降水頻次有顯著的相關(guān)性，與降水強度的相關(guān)性不及降水頻次，表明降水量的變化受降水頻次的影響程度大于降水強度。

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Characteristics analysis of diurnal variation of the precipitation in Zunyi

YAO Zhenglan1,XIE Helin1,ZHAO Daqing2

(1.Zunyi Meteorology Bureau of Guizhou Province，Zunyi 563002, China;2.Tongzi Meteorology Bureau of Guizhou Province，Tongzi 563200, China)

Using the hourly precipitation data of meteorological observatory from the 14 meteorological observing stations from 2005 to 2015, we try to analyze the basic characteristics of the hourly rainfall, rainfall frequency, and the rainful distribution of days and nights in Zunyi. The results show that the precipitation, precipitation frequency and intensity were mainly concentrated in the night. In the spring and autumn, the precipitation diurnal variation characteristics were more uniform. Night precipitation, frequency and intensity were significantly more than the day. Winter precipitation day change was not obvious in general. The diurnal variation of precipitation in summer was much more volatile. The characteristics of rainfall at night in Zunyi city were significant, more than 60% of the precipitation occurred in the night, for which the largest rainfall ratio was in the spring night, followed by winter, then the fall, while the summer night rainfall performance was not very obvious. Nighttime precipitation and precipitation frequency accounted for the total rate of the total day in winter, spring, summer and autumn in the city were 68%, 77%, 54%, 63%.Precipitation change is closely associated with precipitation frequency, followed by the influence of rainfall intensity.

hourly rainfall; hourly rainfall frequency; hourly rainfall intensity; diurnal variation; rate of day and night

1003-6598(2016)05-0001-06

2016-03-16

姚正蘭(1965—)，女，副高，主要從事氣象服務(wù)工作,E-mail:gzzyyzl@sohu.com。

貴州省科技廳科技計劃項目“貴州省交通安全氣象風(fēng)險區(qū)劃及應(yīng)用平臺研究—以遵義為示范點”(黔科合SY字(2012)3054號)和遵義市氣象局氣象科技開放研究基金項目“遵義市暴雨氣候特征及評估應(yīng)用研究”(遵氣科合KF[2016]02號)共同資助。

P426.61+4

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