烏魯木齊地區(qū)夏季降水日變化特征分析

楊佩琪

摘? 要：利用2005—2016年5—9月烏魯木齊市6個國家級氣象站逐小時降水資料，運(yùn)用常規(guī)統(tǒng)計方法，分析烏魯木齊近12a降水的日變化特征。研究表明：小渠子、牧試站、大西溝和烏魯木齊站的降水日變化趨勢較為一致，明顯降水時段出現(xiàn)在17：00—21：00之間;達(dá)坂城和米泉站的較為一致，明顯降水時段出現(xiàn)在夜間22：00—05：00;小渠子和牧試站在17：00—20：00為小時強(qiáng)降水易發(fā)生時段，其余4個氣象站則沒有明顯的波動。

關(guān)鍵詞：降水;日變化;小時雨強(qiáng);降水頻次;烏魯木齊

中圖分類號：P458.1+21? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ?文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ?DOI：10.11974/nyyjs.20181032061

近年來全球氣候變暖及其引發(fā)的自然災(zāi)害引起人們的普遍關(guān)注，暴雨、洪澇等災(zāi)害不僅與降水量有關(guān)，還與降水強(qiáng)度及降水日數(shù)有密切關(guān)系，因此，對氣候變化成因及防治的研究顯得尤為重要。新疆地處我國西北，地域遼闊，地形較為復(fù)雜，內(nèi)由高山盆地相間，沙漠與綠洲共存，氣象要素的分布很不均勻[1]。降水量是陸地水資源的補(bǔ)給來源，它的豐久程度直接影響著當(dāng)?shù)氐乃Y源[2]。烏魯木齊市作為新疆的首府，又是亞歐大陸的中心點(diǎn)，地形復(fù)雜，大降水天氣往往對烏魯木齊市交通、工農(nóng)業(yè)以及人民生活造成一定的影響。

隨著研究氣候變化的工作趨于細(xì)致深入，諸多學(xué)者開始關(guān)注日降水資料，甚至是逐時降水資料，并開展了很多研究[3]。烏魯木齊市大降水主要分布于5—9月和8—9月，氣候概況較小，日變化較明顯[4]。徐廣玲等人的研究表明，新疆降水量的各統(tǒng)計特征隨地理位置和季節(jié)變化有明顯區(qū)域特征，降水以夏季居多，春秋季次之，冬季降水最少，降水量由西北向東南遞減[5]。陳春艷等人的研究表明，新疆小時降雨頻數(shù)呈現(xiàn)西北多，東南少的特征，4 mm/h以上量級雨量的強(qiáng)降雨高頻時段北疆自西向東依次出現(xiàn)在下午、前半夜和后半夜，南疆多出現(xiàn)在夜間[6]。

已有的新疆區(qū)域降水的研究更多的集中在較大時間尺度，討論降水日變化的工作相對較少。本文以烏魯木齊地區(qū)為研究區(qū)域，將從觀測資料的角度得出烏魯木齊地區(qū)近12a降水日變化、降水頻次和小時強(qiáng)降水分布特征等多角度的探討，為提高降水預(yù)報預(yù)警能力提供一定的參考依據(jù)，同時為日后相關(guān)科研工作的進(jìn)一步開展提供理論基礎(chǔ)。

1? ? ?資料與方法

選取2005—2016年12a間烏魯木齊地區(qū)6個國家級氣象觀測站5—9月的逐小時降水量資料，降水?dāng)?shù)據(jù)都是進(jìn)行過人工檢測通過質(zhì)量控制的，數(shù)據(jù)可靠。然后對6個氣象站逐小時降水頻次、小時強(qiáng)降水高發(fā)時段和雨日等進(jìn)行統(tǒng)計分析。時間為北京時間，站點(diǎn)信息如表1所示。

雨日定義為日降雨量≥0.1mm的日數(shù)，即前1日20：00（北京時）到當(dāng)日20：00之間的降水量≥0.1mm，就記為一個雨日，24h雨量稱為日雨量。本文挑選出所有符合這一標(biāo)準(zhǔn)的數(shù)據(jù)，再進(jìn)一步進(jìn)行逐小時的統(tǒng)計分析。

將每小時降水量≥0.1mm的時次判定為有效降水，并分時次對逐小時降水量進(jìn)行累加，得到逐小時累積降水序列[7]。

對于逐小時降水頻次的統(tǒng)計為，統(tǒng)計時間內(nèi)發(fā)生降水量>0.1mm的總次數(shù)，統(tǒng)計各時次降水頻次的總和;雨強(qiáng)，又稱為降水強(qiáng)度，即某整點(diǎn)到下一整點(diǎn)1h內(nèi)≥0.1mm的降水累積總量，本文雨強(qiáng)均是指1h雨強(qiáng)[8];根據(jù)相關(guān)文獻(xiàn)的查閱，將本文中的小時強(qiáng)降水定義為，1h≥5.0mm的降水。

2? ? ?烏魯木齊地區(qū)降水的日變化特征分析

2.1? ? ?逐時降水日變化特征

利用2005—2016年烏魯木齊地區(qū)6個氣象站夏季逐時降水資料，計算24 h逐時累積的降水量。從圖1可知，烏魯木齊地區(qū)6個氣象站1d內(nèi)不同時次的累積降水量存在明顯波動，降水量大小也有明顯區(qū)別。小渠子、牧試站、大西溝和烏魯木齊站的降水日變化趨勢較為一致，明顯降水時段出現(xiàn)在17：00—21：00之間;達(dá)坂城和米泉站的較為一致，明顯降水時段出現(xiàn)在夜間22：00—05：00。

圖2給出了6個氣象站詳細(xì)的累積降水量時段，小渠子最大值出現(xiàn)在19：00，為388.6mm，最小值出現(xiàn)在07：00，為96.6mm，集中降水時段在17：00—20：00，其次是21：00—00：00，與其它站不同的是該站在08：00也有一個比較明顯降水出現(xiàn);牧試站最大值出現(xiàn)在17：00，為323.1mm，最小值出現(xiàn)在12：00，為74.6mm，集中降水時段在16：00—00：00;大西溝最大值出現(xiàn)在20：00，為194.5mm，最小值出現(xiàn)在13：00，為51.6mm，集中降水時段在16：00—23：00;烏魯木齊最大值出現(xiàn)在01：00，為140.4mm，最小值出現(xiàn)在16：00，為44.5mm，集中降水時段在20：00—次日04：00;米泉最大值出現(xiàn)在01：00，為102.6mm，最小值出現(xiàn)在38.8mm，集中降水時段在22：00—次日05：00;達(dá)坂城最大值出現(xiàn)在04：00，為55.1mm，最小值出現(xiàn)在20：00，為7.3mm，集中降水最大時段在03：00—04：00，其余時次除了17：00—21：00較小以外，其他時段的累積小時降水量在37mm上下浮動，沒有出現(xiàn)明顯的降水天氣。

2.2? ? ?日降水空間分布

根據(jù)圖3可知，烏魯木齊各站日降水量空間分布呈帶狀分布，按逐時累計降水量的大小排序來看，小渠子>牧試站>大西溝>烏魯木齊>米泉>達(dá)坂城。累積降水量最大值出現(xiàn)在西南部的小渠子，達(dá)到201.3mm，最小在達(dá)坂城，只有32.2mm，僅站小渠子日降水的16.0%。

3? ? ?烏魯木齊地區(qū)小時強(qiáng)降水頻次

為進(jìn)一步分析烏魯木齊地區(qū)5—9月的降水特征，分別計算整理了2005—2016年6個氣象站1h大于5.0mm的降水量的頻次，并挑選出6個氣象站最大小時強(qiáng)降水12a的極值，如表2所示。圖3的結(jié)果表明：烏魯木齊地區(qū)出現(xiàn)小時強(qiáng)降水的頻率表現(xiàn)出了在某一時次特別集中的現(xiàn)象，但各站卻又表現(xiàn)出明顯的不同，根據(jù)出現(xiàn)小時強(qiáng)降水的總次數(shù)可以看出，小渠子>牧試站>烏魯木齊>米泉>大西溝>達(dá)坂城;小渠子和牧試站在17：00—20：00為小時強(qiáng)降水易發(fā)生時段，其余4個氣象站則沒有明顯的波動。

圖5為6個氣象站詳細(xì)的小時強(qiáng)降水頻率分布圖，小渠子最易發(fā)生的時段在18：00—20：00，其次是22：00—次日01：00和08：00，小時強(qiáng)降水頻次最多為16次，分別出現(xiàn)在18：00和20：00;牧試站最易發(fā)生的時段在16：00—19：00，其次是21：00—00：00，小時強(qiáng)降水頻次最多為15次，出現(xiàn)在17：00;烏魯木齊最易發(fā)生的時段在01：00—04：00，其次是15：00和18：00—21：00，小時強(qiáng)降水頻次最多為5次，出現(xiàn)在01：00;大西溝出現(xiàn)小時強(qiáng)降水的次數(shù)非常少，最多頻次為3次，分別出現(xiàn)在16：00和22：00;米泉最易發(fā)生的時段在22：00—次日02：00，其次是15：00—17：00，小時強(qiáng)降水頻次最多為5次，出現(xiàn)在02：00;達(dá)坂城出現(xiàn)小時強(qiáng)降水的次數(shù)最少，分別在03：00、05：00、06：00、09：00、10：00這5個時次各出現(xiàn)1次。

4? ? ? 結(jié)論

本文通過對烏魯木齊地區(qū)6個國家站2005—2016年5—9月逐小時的降水資料分析，得到以下結(jié)論。

烏魯木齊地區(qū)6個氣象站1d內(nèi)不同時次的累積降水量存在明顯波動，降水量大小也有明顯區(qū)別。小渠子、牧試站、大西溝和烏魯木齊站的降水日變化趨勢較為一致，明顯降水時段出現(xiàn)在17：00—21：00之間;達(dá)坂城和米泉站的較為一致，明顯降水時段出現(xiàn)在夜間22：00—05：00。

烏魯木齊各站日降水量空間分布呈帶狀分布，最大出現(xiàn)在西南部的小渠子，按逐時累計降水量的大小排序來看，小渠子>牧試站>大西溝>烏魯木齊>米泉>達(dá)坂城。

小時強(qiáng)降水頻率表現(xiàn)出了在某一時次特別集中的現(xiàn)象，但各站卻又表現(xiàn)出明顯的不同，根據(jù)出現(xiàn)小時強(qiáng)降水的總次數(shù)可以得出，小渠子>牧試站>烏魯木齊>米泉>大西溝>達(dá)坂城;小渠子和牧試站在17：00—20：00為小時強(qiáng)降水易發(fā)生時段，其余4個氣象站則沒有明顯的波動。

小渠子、牧試站、烏魯木齊和達(dá)坂城的逐時累積降水量和小時強(qiáng)降水頻次是一致的，但是米泉雖然逐時累計降水量小于大西溝，小時強(qiáng)水頻次卻高于大西溝。

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