海南島降水時(shí)空分布規(guī)律研究

劉濺洪，羅來正，李茜，王健坤

（西南技術(shù)工程研究所，重慶 400039）

引言

裝備（產(chǎn)品）在環(huán)境的作用下容易出現(xiàn)破壞和失效，導(dǎo)致其性能和壽命的降低。20世紀(jì)60年代，美國國防部調(diào)查表明[1]：環(huán)境造成的武器裝備的損壞達(dá)到了使用過程的50 %以上，超過了作戰(zhàn)損壞，嚴(yán)重制約了國防事業(yè)和經(jīng)濟(jì)的發(fā)展。因此，研究裝備（產(chǎn)品）在不同環(huán)境中的適應(yīng)性對于提高裝備的服役性能和產(chǎn)品的壽命等具有重要意義。影響裝備（產(chǎn)品）性能的環(huán)境因素主要包括溫度、濕度、太陽輻射、降水等自然環(huán)境條件和大氣污染物、電磁輻射、沙塵等誘發(fā)環(huán)境條件[2]。國內(nèi)外出版了Def Stan 00-35[3]，GJB 1172[4]等標(biāo)準(zhǔn)手冊來描述全球和全國環(huán)境因素分布規(guī)律，同時(shí)制定了相應(yīng)的實(shí)驗(yàn)室環(huán)境試驗(yàn)標(biāo)準(zhǔn)來檢驗(yàn)和考核裝備（產(chǎn)品）在各單因素和多因素下的環(huán)境適應(yīng)性，如ML-STD-810H[5]，GJB 150A[6]等。自然環(huán)境中降水條件對裝備防雨密封性部位[7]、艦空導(dǎo)彈[8]等的影響比較大，因此上述標(biāo)準(zhǔn)中就包含淋雨試驗(yàn)以及鹽霧試驗(yàn)。降水對裝備（產(chǎn)品）的影響主要是雨的撲擊作用、積雨/滲透作用和污染物腐蝕作用，造成材料強(qiáng)度降低、銹蝕、元器件膨脹或破裂、電子電器設(shè)備失效等[6]。另外，降雨粒子對入射電磁波的散射和對電磁波的吸收導(dǎo)致電磁波能量的衰減，直接影響雷達(dá)裝備和紅外裝備最大效能的發(fā)揮[8]。因此，裝備（產(chǎn)品）性能的充分發(fā)揮和環(huán)境適應(yīng)性的考核驗(yàn)證，必須充分分析其全壽命期所面臨的降水環(huán)境。

海南島位于中國南海西北部，是祖國南疆的重要門戶，戰(zhàn)略地位十分重要。海南島全年降水充沛[9,10]，降水時(shí)間長，多暴雨[11]，且雨水中含有腐蝕性介質(zhì)氯離子。因此，海南島降水可能更容易造成裝備（產(chǎn)品）的腐蝕失效。因此，急需開展海南島降水時(shí)空分布規(guī)律研究，為裝備（產(chǎn)品）的環(huán)境適應(yīng)性考核驗(yàn)證和腐蝕防護(hù)設(shè)計(jì)提供輸入。

1 數(shù)據(jù)與方法

本文所用降水資料為國家氣象中心整編的海南島上18個(gè)國家級地面氣象觀測站2010～2020年的逐小時(shí)降水資料?？紤]到記錄的完整性和可比性，本文挑選一年內(nèi)缺測時(shí)間不超過30天的臺站分析。另外，文中涉及的海南島地圖是基于國家自然資源部地圖技術(shù)審查中心主辦的“標(biāo)準(zhǔn)地圖服務(wù)系統(tǒng)”下載的審圖號為GS（2019）3333號的標(biāo)準(zhǔn)地圖制作，底圖無修改。

本文所用研究方法如下[12,13]：①當(dāng)小時(shí)降水量大于等于0.1 mm時(shí)表示該小時(shí)發(fā)生降水，且降水時(shí)長記為1 h；②平均降水量為2010～2020年間年/月發(fā)生降水的累積值與年份的商，平均降水時(shí)長為2010～2020年間年/月發(fā)生降水的累積時(shí)長與年份的商，平均降水強(qiáng)度為平均降水量/平均降水時(shí)長。③文中時(shí)間均指北京時(shí)間，晝雨和夜雨分別指8:00～20:00和20:00至次日8:00出現(xiàn)的降水，其累計(jì)量分別為晝雨量和夜雨量。④降水時(shí)長1～3 h為短歷時(shí)降水，4～6 h為中歷時(shí)，7～12 h為長歷時(shí)，≥13 h為超長歷時(shí)。⑤短時(shí)強(qiáng)降水指小時(shí)降水量≥20 mm的降水，極端短時(shí)強(qiáng)降水指小時(shí)降水量≥50 mm的降水。

2 結(jié)果與討論

2.1 年降水空間分布特征

海南島2010～2020年間平均年和小時(shí)降水量，以及年均降水時(shí)長如圖1所示。圖1（a）表明海南島降水充足，年均降水量達(dá)到1 962 mm，各觀測站在1 030～2 412 mm之間，空間上分布差異明顯，呈現(xiàn)出東部多于西部的規(guī)律，東部年降水量是西部的2倍以上。具體的是萬寧觀測站的降水量最高，瓊海、瓊中和屯昌等站年均降水量也較高，分別達(dá)到了2 219 mm、2 305 mm、2 214 mm；年均降水量由該四處觀測站向西、南、北三個(gè)方向逐漸減少，東方觀測站年降水量最低。圖1（b）顯示海南島年均降水時(shí)長在（333～1 186）h之間，空間分布差異也較大；其與年均降水量的分布規(guī)律基本一致，即以東部沿海地區(qū)降水時(shí)間較長，向西逐漸變短，東部降水時(shí)長為西部的2～3倍。其中年均降水時(shí)間最長和最短分別出現(xiàn)在瓊中和東方觀測站。從圖1（c）可以看出，海南島的整體降水強(qiáng)度較高，最高達(dá)到了3.5 mm/h，最低也在1.9 mm/h以上；其分布規(guī)律幾乎與年降水量和時(shí)長相反，以中部五指山脈為界，東部較小，西部較大，具體為昌江站附近平均小時(shí)降水量最大，瓊中站附近的降水強(qiáng)度較低。

圖1 海南島2010～2020年平均降水量、降水時(shí)長和降水強(qiáng)度的分布情況

海南島主要受熱帶天氣氣流系統(tǒng)控制[14]，冬季還受溫帶南下冷空氣系統(tǒng)的影響。夏季時(shí)，海南島盛行東南風(fēng)和西南風(fēng)，其中來自印度洋的濕暖空氣（西南風(fēng)）被越南山阻隔而難以到達(dá)，對降水貢獻(xiàn)小[15]。海南地形為四周低平，中間高聳，受東南季風(fēng)影響明顯，并且東部常年受臺風(fēng)影響，造成了中部山地和東部沿海地區(qū)形成迎風(fēng)坡，年降水量多[16]；西部沿海地區(qū)為東南季風(fēng)的背風(fēng)坡，并且受中部山地影響，臺風(fēng)影響小。另外，冬季時(shí)，來自東北的冷空氣被東部五指山脈阻隔，在西部難以形成降水。因此，上述原因造成了海南島降水量、降水時(shí)長呈現(xiàn)東多西少的分布。圖2是海南島整體和其西部11年間平均降水量逐月的變化情況。由圖可知，除了6月和7月份外，海南島西部月平均降水量均低于整體降水量，這說明在各個(gè)季節(jié)/月份中，氣流對東部降水影響更大，而山脈的存在減少了氣流對西部降水的作用[17]。另外，從圖中還可以看出，海南島平均降水量最高出現(xiàn)在十月份，而隨后發(fā)生了斷崖式的下降。發(fā)生這種現(xiàn)象的主要原因是海南島多臺風(fēng)天氣，該天氣系統(tǒng)會引發(fā)強(qiáng)降水的發(fā)生，海南島2010～2020年間十月份出現(xiàn)臺風(fēng)天氣的次數(shù)僅次于七月，臺風(fēng)天氣貢獻(xiàn)了大量的降水量，從而十月成為雨季的主高峰期[18]。在十一月時(shí)，由于季風(fēng)作用的減弱，以及沒有出現(xiàn)臺風(fēng)天氣，所以降水量下降幅度較大。相比之下西部十月份降水量沒有發(fā)生突變現(xiàn)象，說明臺風(fēng)天氣對該地區(qū)降水量影響較小。

同時(shí)，還能從圖2中看出，海南島降水量全年呈現(xiàn)出先降低后升高再降低的變化規(guī)律，出現(xiàn)了明顯的雨季（5～10月）和旱季（11～4月）[19]。最高降水量（357.9 mm）出現(xiàn)在10月份，2月份的降水量最低為19.5 mm，從季節(jié)變化分析知降水量由多到少的排序?yàn)椋合募荆厩锛荆敬杭荆径?，降水季?jié)性變化主要是受季風(fēng)影響的結(jié)果。季風(fēng)是東亞地區(qū)雨帶季節(jié)性移動的主要推動力，南海季風(fēng)爆發(fā)后，從5月中下旬開始雨帶開始北移，10月才出現(xiàn)明顯的南撤。由此海南島雨季較長，9月中下旬提前進(jìn)入秋汛期峰期，并能維持至10月中旬。

圖2 海南島平均降水量逐月變化情況

由上述結(jié)果可知海南島東部降水量和時(shí)長均較大，但是降水強(qiáng)度較低，其呈現(xiàn)出與西部相反的規(guī)律。為了進(jìn)一步探究三者之間的相關(guān)性，利用線性相關(guān)方法計(jì)算了各觀測站歷年間降水量與降水時(shí)長和強(qiáng)度間的相關(guān)系數(shù)，如圖3所示。由圖3（a）可知，降水量與降水時(shí)長間的相關(guān)系數(shù)在0.32～0.94之間，呈現(xiàn)出東部低南部高的分布規(guī)律，具體的是文昌地區(qū)最低，陵水地區(qū)最高。整個(gè)五指山脈地區(qū)的相關(guān)系數(shù)也較高。圖3（b）顯示海南島降水量與降水強(qiáng)度間的相關(guān)系數(shù)在0.21～0.87之間，整體稍低于降水時(shí)長的影響，其分布規(guī)律為東西部沿海較高，南北部沿海較低。綜上所述，海南島北部和南部降水量受時(shí)長影響較大，強(qiáng)度影響較?。粬|部沿海強(qiáng)度影響更大，時(shí)長較?。黄渌鼌^(qū)域受兩者共同影響較大，但以東南沿海的影響作用更顯著。

圖3 海南島2010～2020年平均降水量與和降水強(qiáng)度相關(guān)系數(shù)的空間分布

2.2 降水日變化規(guī)律

降水日變化是局地天氣和氣候的一個(gè)重要特征，與水循環(huán)密切相關(guān)。研究降水日變化過程對人類活動、裝備服役等具有重要的意義。圖4是海南島11年間降水量、降水時(shí)長、降水強(qiáng)度的日變化曲線。由圖可知，降水量和降水強(qiáng)度日變化中出現(xiàn)明顯的尖銳單峰，峰寬約8 h，出現(xiàn)在12:00～20:00，最大降水量和降水強(qiáng)度出現(xiàn)在下午17:00。一天中最高降水量達(dá)到了191.3 mm，它是最低降水量（41.4 mm，出現(xiàn)在23 h:00）的4.6倍。最高降水強(qiáng)度為4.1 mm/h，其達(dá)到了最低降水強(qiáng)度（1.6 mm/h，出現(xiàn)于22:00）的2.6倍。上述現(xiàn)象說明海南島的降水量和降水強(qiáng)度具有明顯的日變化特征。另外，降水量和降水強(qiáng)度在晚上21:00至次日11:00之間的變化幅度不大，基本上處于同一水平線上。與上述兩者相比，降水時(shí)長沒有出現(xiàn)明顯的尖銳單峰分布，但是最大降水時(shí)長（46 h）也出現(xiàn)在17:00/18:00附近，其峰形較寬，說明降水時(shí)長的日波動并不明顯，即各時(shí)段發(fā)生降水事件的概率相差不大。最短降水時(shí)間出現(xiàn)在24:00，其值約為25.4 h。降水時(shí)長極值間的差異沒有降水量和降水強(qiáng)度間的差異大，說明降水量發(fā)生明顯日變化的主要原因是降水強(qiáng)度隨時(shí)間的顯著變化。

由上述結(jié)果可知海南島降水量及發(fā)生概率均是白天大于夜間，且差異明顯。為了探索兩個(gè)時(shí)間段降水的空間分布規(guī)律和差異，項(xiàng)目組對各觀測站點(diǎn)白晝、夜間降雨量和白晝降雨量占比進(jìn)行了統(tǒng)計(jì)，結(jié)果如圖5所示。從圖5（a）中可以看出，白晝降水量在672～1 708 mm之間，最高降水量出現(xiàn)在中北部平原，最低降水量出現(xiàn)在西部沿海，其中北部沿海降水量也較低。整體上以五指山脈為界，山脈東北方向降水較高，南部及西部降水量較低，與圖1（a）中全年降水量分布規(guī)律相似。不同的是，海南島夜間降水量分布規(guī)律發(fā)生了明顯的變化，其值分布在（358～689）mm之間，最高降水量出現(xiàn)在中東部沿海地區(qū)，最低降水量仍然出現(xiàn)在西部沿海區(qū)域。整體分布規(guī)律以東北-西南為界，呈現(xiàn)出界線下方降水量高于上方的分布規(guī)律。圖5（c）顯示白晝降水量占全天降水量的比值在（51.6～79.3）%之間，白晝降水量整體高于夜間降水量，僅3個(gè)觀測站的白晝降水量占比在（50～60）%之間，2/3的觀測站的白晝降水量超過圖4中的占比（66 %）。進(jìn)一步從圖中可以看出，白晝降水量占比較高的區(qū)域主要集中在西北部及中部區(qū)域，較低的區(qū)域集中在北部及東北部沿海區(qū)域，整體呈現(xiàn)出由西北向北部和東北部降低的趨勢，受中部山區(qū)的影響較小。另外，其分布規(guī)律與晝雨量分布相似，與夜雨量完全相反。

圖4 海南島降水日變化曲線

圖5 海南島晝雨量、夜雨量和晝雨量占比的分布圖

2.3 不同歷時(shí)降水分布特征

圖6是海南島11年間四種不同持續(xù)時(shí)間的降水量分布情況。短歷時(shí)的降水量在（284.5～832.9）mm之間，中歷時(shí)降水量為（185.7～611.1）mm，長歷時(shí)降水量降低至（222.1～515）mm，超長歷時(shí)降水量有所升高，達(dá)到了（337.7～852.9）mm。四種歷時(shí)的降水量由高至低分布是超長歷時(shí)＞短歷時(shí)＞中歷時(shí)＞長歷時(shí)。其中短歷時(shí)和超長歷時(shí)的降水量上下限差異較小，中歷時(shí)和長歷時(shí)上下限相近，但是他們的分布卻大相徑庭。短歷時(shí)和中歷時(shí)降水量的分布均呈現(xiàn)出與年均降水量（圖1（a））相似的分布規(guī)律，即五指山東北部和中部平原的降水量較高，西部的降水量最低，但是最高降水量均出現(xiàn)在中部區(qū)域，而非沿海地區(qū)。當(dāng)降水歷時(shí)6 h以上后，降水量的分布發(fā)生了較大變化，長歷時(shí)降水量呈現(xiàn)出由東南沿海向西北逐漸降低的分布規(guī)律，等直線近乎平行于東北-西南連線，降水量最高出現(xiàn)在陵水站，而東方站最低。超長歷時(shí)的降水量極值出現(xiàn)的區(qū)域與長歷時(shí)事件相同，但是整體上卻是中東部沿海降水量較高，向四周呈輻射狀的降低趨勢。由此可知，海南島四種歷時(shí)的降水量雖然最高值不出現(xiàn)在同一區(qū)域，但是最低值均出現(xiàn)在東方市，即西部的降水量最低。進(jìn)一步分析降水時(shí)長，發(fā)現(xiàn)四種歷時(shí)降水事件的持續(xù)時(shí)間和降雨量分布十分相似，即海南島西部降水時(shí)間最短，降水時(shí)間較長的集中在中東部沿海和中部區(qū)域。

圖6 海南島歷時(shí)1～3 h，4～6 h，7～12 h，＞12 h的降水量分布情況

圖7是四種不同持續(xù)時(shí)間降水的強(qiáng)度分布情況。由圖可知，短歷時(shí)降水強(qiáng)度在（1.41～2.86）mm/h之間，中歷時(shí)的降水強(qiáng)度有所提高，達(dá)到了（2.07～3.23）mm/h。隨著降水時(shí)長的進(jìn)一步延長，降水強(qiáng)度的上限有所提高，達(dá)到3.89 mm/h，而其下限反而出現(xiàn)新下降，低至1.62 mm/h。當(dāng)降水時(shí)長增值12 h以上后，降水強(qiáng)度的上下限均提高至了最大，其中上限值達(dá)到了最高的5.79 mm/h，下限值也高于其它三種降水時(shí)長。因此，降水強(qiáng)度由大至小的排列為超長歷時(shí)＞長歷時(shí)＞中歷時(shí)＞短歷時(shí)。短歷時(shí)降水強(qiáng)度最高出現(xiàn)在近西部沿海的區(qū)域，而最低則出現(xiàn)在五指山脈東部，整體呈現(xiàn)出由西北沿海向東南沿海逐漸降低的趨勢，等值線近乎與東北-西南連線相平行。中歷時(shí)降水強(qiáng)度最低點(diǎn)也出現(xiàn)在五指山，向四周呈輻射狀的升高趨勢，向東北延伸的過程中在文昌地區(qū)又出現(xiàn)下降。長歷時(shí)和超長歷時(shí)降水強(qiáng)度的最低點(diǎn)也出現(xiàn)于五指山觀測站，由四周向中心逐漸降低，其中五指山西部-南部一帶的降水強(qiáng)度大于其東北部。由此可知，四種降水事件的強(qiáng)度最低點(diǎn)均出現(xiàn)在五指山觀測站，海南島西部的東方觀測站附近的強(qiáng)度最高。

圖8是四種降水事件累積降水量在全年平均降水量中的占比情況。由于各觀測站降水總量不一致（圖1（a）），所以降水量貢獻(xiàn)率的分布規(guī)律與圖6有一定差異。由降水量貢獻(xiàn)率的上下限變化可知，由大致小的排序?yàn)椋憾虤v時(shí)（0.31）＞超長歷時(shí)（0.27）＞中歷時(shí)（0.24）＞長歷時(shí)（0.18）。海南島短歷時(shí)降水貢獻(xiàn)率在0.23～0.38之間，其中低于0.25的觀測站僅3個(gè)，出現(xiàn)在海南島的南部和東南部，12個(gè)觀測站的短時(shí)降水占比達(dá)到0.3以上。由圖7知，短歷時(shí)降水強(qiáng)度最小，其高的降水量貢獻(xiàn)率主要來源于高的降水發(fā)生次數(shù)，統(tǒng)計(jì)知短歷時(shí)降水每年平均出現(xiàn)次數(shù)達(dá)到了204次，遠(yuǎn)高于中歷時(shí)（37次）、長歷時(shí)（15次）和超長歷時(shí)（7次）出現(xiàn)的次數(shù)。隨著降水持續(xù)時(shí)間的延長，中歷時(shí)降水貢獻(xiàn)率整體出現(xiàn)了一定的下降，僅8個(gè)觀測站的占比達(dá)到了0.25，且均沒有超過0.3。另外，其分布呈現(xiàn)出西部和東部較低，南-中-北沿線較高，最高出現(xiàn)在北部平原區(qū)域。當(dāng)降水時(shí)間達(dá)到7～12 h后，其貢獻(xiàn)率進(jìn)一步下降，全部低于0.25，其分布呈現(xiàn)出南高北低的規(guī)律。當(dāng)持續(xù)時(shí)間超過12 h后，降水貢獻(xiàn)率有較大提升，多數(shù)觀測站的超長歷時(shí)降水貢獻(xiàn)率在0.25～0.3之間，這主要來源于高的降水強(qiáng)度（圖7（d））。

圖7 海南島歷時(shí)1～3 h，4～6 h，7～12 h，＞12 h的降水強(qiáng)度分布情況

圖8 海南島歷時(shí)1～3 h，4～6 h，7～12 h，＞12 h的降水量貢獻(xiàn)率分布情況

2.4 強(qiáng)降水事件分布特征

強(qiáng)降水具有較快的下落速度和較大的雨滴直徑，對材料表面有較強(qiáng)的撲擊作用，易沖蝕和清洗表面，增加侵蝕，使保護(hù)膜剝離，造成結(jié)構(gòu)退化，表面裂化等[4,20]。另外，強(qiáng)降水極易造成路況擁堵甚至交通事故，進(jìn)而嚴(yán)重影響通行效率[21]。了解強(qiáng)降水的時(shí)空分布對武器裝備的服役和使用，以及人們的生產(chǎn)生活具有重要的意義。海南島各月份和時(shí)刻出現(xiàn)的短時(shí)強(qiáng)降水和極端短時(shí)強(qiáng)降水的年總降水量和年總降水時(shí)長如圖9所示。由圖9（a）可知，海南島各月份均會出現(xiàn)短時(shí)強(qiáng)降水，降水時(shí)長和降水量具有相似的變化規(guī)律，均出現(xiàn)先升高后降低的單峰變化。降水時(shí)長在（0.6～51.8）h之間，降水量在（15.9～1 505.8）mm范圍內(nèi)，最大值均出現(xiàn)在8月份，最小值則出現(xiàn)在2月份。整體上可以看出夏季出現(xiàn)強(qiáng)降水的次數(shù)最多，秋季次之，春季也較高，冬季則最小，這種現(xiàn)象主要是海南島降水受季風(fēng)控制導(dǎo)致的。海南島各月份發(fā)生極端短時(shí)強(qiáng)降水的概率有所降低，降水量和時(shí)長均發(fā)生大幅度的減少，冬季幾乎不發(fā)生極端短時(shí)強(qiáng)降水事件。降水量最高出現(xiàn)在7月，僅360 mm，僅為短時(shí)強(qiáng)降水的3/10。出現(xiàn)的次數(shù)最大為5.6 h，僅為短時(shí)強(qiáng)降水時(shí)長的1/9，這說明海南地區(qū)出現(xiàn)極端短時(shí)強(qiáng)降水的概率也較低。

圖9（b）顯示短時(shí)強(qiáng)降水和極端短時(shí)強(qiáng)降水具有明顯的日變化特征，兩者在夜間20:00至下午14:00之間幾乎沒有發(fā)生明顯變化，在14:00～20:00則發(fā)生大幅度提升，與全年降水量/時(shí)長（圖4）的變化十分相似，說明兩種降水事件多出現(xiàn)在白晝。短時(shí)強(qiáng)降水量在（127.5～1 127.1）mm之間，最低降水量出現(xiàn)在22:00，17:00的降水量最高；降水時(shí)長最短為22:00的4.4 h，最長為17:00的38.2 h，兩者極值差異較大（約9倍）。各時(shí)刻極端短時(shí)強(qiáng)降水量和時(shí)長均發(fā)生大幅降低，降水量降低至短時(shí)強(qiáng)降水的1/10～1/3，而時(shí)長則降低至1/7～1/4。降水量和時(shí)長的極值與短時(shí)強(qiáng)降水出現(xiàn)的時(shí)刻幾乎一致，但是它們差異有所增加（14～18倍），說明出現(xiàn)極端短時(shí)強(qiáng)降水的時(shí)段更加集中。

圖9 海南島強(qiáng)降水事件的逐年和逐日變化

圖10是海南島11年間短時(shí)強(qiáng)降水和極端短時(shí)強(qiáng)降水的年均降水量分布情況。海南島年均短時(shí)強(qiáng)降水量在（220～600）mm之間，極值差異在3倍左右，空間差異也較大。極端短時(shí)強(qiáng)降水量在（0～182）mm范圍內(nèi)，其空間差異比短時(shí)強(qiáng)降水量更大。兩種降水時(shí)間均呈現(xiàn)出東北高，西部和中部低的分布規(guī)律。最低降水量出現(xiàn)在中部五指山附近的白沙觀測站，五指山西部和南部的降水量整體低于其東部和北部，說明山脈對于強(qiáng)降水事件也有同樣的阻礙作用。

圖10 海南島降水強(qiáng)度≥20 mm/h和≥50 mm/h的年降水量的分布情況

海南島強(qiáng)降水事件的平均降水強(qiáng)度和最大降水強(qiáng)度的空間分布情況見圖11。年平均降水強(qiáng)度在（29～34.4）mm/h之間，而最大強(qiáng)度則達(dá)到了（63.8～131.1）mm/h（平均強(qiáng)度88.5 mm/h），是平均強(qiáng)度的2～5倍。這說明更多的強(qiáng)降水事件的強(qiáng)度集中在平均降水強(qiáng)度至20 mm/h的范圍內(nèi)，如圖12（a）所示。海南島11年間各降水強(qiáng)度段出現(xiàn)的次數(shù)呈現(xiàn)出先急速下降后平緩下降的指數(shù)型變化規(guī)律，平均降水強(qiáng)度僅31.5 mm/h，說明極端短時(shí)強(qiáng)降水事件的發(fā)生次數(shù)和概率較小。另外，強(qiáng)降水平均強(qiáng)度和最大強(qiáng)度的分布規(guī)律相似，均為由西北向東北逐漸降低，與圖7（a）中短歷時(shí)降水強(qiáng)度的分布規(guī)律相似。圖12（b）顯示海南島11年間強(qiáng)降水的持續(xù)時(shí)間最長為8 h，持續(xù)時(shí)間較短。隨著持續(xù)時(shí)間的延長，降水量呈現(xiàn)出指數(shù)型的下降規(guī)律，1 h的降水量最大為61 256.7 mm，占比達(dá)到56 %，持續(xù)8 h的降水量僅為666.7 mm（占比＜1 %），發(fā)生了兩個(gè)數(shù)量級的下降。強(qiáng)降水事件的各持續(xù)時(shí)間出現(xiàn)的次數(shù)也呈現(xiàn)出指數(shù)型的變化，且其下降速率較降水量的下降更快。1 h的強(qiáng)降水為2 097次，占比超過79 %，持續(xù)時(shí)間8 h的降水僅為2次（＜0.1 %），說明降水次數(shù)的集中性更強(qiáng)。因此，強(qiáng)降水強(qiáng)度呈現(xiàn)出隨降水時(shí)間而升高的指數(shù)型變化趨勢，1 h的降水強(qiáng)度為29.2 mm/h，持續(xù)時(shí)間8 h的降水強(qiáng)度則達(dá)到了41.7 mm/h。

圖11 海南島強(qiáng)降水平均強(qiáng)度和最大強(qiáng)度的分布情況

圖12 海南島≥20 mm/h降水事件出現(xiàn)的次數(shù)與降水強(qiáng)度間的關(guān)系和各持續(xù)時(shí)間下的降水量，降水次數(shù)與降水強(qiáng)度

3 結(jié)語

通過分析海南島年降水、不同歷時(shí)降水、強(qiáng)降水空間分布和降水日/月變化特征，得到如下結(jié)果：

1）海南島年降水量充沛，降水時(shí)間長，各地區(qū)年降水量均達(dá)到了1 000 mm，呈現(xiàn)出中東部沿海高，西部的東方市最低，東部為西部的2倍以上，降水強(qiáng)度與它們的分布規(guī)律相反。海南島降水干濕季節(jié)分明，總體上夏季＞秋季＞春季＞冬季，季節(jié)差異達(dá)到8倍。另外，海南島北部和南部降水量受時(shí)長影響較大，強(qiáng)度影響較小；東部沿海強(qiáng)度影響更大，時(shí)長較??；其它區(qū)域受兩者共同影響較大，但以東南沿海的影響作用更顯著。

2）海南島降水量、降水時(shí)間和降水強(qiáng)度日變化為白晝單峰型，峰寬約8 h，出現(xiàn)在12:00～20:00，最大降水量和降水強(qiáng)度出現(xiàn)在下午17:00，單峰兩側(cè)無明顯突變。海南島各觀測站白晝降水均高于夜間降水，白晝降水量最高占比達(dá)到了79.3 %，空間上由西北向東南逐漸降低。

3）海南島降水持續(xù)時(shí)間較長，整體以短歷時(shí)和超長歷時(shí)為主，中歷時(shí)和長歷時(shí)占比較小。

4）海南島強(qiáng)降水具有明顯的年變化和日變化特征，最多出現(xiàn)在夏季的午后，空間上由西北向東南逐漸降低。強(qiáng)降水事件的持續(xù)時(shí)間較短（＜8 h），隨時(shí)間增加出現(xiàn)指數(shù)型下降，但是降水強(qiáng)度卻出現(xiàn)指數(shù)型上升。

海南島降水受夏季季風(fēng)控制，整體降水量大，降水時(shí)間長，降水強(qiáng)度大，且強(qiáng)降水占比高，季節(jié)和晝夜降水差異明顯。結(jié)果充分展示了海南島降水在時(shí)間維度和空間維度的分布特征，可以為實(shí)驗(yàn)室加速實(shí)驗(yàn)的參數(shù)選取提供依據(jù)，同時(shí)也可以為裝備（產(chǎn)品）自然環(huán)境試驗(yàn)的結(jié)果提供降水參數(shù)，為裝備（產(chǎn)品）的環(huán)境適應(yīng)性考核驗(yàn)證和腐蝕防護(hù)設(shè)計(jì)提供輸入。