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)

?

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(gè)氣象觀測(cè)站2005—2015年逐時(shí)降水資料，從逐時(shí)降水量、降水頻次、降水強(qiáng)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(qiáng)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(jí)、頻次和強(qiáng)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(dòng)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(jì)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(qiáng)度的影響次之。

逐時(shí)降水量；逐時(shí)降水頻次；逐時(shí)降水強(qiáng)度；日變化；晝夜比率

1 引言

降水日變化的研究，對(duì)理解降水形成機(jī)理，認(rèn)識(shí)區(qū)域天氣和氣候特征以及改進(jìn)數(shù)值模式預(yù)報(bào)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(guó)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(guó)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(shí)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(tái)站觀測(cè)的逐時(shí)降水資料分析了我國(guó)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(qiáng)度亦存在明顯日變化。唐紅玉[4]等指出西南地區(qū)逐時(shí)降水相對(duì)集中出現(xiàn)在某個(gè)時(shí)段的特點(diǎn)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(shí)空分布不均，近年來(lái)干旱和暴雨洪澇時(shí)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(cái)產(chǎn)安全造成嚴(yán)重影響。對(duì)降水的研究歷來(lái)是氣象工作者關(guān)注的重點(diǎn)課題，對(duì)其作了大量的工作，但以往對(duì)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(qiáng)降水個(gè)例方面的分析[11-12]，對(duì)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(gè)氣象臺(tái)站逐時(shí)降水資料，從一日內(nèi)不同時(shí)次的逐小時(shí)降水量、降水頻次、降水強(qiáng)度、降水晝夜比率、降水量與降水頻次及強(qiáng)度的相關(guān)性等方面對(duì)遵義市降水日變化特征進(jìn)行了分析，以期為有針對(duì)性的氣象服務(wù)提供決策依據(jù)，同時(shí)也為精細(xì)化預(yù)報(bào)評(píng)分提供一些參考。

2 資料與方法

遵義市所有氣象臺(tái)站從2005年開(kāi)始實(shí)施自動(dòng)氣象觀測(cè)，因此本文利用2005—2015年逐小時(shí)降水量數(shù)據(jù)分析遵義降水日變化特征，時(shí)間為北京時(shí)間。分析站點(diǎn)為遵義市的14個(gè)國(guó)家氣象觀測(cè)站，區(qū)域內(nèi)氣象站點(diǎn)分布如圖1所示。

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

分析指標(biāo)為逐時(shí)降水量、逐時(shí)降水頻次、逐時(shí)降水強(qiáng)度、降水的晝夜比率和降水量與降水頻次及降水強(qiáng)度的相關(guān)性。借鑒文獻(xiàn)[4-6]對(duì)日降水量的統(tǒng)計(jì)方法，對(duì)于單個(gè)氣象臺(tái)站，逐時(shí)次降水量為分析時(shí)段內(nèi)該時(shí)次降水量的總和，逐時(shí)降水頻次為分析時(shí)段內(nèi)該時(shí)次發(fā)生降水的總次數(shù)，逐時(shí)次降水強(qiáng)度為各時(shí)次累積降水量除以相應(yīng)時(shí)次累積降水頻次。每小時(shí)降水量≥0.1 mm的時(shí)次被判定為有降水發(fā)生，日降水量指前一日20時(shí)—當(dāng)日20時(shí)各時(shí)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(gè)片區(qū)來(lái)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(yáng)、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(shí)降水量、逐時(shí)降水頻次、逐時(shí)降水強(qiáng)度為所包含的氣象臺(tái)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(shí)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(shí)降水量日變化 圖2為遵義市各部位各季節(jié)代表月逐時(shí)降水量的時(shí)刻變化圖。可以看出，春、秋兩季逐時(shí)降水量變化特征較為相似，而冬、夏兩季逐時(shí)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(shí)日變化特征表現(xiàn)不突出，冬季降水量主要發(fā)生時(shí)段在20—08時(shí)，其中22—04時(shí)降水量相對(duì)較為集中；而08—20時(shí)是降水量較少時(shí)段，其中12—19時(shí)降水量最少，從地域上看，冬季西北部各時(shí)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(lái)，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(shí)，其中00—07時(shí)降水量最大；08—22時(shí)為降水量較少時(shí)段，其中11—19時(shí)降水量最小(圖2b)。夏季是年降水量的主要貢獻(xiàn)時(shí)期，其降水量的多少對(duì)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(dòng)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(shí)和06—07時(shí)有一顯著的降水集中時(shí)次，全市總體來(lái)看存在兩個(gè)高值時(shí)段和兩個(gè)低值時(shí)段，23—08時(shí)出現(xiàn)明顯的峰值時(shí)段，而在14—19時(shí)還存在一個(gè)次峰值時(shí)段，其中主峰值頂點(diǎn)在03—05時(shí)，次峰值頂點(diǎn)在18—19時(shí)；降水量較少時(shí)段出現(xiàn)在10—14時(shí)和19—21時(shí)(圖2c)。秋季是雨季結(jié)束期，降水量逐漸減少，各時(shí)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(diǎn)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(shí)段更為明顯，秋季降水量較多時(shí)段出現(xiàn)在23—10時(shí)，其中降水量最多時(shí)段在01—07時(shí)；10—23時(shí)為降水量較少時(shí)段，其中15—20時(shí)降水量最少(圖2d)。

3.1.2 逐時(shí)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(duì)較少。冬季降水頻次較多時(shí)段在20—08時(shí)，最易發(fā)生在22—05時(shí)；降水頻次較少時(shí)段在08—20時(shí)，其中最不易出現(xiàn)降水的時(shí)段在12—19時(shí)；冬季里各時(shí)次降水頻次以西北部最多，其次是西南部，總體來(lái)說(shuō)，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(shí)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(shí)降水頻次相對(duì)較多，其中00—08時(shí)最易出現(xiàn)降水；09—23時(shí)降水發(fā)生次數(shù)較少，其中13—19時(shí)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(shí)次出現(xiàn)的頻次沒(méi)有明顯的集中期，降水頻次相對(duì)較多出現(xiàn)在05—08時(shí)，而降水頻次相對(duì)較少出現(xiàn)在09—14時(shí)(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(shí)這個(gè)時(shí)段，其中03—09時(shí)最易出現(xiàn)降水；11—23時(shí)降水頻次較少，其中15—20時(shí)不易出現(xiàn)降水(圖3d)。

3.1.3 逐時(shí)降水強(qiáng)度日變化 分析降水強(qiáng)度日變化特征。冬季降水強(qiáng)度總體較弱，逐小時(shí)平均降水量均不足0.5 mm，一天中的降水強(qiáng)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(qiáng)度明顯加大，23—03時(shí)降水強(qiáng)度最大，07時(shí)后強(qiáng)度逐漸減弱，09—18時(shí)為一天中降水強(qiáng)度最弱的時(shí)段(圖4b)。夏季降水強(qiáng)度逐時(shí)變化波動(dòng)性較大，其中西南部和東南部降水強(qiáng)度幅度最為劇烈，夏季逐時(shí)降水強(qiáng)度總體表現(xiàn)出夜間和傍晚有短時(shí)段相對(duì)集中的特點(diǎn)，這與山區(qū)夏季多短時(shí)強(qiáng)對(duì)流天氣相關(guān)(圖4c)。秋季降水強(qiáng)度較夏季有明顯的回落，其平均小時(shí)降水強(qiáng)度與春季相當(dāng)，但逐時(shí)變化卻比春季平緩，一天中無(wú)明顯的強(qiáng)降水時(shí)段，23—09時(shí)降水強(qiáng)度相對(duì)較強(qiáng)，其余時(shí)段為弱降水時(shí)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(qiáng)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(cè)規(guī)范[13]，將20—08時(shí)規(guī)定為夜間，08—20時(shí)為白天，分別計(jì)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(yáng)、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(shuō)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(duì)流性降水的特點(diǎn)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(tái)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(duì)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(jiàn)，遵義市夜雨特征顯著，無(wú)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(duì)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(qiáng)度的關(guān)系

對(duì)全市四季平均降水量與降水頻次及降水強(qiáng)度的相關(guān)性進(jìn)行分析，其相關(guān)系數(shù)見(jiàn)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(guò)P<0.01的顯著性檢驗(yàn)，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(shuō)明夏季降水量受短時(shí)強(qiáng)降水的影響明顯。分析降水量與降水強(qiáng)度的關(guān)系，其中冬季降水量與降水強(qiáng)度的相關(guān)系數(shù)較小，未通過(guò)P<0.01的顯著性檢驗(yàn)，說(shuō)明冬季降水量的形成與降水強(qiáng)度的關(guān)聯(lián)不大，進(jìn)一步表明了冬季降水強(qiáng)度較?。淮?、夏、秋季的相關(guān)性雖通過(guò)P<0.01的顯著性檢驗(yàn)，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(shí)強(qiáng)降水的影響顯著，總體來(lái)說(shuō)降水量與降水強(qiáng)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(qiáng)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(shí)降水量相對(duì)略多，而12—19時(shí)降水量最少，冬季西北部各時(shí)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(shí)降水量最大，以11—19時(shí)降水量最?。幌募窘邓恐饡r(shí)變化分布不均勻，不同氣候區(qū)在不同時(shí)段相對(duì)集中的特點(diǎn)較為明顯，這與遵義市夏季多短時(shí)強(qiáng)對(duì)流天氣有關(guān)，全市夏季總體存在兩個(gè)高值時(shí)段，03—05時(shí)和18—19時(shí)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(shí)段在01—07時(shí)，最少時(shí)段在15—20時(shí)。

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(shí)；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(shí)降水強(qiáng)度總體較小；春秋季降水強(qiáng)度日變化特征相似，23—03時(shí)為降水強(qiáng)度最大時(shí)段；夏季降水強(qiáng)度日變化波動(dòng)明顯，存在顯著的區(qū)域特征，南部地區(qū)降水強(qiáng)度日變化幅度比其它區(qū)域劇烈，夏季逐時(shí)降水強(qiáng)度總體表現(xiàn)出夜間和傍晚有短時(shí)段相對(duì)集中的特點(diǎn)，主要與山區(qū)夏季多短時(shí)強(qiáng)對(duì)流天氣有關(guān)。

④遵義市夜雨特征顯著，無(wú)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(qiáng)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(qiáng)度。

[1] 戴澤軍，宇如聰，陳昊明.湖南夏季降水日變化特征[J].高原氣象,2009,28(6):1 463-1 470.

[2] Dai A G，Giorgi F，Trenberth K.Observed and model-simulated diurnal cycles of precipitation over the contiguous United States[J]. J Geophys Res,1999,104(D6):6 377-6 402.

[3] Wang Y Q, Zhou L, Hamilton K. Effect of convective entrainment/detrainment on the simulation of the tropical precipitation diurnal cycle [J].Mon Wea Rev,2007,135(2):567-585.

[4] 唐紅玉，顧建峰，俞勝賓，等.西南地區(qū)降水日變化特征分析[J].高原氣象,2011,30(2):376-384.

[5] 張運(yùn)福，嚴(yán)曉瑜，趙春麗，等.遼寧省5—9月降水日變化特征[J].生態(tài)學(xué)雜志，2011，30(7) : 1 529-1 534．

[6] 楊森，周曉珊，高杰. 遼寧省夏季降水的日變化特征[J].氣象，2011，37(8):943-949．

[7] 孫嫻，魏娜，王成功，等. 西安夏季降水的日變化特征研究[J]．冰川凍土，2013，35(5):1 176-1 182．

[8] 宇如聰，李建，陳昊明，等.中國(guó)大陸降水日變化研究進(jìn)展[J]．氣象學(xué)報(bào)，2014，75(5):948-968．

[9] 王夫常，宇如聰，陳昊明，等.我國(guó)西南部降水日變化特征分析[J]．暴雨災(zāi)害，2011，30(2):117-121．

[10]姚正蘭，趙大清，姚章福.遵義市近63 a氣象干旱變化趨勢(shì)及成因分析[J]．貴州氣象，2015，39(5):8-13．

[11]王君軍，姚正蘭，王彪.TBB資料在一次黔北區(qū)域性暴雨分析中的應(yīng)用[J]．貴州氣象，2011，35(3):18-20．

[12]肖蕾，郭曉超，姚正蘭.習(xí)水2014年8月11日特大暴雨天氣過(guò)程的成因分析[J]．貴州氣象，2015，39(5):19-23．

[13]中央氣象局編定.地面氣象觀測(cè)規(guī)范[M].北京：氣象出版社，1979.

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(jì)劃項(xiàng)目“貴州省交通安全氣象風(fēng)險(xiǎn)區(qū)劃及應(yīng)用平臺(tái)研究—以遵義為示范點(diǎn)”(黔科合SY字(2012)3054號(hào))和遵義市氣象局氣象科技開(kāi)放研究基金項(xiàng)目“遵義市暴雨氣候特征及評(píng)估應(yīng)用研究”(遵氣科合KF[2016]02號(hào))共同資助。

P426.61+4

A