李秀昌，黃 維，黃小燕，韋春霞，吳玉霜

（1.玉林市氣象局，廣西 玉林 537000；2.柳州市農(nóng)業(yè)氣象試驗(yàn)站，廣西 柳州 545003；3.廣西壯族自治區(qū)氣象科學(xué)研究所，南寧 530022；4.廣西壯族自治區(qū)氣象臺(tái)，南寧 530022）

廣西地處低緯度的亞熱帶氣候區(qū)，常有強(qiáng)降水發(fā)生，廣西年暴雨量占全年總降水量的比例隨年際變化有增加的趨勢(shì)，即以后發(fā)生極端強(qiáng)降水的可能性增大，每年因暴雨引發(fā)的洪澇災(zāi)害給廣西造成嚴(yán)重的經(jīng)濟(jì)損失和人員傷亡的風(fēng)險(xiǎn)會(huì)增多［1］。在氣候變暖背景下，廣西降水時(shí)空分布不均進(jìn)一步加劇，旱澇并存現(xiàn)象愈發(fā)明顯，暴雨災(zāi)害呈范圍擴(kuò)大、頻次增加、強(qiáng)度大的特點(diǎn)［2］。有研究發(fā)現(xiàn)造成重大災(zāi)害性的特大暴雨多發(fā)生在夜間到清晨［3］，由于夜間暴雨容易引發(fā)地質(zhì)災(zāi)害，如山洪、泥石流、滑坡等，加上夜間能見(jiàn)度低，人們?nèi)菀妆焕г谖ｋU(xiǎn)區(qū)域，增加了自救和救援的難度。因此，夜間暴雨較白天暴雨更容易造成重大損失。據(jù)統(tǒng)計(jì)，2022 年“龍舟水”期間廣西遭遇的多場(chǎng)強(qiáng)降水過(guò)程的最強(qiáng)降水時(shí)段大多出現(xiàn)在夜間［4］，致使全區(qū)9 市58 縣（市、區(qū)）出現(xiàn)嚴(yán)重的洪澇、山洪及地質(zhì)災(zāi)害。在極端事件頻發(fā)的氣候背景下，夜間暴雨造成的損失不斷增大，全面深入探討廣西夜雨時(shí)空分布情況，對(duì)廣西各地降水預(yù)測(cè)和制定有效暴雨防御措施具有重要意義。

夜雨現(xiàn)象通常指夜間降水量（或降水頻率）多于白天的降水日變化現(xiàn)象。夜雨作為降水日變化的一種重要現(xiàn)象，對(duì)云輻射收支日循環(huán)、溫度、土壤與空氣濕度和氣候生態(tài)環(huán)境等產(chǎn)生重要影響［5］。研究夜雨的時(shí)空特征不僅可以深入理解觸發(fā)降水的物理機(jī)理，認(rèn)識(shí)區(qū)域天氣和氣候的特征，還有助于驗(yàn)證數(shù)值模式中某些物理參數(shù)化方案的合理性并進(jìn)一步改進(jìn)［6］。近年來(lái)針對(duì)夜雨的時(shí)空分布特征，已有學(xué)者取得諸多成果。在空間尺度上，夜雨現(xiàn)象最為顯著的區(qū)域是四川盆地、云貴高原和青藏高原及其周?chē)鷧^(qū)域［7-9］。此外，淮河流域、新疆西天山和西昆侖山、長(zhǎng)江上游、湖南西北部、京津冀等地的夜雨現(xiàn)象也有較多研究成果［10-13］。在時(shí)間尺度上，部分地區(qū)夜雨率呈現(xiàn)顯著增加或減少的趨勢(shì)［14］。相關(guān)研究表明廣西部分地區(qū)具有明顯的夜雨現(xiàn)象，存在較大的地域差異和季節(jié)性差異［15-16］。但是針對(duì)廣西夜雨時(shí)間和空間分布特征的整體研究，目前還非常缺乏。因此，本文嘗試從夜雨量和頻次等角度多時(shí)間尺度分析夜雨的時(shí)空變化特征，并進(jìn)一步采用Mann-Kendall 等方法進(jìn)行檢驗(yàn)。通過(guò)對(duì)近60 a 廣西夜雨率的時(shí)空變化的分析，重點(diǎn)闡述廣西夜雨率的空間差異和時(shí)間變化特征，研究成果可為廣西各地進(jìn)行降水預(yù)報(bào)和防災(zāi)減災(zāi)部署提供科學(xué)決策依據(jù)。

1 資料與方法

1.1 研究區(qū)概況

廣西壯族自治區(qū)地處云貴高原東南邊緣，兩廣丘陵西部，南臨北部灣海面，西北高、東南低，呈西北向東南傾斜狀［17］；地處亞熱帶季風(fēng)氣候區(qū)，具有夏季炎熱濕潤(rùn)，冬季溫和干燥、日照適中、雨熱同季的特征，年降水量在1 000～2 800 mm 之間，暴雨洪澇是影響廣西的主要?dú)庀鬄?zāi)害之一［18］。

1.2 數(shù)據(jù)及處理

本文所采用的資料為廣西91 個(gè)國(guó)家級(jí)氣象觀測(cè)站1962—2022 年逐12 h 的雨量觀測(cè)資料。因?yàn)槲髁?、燕山?0 個(gè)站點(diǎn)均為1962 年以后建站，因此這些站點(diǎn)取建站以來(lái)的數(shù)據(jù)，數(shù)據(jù)中缺測(cè)和漏測(cè)部分用周?chē)嚯x最近的國(guó)家站雨量數(shù)據(jù)代替。

國(guó)內(nèi)常用的標(biāo)準(zhǔn)夜間降水量定義為20 時(shí)—次日08 時(shí)（以下記為20—08 時(shí)）降水量，簡(jiǎn)稱(chēng)夜雨量［19］。依據(jù)12 h 降雨標(biāo)準(zhǔn)，定義夜間暴雨為30.0～69.9 mm，夜間大暴雨為70.0～139.9 mm，夜間特大暴雨為≥140 mm［20］。夜雨量比率定義為夜間（20—08 時(shí)）降水量占全天（20 時(shí)—次日20 時(shí)）降水量的百分率，以下簡(jiǎn)稱(chēng)夜雨率；夜間暴雨貢獻(xiàn)率定義為夜間暴雨及以上降水量與同期夜雨量的比率。

Mann-Kendall 統(tǒng)計(jì)量檢驗(yàn)，用于檢測(cè)時(shí)間序列是否存在顯著單調(diào)上升或下降趨勢(shì)，主要用于氣候變化分析、環(huán)境監(jiān)測(cè)等。本文用于對(duì)年夜雨量序列和年暴雨次數(shù)進(jìn)行突變檢測(cè)和顯著性檢驗(yàn)［21］。

2 結(jié)果與分析

2.1 夜雨量和夜雨率空間分布

定義夜雨量大于0 mm 記作夜雨日，廣西近60 a各地年平均夜雨日在80～149 d 之間，夜雨日最多的是桂林資源，最少為北海潿洲島。如圖1a 所示，廣西夜雨量北部明顯大于南部，山區(qū)大于平原。廣西夜雨量主要有三個(gè)高值區(qū)，第一個(gè)位于防城港市十萬(wàn)大山周?chē)?，包括東興、防城和防城港，其中東興近60 a平均夜雨量最大，為1 480.3 mm，防城和防城港次之，均超過(guò)1 300 mm；第二個(gè)位于百色市凌云（1 133.9 mm）；第三個(gè)位于桂林市和柳州市中北部一帶，包括靈川（1 105.5 mm）、永福（1 107.7 mm）、桂林（1 051.9 mm）和融安（1 123.0 mm）。全區(qū)近60 a 平均夜雨量低值區(qū)主要位于崇左-南寧-貴港-梧州一帶，主要有:龍圩（522.1 mm）、岑溪（523.4 mm）、扶綏（529.8 mm）、上思（535.9 mm）、邕寧（537.9 mm）。累年平均夜雨率的空間分布情況主要突顯夜雨對(duì)全年降水的貢獻(xiàn)。分析廣西近60 a 各地夜雨率空間分布（圖1b），廣西夜雨率整體趨勢(shì)是自西北向東南遞減（66.20%～35.79%），這與廣西海拔高度和地形走勢(shì)相一致；百色、河池存在明顯的夜雨現(xiàn)象，即夜雨量多于白天降水的日變化現(xiàn)象。廣西夜雨率排名前3 的高值區(qū)出現(xiàn)在凌云（66.24%）、田林（64.73%）、鳳山（63.82%）；分析發(fā)現(xiàn)，百色市和河池市的夜雨率均在55%以上，而玉林市和梧州市都在40%以下，最低值區(qū)主要出現(xiàn)在桂東南的岑溪（35.79%）、陸川（36.06%）、龍圩（36.08%），這可能與夏季桂東南常位于副熱帶高壓西側(cè)，容易產(chǎn)生午后雷陣雨有關(guān)；廣西南部十萬(wàn)大山及其周?chē)貐^(qū)夜雨率在50%左右，夜雨現(xiàn)象不明顯，但是其夜雨量為廣西最大。綜上所述，廣西西北部夜雨現(xiàn)象非常普遍，反之在東南部則晝雨現(xiàn)象非常普遍。其余區(qū)域夜雨和晝雨適中，主要原因是山地地形和地理因子對(duì)夜雨形成有重要作用［22］。

圖1 1962—2022 年廣西累年平均夜雨量（a）和平均夜雨率（b）空間分布

2.2 夜間暴雨貢獻(xiàn)率、平均暴雨日數(shù)和最大降水量空間分布

本文定義夜雨量大于30 mm 為夜間暴雨日，廣西近60 a 各地年平均夜間暴雨日數(shù)在3.7～13.6 d 之間，夜間暴雨日最多的是防城港東興，最少的位于梧州龍圩。廣西夜間暴雨貢獻(xiàn)率（圖2a）和夜間平均暴雨日數(shù)（圖2b）的地域分布較為一致。廣西夜間暴雨貢獻(xiàn)率（圖2a）的高值區(qū)主要位于百色市中部、河池市西部、柳州市中北部和防城港市十萬(wàn)大山周?chē)貐^(qū)。其中，凌云夜間暴雨貢獻(xiàn)率最高（36.7%），其次分別為東興（33.9%）、防城港（33.6%）、田林（32.2%）、巴馬（31.7%）等站；夜間暴雨貢獻(xiàn)率低值區(qū)位于梧州市的龍圩（12.4%）、岑溪（12.6%）和藤縣（12.8%）等。圖2b 為夜間平均暴雨日數(shù)，分析可知，全區(qū)夜間平均暴雨日數(shù)為6.2 d，東興最高13.6 d，東興是華南地區(qū)暴雨最頻發(fā)的區(qū)域，受暴雨引起的洪澇災(zāi)害影響最為嚴(yán)重［23］，其次分別為防城12.5 d、防城港12.4 d 和凌云10.4 d。暴雨日數(shù)最低為龍圩3.7 d、岑溪3.8 d和藤縣3.8 d。夜間暴雨因?yàn)槠浣涤陱?qiáng)度大，導(dǎo)致致災(zāi)風(fēng)險(xiǎn)性極高。從夜間最大降水量分布圖（圖2c）分析，北海（414.1 mm）和防城港市（373.3 mm）的夜間降水量最大；玉林（348.2 mm）以及柳州的鹿寨（350.0 mm）緊隨其后。樂(lè)業(yè)（139.1 mm）和隆林（144.6 mm）夜間最大降水量最小。廣西除桂西北夜間最大降水量相對(duì)較小，其余大部分地區(qū)夜間最大降水量都在200 mm 以上，防城港市十萬(wàn)大山周?chē)貐^(qū)歷史夜間最大降水量全區(qū)第二高，暴雨貢獻(xiàn)率在30%左右，表明其夜間多強(qiáng)降水。

圖2 1962—2022 年廣西夜間暴雨貢獻(xiàn)率（a）、夜間平均暴雨日數(shù)（b）和夜間最大降水量（c）空間分布

2.3 各地市年平均夜雨量和夜間暴雨

根據(jù)2022 年發(fā)布的《廣西壯族自治區(qū)防汛抗旱應(yīng)急預(yù)案》要求，防汛抗旱工作應(yīng)該按照流域或區(qū)域統(tǒng)一規(guī)劃，所以本文按市級(jí)行政區(qū)劃討論全區(qū)共計(jì)14 個(gè)地級(jí)市的多年平均降水量和多年平均夜雨量（圖3a）、暴雨貢獻(xiàn)率和夜雨率（圖3b）。全區(qū)年平均降雨量為1 605.5 mm，年平均降水量最高為防城港市（2 265.4 mm）、欽州市（1 816.0 mm）次之，賀州市（1 720.5 mm）位居第3；年平均降水量最少的三個(gè)市分別為崇左市（1 280.9 mm）、百色市（1 300.4 mm）和南寧（1 430.6 mm）。全區(qū)年平均夜雨量為769.2 mm，其中最高為防城港市（1 172.2 mm），最少是梧州市（599.6 mm）。夜雨率最高出現(xiàn)在河池市，為59.6%，其次為百色市的58.6%以及柳州市的54.1%；最低值則為玉林市的37.2%和梧州市的39.1%。統(tǒng)計(jì)14 個(gè)地級(jí)市的夜間暴雨貢獻(xiàn)率可知，最高為防城港市的29.1%，其次為河池市的27.2%。綜上所述，防城港市夜雨量最大，夜雨率在50%左右，夜間暴雨貢獻(xiàn)率最高，其不僅要關(guān)注夜間降水服務(wù)，也要關(guān)注白天降水服務(wù)。河池市、百色市和柳州市夜雨率超過(guò)54%，夜間暴雨貢獻(xiàn)率超過(guò)20%，更需要關(guān)注其夜間降水服務(wù)。玉林市、梧州市夜雨率低于40%，相對(duì)于夜間，更需要多關(guān)注白天降水監(jiān)測(cè)預(yù)報(bào)預(yù)警服務(wù)。

圖3 1962—2022 年廣西各地級(jí)市年平均降水量、夜雨量（a）和夜雨率、夜間暴雨貢獻(xiàn)率（b）

2.4 夜雨量、暴雨量與暴雨頻次時(shí)間變化

從1962—2022 年91 個(gè)站點(diǎn)平均逐年夜雨量、夜間暴雨及以上降水量和夜間暴雨及以上累計(jì)日數(shù)（圖4a）發(fā)現(xiàn):廣西年夜雨量最高為1 020.9 mm（1994年），其次為1 010.1 mm（2015 年）；505.8 mm（1963年）和588.4 mm（2011 年）夜雨量最少。歷年最高夜間暴雨及以上累計(jì)降水量為1994 年的515.5 mm，其次 為2015 年 的514.3 mm；1963 年 的165.3 mm 最少，1988 年的231.5 mm 次之。自1990 年以來(lái)，廣西夜間暴雨日數(shù)年際變化振幅增大，旱澇急轉(zhuǎn)。夜間暴雨及以上累計(jì)降水量與夜雨量的皮爾遜相關(guān)系數(shù)r=0.92，t=-28.3，P＜0.01，兩者呈顯著性負(fù)相關(guān)；夜間暴雨及以上累計(jì)降水量和夜間暴雨累計(jì)日數(shù)的皮爾遜相關(guān)系數(shù)r=0.98，t=-13.6，P＜0.01，呈顯著性負(fù)相關(guān)；這表明夜間暴雨的極端性在加強(qiáng)，暴雨日數(shù)呈現(xiàn)減小趨勢(shì)的同時(shí)，夜間暴雨降水量卻是增大的變化趨勢(shì)，降水顯示出更加強(qiáng)烈和極端性。夜雨量和夜間暴雨及以上累計(jì)日數(shù)的皮爾遜相關(guān)系數(shù)r=0.94，t=11.9，P＜0.01，呈顯著性正相關(guān)。使用Mann-Kendall檢驗(yàn)方法進(jìn)行顯著性檢驗(yàn)和突變性檢驗(yàn)發(fā)現(xiàn)，近60 a 逐年夜雨量（S=284，Z=1.76）通過(guò)（α=0.1）的信度檢驗(yàn)，這表明年夜雨量逐年增加趨勢(shì)。夜間暴雨降水量（S=434，Z=2.76，通過(guò)α=0.01 信度檢驗(yàn)）和夜間暴雨累計(jì)日數(shù)（S=505，Z=3.21，通過(guò)α=0.01 信度檢驗(yàn)）呈顯著增加趨勢(shì)。分析圖4b 可以發(fā)現(xiàn)，全區(qū)91 個(gè)站點(diǎn)近60 a 間夜間暴雨等級(jí)及以上一共出現(xiàn)33 738 d，其中暴雨級(jí)別約占81.4%，大暴雨為16.6%，特大暴雨共計(jì)694 d 占2%。全區(qū)夜間暴雨日數(shù)、大暴雨日數(shù)顯著增加（α=0.01），特大暴雨日數(shù)增加也較為明顯（α=0.05）。

圖4 1962—2022 年廣西夜雨量、夜間暴雨降水量、夜間暴雨累計(jì)總?cè)諗?shù)（a）和夜間各等級(jí)暴雨年日數(shù)變化圖（b）

圖5a 為1962—2022 年逐月夜間累計(jì)暴雨日數(shù)、降水量均值。分析發(fā)現(xiàn)，廣西夜間暴雨每個(gè)月都有可能發(fā)生。廣西夜間降水主要集中在3—10 月，占全年比重的86.3%；夜間暴雨集中分布在4—9 月，約占全年夜間暴雨日數(shù)的86.5%，夜間暴雨最多發(fā)生在6 月，約占23.2%，6 月為夜間暴雨高發(fā)期，3 月前和10 月后夜間暴雨日數(shù)減少，降水強(qiáng)度減弱，以穩(wěn)定性降水為主，此時(shí)的夜雨是農(nóng)業(yè)生產(chǎn)最理想的降水形式［24］。從季節(jié)尺度上（圖5b）看:夏季（6—8月）夜雨量占全年夜雨量的45.5%，夜間暴雨次數(shù)占全年夜間暴雨次數(shù)的52.6%，表明夏季夜間暴雨最頻繁，平均每天有3.12 個(gè)國(guó)家站出現(xiàn)暴雨；春季（3—5 月）夜雨量占32%，夜間暴雨頻次占31.4%次之；冬季（12—次年2 月）夜雨量占6%，夜間暴雨頻次占2%，出現(xiàn)夜間暴雨的可能性最小。

圖5 1962—2022 年廣西逐月夜間累計(jì)暴雨日數(shù)（柱圖）、夜雨量均值（折線）（a）和各個(gè)季節(jié)夜間暴雨日數(shù)累計(jì)占比（外圈，單位：%）與夜間降水量占比（內(nèi)圈，單位：%）（b）

2.5 夜雨量和夜間暴雨頻次氣候趨勢(shì)的空間分布

圖6 為采用Mann-Kendall 趨勢(shì)分析方法計(jì)算得到1962—2022 年近60 a 夜雨量、夜間暴雨降水量和夜間暴雨日數(shù)的趨勢(shì)分布圖?？梢钥吹?，在廣西大部分地區(qū)夜雨量占比72.5%、夜間暴雨降水量占比70.3%和夜間暴雨日數(shù)占比80.2%呈增加趨勢(shì)，并且三者顯著（α=0.1）增加區(qū)域基本一致，均分布在河池市東部、桂林市大部以及賀州市中北部。有研究發(fā)現(xiàn)，桂林市的大暴雨頻率總體呈明顯增多趨勢(shì)［25］。

圖6 1962—2022 年夜雨量（a）、夜間暴雨降水量（b）和夜間暴雨日數(shù)（c）氣候趨勢(shì)空間分布圖

3 結(jié)論與討論

利用廣西1962—2022 年91 個(gè)國(guó)家級(jí)氣象觀測(cè)站逐12 h 降雨數(shù)據(jù)，分析廣西近60 a 夜雨率和夜間暴雨、夜間最大降雨量時(shí)空分布特征，以及夜間降水和夜間暴雨年際變化、年內(nèi)變化特征，討論了廣西夜間氣象服務(wù)重點(diǎn)，得出以下結(jié)論:

（1）廣西夜雨具有明顯地域特征，夜雨率與海拔地形顯著相關(guān)。近60 a 平均夜雨率自西北向東南遞減。山地地形對(duì)夜雨有增幅作用，山區(qū)的夜雨率顯著高于平原地區(qū)，地處十萬(wàn)大山附近的防城港夜雨率明顯高于周?chē)貐^(qū)。

（2）廣西近60 a 各地年平均夜間暴雨日數(shù)在3.7～13.6 d 之間，廣西西北部的凌云站夜雨有36.7%是暴雨貢獻(xiàn)的，夜間降水強(qiáng)度大。此外，夜間暴雨貢獻(xiàn)率低的廣西東南部梧州市等地，并不意味夜間降水強(qiáng)度低，廣西大部地區(qū)的夜間最大降水量在200～250 mm 之間，需提防突發(fā)極端強(qiáng)降水。

（3）在廣西14 個(gè)地級(jí)市中，河池市夜雨率最高，有27.2%的夜雨量是暴雨貢獻(xiàn)的，并且夜雨量和夜間暴雨日數(shù)呈顯著（α=0.1）增加趨勢(shì)；防城港市的年夜雨量最大，夜間暴雨貢獻(xiàn)率最高；桂林市夜雨量和夜間暴雨日數(shù)呈顯著（α=0.1）增加趨勢(shì)，可能將出現(xiàn)夜雨現(xiàn)象。

（4）在全球氣候變暖的背景下，廣西近60 a 的暴雨日數(shù)和夜雨量呈顯著增加趨勢(shì)。自1990 年以來(lái)夜間暴雨日數(shù)年際變化振幅增大，旱澇急轉(zhuǎn)，夜間暴雨現(xiàn)象越來(lái)越突出，特大暴雨發(fā)生概率在增加。4—9月是廣西夜間暴雨的高發(fā)期，最多發(fā)生在6 月，11月到次年2 月夜間暴雨日數(shù)較少，降水強(qiáng)度減弱，以穩(wěn)定性降水為主。近年來(lái)災(zāi)害性天氣愈加頻發(fā)，需多關(guān)注夜間降水，增強(qiáng)夜間暴雨監(jiān)測(cè)及服務(wù)能力。