遵义市降水日变化特征分析

姚正兰，谢和林，赵大清

(1.贵州省遵义市气象局，贵州 遵义 563002；2.贵州省桐梓县气象局，贵州 桐梓 563200)



遵义市降水日变化特征分析

姚正兰1，谢和林1，赵大清2

(1.贵州省遵义市气象局，贵州 遵义 563002；2.贵州省桐梓县气象局，贵州 桐梓 563200)

利用遵义市14个气象观测站2005—2015年逐时降水资料，从逐时降水量、降水频次、降水强度、降水昼夜分配等方面分析了遵义市降水日变化的基本特征。结果表明：降水量、降水频次和降水强度都主要集中在夜间，其中春、秋季降水日变化特征较为统一，夜间降水量级、频次和强度都明显多于白天；而冬季降水日变化总体不大，夏季降水日变化则表现为多波动性。遵义市夜雨特征显著，60%以上的降水出现在夜间，其中春季夜雨比率最大，其次是冬季，再次是秋季，而夏季夜雨表现并不十分明显，夜间降水量和降水频次占全天的合计比率冬、春、夏、秋季全市平均分别为68%、77%、54%、63%。降水量日变化与降水频次关系密切，受降水强度的影响次之。

逐时降水量；逐时降水频次；逐时降水强度；日变化；昼夜比率

1 引言

降水日变化的研究，对理解降水形成机理，认识区域天气和气候特征以及改进数值模式预报能力等方面有重要的作用[1]。就全球或局地的降水日变化特征，国内外许多学者作了大量的研究工作[2-7]。宇如聪[8]等研究表明，中国大陆夏季降水日变化的区域特征明显。在夏季，东南和东北地区的降水日峰值主要集中在下午；西南地区多在午夜达到降水峰值。降水日变化存在季节差异和季节内演变，冷季降水日峰值时刻的区域差异较暖季明显减小，南方大部分地区降水日变化在冷季表现为清晨峰值。王夫常[9]等利用1991—2004 年台站观测的逐时降水资料分析了我国西南部降水日变化的基本特征和区域差异，表明西南部降水“夜雨”特征明显，但存在午后次峰值，且区域差异显著，降水频次和降水强度亦存在明显日变化。唐红玉[4]等指出西南地区逐时降水相对集中出现在某个时段的特点较为明显。

遵义市位于贵州省北部，市境内地形起伏大，海拔落差达2 km左右，立体气候特征明显，降水时空分布不均，近年来干旱和暴雨洪涝时常发生，给全市乃至全省农业生产安全和人民群众生命财产安全造成严重影响。对降水的研究历来是气象工作者关注的重点课题，对其作了大量的工作，但以往对遵义市降水特征的研究，主要侧重于年、季尺度降水的变化[10]以及强降水个例方面的分析[11-12]，对本地降水日变化特征的研究基本是空缺。本文利用2005—2015年全市14个气象台站逐时降水资料，从一日内不同时次的逐小时降水量、降水频次、降水强度、降水昼夜比率、降水量与降水频次及强度的相关性等方面对遵义市降水日变化特征进行了分析，以期为有针对性的气象服务提供决策依据，同时也为精细化预报评分提供一些参考。

2 资料与方法

遵义市所有气象台站从2005年开始实施自动气象观测，因此本文利用2005—2015年逐小时降水量数据分析遵义降水日变化特征，时间为北京时间。分析站点为遵义市的14个国家气象观测站，区域内气象站点分布如图1所示。

图1 遵义市气象站点分布图Fig.1 The map of meteorological stations in Zunyi

分析指标为逐时降水量、逐时降水频次、逐时降水强度、降水的昼夜比率和降水量与降水频次及降水强度的相关性。借鉴文献[4-6]对日降水量的统计方法，对于单个气象台站，逐时次降水量为分析时段内该时次降水量的总和，逐时降水频次为分析时段内该时次发生降水的总次数，逐时次降水强度为各时次累积降水量除以相应时次累积降水频次。每小时降水量≥0.1 mm的时次被判定为有降水发生，日降水量指前一日20时—当日20时各时次≥0.1 mm的降水量累积总量。由于地域的差异，各地降水的日变化特征也有所不同，因此沿用业务习惯，将遵义市分为西北部、东北部、中部、西南部、东南部5个片区来讨论区域降水日变化特征，其中西北部为赤水、习水，东北部为正安、道真、务川，中部为桐梓、绥阳、遵义、汇川，西南部为仁怀、播州，东南部为湄潭、凤冈、余庆。各片区逐时降水量、逐时降水频次、逐时降水强度为所包含的气象台站数据的算术平均值。由于遵义市各季节降水特征差异大，选取1、4、7、10月分别代表冬、春、夏、秋季分析该区域逐时降水特征。

3 结果与分析

3.1 降水日变化基本特征

3.1.1 逐时降水量日变化 图2为遵义市各部位各季节代表月逐时降水量的时刻变化图。可以看出，春、秋两季逐时降水量变化特征较为相似，而冬、夏两季逐时降水量变化特征却有明显的不同。冬季是一年中的枯水季节，降水量总体较小，逐时日变化特征表现不突出，冬季降水量主要发生时段在20—08时，其中22—04时降水量相对较为集中；而08—20时是降水量较少时段，其中12—19时降水量最少，从地域上看，冬季西北部各时次的降水量总体要多于其它片区(图2a)。春季随着雨季的到来，降水量明显增加，降水量日变化出现明显的集中期，春季降水量主要出现在22—08时，其中00—07时降水量最大；08—22时为降水量较少时段，其中11—19时降水量最小(图2b)。夏季是年降水量的主要贡献时期，其降水量的多少对当地的旱涝起至关重要的作用，夏季降水量的日变化波动性大，各片区也有明显的差异，其中西南部和西北部在分别在04—05时和06—07时有一显著的降水集中时次，全市总体来看存在两个高值时段和两个低值时段，23—08时出现明显的峰值时段，而在14—19时还存在一个次峰值时段，其中主峰值顶点在03—05时，次峰值顶点在18—19时；降水量较少时段出现在10—14时和19—21时(图2c)。秋季是雨季结束期，降水量逐渐减少，各时次降水量也比夏季明显减少，秋季降水日变化曲线与春季特点相似，都为单峰型结构，但春季波峰的宽度比秋季更为狭窄，表明春季降水集中时段更为明显，秋季降水量较多时段出现在23—10时，其中降水量最多时段在01—07时；10—23时为降水量较少时段，其中15—20时降水量最少(图2d)。

3.1.2 逐时降水频次日变化 图3是四季降水频次的日变化。冬、夏两季降水发生的频次明显少于春、秋两季，特别是夏季降水发生频次相对较少。冬季降水频次较多时段在20—08时，最易发生在22—05时；降水频次较少时段在08—20时，其中最不易出现降水的时段在12—19时；冬季里各时次降水频次以西北部最多，其次是西南部，总体来说，西部的降水频次多于东部(图3a)。春季降水频次较冬季明显增多，同时也表现得更为集中，各片区的特征也更为统一，23—09时降水频次相对较多，其中00—08时最易出现降水；09—23时降水发生次数较少，其中13—19时最不易出现降水(图3b)。夏季降水频次日变化较为平缓，降水频次比较分散，一天中降水在各时次出现的频次没有明显的集中期，降水频次相对较多出现在05—08时，而降水频次相对较少出现在09—14时(图3c)。秋季降水频次又呈现显著的增多，西北部的降水频次显著多于其它区域，各地降水多集中在23—11时这个时段，其中03—09时最易出现降水；11—23时降水频次较少，其中15—20时不易出现降水(图3d)。

3.1.3 逐时降水强度日变化 分析降水强度日变化特征。冬季降水强度总体较弱，逐小时平均降水量均不足0.5 mm，一天中的降水强度日变化不大，其中东南部和东北部振幅稍大(图4a)。春季降水强度明显加大，23—03时降水强度最大，07时后强度逐渐减弱，09—18时为一天中降水强度最弱的时段(图4b)。夏季降水强度逐时变化波动性较大，其中西南部和东南部降水强度幅度最为剧烈，夏季逐时降水强度总体表现出夜间和傍晚有短时段相对集中的特点，这与山区夏季多短时强对流天气相关(图4c)。秋季降水强度较夏季有明显的回落，其平均小时降水强度与春季相当，但逐时变化却比春季平缓，一天中无明显的强降水时段，23—09时降水强度相对较强，其余时段为弱降水时段(图4d)。

图2 遵义市2005—2015年四季降水量日变化(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)

图3 遵义市2005—2015年四季降水频次日变化(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)

图4 遵义市2005—2015年降水强度日变化(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 降水昼夜变化特征

根据地面气象观测规范[13]，将20—08时规定为夜间，08—20时为白天，分别计算各季节降水量昼夜比率。冬季降水量夜间占全天的比率为61%～73%，其中习水、正安、务川、仁怀、遵义、汇川、湄潭、凤冈均在70%以上(图5a)。春季夜间降水最为明显，夜间降水量占全天的比率为74%～88%，其中习水、桐梓、正安、道真、仁怀、遵义、汇川、绥阳、凤冈等9站夜间降水量均占全天的80%以上(图5b)。夏季昼夜降水的比率与其它季节则有明显的不同，夜间降水量占全天比率为46%～64%，其中夜间降水在60%以上的仅有仁怀、遵义、汇川、播州4站，其余大部分地方在50%～60%之间，而湄潭、余庆夜间降水占全天的比率则不到50%(图5c)，这说明夏季夜雨特征不明显，昼夜降水量相当，这与夏季白天易发生对流性降水的特点一致。秋季夜间降水量再度增加，夜间降水量占全天的比率为58%～71%，其中只有正安、务川、余庆不到60%(图5d)。

同样分析四季降水频次昼夜分配特征(图略)。冬季夜间降水频次占全天的59%～72%，除赤水外其余台站都在60%以上；春季降水频次与降水量的昼夜分配一致，夜间降水次数明显增多，夜间降水频次占全天的68%～76%，全市除道真、凤冈不到70%外，其余均在70%以上；夏季夜间降水频次又有明显减少，夜间降水频次为全天的49%～58%，昼夜发生降水次数基本对半；秋季夜间降水频次占全天的55%～63%，其中道真、务川、湄潭、凤冈、余庆夜间降水频次不到60%，其余在60%以上。

由以上分析可见，遵义市夜雨特征显著，无论是降水量还是降水频次，60%以上的降水出现在夜间。但降水的昼夜分配特征四季有所不同，夜间降水量占全天的比率冬、春、夏、秋季全市平均分别为68%、81%、56%、65%；夜间降水频次占全天的比率冬、春、夏、秋季全市平均分别为67%、72%、53%、60%。

图5 遵义市夜间和白天降水量对比图(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 降水量与降水频次及强度的关系

对全市四季平均降水量与降水频次及降水强度的相关性进行分析，其相关系数见表1。发现降水量与降水频次呈显著的相关性，均通过P<0.01的显著性检验，其中冬、春、秋季相关系数达0.96以上，而夏季降水量与降水频次的相关系数稍小，说明夏季降水量受短时强降水的影响明显。分析降水量与降水强度的关系，其中冬季降水量与降水强度的相关系数较小，未通过P<0.01的显著性检验，说明冬季降水量的形成与降水强度的关联不大，进一步表明了冬季降水强度较小；春、夏、秋季的相关性虽通过P<0.01的显著性检验，但其相关系数除夏季略大于降水频次外，其它都小于降水频次，进一步表明夏季降水量受短时强降水的影响显著，总体来说降水量与降水强度的相关性不如与降水频次的相关性显著。

表1 降水量与降水频次及降水强度的相关系数

注：**. 表示在0.01水平上显著相关。

4 结论

①遵义市冬季降水量日变化不明显，一天中22—04时降水量相对略多，而12—19时降水量最少，冬季西北部各时次降水量明显多于其它地区；春季降水量日变化集中期最为突出，以00—07时降水量最大，以11—19时降水量最小；夏季降水量逐时变化分布不均匀，不同气候区在不同时段相对集中的特点较为明显，这与遵义市夏季多短时强对流天气有关，全市夏季总体存在两个高值时段，03—05时和18—19时分别为主峰值期和次峰值期；秋季降水量日变化特征与春季相似，最多时段在01—07时，最少时段在15—20时。

②遵义市降水频次春秋季多于冬夏季，且春秋季有明显的集中期，降水频次主要出现在23—09时；冬季降水频次地域特征较为明显，西部多于其它区域，总体降水易发生在夜间；夏季降水频次日变化不明显。

③遵义市冬季逐时降水强度总体较小；春秋季降水强度日变化特征相似，23—03时为降水强度最大时段；夏季降水强度日变化波动明显，存在显著的区域特征，南部地区降水强度日变化幅度比其它区域剧烈，夏季逐时降水强度总体表现出夜间和傍晚有短时段相对集中的特点，主要与山区夏季多短时强对流天气有关。

④遵义市夜雨特征显著，无论是降水量还是降水频次，60%以上的降水出现在夜间。其中以春季夜雨特征最为突出，其次是冬季，再次是秋季，而夏季夜雨表现并不十分明显。

⑤降水量与降水频次有显著的相关性，与降水强度的相关性不及降水频次，表明降水量的变化受降水频次的影响程度大于降水强度。

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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

姚正兰(1965—)，女，副高，主要从事气象服务工作,E-mail:gzzyyzl@sohu.com。

贵州省科技厅科技计划项目“贵州省交通安全气象风险区划及应用平台研究—以遵义为示范点”(黔科合SY字(2012)3054号)和遵义市气象局气象科技开放研究基金项目“遵义市暴雨气候特征及评估应用研究”(遵气科合KF[2016]02号)共同资助。

P426.61+4

A