崂山山区降水日变化特征分析

武斐斐 ，朱俊翰

（青岛市崂山区气象局，山东 青岛 266000）

受海拔高度、经纬度等的影响，不同区域降水具有不同的变化趋势。山区由于地形作用十分显著，对当地的大气环流、降水等都有不可忽视的影响，且山区由于人口密度较小，人为因素影响程度较弱，故而能较为客观地反映出由于自然原因而产生的降水等气象要素的变化[1-2]。由于地理特征，山区多为泥石流等自然灾害的高发地，因此开展山区降水变化特征研究可深入了解山区降水基本规律，从而为防灾减灾提供决策参考[3]。通常对崂山地区以前的降雨特征研究主要集中在年尺度特征变化和暴雨案例分析上，谭俊龄等人[4]研究了崂山区降水的气候与变化特征，提出崂山区夏季、秋季、冬季、汛期和年降水日数均有显著的下降趋势。乔建民等人[5]在城市化对青岛市崂山区雨岛效应的影响中指出随着崂山区城市化进程加快，雨岛效应日益明显，直接导致城市汛期降雨增加。

全球变暖已引起降水模式的重大变化，频率和强度的变化引起了科学家的广泛关注。为了了解降水形成的机理并了解当地的天气和气候特征，研究崂山地区降水变化特征非常重要，其对改善数值模型的预测功能这方面起着重要作用。目前在崂山山区的降水日变化研究方面基本为空缺，本文对崂山山区日降水变化特征进行研究，对深入认识崂山山区的气候及气候变化规律具有十分重要的意义。考虑到对崂山山区气候特征研究的迫切性和重要意义，本文利用崂山山区逐日逐时降水资料，通过分析汛期以及非汛期降水、不同时次的降水气候频率等，试图揭示崂山山区降水的日变特征，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提供一些参考。

1.研究区概况及资料和方法

1.1 研究区概况

崂山位于山东半岛的南端，在青岛东部的黄海沿岸，位于北纬36°03′-36°24′，东经120°07′-120°43′，总面积446平方公里，海岸线87.3公里。它的主峰是“巨峰”，也称为崂顶，海拔1133m。崂山山脉以崂顶为中心，向四个方向延伸，尤其是西北和西南方向，并形成了四个分支：巨峰，三标山，石门山和午山。 其余部分沿东海岸向北延伸直到即墨区以东，西面到达了西部的胶州湾，西南的其余脉线延伸到了青岛市区，在市区形成了十多个山头和连绵起伏的丘陵。 崂山山区气候是温带海洋性气候，年平均气温为12.6℃。由于海洋的影响，夏季温度低于内陆，平均温度为24℃。降水量为940-1073.7 mm，也是青岛最潮湿的地区。

1.1.1 资料

利用2010-2018年逐小时降水量数据分析降水日变化特征，时间为北京时。在崂山山区及周边区域站及国家气象观测站里选取不同山体高度和海陆分布代表站进行分析。山前低层：崂山太清（海拔高度174 m，东南沿海）、晓望（海拔高度5 m，东部沿海）；山后：崂山区气象局站（后简称崂山，海拔高度54 m，西南部）、金水路（海拔高度71 m，西部）、北宅（海拔高度41 m，西北部）；山脉中层: 北九水（海拔高度291 m，北部）、巨峰索道（海拔高度392 m，南部）、青峰顶（海拔高度268m，西部）；崂顶：崂顶（海拔高度1007 m）；北部山区: 棉花（海拔高度179 m）。

1.1.2 方法

分析指标为逐时降水强度、逐时降水频次百分比、降水昼夜变化特征。借鉴文对降水量的统计方法，对于单个气象站，逐时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。逐时降水频次百分比为降水时次占样本总时次的百分比。根据地面气象观测规范，将20-08时规定为夜间，08-20时为白天，分别计算汛期和非汛期降水量昼夜比率。首先对部分站点出现的缺省逐时降水数据进行剔除并进行整理，每小时降水量≥0.1 mm被判定为该时次有降水发生，日降水指前一日20时-当天20 时各时次≥0.1 mm的降水量累积总量。由于选取的区域自动站数据只有全年4-10月份的降水数据，并且崂山山区汛期和非汛期降水特征差异较大，所以选取4、5、10月代表非汛期，6、7、8、9代表汛期，分别进行逐时降水特征分析。

2.结果与分析

2.1 降水日变化基本特征

2.1.1 逐时降水强度日变化

图1为崂山山区汛期和非汛期逐时降水强度的时刻变化。可以看出，汛期和非汛期逐时降水强度变化特征差异很大。汛期降水强度逐时变化波动性较大，降水强度整体较强、全天降水强度有大致有5个峰值，第一个峰值出现在22时左右，北九水降水强度最强；第二个峰值出现在3时左右，晓望降水强度最强；第三个峰值出现在7-9时，晓望、太清、崂顶、巨峰索道降水强度较强；第四个峰值出现在13时左右，太清降水强度最强；第五个峰值出现在16-18时，北九水、太清、崂山降水强度较强。整体看位于东部沿海的晓望、山前低层的太清、山脉中层的北九水、青峰顶和巨峰索道以及海拔最高的崂顶降水强度变化幅度最为剧烈、降水强度较大（图1a）。非汛期降水强度整体较弱，除去崂顶在3时、太清在6时、青峰顶在12时出现几个明显峰值外，其余站点逐时变化较为平缓，逐小时平均降水量均在0.5-2.5mm左右，其中16时-24时降水强度最弱（图1b）。

图1 崂山逐时降水强度日变化（a．汛期；b．非汛期）

2.1.2 逐时降水频次百分比日变化

图2为崂山山区汛期和非汛期逐时降水频次百分比的时刻变化。可以看出汛期和非汛期降水频次均在15%-35%之间，数值相差不大。汛期的降水频率更加集中，每个站点的特征更加统一。降水频率在0-14时相对较高，其中降水最频繁发生在03-11时，而降水频率较低的发生在14-24时，其中降水最不可能发生在19-24时。在非汛期，降水频率相对平坦，降水频率相对分散，并且白天的降水频率没有特别明显的集中期。降水频次较多出现的时间在6-10时，降水频率相对较小出现在13点至23点。

图2 崂山逐时降水频次百分比日变化（a．汛期；b．非汛期）

2.2 降水昼夜基本特征

根据地面气象观测标准，分别将20到08点定义为夜晚，将08到20点定义为白天，计算出汛期和非汛期的降水昼夜率。根据崂山山区汛期和非汛期昼夜降水量对比图，可以看出汛期降水量夜间占全天的比率为48%-51%，这表明汛期的夜雨特征不明确，昼夜的降水是相同的，这与汛期特别是夏季对流降水的倾向性相吻合。在非汛期，昼夜降水量的比例为48%-63%，夜雨特征比汛期稍明显，其中夜间降水量在60%以上的有崂顶和崂山2站，北宅和青峰顶2站夜间降水量占全天比率则不到50%。由以上分析可见，崂山山区非汛期夜雨特征较为显著，尤其以崂顶和崂山2站非汛期夜雨特征最为显著。

3.结论

第一，崂山山区汛期逐时降水强度整体较强，波动性较大，整体看位于东部沿海的晓望、山前低层的太清、山脉中层的北九水、青峰顶和巨峰索道以及海拔最高的崂顶降水强度变化幅度最为剧烈、降水强度较大。非汛期降水强度整体较弱，除去崂顶在3时、太清在6时、青峰顶在12时出现几个明显峰值外，其余站点逐时变化较为平缓，其中16-24时降水强度最弱。第二，崂山山区的逐时降水频次百分比的日变化汛期表现得更为集中，各站点的特征也更为统一，03-11时最易出现降水，19-24时最不易出现降水。在非汛期，降水频率相对平缓且降水频率相对分散，并且白天的降水频率没有特别明显的集中期。 第三，在崂山山区，汛期的夜雨特征不明确，昼夜降水相同，这与汛期，尤其是夏季对流性降水容易发生的特征相吻合。非汛期的夜雨特征更为明显，尤其是崂顶和崂山2站非汛期夜雨特征最为显著。