喀什市降水的日變化特征分析

趙克明，古麗格娜·海力力，美麗巴奴·艾則孜，阿不力米提江·阿布力克木，羊　興

（1.新疆氣象臺，新疆　烏魯木齊830002；2.新疆氣象信息中心，新疆　烏魯木齊830002；3.喀什地區(qū)氣象局，新疆　喀什，844000）

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喀什市降水的日變化特征分析

趙克明1，古麗格娜·海力力2，美麗巴奴·艾則孜1，阿不力米提江·阿布力克木1，羊興3

（1.新疆氣象臺，新疆烏魯木齊830002；2.新疆氣象信息中心，新疆烏魯木齊830002；3.喀什地區(qū)氣象局，新疆喀什，844000）

摘要：利用1994—2013年5—9月喀什氣象站逐小時(shí)降水資料，分析喀什近20a降水的日變化特征。研究表明，20時(shí)至翌日06時(shí)為降水量的高值階段，最大值出現(xiàn)在01時(shí)，07—19時(shí)為降水量的低值時(shí)段，最小值出現(xiàn)在16時(shí)。降水頻次的高值區(qū)為00時(shí)至07時(shí)，降水最不易產(chǎn)生的時(shí)間為17時(shí)。降水強(qiáng)度最高值在20時(shí)，次高值為01時(shí)，也是累積降水量較大時(shí)刻，降水強(qiáng)度最低值出現(xiàn)在15時(shí)也是累積降水量的低值區(qū)?？κ驳慕邓饕远虝r(shí)性降水（1～3h）為主，多發(fā)生在傍晚至夜間，1h降水頻次最多的是量級≤1mm的降水，但1.1mm≤R1≤3.0mm量級的降水貢獻(xiàn)率最高。小雨、中雨及大雨降水過程最易發(fā)生時(shí)段均為前半夜，下午為各量級降水過程發(fā)生最少的時(shí)段。

關(guān)鍵詞：降水；日變化；雨強(qiáng)；持續(xù)時(shí)間；喀什

趙克明，古麗格娜·海力力，美麗巴奴·艾則孜，等.喀什市降水的日變化特征分析[J].沙漠與綠洲氣象，2016，10（2）：31-35.

降水是一個(gè)地區(qū)氣候變化最直接、最敏感的因素，降水量對國民經(jīng)濟(jì)和人民生產(chǎn)、生活有極其重要的影響。近年來全球氣候變化及其引發(fā)的自然災(zāi)害引起人們的普遍關(guān)注，暴雨、雪災(zāi)、洪澇災(zāi)害等不僅與降水量有關(guān)，還與降水強(qiáng)度及降水日數(shù)有密切關(guān)系[1-11]，而對于降水的研究，也由過去的單一地對降水量的研究轉(zhuǎn)向?qū)邓?、雨日、雨?qiáng)的綜合研究，因?yàn)橹挥芯C合地研究雨日和降水量才能更好地體現(xiàn)降水強(qiáng)度的變化。近年來氣象工作者逐步開展了以逐日、逐時(shí)降水資料為基礎(chǔ)的關(guān)于降水事件的研究，姚莉等[12]基于我國1991—2005年逐小時(shí)的降水觀測資料，通過概率分布、統(tǒng)計(jì)檢驗(yàn)與機(jī)制分布等方法，分析研究了我國中東部地區(qū)逐時(shí)降水強(qiáng)度的時(shí)空分布特征；周雪英等[13]利用巴音布魯克氣象站1960—2011年逐日降水資料，分析了巴音布魯克山區(qū)日降水的變化趨勢和突變特征；汪清春等[14]利用青海省1961—2002年26個(gè)代表站逐日雨量資料和青海省東部地區(qū)10個(gè)站1981—2001年降水資料自記資料，分析近40年來青海省雨日、雨強(qiáng)氣候變化；唐冶等[15]利用1991—2011年5—9月伊寧市氣象站逐小時(shí)降水資料，分析了伊寧近21 a降雨特征；尤煥苓等[16]采用15個(gè)常規(guī)氣象站1961—2010年逐日降水?dāng)?shù)據(jù)資料，分析了北京地區(qū)降水量、降水日數(shù)和降水強(qiáng)度的變化趨勢；王世杰等[17]利用1991—2010 年5—9月烏魯木齊市氣象站降水量資料，分析了烏魯木齊近20 a降雨特征；黃秋霞等[18]基于伊寧市2007—2011年逐時(shí)自動站降水資料，分析主汛期（5—8月）降水日變化特征。

喀什地處歐亞大陸中部的中緯度地區(qū)，并且2010年喀什辟為國家第六經(jīng)濟(jì)特區(qū)，也成為中國內(nèi)陸第一個(gè)經(jīng)濟(jì)特區(qū)，因此研究了解喀什降水特征不僅對人民生活極其重要，也對今后喀什經(jīng)濟(jì)發(fā)展極為重要。近年來也有許多氣象工作者對喀什降水開展了研究，黃艷等[19]選用喀什地區(qū)1961—2005年45 a的逐月降水量資料，分析了喀什地區(qū)平原和山區(qū)年降水量的分布特征；鄭紅蓮等[20]利用喀什地區(qū)1951—2008年的月平均氣溫、降水資料，用經(jīng)驗(yàn)函數(shù)擬合法和小波分析法對喀什地區(qū)的月平均氣溫和月降水量的變化趨勢和周期變化進(jìn)行了分析研究。但上述研究多基于日、月降水量進(jìn)行分析，由于觀測資料的限制，對喀什降雨精細(xì)化特征研究很少。本文利用1994—2013年5—9月喀什氣象站的逐小時(shí)降水資料，從多種角度分析近20 a喀什降水的日變化特征，試圖給出具有較多參考信息的分析結(jié)果，為精細(xì)化降雨預(yù)報(bào)預(yù)警提供基礎(chǔ)性背景資料。

1　資料與方法

選用經(jīng)過新疆氣象局信息中心校驗(yàn)后的喀什市氣象站1994—2013年5—9月的逐小時(shí)降水量資料，通過篩選去除缺測的降水記錄，對逐小時(shí)降水頻次、高發(fā)時(shí)段和不同量級逐時(shí)雨強(qiáng)發(fā)生頻次、雨日等進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析。雨日定義為日降雨量大于等于0.1 mm的日數(shù)，如果前一日20時(shí)（北京時(shí)，下同）到當(dāng)日20時(shí)之間降水量大于等于0.1 mm，就記為一個(gè)雨日，這24 h雨量稱為日雨量。根據(jù)新疆降水量等級標(biāo)準(zhǔn)[21]，定義小雨日為日雨量≥0.1 mm且≤6 mm的日數(shù)；中雨日為日雨量≥6.1 mm且≤12 mm的日數(shù)；大雨為日雨量≥12.1 mm且≤24 mm的日數(shù)；暴雨日為日雨量＞24 mm的日數(shù)。

當(dāng)一次降水結(jié)束后6 h沒有降水發(fā)生，就認(rèn)為該次降水過程結(jié)束。例如：02時(shí)持續(xù)4 h降水就是指：01:01開始、止于05時(shí)的降水過程。在分析不同量級降水過程變化特征時(shí)，過程降水量用R表示，當(dāng)0.1 mm≤R≤6.0 mm時(shí)定義為一個(gè)小雨過程；當(dāng)6.1 mm≤R≤12.0 mm時(shí)定義為一個(gè)中雨過程；當(dāng)12.1 mm≤R≤24.0 mm時(shí)定義為一個(gè)大雨過程；R≥24.1 mm時(shí)定義為一個(gè)暴雨過程。對于不同量級降水的日變化特征的分析，將每日24 h分成4個(gè)時(shí)段，考慮到喀什所處的時(shí)區(qū)，4個(gè)時(shí)段分別為：上午（09—14時(shí)）、下午（15—20時(shí)）、前半夜（21—02時(shí)）、后半夜（03—08時(shí)），然后統(tǒng)計(jì)各量級降水的頻次、持續(xù)時(shí)間、發(fā)生時(shí)段。

對于逐小時(shí)降水頻次的統(tǒng)計(jì)，只要該時(shí)刻內(nèi)降水量大于0.1 mm，就認(rèn)為該小時(shí)內(nèi)有一次降水發(fā)生，然后統(tǒng)計(jì)各時(shí)次降水頻次的總和。雨強(qiáng)，又稱為降雨強(qiáng)度，指單位時(shí)間的降雨量，文中雨強(qiáng)均指1 h雨強(qiáng)。將1 h雨強(qiáng)（1 h降水量用R1表示）分為6個(gè)量級，即R1≤1 mm，1.1 mm≤R1≤3 mm，3.1 mm≤R1≤5 mm，5.1 mm≤R1≤7 mm，7.1 mm≤R1≤9 mm，R1≥9.1 mm，分別統(tǒng)計(jì)各量級發(fā)生頻次。將1 h雨強(qiáng)不同量級降水量總和占各量級降水量總和的百分比稱為各量級降水對總降水量的貢獻(xiàn)率。

2　降水的日變化特征分析

2.1逐時(shí)降水日變化特征

利用1994—2013年喀什夏半年逐時(shí)降水資料，計(jì)算24 h逐時(shí)累積的降水量。從圖1中可知，喀什市一日內(nèi)不同時(shí)次的累積降水量存在明顯的波動，最大值出現(xiàn)在01時(shí)，為99.3 mm，其次為02時(shí)，96.6 mm，最小值出現(xiàn)在16時(shí)，為12.5 mm。降水量存在一個(gè)高值區(qū)和一個(gè)低值區(qū)，07—19時(shí)為降水量的低值時(shí)段，僅占24 h降水總量的28.74%，20時(shí)—翌日06時(shí)為降水量的高值階段。從多年累積逐時(shí)降水量來看，降水量最大時(shí)刻01時(shí)多年累積降水量為16時(shí)的8倍。

圖1　1994—2013年5—9月逐小時(shí)多年累積降水量日變化

2.2逐時(shí)降水頻次和降水強(qiáng)度日變化

從喀什市20 a累積降水頻次分布來看（圖2a），00—07時(shí)為降水易發(fā)生時(shí)段，該時(shí)間段降水發(fā)生次數(shù)為624次，這8個(gè)時(shí)次內(nèi)的降水頻次總和占到24 h降水頻次總和的51.87%，且這一時(shí)段的每個(gè)時(shí)刻降水頻次超過50次，其中夜間02時(shí)降水次數(shù)最多，達(dá)98次。08—23時(shí)為降水頻次的低值區(qū)間，最小值在17時(shí)，降水次數(shù)為19次，約為最大值的1/5。

從多年降水強(qiáng)度日變化特征（圖2b）來看，降水強(qiáng)度波動性較大，降水強(qiáng)度最高值在20時(shí)，為1.53 mm·h-1，但20時(shí)降水的累積降水量和降水頻次低于平均值；次高值為01時(shí)，為1.13 mm·h-1，01時(shí)是累積降水量最大時(shí)刻。降水強(qiáng)度最低值出現(xiàn)在15時(shí)，為0.59 mm·h-1，15時(shí)降水的累積降水量和降水頻次低于平均值且屬于較低狀態(tài)。因此，最高和最低累積降水量、降水頻次和降水強(qiáng)度時(shí)刻并不一致。從全天來看，01時(shí)、02時(shí)、03時(shí)、14時(shí)、18時(shí)、19時(shí)、20時(shí)和22時(shí)的降水強(qiáng)度大于平均值，其余時(shí)間段的降水強(qiáng)度低于平均值。

2.3不同持續(xù)時(shí)間降水日變化及晝夜分布特征

圖2　1994—2013年5—9月逐小時(shí)多年累積降水頻次（a）、平均降水強(qiáng)度（b）日變化

圖3給出了不同持續(xù)時(shí)間降水的日變化特征，可以看出不同持續(xù)時(shí)間的降水在一日內(nèi)表現(xiàn)出不同的變化特征。持續(xù)時(shí)間在1～3 h的降水18—翌日06時(shí)為多發(fā)階段，其中02時(shí)為最大值，07—17時(shí)為低值區(qū)，13時(shí)和17時(shí)為最低值。隨著持續(xù)時(shí)間的增加，降水的日變化趨勢表現(xiàn)出不同特點(diǎn)，持續(xù)時(shí)間4～6 h的降水高值區(qū)集中在夜間至上午，分別為20—翌日04時(shí)，其次是09—12時(shí)，其中01時(shí)為最大值，07時(shí)沒有持續(xù)4～6 h的降水發(fā)生，13—19時(shí)為低值區(qū)間，其中15—17時(shí)均沒有持續(xù)4～6 h的降水發(fā)生。持續(xù)7～9 h的降水23時(shí)—翌日02時(shí)較集中連續(xù)發(fā)生，00時(shí)為出現(xiàn)最大值，其它時(shí)間斷續(xù)發(fā)生，其中03、05、08、09、12、13和15時(shí)至19時(shí)及20時(shí)均沒有持續(xù)7～9 h的降水發(fā)生。持續(xù)10～12 h的降水集中在00、01、04、06、09、10、20和23時(shí)發(fā)生，其中00時(shí)為5次最大，其它時(shí)間均沒有發(fā)生持續(xù)10～12 h降水過程。持續(xù)13～15 h的降水在04時(shí)、20時(shí)在24 h內(nèi)最大值，均為2次，00—02時(shí)、06—08時(shí)、16時(shí)、18時(shí)和20時(shí)均為1次，其它時(shí)間沒有發(fā)生持續(xù)13～15 h的降水過程。持續(xù)時(shí)間≥16 h降水過程在20 a內(nèi)僅發(fā)生4時(shí)次，分別在01時(shí)、02時(shí)、05時(shí)和21時(shí)，其中最大值為2次，于01時(shí)和05時(shí)，而02時(shí)和21時(shí)均為1次發(fā)生持續(xù)≥16 h降水過程。

圖3　不同持續(xù)時(shí)間降水日變化

不同持續(xù)時(shí)間降水過程起始時(shí)間日變化統(tǒng)計(jì)分析表明：喀什降水在前半夜至后半夜以短時(shí)性降水為主?？κ步?0 a共400次降水過程（圖4），其中以短時(shí)性降水占多數(shù)，持續(xù)1 h降水有150次，占降水總頻次的37.5%，持續(xù)2 h降水有74次，占降水總頻次的18.5%，持續(xù)3 h、4 h、5 h和6 h降水分別占降水總頻次的8.5%、8.75%、4.25%和7%，而持續(xù)時(shí)間在7 h以上的降水頻次總和僅占降水總數(shù)的15.5%。

圖4　不同持續(xù)時(shí)間降水頻次

通過對1 h雨強(qiáng)的統(tǒng)計(jì)得出喀什20 a中逐小時(shí)降水頻次共1203，降水量總和為1029.9 mm（圖5），1 h降水量R1≤1.0 mm的頻次最高，共有904次，占各量級降水頻次總和的75.15%，降水量為298.5 mm，對降水總量的貢獻(xiàn)率為28.98%。1.1 mm≤R1≤3.0 mm量級的降水共有235次，約占各量級降水頻次總和的19.53%，降水量為403.4 mm，對降水總量的貢獻(xiàn)率為39.17%。3.1 mm≤R1≤5.0 mm量級的降水共有40次，占各量級降水頻次總和的3.30%，降水量為150.1 mm，對降水總量的貢獻(xiàn)率為14.57%。5.1 mm≤R1≤7.0 mm量級的降水共有15次，占各量級降水頻次總和的1.25%，降水量為85.7 mm，對降水總量的貢獻(xiàn)率為8.32%。7.1 mm≤R1≤9.0 mm和R1≥9.1mm量級的降水分別有4次和5次，分別占各量級降水頻次總和0.33% 和0.42%，降水量分別為31.6 mm和60.6 mm，對降水總量的貢獻(xiàn)率分別為3.07%和5.88%?？κ彩? h最大雨強(qiáng)出現(xiàn)在2012年7月19日20時(shí)，降水量達(dá)14.1 mm，該小時(shí)內(nèi)降水量已達(dá)新疆12 h降水量等級標(biāo)準(zhǔn)的暴雨量級。

綜上所述，近20 a喀什市1 h降水頻次最多的是量級≤1 mm的降水，其次是1.1 mm≤R1≤3.0 mm量級的降水，但是從對降水量貢獻(xiàn)率來看，1.1 mm≤R1≤3.0 mm量級的降水貢獻(xiàn)率最高，其次才是量級≤1 mm的降水。

圖5　不同量級雨強(qiáng)降水量及頻次變化特征

2.4不同量級降水過程的日變化特征

圖6為不同量級降水過程發(fā)生時(shí)段的統(tǒng)計(jì)圖，小雨、中雨及大雨降水過程最易發(fā)生在前半夜，出現(xiàn)頻次依次為117次、21次、7次，分別占各量級降水過程頻次總和的44%、57%、58%；20a中唯一1次的暴雨過程也發(fā)生在前半夜。小雨、中雨及大雨過程較為容易發(fā)生在后半夜?？傮w上來看，各量級降水發(fā)生最少的時(shí)段均為下午，該時(shí)段內(nèi)的小雨、中雨過程頻次依次為33次、1次，分別占各量級降水過程頻次總和的12%、2.7%，在20 a中該時(shí)段內(nèi)均沒發(fā)生大雨或暴雨過程。

圖6　不同量級降水過程發(fā)生時(shí)段統(tǒng)計(jì)圖

3　結(jié)論

（1）喀什市日累積降水量和降水頻次存在明顯的波動，降水量最大值出現(xiàn)在01時(shí)，最小值出現(xiàn)在16時(shí)，20時(shí)—翌日06時(shí)為降水量的高值階段，07—19時(shí)為降水量的低值時(shí)段。00—07時(shí)為降水易發(fā)生時(shí)段，其中夜間02時(shí)降水次數(shù)最多，08—23時(shí)為降水頻次的低值區(qū)間，最小值在17時(shí)。降水強(qiáng)度最高值在20時(shí)，但20時(shí)降水的累積降水量和降水頻次卻低于平均值；次高值為01時(shí)，也是累積降水量最大時(shí)刻。降水強(qiáng)度最低值出現(xiàn)在15時(shí)，15時(shí)降水的累積降水量和降水頻次低于平均值且屬于較低狀態(tài)。

（2）一日內(nèi)不同持續(xù)時(shí)間的降水呈現(xiàn)出不同的變化特征，短時(shí)性降水（1～3 h）主要發(fā)生在傍晚至夜間，持續(xù)4～6 h降水多集中在夜間至上午，持續(xù)7～9 h、10～12 h及以上降水多發(fā)生在夜間。喀什的降水主要以短時(shí)性降水（1～6 h）為主，占總降水頻次的84.5%，最多為持續(xù)1h的降水。

（3）1h降水頻次最多的是量級≤1 mm的降水，其次是1.1 mm≤R1≤3.0 mm量級的降水，但是從對降水量貢獻(xiàn)率來看，1.1 mm≤R1≤3.0 mm量級的降水貢獻(xiàn)率最高，其次才是量級≤1 mm的降水。

（4）小雨、中雨及大雨降水過程最易發(fā)生時(shí)段均為前半夜，下午為各量級降水過程發(fā)生最少的時(shí)段。

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Characteristic Analysison the DiurnalVariation ofPrecipitation in Kashgar

ZHAO Keming1，Gulgina Helil2，M ihribanurAziz1，Ablimitjano Ablikim1，YANG Xin3
（1.Xinjiang MeteorologicalObservatory，Urumqi830002，China；2.Xinjiang MeteorologicalInformation Center，Urumqi830002，China；3.KashgarMeteorologicalBureau，Kashgar844000，China)）

AbstractBased on the hourly precipitation data in main flood season（May-September）from 1994 to 2013 in Kashgarmeteorologicalstation,the diurnalvariation characteristicsofrainfallin recent20 years were analyzed.The results showed thatthe rainfallwas mainly concentrated at 20:00 to 6:00 nextday of Beijing time,with the maximum rainfallappearing at1:00,while the period from 7:00 to 19:00 was the low value section ofthe rainfall,with the minimum rainfall appearint at 16:00. The high value of rainfall frequency occurred at 00:00 to 7:00, with the minimum valueappearingat17:00.The largestrainfallintensitygenerallyappeared at16:00,and it took second place at 15:00, with the largest accumulated precipitation. The minimum rainfall intensity generally appeared at15:00 corresponding to the low value ofaccumulated precipitation. The 1～3 h rainfallwasmore frequentand mainly occurred atevening and night.The maximum of rainfall frequency in 1 h was the precipitation less than or equal to 1.0 mm, however the precipitation more than orequalto 1.1 mm butlessthan orequalto 3.0 mm had main contribution to the total1h precipitation.The lightrain,moderate rain,and heavy rain mosteasily occurred at thefirsthalfofnight（21:00-2:00）,and did noteasilyoccurred in theafternoon.

Key wordsrainfall；diurnalvariation；rainfallintensity；rainfallduration；Kashgar

中圖分類號：P468.024

文獻(xiàn)標(biāo)識碼：B

文章編號：1002-0799（2016）02-0031-05

doi：10.3969/j.issn.1002-0799.2016.02.005

收稿日期：2015-08-20；修回日期：2015-10-28

基金項(xiàng)目：新疆維吾爾自治區(qū)科技支撐項(xiàng)目（201533113）。

作者簡介：趙克明（1983-），男，工程師，主要從事中短期天氣預(yù)報(bào)與服務(wù)工作。E-mail：zkm226@sina.com