深圳降水的周末效應淺析

力 梅 鄭群峰 陳 潛 盧 超

(深圳市國家氣候觀象臺，廣東深圳 518040）

所謂周末效應(又稱星期效應），最早是指股票市場的收益率在一周之內存在差異，后來有學者提出，城市作為人類生產生活的人造空間，氣候也有以周(7天）為周期的變化特征，城市氣候環境的周末效應研究由此逐漸展開。據劉琴［1］介紹，美國國家海洋和大氣層管理署的科學家研究得出世界上不少城市的氣溫日較差(日最高氣溫和日最低氣溫差）會以7天為周期變動，他們在35%的觀測點發現了明顯的“周末效應”，這種效應在不同地方表現形式并不完全一樣。章志芹［2］等研究證實無錫空氣污染物濃度有著較明顯的周末效應，周六、周日的平均污染濃度值明顯小于周一至周五的平均污染濃度值。段春鋒［3］等研究表明，長江三角洲4個省會城市的氣溫變化具有明顯的周末效應現象并存在季節差異。李文莉［4］等研究表明蘭州城市日平均氣溫距平存在明顯的周變化，雙休日平均氣溫比工作日平均氣溫明顯偏高，即存在顯著的“周末效應”;蘇晨等［5］分析了北京地區夏季城市、郊區和山區的氣溫日較差、相對濕度、水汽壓和降水頻次的周循環效應，結果表明北京地區隨著城市化進展，周末效應不斷增強，周末效應在城市、郊區和山區都存在。龔道溢等［6］對我國東部地區降水頻次進行了研究，證實其存在明顯的周末效應，表現為周末降水頻次的增加以及周中降水頻次的減少。

深圳地處廣東省中南沿海，依山面海，面積約2000平方公里。1980年之前，深圳還是一個小縣城，1980年8月成為經濟特區后，深圳經歷了高速度的城市化進程，截止2010年，深圳人口已由1980年的不足1萬人變成常住人口超過1000萬，機動車保有量超過了150萬輛，深圳的高速城市化進程在世界范圍內都是罕見的例子。與此同時，作為一個經濟高度發達的城市，深圳又飽受暴雨的影響，每年都有因為暴雨引發的城市內澇見諸報道。因此對深圳降水的周末效應進行研究，不僅有助于進一步認識城市氣候周末效應的特點，對城市防御氣象災害也有指導意義。

1 資料及方法

本文所用的資料為深圳基本站(WMO編號59493）在1981－2010年間的日雨量、降水頻次(不含0.0 mm）資料。在評判是否存在周末效應方面，參考龔道溢等［5］的研究方法，通過如下步驟予以計算:①計算30年內一周各天出現的雨日總數，尋找工作日內降水頻次最低的一天，記為星期N;②將周六的數據(雨量、降雨頻次、相對濕度）減去星期N的數據，作為評判周末效應的指標，若該指標為正，則認為存在周末效應，若為0或負，則不存在周末效應。

2 結果與分析

2.1 降雨頻次的周末效應

分析1981－2010年深圳總降雨頻次在一周內的分布，發現一周之中以周一的降水頻次最少，周六的降水頻次最多。根據龔道溢等［6］的分析，中國東部沿海地區大多數城市都存在周末降水頻次比工作日降水頻次多的特征，本文的數據分析結果與之一致。

圖1 1981－2010年深圳降水頻次在一周內的分布

按照第2節中所述步驟，選取周六數據與周一數據(頻次、雨量、相對濕度）相減，即可得到判斷是否存在周末效應的指標D。

一年中，四季的降水日數受水汽條件、天氣系統等各方面條件的影響，降水日數差別較大，因此，分析四季降水日數的周末效應對預報服務具有一定的指導意義。同樣方法得到春(3－5月）、夏(6－8月）、秋(9－11月）、冬(12－次年2月）四季周末效應指標D值分別為10、2、2、9，可見，四季均存在明顯的周末效應，尤以春季和冬季更為顯著。

2.2 雨量的周末效應

取周六日雨量與周一日雨量差值，得到判斷日雨量周末效應的指標Dp，表1給出了30年周末效應指標Dp值和近30年不同年代的周末效應指標Dp值，根據該表可分析日雨量的周末效應特征。

表1 平均日雨量的周末效應分析

根據表1，1981－2010年這30年中，Dp值為0.5 mm，大于0，表明日雨量的周末效應是存在的。而分時間段的Dp值對比則表明，在過去30年的各個時段，降雨量均存在一定的周末效應，并且隨著時間的推進在逐漸增強。

深圳地處華南沿海，為亞熱帶季風氣候區，其一年四季降水變化差異較大。為此，進一步分析30年日雨量四季周末效應Dp值列于表2中。由表2可知，四季中春季、夏季日雨量存在周末效應，尤其是夏季平均日雨量的周末效應在四季中最為顯著。相對而言，秋冬兩季的平均日雨量則不存在周末效應。

綜合本節分析可知，降雨頻次和降雨量在過去30年中的不同年代均存在周末效應。從不同季節來看，各個季節的降雨頻次都存在周末效應，而日雨量則只有在春夏兩季存在明顯的周末效應。綜合分析可知，過去30年中夏季的降雨量占年總雨量的52.7%，夏季日平均雨量的周末效應特征對年度總平均日雨量的周末效應起到了決定性作用，因此，即使秋、冬季日雨量不存在周末效應，30年平均日雨量依然存在周末效應。

表2 不同季節平均日雨量的周末效應分析

2.3 降雨與其它要素的關系

降水的形成的必要條件是水汽、凝結核和上升運動，因此，本文根據所掌握的資料情況，進一步從水汽、近幾年可吸入顆粒物(PM10）指數變化等方面研究其是否與降水的上述周末效應具有相關性。

對1981－2010年30年間的平均相對濕度周末效應進行分析，得到其周末效應指標Dh。不同時段和不同季節的Dh值如表3和表4所示。

表3 平均相對濕度的周末效應分析

表4 不同季節平均相對濕度的周末效應分析

從表3可知，過去30年平均相對濕度的Dh值為0.59，大于0，說明平均相對濕度存在周末效應，這種效應與降水頻次和平均日雨量存在較好的對應關系。而三個不同年代的Dh值分別為:0.72、0.23、0.81，均存在周末效應。從表4四季平均相對濕度來看，春季和夏季的平均相對濕度周末效應相對明顯，冬季周末效應較弱，秋季無周末效應。這些結果均與日雨量周末效應存在一定的對應關系。

王瑋［7］等研究表明，在單一考慮降水因素的情況下，降水過程中和降水后氣溶膠濃度下降。結合日雨量周末效應特征，本文分析了2005－2010年間可吸入顆粒物(PM10）指數周末效應。計算表明，可吸入顆粒物指數周末效應檢驗值為－1.21，即周六的可吸入顆粒物(PM10）指數比周一低，同期的平均日雨量(2005－2010年）周末效應檢驗值為3.3，周六平均日雨量大于周一平均日雨量，這與可吸入顆粒物(PM10）指數周末效應反相變化正好驗證了王瑋等人的研究成果。

王瑋［7］、王春明［8］等人研究表明，氣溶膠濃度較大時，能夠抑制云中的暖雨過程，延緩暖云降水，減少地面累積降雨量(約20%），而氣溶膠濃度較小時，云中暖雨過程更活躍。根據有關資料分析，工作日受工廠開工等影響，空氣中大粒子可吸入顆粒物濃度高，不利于降水，而周末城市空氣中細粒子顆粒物占主要成份，細粒子的增加有利于降水，結合相對濕度的周末效應特征(周末相對濕度增加），兩者在周末均對降水有利，周末降水多于工作日也就成為必然了。

3 結論

利用深圳市國家基本氣象站1981－2010年降水日數據，從降水頻次和降水量兩個角度，分析了深圳降水的周末效應，得出如下主要結論:

(1）30年降水總頻次、平均日雨量、最大日雨量均存在周末效應，周六降水頻次、平均日雨量和最大降水量均高于周一。

(2）30年中各年代降水頻次周末效應隨著時間的推進而逐漸減弱，而平均日雨量周末效應卻隨著時間的推進在緩慢增強。

(3）四季中，降水頻次均存在周末效應，平均日雨量則只在春季、夏季存在周末效應。

(4）30年平均相對濕度和分段平均相對濕度均與平均日雨量有較好的對應關系。

(5）近6年的PM10資料分析表明，平均日雨量與可吸入顆粒物指數具有反相的周末效應關系。

［1］劉琴，《天氣溫差變化存在周末效應》，大眾科技報，2003年9月23日版.

［2］章志芹，唐健，湯劍平.無錫空氣污染指數、氣象要素的周末效應，南京大學學報(自然科學），2007，43(6）:643 －654.

［3］段春鋒，繆啟龍，馬利，等.長江三角洲地區氣溫變化的周末效應，長江流域資源與環境，2012，21(4）:482－488.

［4］李文莉，李棟梁，楊民.近50年蘭州城鄉氣溫變化特征及其周末效應，高原氣象，2006，25(6）:1161 －1167.

［5］蘇晨，劉偉東，竇軍霞.北京地區近30年夏季氣象要素的周末效［C］.中國氣象學會2008年年會城市氣象與城市可持續發展分會場論文集，北京，2008.

［6］龔道溢，郭棟，羅勇.中國夏季日降水頻次的周末效應，氣候變化研究進展，2006，2(3）:131 －134.

［7］王瑋，趙德山，陳延智，等.大氣氣溶膠與降水相互影響的探討，環境科學研究，1988，1，(1）:38 －44.

［8］王春明，葉家東.氣溶膠濃度影響暖雨過程的數值模擬試驗，氣象科學，1997，17，(4）:316 －324.