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降水資料，分析喀什近20a降水的日變化特征。研究表明，20時至翌日06時為降水量的高值階段，最大值出現在01時，07—19時為降水量的低值時段，最小值出現在16時。降水頻次的高值區為00時至07時，降水最不易產生的時間為17時。降水強度最高值在20時，次高值為01時，也是累積降水量較大時刻，降水強度最低值出現在15時也是累積降水量的低值區。喀什的降水主要以短時性降水（1～3h）為主，多發生在傍晚至夜間，1h降水頻次最多的是量級≤1mm的降水，但1.1mm≤R1≤3.0mm量級的降水貢獻率最高。小雨、中雨及大雨降水過程最易發生時段均為前半夜，下午為各量級降水過程發生最少的時段。

關鍵詞：降水；日變化；雨強；持續時間；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.

降水是一個地區氣候變化最直接、最敏感的因素，降水量對國民經濟和人民生產、生活有極其重要的影響。近年來全球氣候變化及其引發的自然災害引起人們的普遍關注，暴雨、雪災、洪澇災害等不僅與降水量有關，還與降水強度及降水日數有密切關系[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向對降水量、雨日、雨強的綜合研究，因為只有綜合地研究雨日和降水量才能更好地體現降水強度的變化。近年來氣象工作者逐步開展了以逐日、逐時降水資料為基礎的關于降水事件的研究，姚莉等[12]基于我國1991—2005年逐小時的降水觀測資料，通過概率分布、統計檢驗與機制分布等方法，分析研究了我國中東部地區逐時降水強度的時空分布特征；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個代表站逐日雨量資料和青海省東部地區10個站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個常規氣象站1961—2010年逐日降水數據資料，分析了北京地區降水量、降水日數和降水強度的變化趨勢；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，并且2010年喀什辟為國家第六經濟特區，也成為中國內陸第一個經濟特區，因此研究了解喀什降水特征不僅對人民生活極其重要，也對今后喀什經濟發展極為重要。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1961—2005年45 a的逐月降水量資料，分析了喀什地區平原和山區年降水量的分布特征；鄭紅蓮等[20]利用喀什地區1951—2008年的月平均氣溫、降水資料，用經驗函數擬合法和小波分析法對喀什地區的月平均氣溫和月降水量的變化趨勢和周期變化進行了分析研究。但上述研究多基于日、月降水量進行分析，由于觀測資料的限制，對喀什降雨精細化特征研究很少。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果，為精細化降雨預報預警提供基礎性背景資料。

1　資料與方法

選用經過新疆氣象局信息中心校驗后的喀什市氣象站1994—2013年5—9月的逐小時降水量資料，通過篩選去除缺測的降水記錄，對逐小時降水頻次、高發時段和不同量級逐時雨強發生頻次、雨日等進行統計分析。雨日定義為日降雨量大于等于0.1 mm的日數，如果前一日20時（北京時，下同）到當日20時之間降水量大于等于0.1 mm，就記為一個雨日，這24 h雨量稱為日雨量。根據新疆降水量等級標準[21]，定義小雨日為日雨量≥0.1 mm且≤6 mm的日數；中雨日為日雨量≥6.1 mm且≤12 mm的日數；大雨為日雨量≥12.1 mm且≤24 mm的日數；暴雨日為日雨量＞24 mm的日數。

當一次降水結束后6 h沒有降水發生，就認為該次降水過程結束。例如：02時持續4 h降水就是指：01:01開始、止于05時的降水過程。在分析不同量級降水過程變化特征時，過程降水量用R表示，當0.1 mm≤R≤6.0 mm時定義為一個小雨過程；當6.1 mm≤R≤12.0 mm時定義為一個中雨過程；當12.1 mm≤R≤24.0 mm時定義為一個大雨過程；R≥24.1 mm時定義為一個暴雨過程。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個時段，考慮到喀什所處的時區，4個時段分別為：上午（09—14時）、下午（15—20時）、前半夜（21—02時）、后半夜（03—08時），然后統計各量級降水的頻次、持續時間、發生時段。

對于逐小時降水頻次的統計，只要該時刻內降水量大于0.1 mm，就認為該小時內有一次降水發生，然后統計各時次降水頻次的總和。雨強，又稱為降雨強度，指單位時間的降雨量，文中雨強均指1 h雨強。將1 h雨強（1 h降水量用R1表示）分為6個量級，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，分別統計各量級發生頻次。將1 h雨強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率。

2　降水的日變化特征分析

2.1逐時降水日變化特征

利用1994—2013年喀什夏半年逐時降水資料，計算24 h逐時累積的降水量。從圖1中可知，喀什市一日內不同時次的累積降水量存在明顯的波動，最大值出現在01時，為99.3 mm，其次為02時，96.6 mm，最小值出現在16時，為12.5 mm。降水量存在一個高值區和一個低值區，07—19時為降水量的低值時段，僅占24 h降水總量的28.74%，20時—翌日06時為降水量的高值階段。從多年累積逐時降水量來看，降水量最大時刻01時多年累積降水量為16時的8倍。

圖1　1994—2013年5—9月逐小時多年累積降水量日變化

2.2逐時降水頻次和降水強度日變化

從喀什市20 a累積降水頻次分布來看（圖2a），00—07時為降水易發生時段，該時間段降水發生次數為624次，這8個時次內的降水頻次總和占到24 h降水頻次總和的51.87%，且這一時段的每個時刻降水頻次超過50次，其中夜間02時降水次數最多，達98次。08—23時為降水頻次的低值區間，最小值在17時，降水次數為19次，約為最大值的1/5。

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

2.3不同持續時間降水日變化及晝夜分布特征

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

圖3給出了不同持續時間降水的日變化特征，可以看出不同持續時間的降水在一日內表現出不同的變化特征。持續時間在1～3 h的降水18—翌日06時為多發階段，其中02時為最大值，07—17時為低值區，13時和17時為最低值。隨著持續時間的增加，降水的日變化趨勢表現出不同特點，持續時間4～6 h的降水高值區集中在夜間至上午，分別為20—翌日04時，其次是09—12時，其中01時為最大值，07時沒有持續4～6 h的降水發生，13—19時為低值區間，其中15—17時均沒有持續4～6 h的降水發生。持續7～9 h的降水23時—翌日02時較集中連續發生，00時為出現最大值，其它時間斷續發生，其中03、05、08、09、12、13和15時至19時及20時均沒有持續7～9 h的降水發生。持續10～12 h的降水集中在00、01、04、06、09、10、20和23時發生，其中00時為5次最大，其它時間均沒有發生持續10～12 h降水過程。持續13～15 h的降水在04時、20時在24 h內最大值，均為2次，00—02時、06—08時、16時、18時和20時均為1次，其它時間沒有發生持續13～15 h的降水過程。持續時間≥16 h降水過程在20 a內僅發生4時次，分別在01時、02時、05時和21時，其中最大值為2次，于01時和05時，而02時和21時均為1次發生持續≥16 h降水過程。

圖3　不同持續時間降水日變化

不同持續時間降水過程起始時間日變化統計分析表明：喀什降水在前半夜至后半夜以短時性降水為主。喀什近20 a共400次降水過程（圖4），其中以短時性降水占多數，持續1 h降水有150次，占降水總頻次的37.5%，持續2 h降水有74次，占降水總頻次的18.5%，持續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%，而持續時間在7 h以上的降水頻次總和僅占降水總數的15.5%。

圖4　不同持續時間降水頻次

通過對1 h雨強的統計得出喀什20 a中逐小時降水頻次共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，對降水總量的貢獻率分別為3.07%和5.88%。喀什市1 h最大雨強出現在2012年7月19日20時，降水量達14.1 mm，該小時內降水量已達新疆12 h降水量等級標準的暴雨量級。

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率來看，1.1 mm≤R1≤3.0 mm量級的降水貢獻率最高，其次才是量級≤1 mm的降水。

圖5　不同量級雨強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生時段的統計圖，小雨、中雨及大雨降水過程最易發生在前半夜，出現頻次依次為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次的暴雨過程也發生在前半夜。小雨、中雨及大雨過程較為容易發生在后半夜。總體上來看，各量級降水發生最少的時段均為下午，該時段內的小雨、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中該時段內均沒發生大雨或暴雨過程。

圖6　不同量級降水過程發生時段統計圖

3　結論

（1）喀什市日累積降水量和降水頻次存在明顯的波動，降水量最大值出現在01時，最小值出現在16時，20時—翌日06時為降水量的高值階段，07—19時為降水量的低值時段。00—07時為降水易發生時段，其中夜間02時降水次數最多，08—23時為降水頻次的低值區間，最小值在17時。降水強度最高值在20時，但20時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，也是累積降水量最大時刻。降水強度最低值出現在15時，15時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。

（2）一日內不同持續時間的降水呈現出不同的變化特征，短時性降水（1～3 h）主要發生在傍晚至夜間，持續4～6 h降水多集中在夜間至上午，持續7～9 h、10～12 h及以上降水多發生在夜間。喀什的降水主要以短時性降水（1～6 h）為主，占總降水頻次的84.5%，最多為持續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率來看，1.1 mm≤R1≤3.0 mm量級的降水貢獻率最高，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生時段均為前半夜，下午為各量級降水過程發生最少的時段。

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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

文獻標識碼：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

基金項目：新疆維吾爾自治區科技支撐項目（201533113）。

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