湖北省夏季降水日變化特征

林春澤,劉琳,林文才,白永清,祁海霞,楊浩

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湖北省夏季降水日變化特征

林春澤①*,劉琳①②,林文才③,白永清①,祁海霞②,楊浩①

① 中國氣象局 武漢暴雨研究所 暴雨監測預警湖北省重點實驗室，湖北 武漢，430205；

② 武漢中心氣象臺，湖北 武漢，430074;

③ 廣水市氣象局，湖北 廣水，432700

2016-01-30收稿，2016-03-16接受

國家重點基礎研究發展計劃(973計劃)項目(2012CB417204);國家自然科學基金資助項目(41375057；41375041；51379149);武漢暴雨研究所2016年基本科研業務費項目

摘要利用2001—2014年湖北省77個氣象觀測站的整點逐時降水數據，通過劃分不同區域和三種量級降水的方法，分析了夏季(6—8月)降水日變化特征。結果表明：1)湖北省夏季降水日變化特征非常明顯，降水量曲線呈雙峰結構，峰值出現在08時和17時(北京時間，下同)，降水頻次與降水強度均呈現 “一主一次”的雙峰結構，這主要與青藏高原東移來的天氣系統自西向東的滯后性以及局地熱力強迫有關，發生在傍晚(15—18時)的降水強度有明顯的年際增強趨勢。2)湖北省降水日變化特征區域差異顯著，鄂西北與鄂西南降水峰值主要出現在傍晚和夜間，谷值出現在正午，鄂東三個區域的降水峰值出現在上午和傍晚，谷值出現在午夜。3)近14 a 強度為0～20 mm/h的降水呈現減少趨勢，主要發生在鄂西地區。其日變化曲線為“一主一次”的雙峰結構，主(次)峰值出現在07(17)時。與之相反，短時強降水(≥20 mm/h)的發生概率東部大于西部，平原大于山區，有增加趨勢的站點占總站點數的53.24%，峰(谷)值出現在17(12)時。短時特大強降水(≥50 mm/h)峰值出現在15—20時，03—14時出現概率較低。

關鍵詞

降水日變化

區域差異

短時強降水

降水日變化受局地下墊面強迫和大氣環流的綜合影響，涉及到復雜的云、雨形成和演變過程，對地球系統水循環和能量循環以及人類日常生活都有重要影響(宇如聰等，2014)。研究降水日變化特征不僅有助于提高對區域天氣、氣候發展演變規律的認識(Lin et al.，2000)，理解降水的形成和演變機制，同時也是檢驗數值模式模擬與預報能力的重要標準(Randall et al.，1991)。

隨著現代氣象觀測網的完善與數值模擬、雷達估算、衛星反演等手段獲取的降水產品日趨豐富(沈艷等，2013；孫赫敏等，2015)，國際上許多學者圍繞著不同區域的降水日變化特征開展了系統的研究工作。大量的研究表明，降水日變化海陸差異明顯，大部分陸地降水通常在傍晚達到峰值，海洋上則在清晨(Imaoka and Roy,2000；Dai,2001)。當然也存在例外，例如美國中部位于落基山脈以東的大平原地區，降水則在夜間達到最大(Carbone et al.，2002；Carbone and Tuttle，2008)，我國青藏高原東部的四川盆地區域降水峰值也是出現在夜間(Yu et al.， 2007a)，也有一些陸地地區存在午夜至凌晨的峰值。針對陸地地區兩種不同的降水峰值，Nesbitt and Zipser(2003)研究發現中尺度對流系統活動在傍晚最強，但降水峰值出現在深夜至凌晨，非中尺度對流系統降水多在午后達峰值。海洋上深對流日變化振幅相對較小(Yang and Slingo，2001)，Chen and Houze(1997)與Sui et al.(1998)認為海洋表層日變化引起的深對流系統自身的演變是影響海洋上降水日變化特征形成的重要因素。總的來說，在海陸分布、地形、天氣氣候系統的動力熱力過程多因素影響下，降水日變化呈現不同的區域甚至局地特征(Hirose and Nakamura，2005；呂翔和徐海明，2007；Yin et al.，2009)。Yu et al.(2007a)首次對中國大陸區域的夏季降水日變化特征進行了系統分析，指出中國夏季降水的日變化具有明顯的區域性，尤以中國中東部地區呈現的清晨、傍晚雙峰并存特征最為引人注目，進一步的深入分析(Yu et al.，2007b)發現該地區的長持續性降水的峰值大多發生在夜間至清晨，而短持續性降水的峰值多出現在午后到傍晚。近幾年，國內的學者從季節演變、降水類型、地形特點等不同的角度對中國大陸不同地區的降水日變化特征及成因進行了研究。Li et al.(2008)分析了中國南方地區降水的季節演變特征，指出冷季、暖季間降水日位相的差異，Chen et al.(2009)與Yuan et al.(2010)的研究表明中國中東部地區暖季降水日變化具有顯著的季節內演變特征。Yu et al.(2010)的分析表明中國中東部地區短時和持續性降水、對流和層狀云降水的日變化特征均存在顯著的區域特征。復雜的地形分布導致的山谷風作用與局地熱力強迫對降水日變化有重要貢獻(Wang et al.，2012；趙玉春等，2012；Zhuo et al.，2013)，而對流層低層環流日變化對降水日變化的區域差異也有重要影響(原韋華等，2014)。

國內對降水日變化的研究重點多集中在云貴川、西藏等地(白愛娟等，2011；王夫常等，2011)，也有針對北京、湖南等地的深入研究(李建等，2008；戴澤軍等，2009)。湖北地處亞熱帶，位于典型的季風氣候區內，地勢為西、北、東三面高起，中部向南敞開，具有較為復雜的中小尺度地形，受中高緯西風帶環流系統、亞洲季風系統以及高原東移低值系統的共同作用，每年夏季降水過程頻繁，且持續時間長，時空分布不均，既有梅雨期的大范圍持續性降水，也有盛夏局地突發性強降水，造成的災害重、損失大。Yu et al.(2007a)在分析中使用了湖北20個臺站資料，在其研究中也發現湖北所處的長江中下游地區夏季降水日變化較為復雜，但并未進行更為細致的區域劃分，因此有必要利用更為密集的降水資料對湖北夏季降水日變化區域特征進行細致分析，為預報員和區域模式開發人員了解當地在復雜中小尺度地形背景下的夏季降水演變規律提供參考。

1　資料和方法

所用降水數據來源于湖北省氣象信息與技術保障中心提供的2001—2014年湖北省77個國家氣象觀測站的逐小時降水資料集(該數據經過質量控制)，從中選取夏季(6—8月)降水資料進行研究。總體來看站點分布(圖1)東密西疏，基本呈均勻分布，最高的站點為利川站，海拔高度為1 072.5 m。需要指出的是，鄂西地區的站點多分布在地勢相對較低的半山區，這可能對本文的研究結果有一些影響。

湖北省位于長江中下游地區，降水日變化比較復雜(宇如聰等，2014)，又鑒于該省包含了山地、平原和丘陵等多種復雜地形區域，給研究帶來了一定的困難，因此，參照《湖北省天氣預報手冊》將研究區域分為：鄂西北、鄂西南、江漢平原、鄂東北、鄂東南5個不同區域進行日變化的研究，圖1中不同顏色代表不同的研究區域站點，具體劃分方法見表1。

圖1　湖北省觀測站點分布與5個區域的劃分(彩色陰影為地形高度,不同顏色的站點代表不同區域的劃分:黑色代表鄂西北,紫色代表鄂西南,黃色代表江漢平原,紅色代表鄂東北,白色代表鄂東南)Fig.1　Spatial distribution of the stations and five areas in Hubei(black,northwest Hubei;purple,southwestHubei;yellow,JianghanPlain;red,northeastHubei;white,southeastHubei),in which the terrain height iscolor-shaded

逐小時降水量是指該時次之前1 h的降水量，當逐小時降水量超過0.1 mm，則認為該時次有降水發生。將研究時段的降水量按照一天不同時次(01—24時)進行分類，對24個時次的降水進行逐年累加。在此基礎上，統計每個站點最大降水量出現的時間，定義為降水量發生的峰值時間，從而進行降水日變化的研究。除此之外，本文還討論了降水頻次和降水強度的日變化特征。降水頻次是指研究時段內發生的總降水次數，降水強度是指降水量與降水頻次的比值。

表1湖北省5個區域及各區域站點名

Table 1The five areas and their stations

區域名稱范圍鄂西北竹溪、鄖縣、鄖西、十堰、竹山、房縣、丹江口、老河口、谷城、襄樊、棗陽、保康、神龍架、南漳、宜城鄂西南巴東、秭歸、興山、遠安、利川、建始、恩施、綠蔥坡、五峰、當陽、宜昌、三峽、長陽、宜都、枝江、咸豐、宣恩、鶴峰、來鳳江漢平原京山、鐘祥、荊門、松滋、潛江、荊州、公安、天門、仙桃、漢川、蔡甸、石首、監利、洪湖鄂東北隨州、廣水、安陸、云夢、大悟、紅安、麻城、應城、孝感、黃陂、新洲、羅田、英山鄂東南江夏、鄂州、黃岡、大冶、赤壁、嘉魚、崇陽、通城、咸寧、通山、浠水、黃石、蘄春、黃梅、陽新、武穴

圖2　湖北省逐年夏季區域平均累積降水量(a;單位:mm)、降水頻次(b;單位:h)、降水強度(c;單位:mm·h-1)的逐時分布(上方曲線:a,b為2001—2014年14 a累積降水量和降水頻次;c為14 a平均降水強度)Fig.2　Diurnal variation of (a)regional average annual rainfall,(b)rainfall frequency,and (c)rainfall intensity,in Hubei during summer,with the curve in the top part of each panel showing the (a)accumulatedprecipitation and (b)precipitation frequency during 2001—2014,and (c)the average rainfall intensity

短時強降水屬于強對流天氣的一種，其發生的概率相對較小，但是容易造成嚴重的氣象災害。我國目前對短時強降水的定義尚未統一，參照中央氣象臺和Zhang and Zhai(2011)的定義方法，本文將逐小時降水量大于等于20 mm的降水定義為短時強降水，大于等于50 mm的降水定義為短時特大強降水。文中將對0～20 mm/h、≥20 mm/h、≥50 mm/h三個級別的降水進行日變化特征的研究。由于降水量級不同，參照公式(1)對不同時次的降水序列進行標準化,Ra(h)為h時次的降水。

(1)

2　降水日變化基本特征

2.1降水量、降水頻次和降水強度的日變化特征

圖2為湖北省2001—2014年夏季區域平均累積降水量、降水頻次、降水強度的逐時分布,從降水量日變化(圖2a)可見,湖北省降水日變化特征非常明顯,累積降水量日變化曲線主要為雙峰結構,呈現出半日循環的特征。降水量峰值出現在08時和17時,兩個時段的降水量級相當;谷值出現在12時和23時左右。降水頻次(圖2b)的日變化曲線為“一主一次”的雙峰結構,主峰值出現在07時左右,累積降水頻次為143次;次峰值出現在17時,累積降水頻次為130次。兩個峰值出現的時間與降水量的峰值時間非常接近,但是兩個峰值的量級有所差別,發生在清晨(03—09時)的降水頻次明顯多于傍晚,12時和24時發生的降水頻次最少。圖2c為降水強度的日變化分布,主峰值發生在16時,次峰值發生在09時,發生在傍晚的降水強度要大于清晨,這與降水頻次剛好相反。從各時次降水強度的逐年分布可以看出:近14 a來,湖北省發生在15—18時的降水強度有明顯的年際增強趨勢。

圖3　湖北省2001—2014年夏季日變化位相分布(箭頭表示降水達到峰值的時間,其中紅(紫)色箭頭表示15—20(09—14)時,藍(綠)色箭頭表示21—02(03—08)時　　a.累積降水量;b.降水頻次;c.降水強度Fig.3　Spatial distribution of the diurnal phase of summer mean hourly precipitation during 2001—2014,in which the direction of the vectors denote the phase clock of the maximum precipitation in Beijing time(BST),the red(purple) vectors represent the peaks occurringduring 15:00—20:00 BST (09:00—14:00 BST),and the blue(green) vectorsthe peaks occurring during 21:00—02:00 BST (03:00—08:00 BST):(a)cumulative rainfall;(b)rainfall frequency;(c) rainfall intensity

綜上可見,湖北省降水日變化特征曲線主要為雙峰結構,呈現出明顯的半日循環特征。形成這種雙峰型降水的原因主要是由青藏高原東移的天氣系統和局地熱力強迫導致的(Yu et al.,2007a)。趙玉春等(2012)研究指出,長江中游地區白天低層大氣穩定度降低和對流有效位能增大,有利于傍晚熱對流的發展,夜間抬升凝結高度降低、相對濕度升高和大氣可降水量增大有利于清晨長生命史對流系統的發展,湖北地區的降水雙峰現象正是在該環流背景下產生。

圖3為累積降水量、降水頻次和降水強度的日變化位相空間分布,即峰值出現的時間。由圖3a可見,湖北省降水日變化非常復雜,各區域最大降水量出現的時間缺乏一致性,降水量位相分布與地形和區域不同存在一定的關系。鄂西北最大降水量基本出現在15—21時,僅有3個分布在山谷里的站點降水量峰值出現在午夜附近。鄂西南的日變化位相分布缺乏一致性,西邊山區最大降水量主要出現在清晨(03—09時),東邊靠近平原和長江流域的地區主要出現在午夜附近,這可能是地形造成的“山谷風”,使得山峰降水多發生在清晨,而山谷降水多發生在夜間。江漢平原和鄂東南的最大降水量主要出現在清晨,鄂東南最大降水量主要出現在15—21時。

從降水頻次的日變化位相分布(圖3b)可以看出:鄂西北東部、江漢平原、鄂東北等大片區域最大降水頻次發生的時候都出現在清晨,占總站點數的61.03%,其他地區的位相都與降水量峰值時間接近。鄂西南東部的宜昌、當陽地區最大降水頻次發生在午夜,鄂西北西部與鄂東南最大降水頻次發生在傍晚。降水強度的日變化位相(圖3c)較降水量和降水頻次更為復雜,最大降水強度發生在傍晚的站點占總站數的48.05%,發生在清晨和午夜的站數相當,都要少于發生在傍晚的站點。

圖4　5個區域逐年夏季區域平均累積降水量的逐時分布(單位:mm;上方曲線為2001—2014年14 a的累積降水量)a.鄂西北;b.鄂西南;c.江漢平原;d.鄂東北;e.鄂東南Fig.4　Diurnal variation of the regional average annual rainfall of the five regions in Hubei during summer,with the curve at the top of each panel representing accumulated precipitation during 2001—2014:(a)northwest Hubei;(b)southwest Hubei;(c)JianghanPlain;(d)northeast Hubei;(e)southeast Hubei

2.2不同區域降水日變化特征

圖4給出了5個區域逐年夏季區域平均累積降水量的逐時分布,上方曲線為2001—2014年14 a的累積降水量。可以看出5個區域的日變化曲線特征各不相同,降水量峰值和谷值出現時間差異較大。從鄂西北(圖4a)日變化曲線可見:降水量峰值出現在17時,次峰值時間為01時,谷值出現在12時。鄂西南(圖4b)降水谷值出現在12時,發生在06—15時的降水相對較少,02時附近的降水量最多,其他時次的降水量相當。這兩個區域的降水日變化特征有一些相似之處,降水量谷值均出現在中午12時左右。不同之處是鄂西北的降水量峰值出現在傍晚,降水量的次峰值時間為午夜;而鄂西南的傍晚和午夜均為降水量峰值時間,降水量級相當。從地形分布(圖1)可見,鄂西北與鄂西南的山地特征較其他三個區域有很大的差別,屬于連接青藏高原大地形的“二階地形”,平均海拔高度在900 m左右,最高為神農頂,海拔高度達3 000多米。鄂西山區既受來自青藏高原大地形的影響,又因自身的中尺度復雜地形影響局地對流暴雨的發生與發展(胡伯威等,2001),物理機制相當復雜。

圖5　湖北省三種量級降水的發生概率與年際變化趨勢分布　　a.0～20 mm/h的降水;b.大于等于20mm/h的降水;c.大于等于50 mm/h的降水Fig.5　Distribution of precipitation frequency and percentage trends for the three different kinds of rainfall in Hubei:(a)<20 mm·h-1;(b)≥20 mm·h-1;(c)≥50 mm·h-1

江漢平原(圖4c)最大降水量出現在08時左右,次峰值出現在16時,夜間的降水最少。鄂東北(圖4d)與江漢平原類似,最大降水量出現在06時左右,次峰值出現在16時,23時降水量最小。鄂東南(圖4e)的日變化曲線呈現出平滑的雙峰的結構,主峰值出現在16時左右,次峰值出現在08時,這與鄂東北和江漢平原剛好相反,發生在夜間的降水量最小。這三個區域的降水日變化特征也有一些相似之處,即降水量峰值主要出現在清晨和傍晚,降水量谷值都出現在午夜,與鄂西地區明顯不同。Yu et al.(2007a)研究表明,長江流域降水峰值呈現出自西向東逐步滯后的特征,長江流域是降水日變化隨空間演變的一個典型范例,長江上游地區以夜雨為主,在午夜達到日峰值;中游地區為清晨峰值,這主要為持續時間較長的系統性降水。對于短時強降水,降水量峰值主要出現在傍晚(陳炯等,2013)。這就解釋了為何鄂東地區呈現降水量雙峰的特征。降水頻次、降水強度(圖略)的日變化曲線與降水量類似,不再贅述。

3　不同量級降水的空間分布與日變化特征

短時強降水屬于強對流天氣的一種,其發生的概率相對較小,但是容易造成嚴重的氣象災害,根據上文介紹的劃分方法,將降水進行三個級別的劃分,重點研究短時強降水的分布規律與日變化特征。

3.1不同量級降水的空間分布

圖5給出了湖北省三種量級降水的發生概率與年際變化趨勢分布,圖5a為0～20 mm/h降水的發生概率分布,可以看出鄂西北的神農架山區與鄂西南大部為0～20 mm/h降水的高發區域,尤其是鄂西南的鶴峰和宣恩等地,發生概率為13%以上。江漢平原和鄂東北等地0～20 mm/h降水發生概率為8%左右,鄂東南為10%左右。對比地形圖可知,0～20 mm/h降水的高發區主要位于地勢較高的西部山區,東部的平原和丘陵等地該量級降水發生概率稍低。圖中的三角號代表0～20 mm/h降水的發生概率為減少趨勢,實心圓點代表該量級降水發生概率的增幅為0～2.5%(/10 a),可以看出湖北地區0～20 mm/h的降水發生概率主要為減少趨勢,占總站點數的67.53%,為增加趨勢的站點主要分布在鄂西和鄂東南地區。

圖5b為降水量大于等于20 mm/h的降水發生概率和年際變化趨勢分布,圖5c為降水量大于等于50 mm/h的降水發生概率和趨勢分布。與0～20 mm/h的降水發生概率分布相反,降水量大于等于20 mm/h和50 mm/h的降水發生概率的高值區主要位于江漢平原和鄂東地區,這是因為短時強降水需要大量的水汽輸送條件,位于東部的江漢平原和鄂東地區地勢較低,更容易獲得東亞夏季風所帶來的水汽,西部山區受到東亞夏季風的影響遠小于東部,所以短時強降水天氣不活躍。總體來看,短時強降水發生概率東部大于西部,平原大于山區(鄭永光等,2008)。短時強降水發生概率有增加趨勢的站點占總站點數的53.24%,增幅為0～2.5%/(10 a),主要分布在鄂西南,江漢平原以及鄂東地區。

3.2不同量級降水的日變化特征

圖6給出了湖北省三種量級降水頻次的標準化日變化曲線,可以看出0～20 mm/h降水主峰值出現在07時,次峰值出現在17時,12時和24時的降水頻次最低。短時強降水峰值出現在17時,谷值出現在12時。短時特大強降水峰值出現在15—20時,03—14時出現次數較少,由于降水量大于等于50 mm/h的降水發生概率很低,研究時段內的樣本數偏少,造成其降水頻次日變化曲線不如其他曲線連續平滑。

圖6　湖北省三種量級降水頻次的標準化日變化曲線Fig.6　Normalized diurnal variationof precipitation frequency for the three different kinds of rainfall in Hubei

由于降水日變化受區域和地形的影響很大(陳炯等,2013),圖7給出了湖北省三種量級降水頻次日變化位相的空間分布。可見0～20 mm/h降水(圖7a)主要出現在03—09時,站點分布在鄂西北東部、江漢平原和鄂東北等地,占總站點數的64.83%。鄂東南地區0～20 mm/h降水主要出現在15—21時,鄂西南由于地勢比較復雜,主要出現在夜間和早上兩個時段。短時強降水(圖7b)出現的時間普遍在傍晚和夜間,出現在這兩個時段的站點占總站點數的66.23%,出現在早上的短時強降水明顯偏少,僅有24.67%的站點分布在鄂東地區。對比短時特大強降水(圖7c)的位相分布,這種強降水主要發生在傍晚和夜間的趨勢更加明顯,占總站數的84.41%,僅有5個站點是出現在早上。由于湖北省處于我國內陸地區,大于等于50 mm/h的降水發生概率較低,本文統計的資料長度有限,還需要統計更長時間的結果。

4　結論

降水日變化是由地表不同的熱力和動力強迫共同造成的,其機理與特征異常復雜。利用2001—2014年湖北省77個國家氣象觀測站的整點逐時降水數據,通過劃分不同區域和三種量級降水的方法,分析了夏季(6—8月)降水日變化特征。主要結論如下:

1)湖北省夏季降水日變化特征非常明顯。降水量日變化呈現半日循環的特征,峰值出現在上午和傍晚,兩個時段的降水量級相當。降水頻次與降水強度的日變化曲線均為“一主一次”的雙峰結構,這與青藏高原東移來的天氣系統以及局地熱力強迫有關。近14 a來,發生在15—18點的降水強度有明顯的年際增強趨勢。

圖7　湖北省三種量級降水頻次的日變化位相分布　　a.0～20 mm/h降水;b.大于等于20 mm/h降水;c.大于等于50 mm/h降水Fig.7　Spatial distribution of the diurnal precipitation frequencyphase for the three different kinds of rainfall in Hubei:(a)<20 mm·h-1;(b)≥20 mm·h-1;(c)≥50 mm·h-1

2)湖北省降水日變化具有顯著的區域差異,不同區域的降水峰值(谷值)出現時間不同。鄂西北的降水量主(次)峰值出現在傍晚(午夜);鄂西南的降水量峰值時間也在傍晚和午夜,但峰值大小無明顯主次之分。兩個區域的降水量谷值均出現在中午。江漢平原降水量主(次)峰值出現在上午(傍晚),降水量谷值出現在午夜,鄂東北與江漢平原類似。鄂東南的日變化曲線呈現出平滑的雙峰的結構,主(次)峰值出現在傍晚(上午),這與鄂東北和江漢平原剛好相反,降水量谷值出現在午夜。降水頻次、降水強度的日變化曲線與降水量類似。

3)0～20 mm/h降水的高發區主要位于鄂西地區,鶴峰和宣恩等地的短時強降水發生概率為13%以上;東部平原和丘陵等地該量級降水發生概率稍低,江漢平原和鄂東北等地為8%左右,鄂東南為10%左右。0～20 mm/h的降水發生概率主要為減少趨勢(趨勢為減少的站點占總站數的67.53%),而增加的地區主要為鄂西和鄂東南等地。與0～20 mm/h降水的概率分布相反,大于等于20 mm/h和大于等于50 mm/h降水發生概率的高值區主要位于江漢平原和鄂東地區。總體來看,短時強降水發生概率東部大于西部,平原大于山區。短時強降水發生概率有增加趨勢的站點占總站點數的53.24%,增幅為0～2.5%/(10 a),主要分布在鄂西南,江漢平原以及鄂東地區。

4)0～20 mm/h降水的日變化曲線為“一主一次”的雙峰結構,主(次)峰值出現在上午(傍晚),12時和24時的降水頻次最低。短時強降水(≥20 mm/h)峰值出現在17時,谷值出現在12時。短時特大強降水(≥50 mm/h)峰值出現在15—20時,03—14時出現頻次較低。

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Diurnal variations of precipitation are caused jointly by different thermal and dynamic forcings on the surface.The mechanisms and characteristics involved are extraordinarily complex.This paper,based on hourly rain-gauge data from 77 stations in Hubei Province,for the period 2001—2014,provided by Hubei Meteorological Information and Technical Support Center,analyzes the diurnal variation characteristics of precipitation in summer (June—August) in Hubei Province by dividingit into five different regions (Northwest Hubei,Southeast Hubei,Jianghan Plain,Northeast Hubei and Southeast Hubei),and dividing the precipitation into three levels(0—20 mmh-1,≥20 mmh-1,and ≥50 mmh-1).

The diurnal variation characteristics of summer precipitation in Hubei Province are highly remarkable.The diurnal variation curve of precipitation is of double-peak structure,showing characteristics of semi-diurnal circulation.The peaks of precipitation occur at 0800 and 1700 BST,respectively,and the precipitation levels in the two time periods are the same.The valley values occur at 1200 and 2300 BST.The diurnal variation curves of both precipitation frequency and intensity are of double-peak structure,with one weaker than the other.This is mainly related to eastward-moving weather systems from the Tibetan Plateau and the effects of local thermal forcing.The precipitation intensity during 1500—1800 BST shows an obvious interannual increasingtrend for the past 14 years.

Regionally,the diurnal variation characteristics of precipitation in Hubei Province are noticeably distinct,with the precipitation peak or valley values in different regions occurring at different times.The primary or secondary peak of precipitation amount occurs in the evening or at midnight in Northwest Hubei;however,whilst this is also the case in Southwest Hubei,the peak amount is not subdivided into a primary or secondary value.Also,the valley values of precipitation in both areas occur at midday.Meanwhile,the primary or secondary peak of precipitation amount occurs in the morning or in the evening in Jianghan Plain,and the valley value of precipitation occurs at midnight.The situation in Northeast Hubei issimilar to that of Jianghan Plain.The diurnal variation curve in Southeast Hubei shows a smooth double-peak structure,and the primary or secondary peak value occurs in the evening or in the morning,which is opposite to that in Northeast Hubei and Jianghan Plain.The valley value of precipitation occurs at midnight.The diurnal variation curve of precipitation frequency and precipitation intensity is similar to that of precipitation amount.

The most active 0—20 mm·h-1precipitation region is the western mountain area of Hubei Province.The short duration heavy precipitation frequency in Hefeng and Xuan’en is over 13%,while the precipitation frequency in the eastern plain and hills is lower.The precipitation frequency in Jianghan Plain and Northeast Hubei is about 8%,and in Southeast Hubei it is about 10%.The trend of 0—20 mm·h-1precipitation is a decreasing one(stations with a decreasing trend account for 67.53% of the total),andthe precipitation frequency increases mainly in western and Southeast Hubei.Opposite to the frequency distribution of 0—20 mm·h-1precipitation,the most active regions with precipitation frequenciesof≥20 mm·h-1and≥50 mm·h-1are mainly in Jianghan Plain and Eastern Hubei.In general,the frequency of short-durationheavy precipitation is larger in the east than in the west,and larger in the plain than in mountain areas.Thosestations with an increasing trend of short-durationheavy precipitation account for 53.24% of total stations,increasing at 0—2.5 %·(10yr)-1.These stations are mainly distributed in Southwest Hubei,Jianghan Plain and Eastern Hubei.The diurnal variation curve of 0—20 mm·h-1precipitation is of double-peak structure,with one weaker than the other.The primary or secondary peak value occurs in the morning or in the evening.The precipitation frequency at 1200 and 2400 BST is the lowest.The peak value of short-durationheavy precipitation (≥20 mm·h-1) occurs at 1700 BST,and the valley value occurs at 1200 BST.Short-durationcatastrophic precipitation (≥50 mm·h-1) occurs at 1500—2000 BST,and rarely occurs during 0300—1400 BST.

precipitation diurnal variation;regional difference;short-duration heavy rain

(責任編輯：劉菲)

doi：10.13878/j.cnki.dqkxxb.20160130001

Characteristics of summer precipitation diurnal variations in Hubei Province

LIN Chunze1,LIU Lin1,2,LIN Wencai3,BAI Yongqi1,QI Haixia2,YANG Hao1

1HubeiKeyLaboratoryforHeavyRainMonitoringandWarningResearch,InstituteofHeavyRain,ChinaMeteorologicalAdministration,Wuhan430205,China;2WuhanCentralMeteorologicalObservatory,Wuhan430074,China;3GuangshuiMeteorologicalBureau,Guangshui432700,China

引用格式：林春澤,劉琳,林文才,等,2016.湖北省夏季降水日變化特征[J].大氣科學學報,39(4):490-500.

Lin C Z,Liu L,Lin W C,et al.,2016.Characteristics of summer precipitation diurnal variations in Hubei Province[J].Trans Atmos Sci,39(4):490-500.doi：10.13878/j.cnki.dqkxxb.20160130001.(in Chinese).

*聯系人，E-mail:linchunze@whihr.com.cn