2001—2012年敦煌市汛期降水變化特征分析

楊慶華++曹玲++曹華

摘要 利用2001—2012年5—9月敦煌氣象站降水量資料，對敦煌近12年降雨特征進行分析，以期為科學預警、防洪減災提供依據(jù)，同時也有助于了解敦煌地區(qū)降水變化特征，更科學、有效地保護敦煌歷史文明遺跡。

關鍵詞 汛期；降水；變化特征；甘肅敦煌；2001—2012年

中圖分類號 P468.0+24 文獻標識碼 A 文章編號 1007-5739（2017）02-0177-03

Analysis on Precipitation Change Characteristics in Flood Season in Dunhuang City from 2001 to 2012

YANG Qing-hua 1 CAO Ling 1 CAO Hua 1 WANG Xiu-qin 2

（1 Jiuquan Meteorological Bureau in Gansu Province，Jiuquan Gansu 735000； 2 Dunhuang Meteorological Bureau）

Abstract By using the precipitation observation datas of Dunhuang Meteorological Station from May to September during 2001-2012，the precipitation characteristics of Dunhuang City were analyzed，in order to provide scientific basis for early warning， flood control and disaster mitigation，it also help to understand the characteristics of precipitation changes in Dunhuang，provide more scientific and effective protection for historical relics in Dunhuang.

Key words flood season；rainfall；change characteristics；Dunhuang Gansu；2001-2012

近年來，在全球氣候變化的大背景下，區(qū)域氣候變化情況更加引起人們的關注，氣候變化和異常會對當?shù)厣a(chǎn)、生活和經(jīng)濟發(fā)展造成越來越嚴重的影響。降水是一個地區(qū)氣候變化最直接、最敏感的因素，干旱、暴雨、暴雪等災害性天氣不僅與降水量有關，還與降水強度、降水日數(shù)和地理位置有密切聯(lián)系[1-3]。敦煌地處甘肅省河西走廊最西端，是中華文明的重要組成部分，那里有舉世聞名的藝術寶庫——莫高窟。由于敦煌深處內(nèi)陸，四周沙漠戈壁包圍，降水稀少但變率大，近30年年平均降水量只有40 mm，近幾年局地性暴雨頻發(fā)，莫高窟屢遭洪水侵害。有研究表明，西北地區(qū)的氣候在向暖濕方向變化[4-7]，敦煌年降水量也呈略增加趨勢[8-14]?，F(xiàn)利用2001—2012年5—9月敦煌自動氣象站的逐小時降水量資料，對敦煌降雨精細化特征進行分析如下。

1 資料與方法

選用敦煌市國家基準氣候站2001—2012年5—9月的逐小時降水量資料，經(jīng)過資料審核后統(tǒng)計分析逐小時降水頻次、降水時段和不同量級逐時雨強發(fā)生頻次、雨日等。

如果該時次內(nèi)降水量≥0.1 mm，則該小時內(nèi)會發(fā)生1次降水，然后統(tǒng)計各時次的累積降水量與降水次數(shù)的總和。雨強指單位時間的降雨強度，本文雨強均指1 h降雨量。將1 h雨強（用R1表示）根據(jù)敦煌小時降水特征分為R1≤1.0 mm、1.1 mm≤R1≤3.0 mm、3.1 mm≤R1≤5.0 mm、5.1 mm≤R1≤7.0 mm、R1≥7.1 mm 5個量級，分別統(tǒng)計各量級發(fā)生的頻次。將1 h雨強不同量級降水量之和占小時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。

在分析不同量級降水變化特征時，按降水過程來統(tǒng)計降水量（用R表示），根據(jù)甘肅省河西地區(qū)降水量等級標準，24 h降水總量中，0.1 mm≤R≤4.9 mm為1個小雨過程；3.0 mm≤R≤9.9 mm為1個小到雨過程；5.0 mm≤R≤14.9 mm為1個中雨過程；10.0 mm≤R≤22.9 mm為1個中到大雨過程；15.0 mm≤R≤29.9 mm為1個大雨過程；23.9 mm≤R≤49.9 mm為1個大到暴雨過程；R≥30 mm為1個暴雨過程。降水結(jié)束后6 h未發(fā)生降水，則該次降水結(jié)束。同時，為了分析不同降水量級的日變化特征，根據(jù)敦煌所處時區(qū)的日變化特點，將每日分成4個時段，分別為上午（8：00—13：00）、下午（14：00—19：00）、前半夜（20：00至次日1：00）、后半夜（2：00—7：00），然后統(tǒng)計各量級降水的頻次、持續(xù)時間、發(fā)生時段。

雨日定義為1 d內(nèi)（北京時間20：00至次日20：00）的降雨量 ≥0.1 mm時，這一天為雨日，以天（d）為單位。24 h內(nèi)的降水量叫日雨量。小雨日為日雨量≥0.1 mm且≤4.9 mm的日數(shù)，中雨日為日雨量≥5.0 mm且≤14.9 mm的日數(shù)，大雨日為日雨量≥15.0 mm且≤29.9 mm的日數(shù)，暴雨日為日雨量≥30.0 mm的日數(shù)。

2 敦煌市逐小時降水日變化特征

從圖1可以看出，降水量較少時段為14：00—19：00，僅占日降水總量的35%，14：00為降水量最少時段。降水量高值階段為2：00—7：00、8：00—13：00，其中9：00降水量最大。

從圖2可以看出，逐小時降水頻次呈兩峰兩谷型波動，降水易發(fā)時段為4：00—9：00和14：00—24：00，這些時次內(nèi)的降水次數(shù)總和占24 h降水次數(shù)總和的79.2%，且每個時刻降水頻次均超過17次，其中早晨7：00達到27次。降水頻次的低值時段為1：00—3：00和10：00—13：00，最低值出現(xiàn)在1：00和2：00，降水次數(shù)為11次，不到最多頻次的40%。

通過統(tǒng)計1 h雨強得出敦煌12年中逐小時降水總次數(shù)為542次，總的降水量為415.7 mm。從圖3可以看出，頻次最高的為1 h降水量≤1 mm，共有425次，降水量為144.0 mm，占總降水次數(shù)總和的78.41%，貢獻率34.64%。1.1 mm≤R1≤3.0 mm頻次共有98次，占總降水頻次總和的18.08%，降水量為169.7 mm，占降水總量的比率為40.82%。3.1 mm≤R1≤5.0 mm頻次共有12次，降水量為45.3 mm，占總降水頻次總和的2.21%，貢獻率10.90%。5.1 mm≤R1≤7.0 mm降水2次，降水量10.2 mm，占總降水頻次總和的0.37%，貢獻率2.45%。R1≥7.1 mm量級降水5次，降水量46.5 mm，占總降水頻次總和的0.92%，貢獻率11.19%。敦煌市1 h最大雨強出現(xiàn)在2002年6月7日8：00，降水量達到11.4 mm，達到甘肅省河西降水量大雨等級標準，這在敦煌是非常罕見的。但是從降水量貢獻率來看，敦煌總體降水還是偏小的。

3 敦煌市不同量級及不同持續(xù)時間降水變化特征

3.1 敦煌市不同量級降水特征

統(tǒng)計分析得出敦煌市近12年不同量級降水頻次逐年變化的時間特征，不同年份之間差異較大，小雨過程年際變化較為明顯。12年中共出現(xiàn)小雨過程125次，平均每年10.4次，平均持續(xù)時間為2.6 h，其中2007年最多，為18次，而2008年和2009年最少，都僅出現(xiàn)了6次。中雨過程12年中共出現(xiàn)22次，平均每年1.8次，平均持續(xù)時間為7 h，2007年出現(xiàn)5次中雨過程，為12年來最多，而2008年和2009年連續(xù)2年未出現(xiàn)中雨過程。大雨過程在2002年、2005年和2012年各出現(xiàn)1次，持續(xù)時間分別為11、12、17 h。12年中未發(fā)生1次暴雨過程。

從圖4可以看出，上午、下午是小雨降水過程最易發(fā)生的時間，出現(xiàn)頻次為36次和32次，分別占小雨降水過程頻次總和的28.8%和25.6%，前半夜發(fā)生小雨的頻次最少；中雨過程最易出現(xiàn)在下午，為10次，占中雨降水過程頻次總和的45.5%，最不易出現(xiàn)為夜間；大雨過程只有下午沒有出現(xiàn)，在其他時段各出現(xiàn)1次；暴雨過程各時段均未出現(xiàn)。

分析各月不同量級降水變化情況，不同量級降水過程表現(xiàn)出不同的變化特征（表1）。從各月降水過程來看，7月最多，5月最少，5—9月月平均降水過程分別為1.8、1.9、2.6、2.3、1.9次。

敦煌小雨過程發(fā)生最多的月份為7月，共有31次，其他月份出現(xiàn)次數(shù)在21～27次。從各月發(fā)生時段看，7月上旬最多，其次是8月中旬。6月下旬到7月中旬、8月中旬到9月上旬是小雨高發(fā)時段；5月中旬到6月中旬、7月下旬到8月上旬以及9月中下旬為小雨低發(fā)時段。中雨過程也是7月出現(xiàn)最多，為6次，其次是5月和6月，均為5次。6月中旬和7月中旬為中雨高發(fā)時段，6月上旬和下旬、7月上旬、8月中旬到9月上旬均未出現(xiàn)中雨過程。大雨過程12年間共出現(xiàn)3次，分別是5月中旬、6月上旬和8月上旬。

3.2 敦煌市不同持續(xù)時間降水變化特征

從圖5可以看出，不同持續(xù)時間的降水在1日內(nèi)表現(xiàn)出不同的變化特征。持續(xù)時間在1～3 h的降水振幅較大，最多發(fā)生在12：00—23：00，其中最大值為13：00，較低值為22：00。0：00—11：00為低值區(qū)，其中4：00為最低值，7：00為較高值。隨著持續(xù)時間的增加，降水的日變化趨勢表現(xiàn)出不同特點，持續(xù)時間在4～6 h的降水高值區(qū)集中在0：00—7：00，最大值出現(xiàn)在4：00—7：00；低值區(qū)間為16：00—21：00，最小值出現(xiàn)在17：00。持續(xù)7～9 h的降水高值區(qū)在5：00—9：00，最大值出現(xiàn)在6：00—7：00，其他時段均為低值區(qū)間，其中13：00為最低值。持續(xù)時間超過10 h的降水高值區(qū)在6：00—16：00，最大值出現(xiàn)在10：00—14：00，其他時段為低值區(qū)，最低值出現(xiàn)在3：00—5：00和17：00—21：00。

從圖6可以看出，敦煌降水在中午到前半夜主要是短時性降水，后半夜至上午主要為長時性降水。敦煌近12年降水過程共150次，其中短時性降水較多，持續(xù)1 h降水46次，占降水過程總頻次的30.7%；持續(xù)2 h降水33次，占22.0%；持續(xù)3 h降水20次，占13.3%。

4 雨日的變化特征

從表2可以看出，敦煌近12年小雨日數(shù)共計有131 d，年平均日數(shù)為11 d，有5年的小雨日數(shù)超過平均日數(shù)，2008年小雨日數(shù)最少，為6 d，超過平均日數(shù)的小雨日數(shù)之和，占小雨日數(shù)總和的55.7%。中雨日數(shù)共計有25 d，平均每年有2 d，其中2012年7 d，為12年中最多，2008年和2009年均沒有出現(xiàn)中雨，為20年中最少；超過平均值的年份只有3年，其降水日數(shù)之和占中雨日數(shù)總和的60%。大雨日數(shù)只有2 d，分別出現(xiàn)在2002年和2005年，平均每年有0.2 d。

總體來說，敦煌12年中共有雨日158 d，最多年為2007年，共出現(xiàn)22 d雨日，最少年為2008年，只有6 d。對比2003—2007年和2008—2012年的小雨、中雨和大雨日數(shù)，發(fā)現(xiàn)后5年與前5年相比，各量級雨日均減少，總雨日減少26 d，其中小雨日減少最明顯，為23 d。敦煌小雨和大雨日數(shù)年變化較小，但中雨雨日數(shù)的年際變化顯著，如中雨日數(shù)，有的年份1年可出現(xiàn)7 d，有的年份1年內(nèi)1 d沒有出現(xiàn)。

5 結(jié)論

（1）敦煌近12年逐小時累積雨量在2：00—13：00為高值區(qū)，14：00至翌日1：00為低值區(qū)。逐小時降水頻次是4：00—9：00和14：00—24：00為降水易發(fā)生時段，1：00—3：00和10：00—13：00為降水頻次的低值時段。敦煌總體降水偏小，1.1 mm≤R1≤3.0 mm量級的降水貢獻率最高，其次才是 ≤1.0 mm量級的降水貢獻率。但近12年來敦煌1 h降水頻次最多的是量級 ≤1.0 mm的降水，其次是1.1 mm≤R1≤3.0 mm量級的降水。

（2）不同量級降水過程均有明顯的年際差異。不同年份之間差異較大，小雨過程年際變化較為明顯。發(fā)生頻次最多的小雨過程，其次是中雨、大雨過程，暴雨過程未出現(xiàn)。小雨過程次數(shù)平均每年10.4次，中雨過程次數(shù)平均每年1.8次，大雨過程次數(shù)平均每年0.3次。

（3）上午、下午是小雨和降水過程最易發(fā)生的時間，大雨過程除下午外其他時段均有出現(xiàn)。7月上旬和6月中旬分別為小雨、中雨過程發(fā)生最多時段。

（4）1日內(nèi)不同持續(xù)時間的降水呈現(xiàn)出不同的變化特征，敦煌降水主要以短時性降水（1～3 h）為主，最多為持續(xù)1 h的降水。短時性降水主要集中在中午至前半夜，后半夜到清晨集中為持續(xù)4～9 h的降水，持續(xù)10 h以上的降水多發(fā)生在白天16 h之前。

（5）各量級雨日不同年份之間存在差異，敦煌小雨和大雨日數(shù)年變化比較小，但中雨雨日數(shù)的年際變化顯著，后5年與前5年相比，各量級雨日均減少，其中小雨日減少最（下轉(zhuǎn)第182頁）

（上接第179頁）

明顯。

6 參考文獻

[1] 汪青春，李林，劉蓓，等.青海省近40年雨日、雨強氣候變化特征[J].氣象，2005（3）：69-73.

[2] 姚莉，趙聲蓉，趙翠光，等.我國中東部逐時雨強時空分布及重現(xiàn)期的估算[J].地理學報，2010（3）：293-300.

[3] 薛燕，韓萍，馮國華.半個世紀以來新疆降水和氣溫的變化趨勢[J].干旱區(qū)研究，2003（2）：127-130.

[4] 楊蓮梅.新疆極端降水的氣候變化[J].地理學報，2003（4）：577-583.

[5] 施雅風，沈永平，李棟梁，等.中國西北氣候由暖干向暖濕轉(zhuǎn)型的特征和趨勢探討[J].第四紀研究，2003（2）：152-164.

[6] 黃玉霞，李棟梁，王寶鑒，等.西北地區(qū)近40年年降水異常的時空特征分析[J].高原氣象，2004（2）：245-252.

[7] 李棟梁，謝金南，王文.中國西北夏季降水特征及其異常研究[J].大氣科學，1997（3）：76-85.

[8] 張強，張存杰，白虎志，等.西北地區(qū)氣候變化新動態(tài)及對干旱環(huán)境的影響：總體暖干化，局部出現(xiàn)暖濕跡象[J].干旱氣象，2010（1）：1-7.

[9] 巴金，王秀琴.敦煌近56a氣候特征分析[J].干旱氣象，2010（3）：304-308.

[10] 李紅壽，汪萬福，張國彬，等.影響莫高窟小氣候的環(huán)境因子對比分析[J].干旱氣象，2008（2）：25-29.

[11] 王世杰，楊蓮梅，史玉光.烏魯木齊1991—2010年降雨特征分析[J].中國沙漠，2012（2）：509-516.

[12] 王世杰.烏魯木齊夏季降水特征及其強降水過程水汽演變分析[D].烏魯木齊：新疆師范大學，2012.

[13] 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（2）：31-35.

[14] 唐冶，陳春艷，趙克明.伊寧市1991—2011年降雨特征分析[J].沙漠與綠洲氣象，2014（6）：41-46.