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1、王夫常,宇如聪,陈昊明,等.我国西南部降水日变化特征分析J.暴雨灾害,2011,30(2)：117-121我国西南部降水日变化特征分析王夫常 1,2，宇如聪 3，陈昊明 4，李建 4,5，原韦华 1,2(1.中国科学院大气物理研究所大气科学和地球流体力学数值模拟国家重点实验室，北京 100029；2.中国科学院研究生院，北京100049；3.中国气象科学研究院灾害天气国家重点实验室，北京 100081；4.中国气象科学研究院，北京 100081；5.大理国家气候观象台，云南 671003)摘 要:利用 19912004 年台站观测的逐时降水资料分析了我国西南部降水日变化的基本特征和区域差异。
2、结果表明，西南部降水“夜雨”特征明显，但存在午后次峰值，且区域差异显著。 降水频次和降水强度亦存在明显日变化，夜间降水量峰 值主要来自于降水频次的贡献，而午后降水量峰值以降水强度的贡献为主。 在 25N 以北，降水量的峰值位相超前于降水 频次 12 h，且自西向东存在区域差异。 西部降水量主峰值在凌晨 0304 时，而中、东部在 0102 时；中部和东部的区别 主要在降水强度的日变化上，中部的强度日变化为午夜单峰值结构，而东部的午后强度较大。 25N 以南地区的降水日变 化特征与北部明显不同，南部降水量主峰值出现在午后，且主要是强度的贡献，次峰值出现在凌晨 0506 时，以频次贡献 为主。关键
3、词：降水日变化；西南部地区；区域差异中图分类号：P426.61+4文献标识码：A文章编号:1004-9045(2011)02-0117-05The Characteristics of Rainfall Diurnal Variation over the Southwestern ChinaWANG Fuchang1,2, YU Rucong3, CHEN Haoming4, LI Jian4,5, YUAN Weihua1,2（1.LASG, Institute of Atmospheric Physics, Chinese Academy of Sciences, Beijing 100
4、029;2.Graduate University of Chinese Academy of Sciences, Beijing 100049;3.State Key Laboratory of Severe Weather, Chinese Academy of Meteorological Sciences, Beijing 100081;4.Chinese Academy of Meteorological Sciences, Beijing 100081;5.Dali National Climate Observatory, Yunnan 671003）Abstract: Diur
5、nal variations of precipitation over the southwestern China and its regional features are studied using hourly rain -gauge data from 72 stations during 1991-2004. Results show that nocturnal rainfall dominates this region, but there is a secondary peak in the late afternoon. Precipitation in this re
6、gion has large diurnal variations with considerable regional differences. Moreover, the contribution of rainfall frequency and intensity to the diurnal variation of rainfall amount varies with the hours. The night peak of rainfall amount mainly comes from precipitation frequency while the amount pea
7、k in the afternoon is resulted from precipitation intensity. In the region north of 25 N in the southwestern China, the peak phase of rainfall amount precedes that of frequency about 1 or 2 hours and varies from the west to east. Over the western region, precipitation is characterized by the diurnal
8、 peaks at3 -4 LST. In the middle and eastern regions, rainfall peaks take place at 1 -2 LST, and their major difference lies on diurnal variation of intensity. In the region south of 25N, the diurnal features of precipitation differ from that in the north. The main peak of amount occurs in the after
9、noon, mainly as a result of the contribution of intensity, while the secondary peak is at 5-6 LST and comes from the contribution of frequency.Key words: Diurnal variations of precipitation; Southwestern China; Regional features山地、丘陵、盆地、平原）齐备，处于我国东部季风区和青藏高原高寒区的过渡地带；它纬度低海拔高，山高 谷深，多种地貌镶嵌分布，气候的区域差异显著1。
10、 由 西南部地形分布（图 1）可以看出，西南中部地势相对1 引言中国西南部(97107E, 2130N)是我国地形 最复杂的区域之一，大陆地貌的五种基本类型（高原、收稿日期：2011-01-14；修订日期：2011-03-25资助项目：国家自然科学基金项目(40921003)第一作者：王夫常，男，1987 年生，在读硕士，主要从事东亚气候观测分析的研究。 E-mail: wfc110231N30450035002930002828002500272300220026210025200019002418002315001300221000219698100102104106108E部，地形呈扇状
11、展开。 西南部降水分布受到季风环流建立了一个有限区域数值预报模式，较成功地模拟出和复杂地形的综合作用，局地性差异极为明显。 受地形影响，常发生局部强降水，是我国降水局部区域差 异最大、变化最复杂的地方之一1，因而西南气候的研 究历来备受关注。了“雅安天漏”的主要特征。 在此基础上，曾庆存等23利用一系列数值试验，分析了雅安“夜雨”形成的可能机 制。 Chen 等18分析了对流层低层风场的日变化特征， 发现其与高原至长江下游持续性夜雨的日峰值位相 向东滞后密切相关。前人对西南部降水日变化的分析和研究多针对 某些个例或者局部地区 ， 对中国西南部降水日变化 的区域特征缺少较为细致地分析。 本文利用
12、多年台 站观测的逐时降水资料 ， 进一步细致分析以横断山 脉和云贵高原为主体 的我国西南部降水日变化的 区 域 特 征 ， 以提高对我国 西南部降水特性和演变规 律的认识。资料与分析方法2本 文 所 用 资 料 为 19912004 年 我 国 西 南 部 72个台站（图 1）观测的逐时降水数据，该数据由国家气 象信息中心收集，并进行了严格的质量控制12。 分析过图 1 我国西南部的地形与站点分布。 图中填色为地形（单位：m），含十字的圆圈表示站点的位置，矩形虚线框标出了 四个子区，分别为西部（区域 1，蓝色）、中部（区域 2，白色）、 东部（区域 3，紫色）和南部（区域 4，红色）日变化是地
13、球气候系统的基本演变模态之一。 降 水日变化的研究，不仅可以增强对区域气候特征与降 水演变规律的认识，同时也为检验和评估数值模式的 物理过程提供科学依据。 关于降水日变化，国外学者 做了大量研究2-4。 由于受到资料时间分辨率的限制， 此前国内对降水特征的研究多以日、月等降水资料为 基础，关注降水的时空特征5-10。 近年来，随着高时间分 辨率降水资料的出现和积累，降水日变化的研究11-18 亦日益受到关注。 Yu 等12-13利用全国逐时观测降水资 料， 全面揭示了中国夏季降水日变化特征及区域差 异，在此基础上，指出江淮流域降水日变化的双峰值 结构与不同持续时间的降水事件密切相关。 Zhou
14、 等14 对比了卫星反演和台站观测的夏季降水量、频次和强 度的日变化特征。 对于降水日变化的机制，前人亦做 了很多讨论，发现沿海地区的降水日变化与海陆风环 流有关，内陆地区与地形及山谷风环流有关，此外边 界层中摩擦拖曳作用与静力稳定度的日变化也会对 降水的日变化产生影响2。 高原下游的“夜雨”现象，很 早就引起气象学家的关注。 吕炯19利用川西气象站自 记降水 30 年的观测分析了“巴山夜雨”的特征，认为程中，小时降水量大于 0.1 mm 的时次被判定为有降水发生，考察降水量、频次和强度的日变化特征。 降水频次定义为降水时次占样本总时次的百分比，降水强 度则定义为总降水量除以总降水时次，降水频
15、次与强 度的乘积，即为降水量14。 对降水量、频次和强度分时 次统计，得到 24 h 的序列，由此分析各个量的日变化 特征。 降水日变化由位相和振幅来表征2，峰（谷）值出现的时间由当地时间(Local Solar Time)表示。日变化的显著性由其标准化振幅表示12，记第 h 时次的降水为 Ra(h)，则峰值振幅 Ap 定义为 Ap=Rmax /Rave-12，而谷 值振幅 Av 为 Av=1-Rmin/Rave，其中 Rmax(Rmin) 为日降水最 大（小）值，Rave 为日降水平均值。我国西南部降水日变化特征3图 2 给 出 19912004 年 我 国 西 南 部 72 站 平 均的降
16、水日变化曲线，可见西南部降水日变化明显。 降 水量具有凌晨 3 时（LST，下同）的主峰值和下午 17 时 的次峰值，中午降水量相对较小。 降水频次日变化表 现为单峰值结构，峰值在凌晨 4 时前后，谷值在正午12 时。 降水强度在午后至午夜较强。 降水量和降水频次日变化的振幅较大， 降水强度日变化的振幅较小。0.40.30.20.1幅振 0.0-0.1-0.2-0.3-0.402468 10 12 14 16 18 20 22 24时次/LST图 2 我国西南部年平均的降水量（带圈实线）、频次（带叉虚线）和强度（长虚线）的日变化曲线（用日平均值标准化）31N降水量 a降水量 d30292827
17、0.900.69260.680.5025240.480.3423222131N频次 b频次 e302928270.520.50260.430.34250.330.242423222131N强度 c强度 f302928270.520.41260.410.32250.280.22242322219698 100 102 104 106 108E9698100 102 104 106 108E第 2 期王夫常等：我国西南部降水日变化特征分析119值主要来自于降水强度的贡献。矢和填色图表示。 由降水量峰（谷）值位相的分布（图3a、d）可见，25N 以北（简称为北部），各站降水量的峰（谷）值位相较为一致
18、，峰（谷）值多发生在午夜（正午） 前后；25N 以南，位相分布比较复杂，峰值主要发生在 午后和凌晨，谷值主要发生在上午和傍晚。 从振幅的 分布可以看出，东北部为振幅大值区、南部为振幅低 值区。 图 3b、e 为降水频次日变化的分布情况，可见除 个别站外，频次峰值主要发生在午夜至清晨，而频次 谷值位相多在正午前后，西南部的部分站点的频次谷 值发生在上半夜。 图 3c、f 给出降水强度日变化的峰、 谷位相及其振幅的分布，可以看出，除了中部为午夜 前后的峰值之外，西南部其它地区的降水强度日变化 无一致的区域分布特征，午后、上半夜或凌晨的峰值 交错分布。 北部各站谷值位相多在正午前后，而南部 谷值位相
19、在上午和上半夜。 从振幅上来看，北部和东 部是大值区，南部和西部振幅较小。图 3 给出我国西南部各站的年平均降水日变化分布情况，其中降水峰（谷）值位相及其振幅分别由箭图 3 我国西南部降水量、频次和强度日变化的分布图。 左列为其峰值位相和振幅，右列为其谷值位相和振幅；箭矢表示位相、填色图为振幅；矩形含义同图 1。综合降水峰（谷）值位相及其振幅的分布可知，西南部降水日变化具有显著的区域差异， 其中大致以25N 为界的南北差异尤为明显。 北部三个子区（表 1）的降水日变化特征亦存在不同：西部降水量以凌晨降0.24a）- 0.221r h 0.20区域 1（西部）mm 0.18区域 2（中部）（化
20、0.16区域 东部/3（）变 0.14区域 4（南部）日量 0.12水 0.10降 0.080.060 2 4 6 8 10 12 14 16 18 20 22 24时次/LST0.20bc0.181.9）-1 1.81）r-hr 0.16h 1.7 rhm/ 0.14m 1.6（化 / 1.5（变 0.12化 1.4日 变次 0.10日 1.3频 度 1.20.08强 1.10.061.00 2 4 6 8 10 12 14 16 18 20 22 240 2 4 6 8 10 12 14 16 18 20 22 24时次/LST时次/LST图 4 我国西南部各区降水量(a)、频次(b)和强
21、度(c)的年平均日循环曲线。 区域 1-4 分别用圆圈 实线、十字长虚线、三角短虚线和菱形长短虚线表示。天数性最好且振幅较大； 东部降水量具有午夜前后的峰区域 1区域 2 区域 3 区域 424.930.1N, 97100.3E24.930N, 100.8103.6E24.930N, 104106.8E21.224.5N, 99.5105.2E1319191539 09475 47465 66269 268值， 谷值位相在正午前后和傍晚， 日变化振幅较大。东、中部的最大差别在于降水强度的日变化，中部各 站的强度峰值在夜间，而东部部分站点的强度最大时 段在午后。根据上述分析，将我国西南部按图 1
22、 和 3 中的虚 线矩形框分为 4 个子区域。 由图 1 可以看出，4 个子 区域的地理特征差异明显 （引言中已介绍， 不再赘 述）。表 1 给出了各区的地理范围、所包含的台站数和有效记录天数（ 即未计入 24 时次均缺测记录时的天数）。 为进一步细致了解降水日变化的区域差异，图 4 给出了各子区平均的降水量、频次和强度的日变化曲 线。由图 4a 可知，南部（区域 4）降水量日变化曲线呈现双峰值并存的特征 ， 午后（16 时） 峰值略强 于 凌 晨（05 时）峰值，谷值在 10 时和 21 时前后。 在北部各子 区中，西部（区域 1）降水量日变化位相与南部最为接 近，但凌晨峰值突出。 而中部（
23、区域 2）和东部（区域 3） 的降水量日变化则为单峰值结构，峰值在午夜、谷值 在正午，且凌晨峰值的发生时间较西部（区域 1）早约1 h。 降水频次的日变化曲线与降水量基本一致（图4b），只是南部（区域 4）的双峰值以凌晨峰值较强，午后为 次峰值，与降水量相反。 降水强度日变化与降水量和日变化最弱，但主峰值出现时间与降水量和降水频次都一致。 中部（区域 2）为单峰值结构，峰值在午夜，谷 值在上午 10 时， 与降水量和降水频次的特征也基本 一致。 东部（区域 3）降水强度的日变化位相与南部（区 域 4）最为接近，只是午后峰值没有南部突出，但比西 部和中部的午后峰值要明显。 此外，东部降水强度峰
24、值时间为降水频次的谷值时间。由上述分析可知，西南各区降水各有其特点。 相 比而言，南部降水强度大，降水频次少，且午后强度突 出，降水量日变化振幅较小。 西部降水日变化以降水第 2 期王夫常等：我国西南部降水日变化特征分析121量日变化主要来自频次的贡献。character of precipitationJ. Bulletin of the American MeteorologicalSociety, 2003，1205-1217.5 黄嘉佑. 我国夏季气温、降水场的时空特征分析J. 大气科学, 1991,15(3): 124-132.6 翟盘茂, 潘晓华. 中国北部近 50 年温度和降水极
25、端事件变化J. 地 理学报, 2003, 58: 1-10.7 王志伟, 翟盘茂, 唐红玉, 等. 中国南部近半个世纪的雨涝变化特 征J. 自然灾害学报, 2005, 14(3): 56-60.8 向辽元, 陈星, 黎翠红, 等. 近 55 年中国大陆地区降水突变的区域 特征J. 暴雨灾害, 2007, 26(6): 149-153.9 李建平, 易成功, 张火平. 近 45a 黄冈市气温和降水的变化与异常 特征分析J. 暴雨灾害, 2008, 27(1): 59-82.10 刘少华, 胡彩虹, 王爱琴. 郑州市近 58a 降雨量变化分析J. 气象 与环境科学, 2010, 33(3): 18
26、-22.11 赵宗慈, Leung Ruby, 钱云. 近代中国夏季降水变化特征分析J.气候变化研究进展, 2005, 1(1): 29-32.12 Yu R C, T Zhou, A Xiong, et al. Diurnal variations of summer precipitation over contiguous ChinaJ. Geophys Res Lett, 2007a, 34: L01704.13 Yu R C, Xu Y P, Zhou T J, et al. Relation between rainfall duration and diurnal variati
27、on in the warm season precipitation overcentral eastern ChinaJ. Geophys Res Lett, 2007b, 34: L13703.结论4本文利用 19912004 年台站观测的逐时降水资料，细致分析了以横断山脉和云贵高原为主体的我国 西南部降水日变化特征。 结果表明西南部“夜雨”特征 明显，但存在午后次峰值，且降水日变化具有显著的 区域差异。 主要结论如下：(1) 西南部年平均的降水量日变化表现为凌晨主 峰值和下午次峰值并存的特征； 降水频次为单峰值， 峰值在凌晨、谷值在正午；降水强度则在午后至午夜 较强。 总体而言，降水频
28、次与降水量的日变化特征更 为接近， 降水量夜间峰值主要来自于降水频次的贡 献，而午后次峰值来自于降水强度的贡献。(2) 西南部降水日变化具有区域差异，且南北差 异最为明显。 南部降水日变化振幅小且各站主峰（谷） 值位相差别较大， 而北部的日变化振幅大且各站峰（谷）值位相基本一致。 北部三区的降水日变化又各有 其特点，西部以凌晨降水峰值为主，振幅相对较小；中 部和东部的降水日变化分布特征相似，峰值出现在午 夜前后，谷值出现在正午，区域一致性好且振幅较大。(3) 南部午后降水强度较大，各量日变化振幅均 较小，夜间峰值来自于降水频率的贡献而午后峰值来 自于强度的贡献。 西部降水量日变化主要来自降水频
29、 次的贡献，降水强度日变化不明显；中部降水量、频次 和强度三者的日变化较为一致， 峰值都出现在午夜； 在东部，降水强度峰值和频次谷值发生在午后，降水 量的日变化峰值主要来自频次的贡献。致 谢: 感谢中国气象局国家气象信息中心为本文 提供数据 。14 Zhou T J,Frequency, ComparisonYu R C, Chen H M, et al. Summer PrecipitationIntensity, and Diurnal Cycle over China: Aof Satellite Data with Rain Gauge Observations J.Journal o
30、f Climate, 2008, 21: 1-14.15 Li J, Yu R C, Zhou T J. Seasonal Variation of the Diurnal Cycle of Rainfall in Southern Contiguous China J. Journal of Climate,2008, 21: 6036-6043.16 李建, 宇如聪, 王建捷. 北京市夏季降水的日变化特征J. 科学通 报, 2008, 53(7): 829-832.17 戴泽军, 宇如聪, 陈昊明. 湖南夏季降水日变化特征J. 高原气象,2009, 28(6): 1463-1470.18
31、Chen H M, Li J, Yuan W H, et al. Why Nocturnal Long - Duration rainfall Presents an Eastward -Delayed Diurnal Phase of Rainfall down the Yan gtze River Valley J. Journal of Climate,2010, 23: 905-917.19 吕炯. 巴山夜雨J. 气象学报, 1942, 16: 36-53.20 叶笃正, 高由禧. 青藏高原气象学M. 北京: 科学出版社，1979. 21 彭贵康, 柴复新, 曾庆存, 等.“雅安天漏”
32、研究 I：天气分析部分J.大气科学, 1994, 18(4): 466-475.22 宇如聪, 曾庆存, 彭贵康, 等.“雅安天漏”研究 II：数值预报实验J.大气科学, 1994, 18(5): 535-551.23 曾庆存, 宇如聪, 彭贵康, 等. “ 雅安天漏 ” 研究 III： 特征 、 物理量 结构及其形成机制J. 大气科学, 1994, 18(6): 649-659.参考文献：1 徐裕华. 西南气候M. 北京: 气象出版社, 1991.2 Wallace J M. Diurnal Variations in Precipitation and Thunderstorm Frequency over the Conterminous United StatesJ. Monthly Weather Review, 1975, 103: 406-419.3 Dai A G. Global Precipitation and Thunderstorm Frequencies. PartII: Diurnal VariationsJ. Journal of Climate, 2001, 14: 1112-1128. 4 Kevin Trenberth, Dai A G, Roy M Rasmussen, et al. The changing
