胡迪 李躍清

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青藏高原東側(cè)四川地區(qū)夜雨時空變化特征

胡迪1, 2李躍清2

1成都信息工程學(xué)院，成都610225;2中國氣象局成都高原氣象研究所，成都610072

本文利用四川地區(qū)1971～2012年29個氣象站逐小時降水資料，計算四川地區(qū)雨季（5～9月）夜雨比例、夜雨強度和夜雨頻次，并通過區(qū)域平均與趨勢分析等統(tǒng)計方法，分析了其空間差異與時間變化特征，結(jié)果表明：（1）四川地區(qū)雨季夜雨占日降水量的比例較大，且具有顯著的區(qū)域性差異，盆地西南部的夜雨占日降水量的比例最大，川西高原東北與川東北則為明顯的兩個低值區(qū)；（2）川東北地區(qū)雨季具有夜雨占日降水量的比例較小、夜雨發(fā)生概率也較低、但其夜雨強度卻較大的特征，川西高原則與之相反，而盆地西南部的夜雨發(fā)生頻次雖然不是很高，但夜雨強度和夜雨比例都較大；（3）42年平均四川地區(qū)雨季逐日變化，夜雨占日降水量的比例表現(xiàn)為先下降、后上升的特征，夜雨強度與夜雨比例相反，呈先上升、后下降的波動趨勢，而夜雨頻次的逐日變化呈現(xiàn)出明顯的雙峰特征；（4）四川地區(qū)夜雨比例、夜雨強度和夜雨頻次的年變化具有一定差異。20世紀(jì)70、80年代，其夜雨頻次和夜雨比例均較大，但呈減少趨勢，而夜雨強度20世紀(jì)70年代較小，80年代較大，呈增大趨勢。20世紀(jì)90年代，夜雨強度、頻次和比例都處于較低狀態(tài)；21世紀(jì)，夜雨強度和夜雨比例都開始明顯增大，而夜雨頻次增大相對滯后，其中，21世紀(jì)夜雨頻次和夜雨比例波動明顯。

夜雨 四川省 時空變化 氣候特征

1 引言

夜雨作為一種重要的降水現(xiàn)象，對于空氣和土壤濕度、溫度、云輻射收支日循環(huán)，以及氣候生態(tài)環(huán)境的構(gòu)成等都具有潛在的重要影響（Rickenbach, 2004）。研究表明：夜雨存在于世界上不少特別的區(qū)域，其中不乏一些較顯著的地區(qū)（Monaghan et al., 2010；呂炯，1942；曾慶存等，1994）。如北美地區(qū)（Carbone et al., 2002; Carbone and Tuttle，2008；Balling，1985），位于落基山脈和阿巴拉契亞山脈之間的北美中部平原，即美國中部平原就常常發(fā)生夜雨事件。而我國青藏高原及其周邊一些區(qū)域也是夜雨現(xiàn)象明顯的地區(qū)，如青藏高原主體的拉薩、日喀則（張核真等，2010；張國平等，2002；余忠水，2011），青藏高原東側(cè)的四川、重慶和貴州（李躍清和張曉春，2011；唐紅玉等，2011），都是夜雨突出的地區(qū)。需要指出的是，由于青藏高原復(fù)雜地形的影響，其東側(cè)地區(qū)的夜雨現(xiàn)象在全球更具有獨特的區(qū)域特色和特殊意義。

四川省（25°～35°N，97°～109°E）位于青藏高原東側(cè)的陡峭地形區(qū)，夏季是南亞西南季風(fēng)、北支西風(fēng)氣流和東亞東南季風(fēng)的匯合區(qū)，天氣氣候變化極為復(fù)雜，而其復(fù)雜地形對其下游廣大地區(qū)的天氣氣候也有很大影響。其中，青藏高原東側(cè)到四川盆地西緣是地形等高線最密集區(qū)，特別是盆地西部的綿陽到雅安一線，在東西不足100 km的范圍內(nèi)高度跨越了2500 m以上，從東向西形成陡峭的上升地形（李川等，2006）。在季風(fēng)環(huán)流和復(fù)雜地形的相互作用下，青藏高原以東的我國西南地區(qū)降水的區(qū)域特性非常明顯，如常發(fā)生局部強降水（郁淑華等，1997；白瑩瑩等，2011），夜間降水尤其頻繁（周澤英，2003；沈沛豐和張耀存，2011；唐紅玉等，2011），且自戰(zhàn)國時期開始就有“巴山夜雨”的說法（呂炯，1942）。由于陡峭地形通過大氣熱力場、動力場結(jié)構(gòu)影響水汽以及能量的輸送，從而促使青藏高原東側(cè)地區(qū)局地性降水的異常發(fā)生（郁淑華等，1997），其中尤以“雅安天漏”最有代表性（曾慶存等，1994；李躍清和張曉春，2011），并且，降水的強度通常在午夜左右達(dá)到最大，具有非常明顯的夜雨特征。因而，青藏高原及其東側(cè)地區(qū)獨特的降水日變化及其夜雨現(xiàn)象受到了高度重視，并取得了一些有意義的研究成果。2007年，Yu et al.（2007）在分析中國夏季降水日變化特征及區(qū)域差異時，指出中國不同地區(qū)的夏季降水日變化特征有較大差異，其中青藏高原東側(cè)地區(qū)峰值時刻在午夜，并且，降水日變化位相差異與降水持續(xù)性具有密切關(guān)系。唐紅玉等（2011）分析了西南地區(qū)20世紀(jì)后40年的降水日變化特征，得到四川、重慶和貴州部分地區(qū)夜雨頻繁，而云南降水則以晝雨為主。王夫常等（2011）進(jìn)一步得到，我國西南部降水量除了具有明顯的“夜雨現(xiàn)象”，同時還存在一個午后次峰值，其中降水量夜間峰值主要來自于降水頻次的貢獻(xiàn)，而午后次峰值來自于降水強度的貢獻(xiàn)。Li et al.（2009）的分析得到，中小強度降水對“雅安天漏”夜雨的貢獻(xiàn)突出，并在很大程度上影響總降水量的變化特征。沈沛豐和張耀存（2011）也指出：四川盆地夏季午后出現(xiàn)較強降水的頻數(shù)很小，而大部分強降水發(fā)生在午夜。但是，關(guān)于夜雨的成因還存在不同的看法，大部分研究認(rèn)為夜雨的形成主要是由于特殊的地形條件所致（呂炯，1942；Ueno et al., 2009；于俊偉等，2010），也有研究認(rèn)為青藏高原中部的夜雨是由天氣尺度對流活動引起的（Ueno et al., 2009），還有一些推測青藏高原東側(cè)地區(qū)分布的大量層狀云影響這一地區(qū)的對流穩(wěn)定性（Sato and Kimura, 2003；Yu et al., 2009），從而導(dǎo)致其夜雨的頻繁發(fā)生。

由于四川地區(qū)的夜雨與青藏高原東側(cè)陡峭地形的影響密不可分，并且，Jin et al.（2013）在最近的研究中使用CMORPH衛(wèi)星數(shù)據(jù)（Robert et al., 2004; Dai et al., 2007）分析了四川盆地的夜雨特征，發(fā)現(xiàn)盆地的夜雨現(xiàn)象在秋、冬兩個季節(jié)更為顯著，這與之前的了解有所不同。因此，為了深入認(rèn)識青藏高原東側(cè)地區(qū)夜雨氣候的變化特征及其可能成因，本文進(jìn)一步分析研究了最近42年四川地區(qū)雨季（5～9月）夜雨的時空分布與變化特征，以進(jìn)一步加深對青藏高原東側(cè)地區(qū)夜雨現(xiàn)象的理解。

2 資料和方法

文中所采用數(shù)據(jù)是四川省氣象局提供的四川省36個氣象站的降水自記紙記錄，經(jīng)過數(shù)字信息化處理后得到的逐小時降水量數(shù)據(jù)。在降水自記紙數(shù)字信息化的過程中，已對降水自記跡線和時間、自記紙掃描、數(shù)據(jù)提取等進(jìn)行了人工檢測，即嚴(yán)格的質(zhì)量控制。該數(shù)據(jù)集覆蓋時段為1961～2012年?？紤]到資料的連續(xù)性和完整性，選取了其中29個站點1971～2012年的數(shù)據(jù)，以5～9月作為雨季，具體站點分布如圖1。

圖1 1971～2012年42年平均四川地區(qū)雨季夜雨占日降水量的比例分布

文中夜雨是指夜間降水，一般以20:00（北京時，下同）以后，至次日08:00的降水作統(tǒng)計。以20:00至次日08:00，12小時降水量作為夜間降水量（即夜雨量），以20:00至次日20:00，24小時降水量作為日降水量。如果日降水量＞0 mm，無論降水次數(shù)或時間長短，均計為1個雨日，當(dāng)日的夜雨占日降水量的比例為：夜雨比例=夜間降水量/日降水量×100％，如果當(dāng)日夜間降水量為0 mm，則當(dāng)日的夜雨占日降水量的比例計為0。降水強度是指單位時間內(nèi)的降水量，如果夜間降水量＞0 mm，則記為發(fā)生一次夜雨，而夜間降水強度（即夜雨強度）為：夜雨強度=夜間降水量/夜雨頻次，單位為：mm (12 h)?1。

本文主要應(yīng)用了區(qū)域平均和趨勢分析方法，其中，氣候變化的趨勢采用了線性趨勢分析和滑動平均分析，并對各相關(guān)系數(shù)進(jìn)行了顯著性水平檢驗。

3 四川地區(qū)雨季夜雨的空間分布

3.1 夜雨比例的區(qū)域特征

3.1.1 夜雨比例的水平分布

作為連接青藏高原大地形與我國東部平原的過渡區(qū)，高原東側(cè)川渝地區(qū)受季風(fēng)環(huán)流和復(fù)雜地形的影響，氣候變異大，在天氣、氣候等方面表現(xiàn)出鮮明的區(qū)域特色。圖1所示為1971～2012年雨季四川地區(qū)夜雨比例多年平均分布?？梢钥吹?，四川地區(qū)雨季的夜雨占日降水量的比例具有顯著的區(qū)域性差異，盆地大部分地區(qū)以及攀西地區(qū)的夜雨比例均在60％以上，最大值位于盆地西南部（雅安、樂山附近），其夜雨量超過日降水量的70％；川西高原大部分地區(qū)平均夜雨占日降水量的比例也在57％以上；而川西高原東北與川東北為明顯的兩個低值區(qū)，其中，高原東北的夜雨占日降水量的比例在49％～57％，川東北的夜雨比例最小值為48％。從圖中還可以看到，在盆地西部邊緣（都江堰、雅安、越西一帶），多年平均夜雨比例的等值線分布較為密集，這可能是與該地區(qū)特殊的陡峭地形有關(guān)。

從四川雨季各月份平均夜雨占日降水量的比例分布（圖2）看，各月的平均夜雨占日降水量的比例與雨季總體分布類似，川西高原東北與川東北從5月到9月一直保持為兩個低值區(qū)，而大值區(qū)在雨季的前三個月范圍均有所擴大，在后兩個月又逐漸縮小。其中，川西高原主體部分的平均夜雨比例在這五個月中呈現(xiàn)出5～7月增大、7～9月減小的趨勢，而攀西地區(qū)在5、6月均表現(xiàn)為整個四川地區(qū)夜雨比例相對較低的區(qū)域，到后三個月則轉(zhuǎn)為相對大值區(qū)。這種夜雨比例的大值中心在各月變化不大，主要位于攀西地區(qū)北部與盆地西南部，而各月的夜雨比例小值中心卻不盡相同：5月位于攀西地區(qū)西南部，6月和9月位于盆地東北部，7、8月則位于川西高原東北部。夜雨比例低值區(qū)隨月份的推移，先自南向北移，再往南退，這與西太平洋副高脊線的移動相似（白瑩瑩等，2011），因此，四川盆地的降水區(qū)域差異與西太平洋副高北界及脊線變動的關(guān)系，值得進(jìn)一步研究。

圖2 1971～2012年四川地區(qū)雨季各月（5～9月）各月平均夜雨占日降水量的比例分布

3.1.2 夜雨比例隨海拔高度的變化

為了分析四川地區(qū)夜雨占日降水量的比例隨海拔高度的變化規(guī)律，根據(jù)29個臺站所在的海拔高度，每100 m為間隔分別計算多年平均雨季夜雨占日降水量的比例，所得結(jié)果如圖3所示。夜雨比例隨海拔高度的升高，在55.5％～72％范圍內(nèi)變化，最大值出現(xiàn)在海拔1600 m，雖然總體兩者呈負(fù)相關(guān)關(guān)系（相關(guān)系數(shù)―0.24，未通過80％的置信水平檢驗），該比例隨海拔的升高呈波動下降趨勢，且夜雨比例與海拔高度的一元線性回歸方程為：，單位為：(100 m)?1，即海拔每增加100 m，夜雨占日降水量的比例平均減小0.15％。但是，實際比例垂直分布存在差異變化，不同于青藏高原夜雨比例與海拔高度呈顯著的負(fù)相關(guān)（余忠水，2011），四川地區(qū)夜雨比例更表現(xiàn)出突出的分段轉(zhuǎn)折變化規(guī)律，這種“低—高”、“高—低”兩段變化分布可能與青藏高原東側(cè)復(fù)雜地形與環(huán)流、水汽的相互作用特征有關(guān)，值得深入研究。

由圖3可進(jìn)一步看出，夜雨占日降水量的比例隨海拔高度的升高，表現(xiàn)出“低—高—低”的變化特征，先增大，在海拔1600 m左右達(dá)到最大值，之后開始減小。以1600 m為界對該比例進(jìn)行分段線性擬合也表明，在海拔1600 m以下（19個站點），夜雨占日降水量的比例隨海拔升高而增大，但未通過95%的置信水平檢驗；而在1600 m以上（10個站點），夜雨占日降水量的比例隨海拔升高而減小的趨勢明顯，通過了99％的置信水平檢驗，且海拔每增加100 m，夜雨比例平均減小0.88％。

圖3 1971～2012年四川地區(qū)雨季夜雨占日降水量的比例垂直分布

圖4給出了四川地區(qū)雨季各月（5～9月）各月夜雨占日降水量的比例垂直分布情況。與雨季總體平均狀況相比，除5月以外，6、7、8、9各月的夜雨占日降水量的比例均表現(xiàn)為：隨著海拔高度升高，先增大、后減小的“低—高—低”的變化特征，而5月的夜雨占日降水量的比例垂直分布則整體表現(xiàn)為：隨海拔高度升高而減小的趨勢，通過了99％的置信水平檢驗。因此，以海拔1600 m為界對除5月外其他各月的夜雨占日降水量的比例進(jìn)行分段線性擬合（表1），表內(nèi)加粗?jǐn)?shù)字表示至少通過了95%的置信水平檢驗?？梢钥闯?，6～9月，海拔1600 m以下，夜雨比例表現(xiàn)出隨海拔高度增加的趨勢，但未通過95%的置信水平檢驗；而海拔1600 m以上，夜雨比例隨海拔高度減小的趨勢非常明顯，尤其是6月，海拔高度每升高100 m，夜雨占日降水量的比例平均減小1.11％。另外，雨季夜雨比例垂直分布5月與6～9月的差異，可能與大氣環(huán)流的冬夏季節(jié)突變相聯(lián)系。5月處于大氣環(huán)流轉(zhuǎn)變的過渡時期，夜雨比例的垂直分布主要與當(dāng)?shù)貐^(qū)域水汽分布有關(guān)，而6月后，由于夏季風(fēng)的建立和推進(jìn)，夜雨比例的垂直分布主要受四川山地地形與季風(fēng)水汽輸送的共同影響。

表1 四川地區(qū)6～9月夜雨占日降水量的比例垂直分布分段線性回歸系數(shù)[單位：(100 m)?1]

注：加粗?jǐn)?shù)字表示至少通過了95%的置信水平檢驗

圖4 1971～2012年四川地區(qū)雨季各月夜雨占日降水量的比例垂直分布

3.2 夜雨強度的區(qū)域特征

圖5給出了1971～2012年四川地區(qū)雨季夜雨強度的分布情況。從圖中可以看出：四川地區(qū)雨季的夜雨強度42年總體均達(dá)到中雨級別[降水強度5～12.5 mm (12 h)?1]，夜雨強度等值線大部地區(qū)基本呈東西向分布，而川西高原與四川盆地交界處一帶為南北向分布。具有三個大值區(qū)域和兩個小值區(qū)域，盆地、攀西地區(qū)的夜雨強度明顯較大，川東北達(dá)州一帶也較大，而川西高原的夜間降水強度較小，川西高原東北角是一個小值區(qū)，川西高原中部地區(qū)是另一個小值區(qū)。而且，盆地大值區(qū)中心位于盆地西南邊緣的雅安、樂山附近，對應(yīng)于“雅安天漏”，相對于夜雨比例（圖1）更加集中突出，攀西地區(qū)大值區(qū)中心位于其東南部，川東北大值區(qū)中心位于達(dá)州北部，對應(yīng)于“巴山夜雨”，但需要指出的是：夜雨占日降水量的比例較小的川東北地區(qū)（圖1）在夜雨強度方面則相反，是一個相對較大的區(qū)域，其42年雨季平均夜雨強度在9 mm (12 h)?1以上，表明其夜間雨量雖然與白天雨量相當(dāng)，但其夜雨的強度還是相對較大的，川西高原東北角小值區(qū)中心位于阿壩州東北部，川西高原中部小值區(qū)中心位于甘孜州中部。另外，與夜雨比例分布類似，夜雨強度等值線在四川盆地和川西高原的過渡區(qū)域非常密集，這與該地區(qū)的地形也有很好的對應(yīng)關(guān)系。

圖5 1971～2012年四川地區(qū)雨季平均夜雨強度分布[單位：mm (12 h)?1]

從四川地區(qū)42年雨季5～9月各月的平均夜雨強度分布（圖6）可以看到，各月的夜雨強度的分布有差異，但川西高原在雨季5個月中均表現(xiàn)出夜雨強度較小的特征，其川西高原東北角也為小值區(qū)，尤其是6～9月，川西高原中部地區(qū)也為小值區(qū)，尤其是5、6、7、9月。而夜雨強度的大值中心則變化很大，其中，7月和8月的夜雨強度分布與雨季總體情況相似，在盆地西南部邊緣的雅安、樂山附近出現(xiàn)大值區(qū)，攀西地區(qū)也為大值區(qū)，川東北達(dá)州7月為大值區(qū)；5、6、9月盆地西南部則沒有出現(xiàn)明顯的大值中心，5月夜雨強度川東北達(dá)州一帶是大值區(qū)，其次是瀘州、宜賓地區(qū)，6月攀西地區(qū)是主要大值區(qū)，其次是川東北達(dá)州、川東南內(nèi)江，而9月夜雨強度川東北達(dá)州、攀西地區(qū)是主要大值區(qū)，盆地西南部大值區(qū)明顯減弱。

圖6 1971～2012年四川地區(qū)雨季各月平均夜雨強度分布[單位：mm (12 h)?1]

3.3 夜雨頻次的區(qū)域特征

圖7給出了1971～2012年四川地區(qū)雨季平均夜雨頻次分布，夜雨頻次等值線在川西高原主要呈東西向分布，四川盆地主要呈南北向分布，與夜雨強度分布情況不同的是，夜雨強度較小的川西高原地區(qū)42年雨季平均夜雨發(fā)生的頻次較高，尤其是甘孜州南部九龍、稻城一帶，并在此區(qū)域形成一個大值中心，夜雨頻次最高達(dá)到94次；而川東地區(qū)雨季平均夜雨頻次為明顯低值區(qū)，雨季（5～9月）一共153天，川東地區(qū)平均夜雨頻次都低于70次，尤其是川東北達(dá)州，說明雨季川東地區(qū)夜雨發(fā)生的概率小于50％。由上一節(jié)可知：川東北區(qū)域的夜雨強度較大，這說明川東北雨季夜雨有發(fā)生概率較低，但降水強度較大的特征，川西高原則與之相反，而盆地西南部夜雨發(fā)生的頻次雖然不是很高，但夜雨強度和夜雨比例都較大。

圖7 1971～2012年四川地區(qū)雨季平均夜雨頻次分布

四川地區(qū)42年雨季5～9月各月的平均夜雨頻次分布與雨季總體情況相似，川西高原為大值區(qū)，四川盆地為小值區(qū)，且川西高原比川東地區(qū)的夜雨頻次更大。從圖8可以看出，各月的夜雨頻次都有一個明顯的大值中心，除5月位于川西高原東北阿壩州外，6～9月的大值中心都和雨季總體情況相似，在川西高原南部九龍、稻城附近。

圖8 1971～2012年四川地區(qū)雨季各月平均夜雨頻次分布

4 四川地區(qū)雨季夜雨的逐日變化

4.1 夜雨比例的逐日變化

圖9給出了四川地區(qū)42年平均雨季153天逐日夜雨占日降水量的比例分布。由此看到，四川地區(qū)雨季逐日夜雨比例變化范圍在51.8％～76.8％，平均值為61.6％。對逐日夜雨比例進(jìn)行線性擬合，發(fā)現(xiàn)夜雨占日降水量的比例與雨季日期總體呈負(fù)相關(guān)趨勢，其相關(guān)系數(shù)為―0.32，通過了99.9％的置信水平檢驗，表明夜雨比例隨著雨季的推進(jìn)，呈波動減少的趨勢。

2011年，余忠水（2011）曾指出青藏高原夜雨占日降水量的比例隨夏季日期的推后呈增大趨勢，而四川地區(qū)夜雨比例的變化表明，逐日夜雨比例呈先下降后上升的趨勢，更具復(fù)雜性。其中，5月平均逐日夜雨占日降水量的比例基本保持在64％上下，前兩旬有小幅度上升，5月下旬開始下降，并在6月底達(dá)到平均水平以下，一致持續(xù)下降，從7月底開始，該比例轉(zhuǎn)為上升，在9月初超過平均水平，持續(xù)增加到9月底。由此看出，四川地區(qū)的平均夜雨占日降水量的比例在5、6、9月大氣環(huán)流變化的過渡季節(jié)更大，7、8月的夜雨比例較小，這可能與四川盛夏7～8月午后強降水的發(fā)生概率增加有關(guān)。根據(jù)逐日夜雨比例先下降、后上升的“高—低—高”特征，以第90天為界限分為前后兩段，其逐日夜雨比例與雨季日期的相關(guān)系數(shù)分別為―0.65和0.65，均通過了99.9％的置信水平檢驗，其兩段的線性回歸表明：在90天以前的第一時段，每隔10天逐日夜雨占日降水量的比例減小1.05％，而90天以后的第二時段，逐日夜雨占日降水量的比例每10天增大1.30％，進(jìn)一步驗證了夜雨占日降水量的比例在雨季前三個月隨日期而減小，而后兩個月則遞增的基本特征。

4.2 夜雨強度的逐日變化

圖10給出了四川地區(qū)42年平均雨季153天逐日夜雨強度的變化。由此看到，夜雨強度變化范圍在1.5～5.7 mm (12 h)?1，平均值為3.4 mm (12 h)?1。對逐日夜雨強度進(jìn)行線性擬合，發(fā)現(xiàn)夜雨強度與雨季日期總體呈正相關(guān)關(guān)系，其相關(guān)系數(shù)為0.29，通過了99.9％的置信水平檢驗，表明夜雨強度隨雨季的推進(jìn)，呈波動增加的趨勢。

四川地區(qū)夜雨強度的11天滑動平均變化表明，逐日夜雨強度與夜雨比例變化趨勢相反，呈先上升、后下降的波動趨勢，以第60天為界限分為前后兩段，其逐日夜雨強度與雨季日期的相關(guān)系數(shù)分別為0.84和―0.67，均通過了99.9％的置信水平檢驗。前兩個月夜雨強度增大趨勢很明顯，尤其是6月中下旬，夜雨強度增大的速率最大，7月夜雨強度有所減小，7月下旬到9月上旬，夜雨強度呈 小幅度的波動并維持在一定范圍內(nèi)，而到9月中旬，夜雨強度又開始明顯減小。由此看出，四川地區(qū)雨季逐日夜雨強度在7～8月較5、6、9月更大。

根據(jù)42年平均四川地區(qū)雨季夜雨占日降水量的比例狀況（圖1），將四川地區(qū)分為三個區(qū)域，分別為：A盆地大值區(qū)（盆地夜雨占日降水量的比例＞63％的區(qū)域，對應(yīng)于盆地西南，共8個站點）；B盆地低值區(qū)（盆地夜雨占日降水量的比例＜63％的區(qū)域，對應(yīng)于川東北地區(qū)，共9個站點）；C攀西地區(qū)（共7個站點），具體分區(qū)見表 2 四川地區(qū)站點分區(qū)。由于川西高原面積大而可用站點少，故不作分析。

圖9 1971～2012年平均四川地區(qū)雨季逐日夜雨占日降水量的比例變化

圖10 1971～2012年平均四川地區(qū)雨季逐日夜雨強度變化

下面，分別討論這三個區(qū)域夜雨強度的逐日變化情況，如圖11所示，三個區(qū)域的平均逐日夜雨強度范圍分別為：1.5～7.4 mm (12 h)?1、1.3～5.5 mm (12 h)?1、0.9～7.4 mm (12 h)?1。與四川地區(qū)總體情況類似，三個區(qū)域夜雨強度的逐日變化都表現(xiàn)出明顯的先增大、后減小的趨勢（其分段線性趨勢均達(dá)到了99.9％的置信水平檢驗），但具體的變化有所不同。盆地大值區(qū)從5月到8月中旬近4個月的時間里，夜雨強度持續(xù)增加，越來越大，8月下旬開始減小一直到9月底；盆地低值區(qū)的夜雨強度在前兩個月多數(shù)時間在平均水平[2.9 mm (12 h)?1]以下波動，6月下旬到7月初迅速增大，并達(dá)到最大值，之后開始減小，整個8月至9月中旬都在平均水平附近波動，9月下旬繼續(xù)減??；而攀西地區(qū)的夜雨強度前兩個月呈顯著的增大趨勢，隨雨季日期的推進(jìn)，其增大的速率較快，平均每10天夜雨強度增大0.83 mm (12 h)?1，7月初開始減少，一直到9月都呈波動減小的趨勢。

表2 四川地區(qū)站點分區(qū)

4.3 夜雨頻次的逐日變化

圖12給出了1971～2012年平均四川地區(qū)雨季153天逐日夜雨頻次的變化。由此看到，雨季逐日夜雨頻次變化范圍在0.29～0.54次，平均每天出現(xiàn)夜雨0.42次。

圖11 1971～2012年平均四川地區(qū)分區(qū)雨季夜雨強度逐日變化：（a）盆地大值區(qū)；（b）盆地低值區(qū)；（c）攀西地區(qū)

圖12 1971～2012年平均四川地區(qū)雨季逐日夜雨頻次變化

雨季夜雨頻次的逐日變化與夜雨比例和夜雨強度不同，四川地區(qū)雨季夜雨頻次逐日變化呈現(xiàn)出明顯的雙峰特征，其11天滑動平均變化表明，逐日夜雨頻次在前兩個月逐漸增大，6月底達(dá)到最大值，之后又不斷減小，8月上旬達(dá)到最小值，又開始波動增大，到9月中旬達(dá)到與前一個峰值相當(dāng)?shù)乃剑⒃诖朔秶鷥?nèi)波動變化。

結(jié)合前面兩節(jié)的夜雨特征，可以看出：四川地區(qū)5月的夜雨強度和頻次都隨日期的推進(jìn)有增大的趨勢，且處于較小的水平，但這個時期白天的降水更少，所以夜雨占日降水量的比例相對較大；6月的夜雨發(fā)生頻次較多，夜雨強度仍然在增大，但由于這個時期白天的降水開始增多，其夜雨比例開始減??；7月和8月由于白天的降水增多，其夜雨占日降水量的比例較小，但其夜雨頻次的減少，使其夜雨強度較大。說明盛夏夜晚四川地區(qū)易發(fā)生強度較大的降水，且白天的降水也明顯增加；9月的夜雨發(fā)生頻次較多，夜雨占日降水量的比例也較大，但其夜雨強度有所減小，這可能與“華西秋雨”現(xiàn)象有關(guān)。

圖13給出了42年平均四川地區(qū)三個區(qū)域的雨季逐日夜雨頻次變化情況。由此看到，盆地大值區(qū)、盆地低值區(qū)和攀西地區(qū)夜雨頻次變化范圍分別為：0.25～0.63次、0.19～0.48次、0.22～0.63次。并且，盆地大值區(qū)和盆地低值區(qū)的夜雨頻次變化趨勢比較類似，前兩個月都維持在平均水平附近波動，7月中旬開始持續(xù)減小，8月底到9月又明顯的增大；而攀西地區(qū)則是從5月開始，一直到6月下旬，表現(xiàn)出明顯的增大趨勢，且隨著日期的推進(jìn)，增大速率較大，之后的三個月基本維持在一定范圍內(nèi)呈波動變化。

圖13 1971～2012年平均四川地區(qū)分區(qū)雨季夜雨頻次逐日變化：（a）盆地大值區(qū)；（b）盆地低值區(qū)；（c）攀西地區(qū)

5 四川地區(qū)雨季夜雨的年際變化

5.1 夜雨比例的年際變化

圖14給出了四川地區(qū)1971～2012年雨季夜雨占日降水量的比例的年際變化。從圖看到，四川地區(qū)42年平均雨季夜雨占日降水量的比例平均水平為61.7％，整個變化存在明顯的年際振蕩，變化最大出現(xiàn)在2006～2007年，相對于前一年，2007年雨季夜雨比例減幅達(dá)7.81％，而1978、1981、1984、1985、1994和2000年這6年相對前一年的夜雨比例沒有發(fā)生變化。夜雨比例的年際變化范圍在58％～64％之間，最小值出現(xiàn)在1998年，達(dá)到最大值的年份較多，分別是1973、1975、1982、2006和2009年。并且，四川地區(qū)雨季夜雨占日降水量的比例總體隨年份變化呈減小的趨勢，而其7年滑動平均表明，四川地區(qū)雨季夜雨比例具有明顯的年代際變化。在20世紀(jì)70年代后期基本保持在62％上下，80年代初有小幅上升，之后開始波動減小，到80年代末已達(dá)平均水平（61.7％）以下，21世紀(jì)的12年中，夜雨比例波動幅度較大，上升趨勢明顯，在前6年就達(dá)到平均水平以上。

四川地區(qū)分區(qū)雨季（5～9月）42年的夜雨比例的年際變化如圖15所示。盆地大值區(qū)、盆地低值區(qū)和攀西地區(qū)雨季夜雨比例的范圍分別為：61％～71％、50％～60％、59％～70％。由圖看出，三個區(qū)域的雨季夜雨占日降水量的比例都表現(xiàn)出明顯的年際振蕩，盆地大值區(qū)在20世紀(jì)的30年中，雨季夜雨比例呈逐漸減小的趨勢，2002年又開始增大，波動也非常明顯；盆地低值區(qū)的雨季夜雨比例前三十年隨時間逐步減少，但變化基本維持在一定范圍內(nèi)波動，21世紀(jì)的12年中表現(xiàn)出波動增大的趨勢；而攀西地區(qū)的雨季夜雨比例則在42年中沒有明顯的增減趨勢，僅保持在一定范圍內(nèi)波動變化。

圖14 1971～2012年四川地區(qū)雨季夜雨占日降水量的比例年際變化

圖15 1971～2012年四川地區(qū)分區(qū)雨季夜雨占日降水量的比例的年際變化：（a）盆地大值區(qū)；（b）盆地低值區(qū)；（c）攀西地區(qū)

5.2 夜雨強度的年際變化

圖16給出了四川地區(qū)1971～2012年雨季夜雨強度的年際變化。由此看到，四川地區(qū)42年雨季夜雨強度平均水平為8.1 mm (12 h)?1，變化范圍為6.9～9.3 mm (12 h)?1，存在明顯的年際振蕩, 最小值出現(xiàn)在1971年，最大值出現(xiàn)在1990年。并且，四川地區(qū)雨季夜雨強度總體隨年份變化呈增大的趨勢，而對夜雨強度進(jìn)行7年滑動平均表明，四川地區(qū)雨季夜雨強度在20世紀(jì)70年代較小并隨年份變化有所增大，80年代整體夜雨強度較大，而90年代夜雨強度變化幅度較大，有減小的趨勢，到21世紀(jì)又開始增大，2005年后到達(dá)平均水平以上。

圖16 1971～2012年四川地區(qū)雨季夜雨強度[單位：mm (12 h)?1]的年際變化

四川地區(qū)分區(qū)雨季（5～9月）42年夜雨強度的年際變化如圖17所示。盆地大值區(qū)、盆地低值區(qū)和攀西地區(qū)雨季夜雨強度的范圍分別為：7.5～12.5、6.7～12.3、6.1～9.8 mm (12 h)?1。各區(qū)域雨季夜雨強度隨時間變化的趨勢各不相同，盆地大值區(qū)的夜雨強度在20世紀(jì)70、80年代逐漸增大，之后開始波動減小，到21世紀(jì)初中期又出現(xiàn)小幅度的增大趨勢；盆地低值區(qū)的夜雨強度在20世紀(jì)70、80年代波動很大，90年代為小幅度的減小趨勢，之后20世紀(jì)末開始表現(xiàn)為明顯的隨年份推移而增大的趨勢；攀西地區(qū)的夜雨強度在20世紀(jì)80、90年代同盆地大值區(qū)相似，呈隨時間增大的趨勢，而從90年代開始波動較大，1998年達(dá)到夜雨強度最大值后，維持在一定范圍內(nèi)波動，但隨時間呈現(xiàn)減小的趨勢。

5.3 夜雨頻次的年際變化

四川地區(qū)1971～2012年雨季夜雨頻次的年際變化如圖18所示。四川地區(qū)42年雨季夜雨發(fā)生頻次的平均水平為63.1次，變化范圍為51.8～71.1次，最小值出現(xiàn)在2006年，最大值則出現(xiàn)在1973年，存在明顯的年際振蕩。同夜雨占日降水量的比例類似，四川地區(qū)雨季夜雨頻次總體隨年份變化呈減小的趨勢，達(dá)到了95％的置信水平檢驗，其7年滑動平均曲線顯示，四川地區(qū)雨季夜雨頻次在42年中基本上呈波動減小的趨勢。在20世紀(jì)70、80年代降水頻次較大，只有三個年份低于平均水平，而之后的二十多年降水頻次明顯較小，到2006年夜雨頻次達(dá)到最小值之后，出現(xiàn)波動增大的趨勢，最后幾年的夜雨頻次波動較大。

結(jié)合前兩節(jié)的分析可以看出，四川地區(qū)夜雨比例、夜雨強度和夜雨頻次的年際變化是不一致的。20世紀(jì)70、80年代，其夜雨發(fā)生的頻次和夜雨占日降水量的比例均較大，但呈減少趨勢，而夜雨強度70年代較小，80年代較大，但呈增大趨勢；而20世紀(jì)90年代的夜雨強度、頻次和比例都處于較低的狀態(tài)；到21世紀(jì)，夜雨強度和夜雨比例都開始明顯增大，而夜雨頻次在2006年以后才開始增大，值得注意的是，21世紀(jì)的夜雨頻次和夜雨比例的波動都非常突出。

圖17 1971～2012年四川地區(qū)分區(qū)雨季夜雨強度的年際變化：（a）盆地大值區(qū)；（b）盆地低值區(qū)；（c）攀西地區(qū)

圖18 1971～2012年四川地區(qū)雨季夜雨頻次的年際變化

四川地區(qū)分區(qū)雨季（5～9月）42年夜雨頻次的年際變化如圖19所示。由此看到：盆地大值區(qū)、盆地低值區(qū)和攀西地區(qū)夜雨頻次的變化范圍分 別為：48.5～76.1次、36.4～60.9次、58.3～86.6 次。攀西地區(qū)1974年夜雨出現(xiàn)最多，盆地低值區(qū)1997年夜雨出現(xiàn)最少。并且，各區(qū)的雨季夜雨頻次在20世紀(jì)的30年中，隨時間變化都呈減小的趨勢，但21世紀(jì)的12年中，攀西地區(qū)與另兩個區(qū)域有顯著的差異，盆地的兩個區(qū)域在21世紀(jì)都隨時間逐漸增大，而攀西地區(qū)的夜雨頻次則隨時間明顯減小。

結(jié)合前兩節(jié)對四川地區(qū)分區(qū)夜雨的分析可知，盆地兩個區(qū)域的夜雨比例與夜雨頻次在42年中變化趨勢都比較相似，而攀西地區(qū)與這兩個區(qū)域不同，區(qū)別主要發(fā)生在21世紀(jì)的12年。

圖19 1971～2012年四川地區(qū)分區(qū)雨季夜雨頻次的年際變化：（a）盆地大值區(qū)；（b）盆地低值區(qū)；（c）攀西地區(qū)

6 結(jié)論

本文利用四川地區(qū)1971～2012年29個氣象站逐小時降水資料，分析了四川地區(qū)雨季（5～9月）夜雨比例、夜雨強度和夜雨頻次的空間差異與時間變化特征，得到以下主要結(jié)論：

（1）四川地區(qū)雨季夜雨比例較大，并具有顯著的高原、盆地、山地區(qū)域差異。盆地西南部為最大的大值區(qū)，川西高原東北與川東北山地為兩個明顯的低值區(qū)，雨季前三個月夜雨比例大值區(qū)范圍有所擴大，后兩個月逐漸縮小，而低值區(qū)隨月份推移，先自南向北移，再往南退。雨季夜雨比例隨海拔高度增加，總體呈先增大、后減小的“低—高—低”的垂直分布特征，其中，海拔高度大于1600 m的地區(qū)，其夜雨比例隨海拔高度升高而減小的變化尤其明顯。夜雨在四川地區(qū)日降水中占據(jù)重要的地位，基本決定了其日降水的時空變化特征。

（2）四川地區(qū)雨季夜雨強度總體達(dá)到中雨量級，并具有顯著的準(zhǔn)東西向區(qū)域差異。盆地、攀西地區(qū)明顯較大，川東北也較大，而川西高原東北、中部地區(qū)較小。其中，盆地的大值中心位于盆地西南“雅安天漏”的雅安附近，川東北的大值中心位于“巴山夜雨”的達(dá)州一帶。雨季各月的夜雨強度分布存在差異，其大值中心變化很大，7～8月與整個雨季相似，盆地西南部、攀西地區(qū)、川東北為大值中心，而5、6、9月盆地西南部無明顯大值中心。

（3）四川地區(qū)雨季夜雨頻次較高，并具有顯著的東西向區(qū)域差異。川西高原夜雨頻次非常高，甘孜州南部九龍、稻城一帶為大值中心，夜雨頻次最高達(dá)到94次，而川東地區(qū)為明顯的低值區(qū)，尤其是川東北為低值中心，夜雨發(fā)生概率小于50％。雨季各月的夜雨頻次都有一個明顯的大值中心，除5月位于川西高原東北外，其余6～9月大值中心都和整個雨季相似，位于甘孜州南部九龍、稻城地區(qū)。

（4）四川地區(qū)雨季夜雨比例、強度和頻次都較突出，但表現(xiàn)出明顯的不同區(qū)域分布特征。三者的大、小值區(qū)域和中心并不一致，夜雨強度較小、夜雨比例居中的川西高原雨季夜雨頻次很高，而夜雨強度較大、夜雨比例較小的川東北地區(qū)雨季夜雨頻次很低，夜雨比例很高、夜雨強度很大的盆地西南部夜雨頻次并不高。不同于青藏高原主體，四川地區(qū)雨季夜雨比例、強度和頻次的相互關(guān)系更具復(fù)雜性。

（5）四川地區(qū)雨季夜雨逐日變化，夜雨比例表現(xiàn)出先下降、后上升的特征，雨季前三個月隨時間推后而減小，后兩個月遞增，在5、6、9月大氣環(huán)流變化的過渡季節(jié)較大，而7、8月較小。夜雨強度與夜雨比例相反，呈現(xiàn)先上升、后下降的波動特征，雨季前兩個月增大很明顯， 7月有所減小，7月下旬到9月上旬在一定范圍內(nèi)小幅波動，9月中旬又開始明顯減小，而7、8月較5、6、9月更大。夜雨頻次表現(xiàn)為明顯的雙峰變化特征，6月底達(dá)到最大值，8月上旬達(dá)到最小值，9月中旬又達(dá)到最大值。

（6）四川地區(qū)雨季夜雨盆地大值區(qū)、盆地低值區(qū)和攀西地區(qū)的分區(qū)逐日變化，夜雨強度都表現(xiàn)出明顯的先增大、后減小的特征，但具體變化有所不同。盆地大值區(qū)和盆地低值區(qū)的夜雨頻次變化比較類似，雨季前兩個月都維持在平均水平附近波動，7月中旬開始持續(xù)減小，8月底到9月又明顯增大。而攀西地區(qū)則從5月開始，一直到6月下旬，表現(xiàn)出明顯的增大趨勢，之后三個月基本維持在一定的范圍內(nèi)波動變化。

（7）四川地區(qū)雨季夜雨比例、強度和頻次的年際變化具有一定差異。20世紀(jì)70、80年代，其夜雨頻次和夜雨比例均較大，但呈減少趨勢，而夜雨強度70年代較小，80年代較大，但呈增大趨勢。20世紀(jì)90年代，夜雨強度、頻次和比例都處于較低狀態(tài)，21世紀(jì)，夜雨強度和比例都開始明顯增大，而夜雨頻次增大相對滯后。其中，21世紀(jì)夜雨頻次和比例波動明顯。四川地區(qū)分區(qū)盆地大值區(qū)、盆地低值區(qū)的夜雨比例和頻次變化特征都較相似，而攀西地區(qū)則不同，21世紀(jì)的12年差異顯著。

由于青藏高原及周邊地區(qū)的復(fù)合地形與不同緯度大氣環(huán)流的多尺度相互作用，造成了青藏高原東側(cè)四川省夜雨時空變化的多樣性，異常成因 的復(fù)雜性。因此，在本文的基礎(chǔ)上，今后進(jìn)一步開展系統(tǒng)的觀測研究、數(shù)值模擬和理論分析是非常必要的。

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Spatial and Temporal Variations of Nocturnal Precipitation in Sichuan over the Eastern Tibetan Plateau

HU Di1, 2and LI Yueqing2

1,610225;2,610072

Utilizing hourly precipitation data from the 29 weather stations in Sichuan Province from 1971 to 2012, preliminary regional average and trend analyses are conducted on the spatial and temporal variation characteristics of the nocturnal precipitation rate, intensity, and frequency during Sichuan’s rainy season (from May to September). The main results are as follows: (1) There are prominent regional and vertical differences in the nocturnal precipitation. Specifically, the nocturnal precipitation rate reaches its maximum in the southwestern basin, whereas the northeastern Sichuan Plateau and northeastern basin are two areas with low precipitation rates. (2) In northeastern Sichuan, the nocturnal precipitation rate and frequency are low, but its intensity is greater. However, the western Sichuan Plateau presents very differently. In the southwest of the basin, nocturnal rain occurs infrequently, but with greater intensity and proportion. (3) The average daily nocturnal precipitation rate over 42 years first declined, and then increased. In contrast, the intensity of nocturnal precipitation showed a declining trend after rising, and the daily variation of the nocturnal rain frequency is clearly bimodal. (4) The annual variability of the rate, intensity, and frequency of nocturnal precipitation in Sichuan show some differences. Nocturnal precipitation frequency and rate are both are at a high level, but show a reducing trend in the 1970s and 1980s. The nocturnal precipitation intensity, in contrast, is low in the 1970s and high in the 1980s, showing an increasing trend. In the 1990s, the nighttime rainfall intensity, frequency, and proportion are all lower in value. In the 21st century, the intensity and proportion of the nocturnal rainfall are significantly increased, with the frequency increases lagging behind. The frequency and proportion of the nocturnal precipitation fluctuate prominently during this period.

Nocturnal precipitation, Sichuan Province, Spatial and temporal variations, Climate characteristics

1006–9895(2015)01–0161–19

P463

A

10.3878/j.issn.1006-9895.1405.13307

2013–11–12；網(wǎng)絡(luò)預(yù)出版日期2014–05–27

國家重點基礎(chǔ)研究發(fā)展計劃（973計劃）項目2012CB417202，國家自然科學(xué)基金項目41275051，公益性行業(yè)（氣象）科研專項項目GYHY201106003、GYHY201206042

胡迪，女，1988年出生，碩士研究生，主要從事高原氣象研究。E-mail: hudi881111@126.com