嶗山山區(qū)降水日變化特征分析

武斐斐 ，朱俊翰

（青島市嶗山區(qū)氣象局，山東 青島 266000）

受海拔高度、經(jīng)緯度等的影響，不同區(qū)域降水具有不同的變化趨勢。山區(qū)由于地形作用十分顯著，對當(dāng)?shù)氐拇髿猸h(huán)流、降水等都有不可忽視的影響，且山區(qū)由于人口密度較小，人為因素影響程度較弱，故而能較為客觀地反映出由于自然原因而產(chǎn)生的降水等氣象要素的變化[1-2]。由于地理特征，山區(qū)多為泥石流等自然災(zāi)害的高發(fā)地，因此開展山區(qū)降水變化特征研究可深入了解山區(qū)降水基本規(guī)律，從而為防災(zāi)減災(zāi)提供決策參考[3]。通常對嶗山地區(qū)以前的降雨特征研究主要集中在年尺度特征變化和暴雨案例分析上，譚俊齡等人[4]研究了嶗山區(qū)降水的氣候與變化特征，提出嶗山區(qū)夏季、秋季、冬季、汛期和年降水日數(shù)均有顯著的下降趨勢。喬建民等人[5]在城市化對青島市嶗山區(qū)雨島效應(yīng)的影響中指出隨著嶗山區(qū)城市化進(jìn)程加快，雨島效應(yīng)日益明顯，直接導(dǎo)致城市汛期降雨增加。

全球變暖已引起降水模式的重大變化，頻率和強度的變化引起了科學(xué)家的廣泛關(guān)注。為了了解降水形成的機理并了解當(dāng)?shù)氐奶鞖夂蜌夂蛱卣鳎芯繊魃降貐^(qū)降水變化特征非常重要，其對改善數(shù)值模型的預(yù)測功能這方面起著重要作用。目前在嶗山山區(qū)的降水日變化研究方面基本為空缺，本文對嶗山山區(qū)日降水變化特征進(jìn)行研究，對深入認(rèn)識嶗山山區(qū)的氣候及氣候變化規(guī)律具有十分重要的意義。考慮到對嶗山山區(qū)氣候特征研究的迫切性和重要意義，本文利用嶗山山區(qū)逐日逐時降水資料，通過分析汛期以及非汛期降水、不同時次的降水氣候頻率等，試圖揭示嶗山山區(qū)降水的日變特征，以期為有針對性的氣象服務(wù)提供決策依據(jù)，同時也為精細(xì)化預(yù)報提供一些參考。

1.研究區(qū)概況及資料和方法

1.1 研究區(qū)概況

嶗山位于山東半島的南端，在青島東部的黃海沿岸，位于北緯36°03′-36°24′，東經(jīng)120°07′-120°43′，總面積446平方公里，海岸線87.3公里。它的主峰是“巨峰”，也稱為嶗頂，海拔1133m。嶗山山脈以嶗頂為中心，向四個方向延伸，尤其是西北和西南方向，并形成了四個分支：巨峰，三標(biāo)山，石門山和午山。 其余部分沿東海岸向北延伸直到即墨區(qū)以東，西面到達(dá)了西部的膠州灣，西南的其余脈線延伸到了青島市區(qū)，在市區(qū)形成了十多個山頭和連綿起伏的丘陵。 嶗山山區(qū)氣候是溫帶海洋性氣候，年平均氣溫為12.6℃。由于海洋的影響，夏季溫度低于內(nèi)陸，平均溫度為24℃。降水量為940-1073.7 mm，也是青島最潮濕的地區(qū)。

1.1.1 資料

利用2010-2018年逐小時降水量數(shù)據(jù)分析降水日變化特征，時間為北京時。在嶗山山區(qū)及周邊區(qū)域站及國家氣象觀測站里選取不同山體高度和海陸分布代表站進(jìn)行分析。山前低層：嶗山太清（海拔高度174 m，東南沿海）、曉望（海拔高度5 m，東部沿海）；山后：嶗山區(qū)氣象局站（后簡稱嶗山，海拔高度54 m，西南部）、金水路（海拔高度71 m，西部）、北宅（海拔高度41 m，西北部）；山脈中層: 北九水（海拔高度291 m，北部）、巨峰索道（海拔高度392 m，南部）、青峰頂（海拔高度268m，西部）；嶗頂：嶗頂（海拔高度1007 m）；北部山區(qū): 棉花（海拔高度179 m）。

1.1.2 方法

分析指標(biāo)為逐時降水強度、逐時降水頻次百分比、降水晝夜變化特征。借鑒文對降水量的統(tǒng)計方法，對于單個氣象站，逐時降水強度為各時次累積降水量除以相應(yīng)時次累積降水頻次。逐時降水頻次百分比為降水時次占樣本總時次的百分比。根據(jù)地面氣象觀測規(guī)范，將20-08時規(guī)定為夜間，08-20時為白天，分別計算汛期和非汛期降水量晝夜比率。首先對部分站點出現(xiàn)的缺省逐時降水?dāng)?shù)據(jù)進(jìn)行剔除并進(jìn)行整理，每小時降水量≥0.1 mm被判定為該時次有降水發(fā)生，日降水指前一日20時-當(dāng)天20 時各時次≥0.1 mm的降水量累積總量。由于選取的區(qū)域自動站數(shù)據(jù)只有全年4-10月份的降水?dāng)?shù)據(jù)，并且嶗山山區(qū)汛期和非汛期降水特征差異較大，所以選取4、5、10月代表非汛期，6、7、8、9代表汛期，分別進(jìn)行逐時降水特征分析。

2.結(jié)果與分析

2.1 降水日變化基本特征

2.1.1 逐時降水強度日變化

圖1為嶗山山區(qū)汛期和非汛期逐時降水強度的時刻變化。可以看出，汛期和非汛期逐時降水強度變化特征差異很大。汛期降水強度逐時變化波動性較大，降水強度整體較強、全天降水強度有大致有5個峰值，第一個峰值出現(xiàn)在22時左右，北九水降水強度最強；第二個峰值出現(xiàn)在3時左右，曉望降水強度最強；第三個峰值出現(xiàn)在7-9時，曉望、太清、嶗頂、巨峰索道降水強度較強；第四個峰值出現(xiàn)在13時左右，太清降水強度最強；第五個峰值出現(xiàn)在16-18時，北九水、太清、嶗山降水強度較強。整體看位于東部沿海的曉望、山前低層的太清、山脈中層的北九水、青峰頂和巨峰索道以及海拔最高的嶗頂降水強度變化幅度最為劇烈、降水強度較大（圖1a）。非汛期降水強度整體較弱，除去嶗頂在3時、太清在6時、青峰頂在12時出現(xiàn)幾個明顯峰值外，其余站點逐時變化較為平緩，逐小時平均降水量均在0.5-2.5mm左右，其中16時-24時降水強度最弱（圖1b）。

圖1 嶗山逐時降水強度日變化（a．汛期；b．非汛期）

2.1.2 逐時降水頻次百分比日變化

圖2為嶗山山區(qū)汛期和非汛期逐時降水頻次百分比的時刻變化。可以看出汛期和非汛期降水頻次均在15%-35%之間，數(shù)值相差不大。汛期的降水頻率更加集中，每個站點的特征更加統(tǒng)一。降水頻率在0-14時相對較高，其中降水最頻繁發(fā)生在03-11時，而降水頻率較低的發(fā)生在14-24時，其中降水最不可能發(fā)生在19-24時。在非汛期，降水頻率相對平坦，降水頻率相對分散，并且白天的降水頻率沒有特別明顯的集中期。降水頻次較多出現(xiàn)的時間在6-10時，降水頻率相對較小出現(xiàn)在13點至23點。

圖2 嶗山逐時降水頻次百分比日變化（a．汛期；b．非汛期）

2.2 降水晝夜基本特征

根據(jù)地面氣象觀測標(biāo)準(zhǔn)，分別將20到08點定義為夜晚，將08到20點定義為白天，計算出汛期和非汛期的降水晝夜率。根據(jù)嶗山山區(qū)汛期和非汛期晝夜降水量對比圖，可以看出汛期降水量夜間占全天的比率為48%-51%，這表明汛期的夜雨特征不明確，晝夜的降水是相同的，這與汛期特別是夏季對流降水的傾向性相吻合。在非汛期，晝夜降水量的比例為48%-63%，夜雨特征比汛期稍明顯，其中夜間降水量在60%以上的有嶗頂和嶗山2站，北宅和青峰頂2站夜間降水量占全天比率則不到50%。由以上分析可見，嶗山山區(qū)非汛期夜雨特征較為顯著，尤其以嶗頂和嶗山2站非汛期夜雨特征最為顯著。

3.結(jié)論

第一，嶗山山區(qū)汛期逐時降水強度整體較強，波動性較大，整體看位于東部沿海的曉望、山前低層的太清、山脈中層的北九水、青峰頂和巨峰索道以及海拔最高的嶗頂降水強度變化幅度最為劇烈、降水強度較大。非汛期降水強度整體較弱，除去嶗頂在3時、太清在6時、青峰頂在12時出現(xiàn)幾個明顯峰值外，其余站點逐時變化較為平緩，其中16-24時降水強度最弱。第二，嶗山山區(qū)的逐時降水頻次百分比的日變化汛期表現(xiàn)得更為集中，各站點的特征也更為統(tǒng)一，03-11時最易出現(xiàn)降水，19-24時最不易出現(xiàn)降水。在非汛期，降水頻率相對平緩且降水頻率相對分散，并且白天的降水頻率沒有特別明顯的集中期。 第三，在嶗山山區(qū)，汛期的夜雨特征不明確，晝夜降水相同，這與汛期，尤其是夏季對流性降水容易發(fā)生的特征相吻合。非汛期的夜雨特征更為明顯，尤其是嶗頂和嶗山2站非汛期夜雨特征最為顯著。