力 梅 鄭群峰 陳 潛 盧 超

(深圳市國家氣候觀象臺(tái)，廣東深圳 518040）

所謂周末效應(yīng)(又稱星期效應(yīng)），最早是指股票市場的收益率在一周之內(nèi)存在差異，后來有學(xué)者提出，城市作為人類生產(chǎn)生活的人造空間，氣候也有以周(7天）為周期的變化特征，城市氣候環(huán)境的周末效應(yīng)研究由此逐漸展開。據(jù)劉琴［1］介紹，美國國家海洋和大氣層管理署的科學(xué)家研究得出世界上不少城市的氣溫日較差(日最高氣溫和日最低氣溫差）會(huì)以7天為周期變動(dòng)，他們在35%的觀測點(diǎn)發(fā)現(xiàn)了明顯的“周末效應(yīng)”，這種效應(yīng)在不同地方表現(xiàn)形式并不完全一樣。章志芹［2］等研究證實(shí)無錫空氣污染物濃度有著較明顯的周末效應(yīng)，周六、周日的平均污染濃度值明顯小于周一至周五的平均污染濃度值。段春鋒［3］等研究表明，長江三角洲4個(gè)省會(huì)城市的氣溫變化具有明顯的周末效應(yīng)現(xiàn)象并存在季節(jié)差異。李文莉［4］等研究表明蘭州城市日平均氣溫距平存在明顯的周變化，雙休日平均氣溫比工作日平均氣溫明顯偏高，即存在顯著的“周末效應(yīng)”;蘇晨等［5］分析了北京地區(qū)夏季城市、郊區(qū)和山區(qū)的氣溫日較差、相對濕度、水汽壓和降水頻次的周循環(huán)效應(yīng)，結(jié)果表明北京地區(qū)隨著城市化進(jìn)展，周末效應(yīng)不斷增強(qiáng)，周末效應(yīng)在城市、郊區(qū)和山區(qū)都存在。龔道溢等［6］對我國東部地區(qū)降水頻次進(jìn)行了研究，證實(shí)其存在明顯的周末效應(yīng)，表現(xiàn)為周末降水頻次的增加以及周中降水頻次的減少。

深圳地處廣東省中南沿海，依山面海，面積約2000平方公里。1980年之前，深圳還是一個(gè)小縣城，1980年8月成為經(jīng)濟(jì)特區(qū)后，深圳經(jīng)歷了高速度的城市化進(jìn)程，截止2010年，深圳人口已由1980年的不足1萬人變成常住人口超過1000萬，機(jī)動(dòng)車保有量超過了150萬輛，深圳的高速城市化進(jìn)程在世界范圍內(nèi)都是罕見的例子。與此同時(shí)，作為一個(gè)經(jīng)濟(jì)高度發(fā)達(dá)的城市，深圳又飽受暴雨的影響，每年都有因?yàn)楸┯暌l(fā)的城市內(nèi)澇見諸報(bào)道。因此對深圳降水的周末效應(yīng)進(jìn)行研究，不僅有助于進(jìn)一步認(rèn)識(shí)城市氣候周末效應(yīng)的特點(diǎn)，對城市防御氣象災(zāi)害也有指導(dǎo)意義。

1 資料及方法

本文所用的資料為深圳基本站(WMO編號59493）在1981－2010年間的日雨量、降水頻次(不含0.0 mm）資料。在評判是否存在周末效應(yīng)方面，參考龔道溢等［5］的研究方法，通過如下步驟予以計(jì)算:①計(jì)算30年內(nèi)一周各天出現(xiàn)的雨日總數(shù)，尋找工作日內(nèi)降水頻次最低的一天，記為星期N;②將周六的數(shù)據(jù)(雨量、降雨頻次、相對濕度）減去星期N的數(shù)據(jù)，作為評判周末效應(yīng)的指標(biāo)，若該指標(biāo)為正，則認(rèn)為存在周末效應(yīng)，若為0或負(fù)，則不存在周末效應(yīng)。

2 結(jié)果與分析

2.1 降雨頻次的周末效應(yīng)

分析1981－2010年深圳總降雨頻次在一周內(nèi)的分布，發(fā)現(xiàn)一周之中以周一的降水頻次最少，周六的降水頻次最多。根據(jù)龔道溢等［6］的分析，中國東部沿海地區(qū)大多數(shù)城市都存在周末降水頻次比工作日降水頻次多的特征，本文的數(shù)據(jù)分析結(jié)果與之一致。

圖1 1981－2010年深圳降水頻次在一周內(nèi)的分布

按照第2節(jié)中所述步驟，選取周六數(shù)據(jù)與周一數(shù)據(jù)(頻次、雨量、相對濕度）相減，即可得到判斷是否存在周末效應(yīng)的指標(biāo)D。

一年中，四季的降水日數(shù)受水汽條件、天氣系統(tǒng)等各方面條件的影響，降水日數(shù)差別較大，因此，分析四季降水日數(shù)的周末效應(yīng)對預(yù)報(bào)服務(wù)具有一定的指導(dǎo)意義。同樣方法得到春(3－5月）、夏(6－8月）、秋(9－11月）、冬(12－次年2月）四季周末效應(yīng)指標(biāo)D值分別為10、2、2、9，可見，四季均存在明顯的周末效應(yīng)，尤以春季和冬季更為顯著。

2.2 雨量的周末效應(yīng)

取周六日雨量與周一日雨量差值，得到判斷日雨量周末效應(yīng)的指標(biāo)Dp，表1給出了30年周末效應(yīng)指標(biāo)Dp值和近30年不同年代的周末效應(yīng)指標(biāo)Dp值，根據(jù)該表可分析日雨量的周末效應(yīng)特征。

表1 平均日雨量的周末效應(yīng)分析

根據(jù)表1，1981－2010年這30年中，Dp值為0.5 mm，大于0，表明日雨量的周末效應(yīng)是存在的。而分時(shí)間段的Dp值對比則表明，在過去30年的各個(gè)時(shí)段，降雨量均存在一定的周末效應(yīng)，并且隨著時(shí)間的推進(jìn)在逐漸增強(qiáng)。

深圳地處華南沿海，為亞熱帶季風(fēng)氣候區(qū)，其一年四季降水變化差異較大。為此，進(jìn)一步分析30年日雨量四季周末效應(yīng)Dp值列于表2中。由表2可知，四季中春季、夏季日雨量存在周末效應(yīng)，尤其是夏季平均日雨量的周末效應(yīng)在四季中最為顯著。相對而言，秋冬兩季的平均日雨量則不存在周末效應(yīng)。

綜合本節(jié)分析可知，降雨頻次和降雨量在過去30年中的不同年代均存在周末效應(yīng)。從不同季節(jié)來看，各個(gè)季節(jié)的降雨頻次都存在周末效應(yīng)，而日雨量則只有在春夏兩季存在明顯的周末效應(yīng)。綜合分析可知，過去30年中夏季的降雨量占年總雨量的52.7%，夏季日平均雨量的周末效應(yīng)特征對年度總平均日雨量的周末效應(yīng)起到了決定性作用，因此，即使秋、冬季日雨量不存在周末效應(yīng)，30年平均日雨量依然存在周末效應(yīng)。

表2 不同季節(jié)平均日雨量的周末效應(yīng)分析

2.3 降雨與其它要素的關(guān)系

降水的形成的必要條件是水汽、凝結(jié)核和上升運(yùn)動(dòng)，因此，本文根據(jù)所掌握的資料情況，進(jìn)一步從水汽、近幾年可吸入顆粒物(PM10）指數(shù)變化等方面研究其是否與降水的上述周末效應(yīng)具有相關(guān)性。

對1981－2010年30年間的平均相對濕度周末效應(yīng)進(jìn)行分析，得到其周末效應(yīng)指標(biāo)Dh。不同時(shí)段和不同季節(jié)的Dh值如表3和表4所示。

表3 平均相對濕度的周末效應(yīng)分析

表4 不同季節(jié)平均相對濕度的周末效應(yīng)分析

從表3可知，過去30年平均相對濕度的Dh值為0.59，大于0，說明平均相對濕度存在周末效應(yīng)，這種效應(yīng)與降水頻次和平均日雨量存在較好的對應(yīng)關(guān)系。而三個(gè)不同年代的Dh值分別為:0.72、0.23、0.81，均存在周末效應(yīng)。從表4四季平均相對濕度來看，春季和夏季的平均相對濕度周末效應(yīng)相對明顯，冬季周末效應(yīng)較弱，秋季無周末效應(yīng)。這些結(jié)果均與日雨量周末效應(yīng)存在一定的對應(yīng)關(guān)系。

王瑋［7］等研究表明，在單一考慮降水因素的情況下，降水過程中和降水后氣溶膠濃度下降。結(jié)合日雨量周末效應(yīng)特征，本文分析了2005－2010年間可吸入顆粒物(PM10）指數(shù)周末效應(yīng)。計(jì)算表明，可吸入顆粒物指數(shù)周末效應(yīng)檢驗(yàn)值為－1.21，即周六的可吸入顆粒物(PM10）指數(shù)比周一低，同期的平均日雨量(2005－2010年）周末效應(yīng)檢驗(yàn)值為3.3，周六平均日雨量大于周一平均日雨量，這與可吸入顆粒物(PM10）指數(shù)周末效應(yīng)反相變化正好驗(yàn)證了王瑋等人的研究成果。

王瑋［7］、王春明［8］等人研究表明，氣溶膠濃度較大時(shí)，能夠抑制云中的暖雨過程，延緩暖云降水，減少地面累積降雨量(約20%），而氣溶膠濃度較小時(shí)，云中暖雨過程更活躍。根據(jù)有關(guān)資料分析，工作日受工廠開工等影響，空氣中大粒子可吸入顆粒物濃度高，不利于降水，而周末城市空氣中細(xì)粒子顆粒物占主要成份，細(xì)粒子的增加有利于降水，結(jié)合相對濕度的周末效應(yīng)特征(周末相對濕度增加），兩者在周末均對降水有利，周末降水多于工作日也就成為必然了。

3 結(jié)論

利用深圳市國家基本氣象站1981－2010年降水日數(shù)據(jù)，從降水頻次和降水量兩個(gè)角度，分析了深圳降水的周末效應(yīng)，得出如下主要結(jié)論:

(1）30年降水總頻次、平均日雨量、最大日雨量均存在周末效應(yīng)，周六降水頻次、平均日雨量和最大降水量均高于周一。

(2）30年中各年代降水頻次周末效應(yīng)隨著時(shí)間的推進(jìn)而逐漸減弱，而平均日雨量周末效應(yīng)卻隨著時(shí)間的推進(jìn)在緩慢增強(qiáng)。

(3）四季中，降水頻次均存在周末效應(yīng)，平均日雨量則只在春季、夏季存在周末效應(yīng)。

(4）30年平均相對濕度和分段平均相對濕度均與平均日雨量有較好的對應(yīng)關(guān)系。

(5）近6年的PM10資料分析表明，平均日雨量與可吸入顆粒物指數(shù)具有反相的周末效應(yīng)關(guān)系。

［1］劉琴，《天氣溫差變化存在周末效應(yīng)》，大眾科技報(bào)，2003年9月23日版.

［2］章志芹，唐健，湯劍平.無錫空氣污染指數(shù)、氣象要素的周末效應(yīng)，南京大學(xué)學(xué)報(bào)(自然科學(xué)），2007，43(6）:643 －654.

［3］段春鋒，繆啟龍，馬利，等.長江三角洲地區(qū)氣溫變化的周末效應(yīng)，長江流域資源與環(huán)境，2012，21(4）:482－488.

［4］李文莉，李棟梁，楊民.近50年蘭州城鄉(xiāng)氣溫變化特征及其周末效應(yīng)，高原氣象，2006，25(6）:1161 －1167.

［5］蘇晨，劉偉東，竇軍霞.北京地區(qū)近30年夏季氣象要素的周末效［C］.中國氣象學(xué)會(huì)2008年年會(huì)城市氣象與城市可持續(xù)發(fā)展分會(huì)場論文集，北京，2008.

［6］龔道溢，郭棟，羅勇.中國夏季日降水頻次的周末效應(yīng)，氣候變化研究進(jìn)展，2006，2(3）:131 －134.

［7］王瑋，趙德山，陳延智，等.大氣氣溶膠與降水相互影響的探討，環(huán)境科學(xué)研究，1988，1，(1）:38 －44.

［8］王春明，葉家東.氣溶膠濃度影響暖雨過程的數(shù)值模擬試驗(yàn)，氣象科學(xué)，1997，17，(4）:316 －324.