潘建華

(四川省氣象臺(tái)，四川 成都 610072)

降水特征研究，是探索天氣系統(tǒng)發(fā)展變化、防御氣象災(zāi)害必不可少的一個(gè)領(lǐng)域。受觀測(cè)設(shè)備和觀測(cè)記錄方式的影響，很長(zhǎng)時(shí)間此類研究都局限在長(zhǎng)時(shí)段雨量的基礎(chǔ)之上[1]。2005年左右開始，我國(guó)大規(guī)模推進(jìn)自動(dòng)氣象站，才逐漸積累起可供方便使用的時(shí)雨量數(shù)值數(shù)據(jù)集，促進(jìn)了時(shí)雨量分析在近10年內(nèi)得以廣泛展開[2-4 ]。

高強(qiáng)度降水是由大尺度背景下的中小尺度系統(tǒng)所決定的，時(shí)雨量正是這類中小尺度系統(tǒng)中多尺度、多因素、多過(guò)程的綜合性物理變化的代表性結(jié)果，其在短歷時(shí)、高強(qiáng)度、局地性、災(zāi)害誘發(fā)性等多方面的特點(diǎn)，特別引人注目，更把降水量研究推向了新的深度和廣度。短歷時(shí)降水往往會(huì)引起氣象或地質(zhì)災(zāi)害，其變化趨勢(shì)更能反映極端天氣事件的變化趨勢(shì)[5]，其分布特征更容易受地形起伏影響，隨下墊面的變化而改變[6-7]。利用時(shí)雨量開展對(duì)降水日變化的研究，可以增強(qiáng)對(duì)區(qū)域天氣特征與降水演變規(guī)律的認(rèn)識(shí)，有助于理解降水的形成機(jī)制，為檢驗(yàn)和評(píng)估數(shù)值模式的物理過(guò)程提供科學(xué)依據(jù)[8-9]。如果降水量的時(shí)段劃分標(biāo)準(zhǔn)導(dǎo)致降水量數(shù)值出現(xiàn)較大變化，那就有可能直接影響到后續(xù)研究結(jié)果的準(zhǔn)確性和可靠性。

近年來(lái)，伴隨全球氣候變暖，短時(shí)強(qiáng)降水天氣的發(fā)生有增強(qiáng)趨勢(shì)，其造成的氣象災(zāi)害十分嚴(yán)重。然而，受觀測(cè)能力和資料分辨率的限制，目前對(duì)短時(shí)強(qiáng)降水特別是局地短時(shí)強(qiáng)降水的預(yù)報(bào)在落區(qū)和時(shí)間上均不能滿足對(duì)這種災(zāi)害性天氣的預(yù)報(bào)服務(wù)需求[10]。為此，氣象學(xué)者在短時(shí)強(qiáng)降水的時(shí)空分布特征、影響系統(tǒng)、概念模型、物理量指標(biāo)等方面開展了大量研究。王茂書等[11]指出短時(shí)強(qiáng)降水發(fā)生頻次與海拔高度有較為明顯的聯(lián)系，多集中發(fā)生在300～700 m的低海拔區(qū)。梁蘇潔等[12]指出，京津冀地區(qū)暖季各月短時(shí)降水事件的降水量和降水時(shí)數(shù)極大值主要出現(xiàn)在午后至傍晚，而持續(xù)性降水事件的極大值多出現(xiàn)在午夜至清晨。究其原因，午后出現(xiàn)的短時(shí)降水峰值很可能與由太陽(yáng)輻射加熱日變化引起的熱力不穩(wěn)定有關(guān)，而持續(xù)性降水峰值出現(xiàn)在清晨可能與大尺度環(huán)流相聯(lián)系[13]。有人認(rèn)為，沒有發(fā)現(xiàn)1、3、6、12 h降水，以及小時(shí)降水極值分布等有明顯的空間分布特征[14]。周盈穎等人給出了重慶市北部短時(shí)強(qiáng)降水時(shí)空分布及概念模型[15]，陳永仁等進(jìn)行了四川暴雨多尺度觀測(cè)分析[16]，陳炯等[17 ]研究表明四川盆地是短時(shí)強(qiáng)降水發(fā)生頻率比較高的幾個(gè)地區(qū)之一，是該地地質(zhì)災(zāi)害頻發(fā)，造成人員與財(cái)產(chǎn)重大傷亡和損失的主要誘因。陳明等[18]指出，喇叭口地形的影響往往是單純迎風(fēng)坡地形影響的2～3倍；彭乃志等[19]認(rèn)為，山前發(fā)生暴雨的頻次大于山上；孫繼松等[20]發(fā)現(xiàn)，地形越靠近城區(qū)，在山前形成暴雨的概率越大。還有研究[21]認(rèn)為，四川東部最大降水頻次主要出現(xiàn)在白天，且多出現(xiàn)在06:00-17:00。其原因[22]是地形差異造成的溫度梯度所致。據(jù)文獻(xiàn)[23]，午后到前半夜的大氣熱力條件最容易激發(fā)對(duì)流[24]。這些研究都在一定程度上加深了對(duì)時(shí)降水分布特征和日變化的認(rèn)識(shí)。然而，西南地區(qū)的時(shí)雨量在時(shí)間、空間分布上有何特點(diǎn)，強(qiáng)降水中心多出現(xiàn)在何時(shí)何地，連續(xù)時(shí)段和固定日界時(shí)段的累積雨量有何差異等等，仍然不夠清晰。為此，基于重慶、四川、貴州、云南、西藏的時(shí)雨量觀測(cè)資料，設(shè)計(jì)多個(gè)參數(shù)開展分析。

1 資料與分析方法

1.1 站點(diǎn)與資料概況

時(shí)雨量資料取自中國(guó)氣象局的CMIS業(yè)務(wù)系統(tǒng)，分析時(shí)段為2005-2017年每年的3月31日21時(shí)(北京時(shí)，下同)到10月31日20時(shí)。選定缺測(cè)率在5%以下的369個(gè)站點(diǎn)為分析對(duì)象，其中93.77%的站點(diǎn)缺測(cè)率在1%以下。大多數(shù)站點(diǎn)集中在重慶、四川、貴州、云南，西藏僅有個(gè)別站點(diǎn)(圖1)。站點(diǎn)海拔高度從138 m到3 342 m，在四川盆地內(nèi)最為密集。在繪圖區(qū)域的右下角、左下角和左上角沒有站點(diǎn)，因?yàn)槌隽宋髂衔迨∈袇^(qū)的范圍。站點(diǎn)高程分布主體是從東南角向西北角逐步抬升，不過(guò)在四川盆地有一大片低值區(qū)。云貴高原在昆明西北部與青藏高原相連，但被四川鹽邊一帶的地形相對(duì)低值區(qū)分隔，成為一個(gè)向東北方向伸出的鉤狀區(qū)域。這種分布形態(tài)和地形高度的分布(圖2)非常接近，僅在站點(diǎn)缺乏區(qū)域有比較明顯的差異。在云南南部的幾個(gè)孤立低值點(diǎn)實(shí)際上處于一個(gè)狹窄的地形大低谷內(nèi)。

1.2 時(shí)雨量數(shù)據(jù)準(zhǔn)確性的核定

由于自動(dòng)氣象站資料質(zhì)量的影響因子比較多，在時(shí)雨量的觀測(cè)記錄中，長(zhǎng)期存在著大值數(shù)據(jù)的真實(shí)性鑒別問(wèn)題，以及與日雨量的匹配問(wèn)題，梁蘇潔等[12]和YU R C等[24]采用了小時(shí)雨量累積的日雨量大于實(shí)際觀測(cè)日雨量10%時(shí)就舍棄不用的方法，姚莉等[4]認(rèn)為，當(dāng)日24 h雨強(qiáng)合計(jì)值與同日地面觀測(cè)的日降水量比較, 相對(duì)誤差小于<4.5%時(shí)，就是可以接受的。

本項(xiàng)研究參考了上述方法，但更多的是進(jìn)行多渠道數(shù)據(jù)的對(duì)比和分析。在資料預(yù)處理階段，一是對(duì)時(shí)雨量累積的日雨量進(jìn)行了檢查，二是對(duì)每小時(shí)50 mm以上的時(shí)雨量進(jìn)行重點(diǎn)分析，運(yùn)用過(guò)程雨量邏輯分析、CMIS日雨量對(duì)比、中國(guó)氣象局降水自記紙歷史資料數(shù)值化整理成果對(duì)比等方法，確保了進(jìn)入分析的時(shí)雨量數(shù)據(jù)的可靠性。

1.3 分析要素的設(shè)置思路與方法

設(shè)計(jì)了5個(gè)綜合性要素(A0-2到A002)和9個(gè)最大值要素(A003開始到BZ24)(表1)，每個(gè)要素對(duì)應(yīng)有一個(gè)總體序列，24個(gè)分時(shí)序列，7個(gè)分月序列。

綜合類要素或是取某種均值，或是取大于某值的次數(shù)，或是提取某種比率，但依托的都是整個(gè)樣本。A0-1與A0-2，是為了認(rèn)識(shí)一個(gè)地方晴雨時(shí)間段的相對(duì)狀況，并可通過(guò)時(shí)間變化和季節(jié)變化來(lái)認(rèn)識(shí)不同地理區(qū)域、不同季節(jié)盛行天氣系統(tǒng)下的氣候特點(diǎn)和變化規(guī)律。A000和A001是為了剔除小量值降水的影響。A002則是希望了解高強(qiáng)度降水的出現(xiàn)和分布規(guī)律。

表1 要素設(shè)置一覽表

最大值類要素是某特定時(shí)段的最大值。AA01是直接從單站所有原始時(shí)雨量數(shù)據(jù)中提取出時(shí)雨量最大值，建成總體序列；將每個(gè)站的原始時(shí)雨量數(shù)據(jù)按照1 d 24個(gè)不同的時(shí)次排列，選取出各時(shí)次的最大值，構(gòu)成分時(shí)序列；同樣道理，可獲得分月序列。其他最大值要素均按此法構(gòu)建。第8到第11是為了對(duì)不同時(shí)段累計(jì)降水與小時(shí)雨量之間的關(guān)系加深了解而設(shè)計(jì)的。第12到14，是為了與連續(xù)時(shí)段進(jìn)行對(duì)比。要素A003，是在各序列中挑選出最大的三個(gè)時(shí)雨量數(shù)據(jù)求取平均來(lái)建立的,這與梁蘇潔等[12]的做法相似，希望能減少偶然性影響。

2 總體氣候特征

2.1 區(qū)域總體狀況

2.1.1 時(shí)雨量均值

圖3給出了A0-2的區(qū)域分布情況。可見其總體分布和地形有較好的吻合度，兩者呈反相關(guān)，自東南部的高值區(qū)向西北方向逐步減小，極大值區(qū)域集中在貴州和云南的南部。在鹽邊周圍對(duì)應(yīng)地有一個(gè)相對(duì)高值區(qū)，其東邊也有對(duì)應(yīng)的相對(duì)低值區(qū)。兩者在圖形上看有較高的相關(guān)性，但它們的相關(guān)系數(shù)卻僅為-0.295 9。A0-2的區(qū)域均值為1.51 mm。區(qū)域最大為2.28 mm，出現(xiàn)在云南的江城；區(qū)域最小僅為0.76 mm，出現(xiàn)在西藏察隅。

A0-1的區(qū)域分布(圖4)是與地形高度相關(guān)最差的一個(gè)。圖上明顯可見的是一個(gè)“V”形高值區(qū)，從成都西邊自西北向東南延伸到貴陽(yáng)附近，再轉(zhuǎn)向東北擴(kuò)展到重慶和四川的東北角。成都西南邊的雅安附近為高值中心，但在四川盆地的中北部卻出現(xiàn)了一個(gè)低值區(qū)，這在其他要素的分布中是沒有見到的，這究竟是下墊面的差異造成的[25]，還是特殊地形起伏的影響[26-27]，甚或還有其他原因，有待進(jìn)一步的研究去發(fā)現(xiàn)。在昆明的南部和西部、西北部是一個(gè)十分顯著的低值區(qū)，其內(nèi)部有四個(gè)極小值中心在8%以下，其中云南的元謀(云南有名的干旱地區(qū))是全區(qū)域最小，僅為7.20%。四川的巴塘一帶，是另一個(gè)較為顯著的低值中心。

圖4的另一個(gè)明顯特征是在云南貢山出現(xiàn)了十分突出的極大值，高達(dá)25.24%，比區(qū)域內(nèi)其他多數(shù)站點(diǎn)的該要素大了2～3倍以上。如此高的降雨幾率主要是由地形造成的。貢山正好處于一個(gè)狹長(zhǎng)的喇叭口地形底部，從西南方向順氣流上來(lái)的水汽受兩邊高山的挾迫而匯攏，再沿陡坡抬升，必然導(dǎo)致成雨的機(jī)會(huì)增多。這種抬升氣流的影響很大，使得海拔3 300 m以上的德欽和香格里拉的A0-1也高達(dá)12%以上，比很多海拔、緯度都低的多的站點(diǎn)還高。雨時(shí)比的次高值中心出現(xiàn)在成都的西南邊，正是四川雅安及其周邊的幾個(gè)站，天全、蘆山、名山、滎經(jīng)等，雨時(shí)比均在17%以上，最大的是天全，達(dá)到20.13%，也遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于其他很多站點(diǎn)。這和中國(guó)氣象史上出名的“雅安天漏”相吻合，其原因也在于地形上的喇叭口。

區(qū)域內(nèi)相當(dāng)一部分站點(diǎn)的雨時(shí)比在14%以下，全區(qū)域均值為12.16%。也就是說(shuō)，相對(duì)小時(shí)而言，該區(qū)域內(nèi)大約有1/10的時(shí)間會(huì)有雨。有雨比例最大的貢山大約有1/4的時(shí)間有雨，最小的元謀只有大約1/14的時(shí)間有雨。

2.1.2 大于3 mm時(shí)雨量均值與時(shí)次比率

圖5給出了3 mm以上降水均值A(chǔ)000的區(qū)域分布。該要素也有隨地形升高而減小的特征，與站點(diǎn)海拔高度的相關(guān)系數(shù)為-0.598，是所有要素中最高的。在貴州南部、云南南部邊緣依然是大值中心。但與圖3相比，四川盆地明顯變成了次大值中心，相對(duì)強(qiáng)度高，范圍大，這表明四川盆地強(qiáng)降水的強(qiáng)度比其他地方要高，也表明這兒地形的作用比緯度的影響還大。3 mm以上降水均值的區(qū)域最大值是9.83 mm，出現(xiàn)在貴州望謨；最小值4.55 mm，出現(xiàn)在云南貢山。全區(qū)域均值是7.53 mm。

圖1 區(qū)域內(nèi)站點(diǎn)分布及其高程(m)圖2 西南地區(qū)地形(m)圖3 A0-2總體分布(0.01mm)圖4 A0-1總體分布(0.01%)圖5 A000總體分布(0.01mm)圖6 A001總體分布(0.01%)

大于3 mm時(shí)雨量時(shí)次在有雨時(shí)次中的占比A001(圖6)在云南南部的江城出現(xiàn)區(qū)域最大值，達(dá)19.77%；在西藏的察隅為最小，僅4.29%。全區(qū)域平均為12.26%。大的分布類型看起來(lái)仍然和地形有較好的吻合度，但和站點(diǎn)海拔高度的相關(guān)系數(shù)相當(dāng)?shù)?，僅為-0.128。

A000與A001均在鹽邊附近有相對(duì)高值區(qū)，足見地形的影響之大。

2.1.3 10 mm以上時(shí)雨量出現(xiàn)次數(shù)

圖7是A002的全域分布情況，可見其與地形高度很吻合。云南南部、貴州南部、以及鹽邊等相對(duì)較低的地方，對(duì)應(yīng)的A002都相對(duì)較高。A002從青藏高原向東南延伸出了三個(gè)半島樣的低值區(qū)，在圖2中也能發(fā)現(xiàn)對(duì)應(yīng)的地形高值區(qū)。但在四川盆地，兩者的對(duì)應(yīng)并不好。

圖7 A002總體分布(次)

兩個(gè)明顯的極大值出現(xiàn)在云南的江城(541次)和云南的金平(531次)；超過(guò)400次的有3個(gè)站，300次到400次之間的有14個(gè)站。300次以上的站點(diǎn)全都集中云貴高原的東南部和南部邊緣地區(qū)。四川盆地的西部和東北部有200次以上的區(qū)域。除鹽邊及旁邊的一個(gè)站在150次以上外，云貴高原上大部地區(qū)是在100到150次之間。貴州北部、重慶，四川盆地中部多數(shù)站點(diǎn)在150到200次之間。全區(qū)域平均為189次。最少的是四川巴塘，僅為5次。降雨時(shí)間最多、雨時(shí)比最大的云南貢山僅為24次，可見其絕大多數(shù)時(shí)雨量為小量值降水。

2.2 日變化特征

A0-2區(qū)域均值的日變化表現(xiàn)出雙峰型，凌晨1到4點(diǎn)、上午8到12點(diǎn)是波峰，達(dá)1.6 mm；下午16點(diǎn)到22點(diǎn)最小，僅為1.4 mm，其余時(shí)間為1.5 mm。最大與最小值相差極小，峰谷比僅為1.14。相比之下，A0-1區(qū)域均值的日變化(圖8)則要明顯的多。雨時(shí)比在晚上21時(shí)最小，僅為9.5%。此后逐漸增加，在12時(shí)、13時(shí)達(dá)到最大值14.8%。隨后急劇下降，到20點(diǎn)時(shí)降回到9.8%。從區(qū)域平均而言，出現(xiàn)降雨幾率最大的時(shí)段是中午前后。12、13時(shí)的最高幾率比晚上21時(shí)的最低值要高出55.8%。這一點(diǎn)與平時(shí)的直觀感覺是不一樣的。

圖9給出的是A002的區(qū)域均值隨時(shí)間的變化，日波動(dòng)呈典型的單波形態(tài)，略有一點(diǎn)偏態(tài)。晚上20、21時(shí)出現(xiàn)幾率最小，僅有5次。最多次數(shù)出現(xiàn)在上午10到12點(diǎn)，均為10次，這種現(xiàn)象也是與過(guò)去定性的常規(guī)認(rèn)識(shí)有差異的。A002區(qū)域最大值的日變化特征是雙峰型波動(dòng)，02和11時(shí)是其次高峰和主高峰，分別為36次、39次。其數(shù)值在一天之中的變化相當(dāng)大，從20時(shí)最低的16次到11時(shí)最高的39次，峰谷比高達(dá)2.44，相差2倍多。

圖8 A0-1區(qū)域均值日變化(0.1%)圖9 A002區(qū)域均值日變化(次)圖10 A0-1區(qū)域分布_4月(0.01%)圖11 A0-1區(qū)域分布_7月(0.01%)

2.3 月際變化特征

A0-1區(qū)域均值的月際變化表現(xiàn)出雙峰形態(tài)。6月最大，達(dá)14.2%，10月次大，為12.5%，略高于8、9月份。其他月份時(shí)則是在高低值之間變化。最小值出現(xiàn)在4月，僅為0.9%，也就是下雨的時(shí)間在4月份最少，不到1/10。4月份的下雨時(shí)間較少，這是平時(shí)已經(jīng)被認(rèn)識(shí)到的，但是6月的下雨時(shí)間最多，這還沒有被數(shù)據(jù)證實(shí)過(guò)。

圖10是A0-1在4月的區(qū)域分布，可以明顯看出其東南西北向的帶狀特征。從黔渝到四川盆地西部，有一條9%以上的高值地帶，中間有一大一小兩塊高于12%的地區(qū)，其內(nèi)有部分站點(diǎn)高于15%。從昆明南部到其西部再向其西北延伸，是一片9%以下的低值地帶，其內(nèi)的大部分區(qū)域是在6%以下。昆明西北邊還有一成片的低于3%的地區(qū)，其中心為云南的元謀，僅為1.84%。最高占比出現(xiàn)在云南的貢山，高達(dá)30.44%，在它旁邊還有云南福貢站，為29.04%。全區(qū)域僅此兩站是高于18%。5、6月的A0-1的分布形態(tài)與此相似，只不過(guò)貢山、福貢的數(shù)值減小了，兩個(gè)條狀地帶的數(shù)值都有所增大，且黔渝川高值地帶的面積顯著擴(kuò)展。

7月，A0-1的分布如圖11，東南西北向的帶狀特點(diǎn)更為突出。四川盆地、貴州東部成了低值地帶，數(shù)值幾乎均在12%以下，重慶和貴州部分地區(qū)不到9%。昆明及其南北延伸地帶幾乎全在12%到15%之間，而且在昆明附近向西伸出一塊低值區(qū)。顯著增大的地帶出現(xiàn)在云南南部和西南部，有多個(gè)站點(diǎn)增加到21%以上，全區(qū)域最高的幾個(gè)站點(diǎn)都集中在此。

進(jìn)入8月，一條12%的分界線將區(qū)域劃分為左右兩半，盡管昆明周邊還有一小塊12%以下的低值區(qū)，但左高右低的形態(tài)仍然十分明顯。這主要是從貢山、福貢向其東北方向延伸了一片高值地區(qū)，并與成都西南邊的高值地區(qū)連成一片了。

到了9月(圖12)，云南南邊的高值區(qū)顯著減弱，貢山再度成為區(qū)域最大中心(24.16%)。成都西南邊的高值區(qū)顯著增大、增強(qiáng)，在四川天全出現(xiàn)了僅次于貢山的極大值中心，高達(dá)23.35%，與最大值中心相差無(wú)幾，且周邊還有3、4個(gè)高于20%的站點(diǎn)(貢山只有一個(gè)站)。昆明周圍的低值區(qū)進(jìn)一步減小，與貴州的低值區(qū)連成一片并延伸到了云南西部。一南一北的不同變化使得東南西北向分布特征有所減弱。

圖12 A0-1區(qū)域分布_9月(0.01%)

雨時(shí)比的這種區(qū)域分布狀態(tài)的變化在所有分析要素中是最為獨(dú)特的，這應(yīng)該是和盛行季風(fēng)的變化結(jié)合得最為緊密的，受地形高度影響較小。

3 時(shí)段雨量分析

3.1 總體比較

各個(gè)時(shí)段雨量最大值總體序列的區(qū)域均值如圖13所示。從中可見，A003比AA01小，這是必然的。從AA03到AA24，因?yàn)槔鄯e的時(shí)間段一個(gè)比一個(gè)長(zhǎng)，當(dāng)然降水量也會(huì)一個(gè)比一個(gè)大。值得注意的是，同為12小時(shí)內(nèi)的累計(jì)量，標(biāo)準(zhǔn)日界下的夜間12 h雨量、白天12 h雨量的最大值要比任意連續(xù)12 h的雨量最大值小得多，分別僅是后者的76.5%、84.8%。標(biāo)準(zhǔn)日界24 h雨量最大值也僅為連續(xù)24 h雨量最大值的89%。此種差異下，可以想象，如果采用連續(xù)時(shí)段的雨量值來(lái)分析天氣過(guò)程，其結(jié)果肯定會(huì)與用標(biāo)準(zhǔn)日界雨量的結(jié)果產(chǎn)生較大的差異。此外，在不同時(shí)段累積雨量的差異幅度上，也有一個(gè)很有趣的現(xiàn)象：AA03是AA06的82.3%，AA06是AA12的85.6%，AA12是AA24的85.7%，BD12是AA12的84.8%，BD12是BZ24的81.2%，BZ24是AA24的89.6%，相差均在80%至90%之間。這是一個(gè)普遍規(guī)律，還是一個(gè)偶然現(xiàn)象，值得用進(jìn)一步的研究去探索。

圖13 時(shí)段雨量最大值的區(qū)域均值(mm)

表2給出了界限不同的同時(shí)段長(zhǎng)度最大降水量相互間差異的總體情況。從中可見，AA24與BZ24，AA12與BN12，AA12與BD12，這三組對(duì)比中都是前者大于或等于后者，也就是說(shuō)，在絕大多數(shù)站點(diǎn)上，連續(xù)時(shí)段的累積雨量最大值均大于固定日界的相同時(shí)間長(zhǎng)度的累積雨量最大值。如AA12與BN12，369個(gè)站點(diǎn)中只有14個(gè)站沒有差異，差異在20 mm以上的有199個(gè)站，占53.9%。最大的相差達(dá)192.5 mm。

在BD12與BN12的比較中，有158個(gè)站點(diǎn)夜間降水大于日間降水，占42.8%；有211個(gè)站點(diǎn)是日間降水大于夜間降水，占57.1%。日間比夜間大了20 mm以上的有133個(gè)站，占總站數(shù)的36%。而夜間降水比日間降水大了20 mm以上的只有58個(gè)站，只占總數(shù)的15.7%。差值超過(guò)100 mm的站數(shù)，夜間大于白天的只有一個(gè)站，而白天大于夜間的有9個(gè)站。日間降水大于夜間降水的最大值是191.5 mm，而夜間降水大于日間降水的最大值只有138.2 mm，較前者少了1 / 3。從圖13中也能看出，白天的最大降水量(BD12)大于夜間最大降水量(BN12)，高出10.9%。

表2 同時(shí)段長(zhǎng)度雨量的差異分級(jí)情況(不同時(shí)界)

表3 出現(xiàn)時(shí)段雨量最大值區(qū)域極值的站點(diǎn)及其比較

圖14 AA01總體分布(0.1mm)圖15 AA12總體分布(0.1mm)

AA24和BZ24之間，AA12與BD12、BN12之間，有較大差異的站點(diǎn)都集中在川渝地區(qū)。同樣，BD12大于BN12的較大差異，也是更多的出現(xiàn)在川渝地區(qū)，特別是相差140 mm以上的四個(gè)站全部都在川渝境內(nèi)(四川仁壽191.5 mm，四川綿竹175.9 mm，重慶沙坪壩157.6 mm，重慶石柱150.3 mm)。這一現(xiàn)象表明，在川渝地區(qū)，最強(qiáng)降水更多是出現(xiàn)在白天，而不是夜間。因此，在該地區(qū)利用降水量來(lái)對(duì)比分析降水物理過(guò)程的時(shí)候，應(yīng)該更加關(guān)注連續(xù)時(shí)段降水量的使用，避免標(biāo)準(zhǔn)日界的時(shí)段雨量可能帶來(lái)的對(duì)物理過(guò)程的人為分割影響。

表3給出了時(shí)段雨量最大值在區(qū)域上的極大值和極小值。從中可以看出，各要素在區(qū)域內(nèi)的變化是非常大的，其極大值與極小值之比最小的都在7倍以上(7.3)，最大的超過(guò)了10倍(10.19)。9個(gè)極大值的站點(diǎn)，有6個(gè)出現(xiàn)在四川，三個(gè)出現(xiàn)在貴州(有兩個(gè)是同一個(gè)站)。9個(gè)最小值的站點(diǎn)，全集中在四川的三個(gè)高原站點(diǎn)上，其海拔分別為2 589、2 438和3 009 m，是區(qū)域內(nèi)海拔比較高，但不是最高的站點(diǎn)?？赡苁且?yàn)槠渖钊氲搅烁咴瓋?nèi)部，低緯度水汽難以輸送，從而導(dǎo)致降水量偏少。

3.2 區(qū)域分布

圖14給出了AA01總體序列的區(qū)域分布，從中可見，小時(shí)雨量最大值大于100 mm的站點(diǎn)有4個(gè)，分別是貴州三都135.2 mm、四川射洪110.9 mm、四川金堂102.2 mm、貴州石阡100.1 mm。其最大時(shí)雨量與姚莉等[4]分析得到最大時(shí)雨量(湛江157.7 mm)相差也不是很大。相對(duì)80 mm而言，小時(shí)雨量最大值在云南和貴州大都是相對(duì)孤立地出現(xiàn)高值，然而在四川盆地卻有多個(gè)成片的高值區(qū)。低值區(qū)主要出現(xiàn)在昆明的南部和西北部。小時(shí)雨量最大值的區(qū)域極小出現(xiàn)在四川巴塘，為14.0 mm/h。

AA03的區(qū)域分布上，云南境內(nèi)的高值區(qū)只剩下昆明南邊的一個(gè)站點(diǎn)，成片的高值區(qū)仍然是在四川盆地。在AA12和AA24分布圖上，這個(gè)特征更加明顯。AA12(圖15)中，高于210 mm的站點(diǎn)在云南只有1個(gè)，貴州有5個(gè)，而在四川盆地有10多個(gè)。至于AA24小時(shí)累計(jì)雨量最大值超過(guò)280 mm的站點(diǎn)，云南沒有，貴州只有2個(gè)，四川盆地則有7個(gè)，無(wú)論哪一個(gè)時(shí)段，四川盆地都是非常顯著的高降水區(qū)域。

圖16 時(shí)段雨量區(qū)域最大值站點(diǎn)分布(等值線為站點(diǎn)高度/m)

3.3 時(shí)段雨量最大值站點(diǎn)分布

將A003到BZ24這九個(gè)要素各個(gè)序列的區(qū)域最大值(共計(jì)219個(gè))出現(xiàn)的站點(diǎn)標(biāo)注在站點(diǎn)高度圖上(圖16中的“B”)，可以清晰地看出，出現(xiàn)最大值的站點(diǎn)主要有兩個(gè)密集區(qū)。最顯著的一個(gè)是川渝地區(qū)，有30多個(gè)最大值站點(diǎn)位于該區(qū)域內(nèi)，四川盆地西部的成都樂山一帶更為集中，其中一些站點(diǎn)出現(xiàn)過(guò)多個(gè)最大值(“B”的色彩濃度越大表征出現(xiàn)最大值的次數(shù)越多)。第二個(gè)密集區(qū)是貴州南部，有10來(lái)個(gè)站點(diǎn)出現(xiàn)過(guò)最大值。最少的是云南南部邊緣，僅有5、6個(gè)最大值站點(diǎn)零星分布于此。從重慶東部，到渝黔交界區(qū)域，再向西到川滇交界區(qū)，包括昆明周邊及其西部的大片區(qū)域內(nèi)，也就是云貴高原的主體及其與青藏高原相連接的地區(qū)，幾乎完全沒有最大值站點(diǎn)出現(xiàn)，形成了大片空白地區(qū)。

最大值站點(diǎn)的集中性還能從少數(shù)站點(diǎn)的最大值重復(fù)次數(shù)上得以展現(xiàn)。219個(gè)最大值，有151個(gè)最大值(68.9%)集中出現(xiàn)在14個(gè)站上，每個(gè)站出現(xiàn)的最大值都在5個(gè)以上。其中，出現(xiàn)最大值最多的是四川遂寧和貴州石阡，分別出現(xiàn)了18和17個(gè)。有8個(gè)站每站出現(xiàn)的最大值都在10個(gè)以上，一共出現(xiàn)了110個(gè)最大值，占最大值總數(shù)的一半以上。這8個(gè)站中，四川占了5個(gè)，貴州2個(gè)，云南1個(gè)。出現(xiàn)5次以上最大值的有14個(gè)站，四川占了10個(gè)，貴州3個(gè)，云南1個(gè)。這進(jìn)一步表明西南地區(qū)高強(qiáng)度小時(shí)雨量的分布是以四川盆地西部為主要集中區(qū)，貴州南部次之，云南只有少數(shù)站點(diǎn)。這也就是強(qiáng)降水致災(zāi)的重點(diǎn)關(guān)注區(qū)。

4 小結(jié)與討論

通過(guò)上述分析，可以得見中國(guó)西南地區(qū)的時(shí)雨量具有多種特征。

(1)該地區(qū)時(shí)雨量及其多種衍生要素的分布與地形高度有很好的吻合度，海拔越高，時(shí)雨量最大強(qiáng)度越小，高強(qiáng)度時(shí)雨量的比例也越小。云貴高原主體及其與青藏高原的連接區(qū)域沒有時(shí)段雨量最大值出現(xiàn)。強(qiáng)降水多集中在三個(gè)區(qū)域(也是時(shí)雨量最大值集中區(qū))：一是貴州南部，二是云南南部邊緣，三是四川盆地。特別是四川盆地，雖緯度較高，卻依然有相當(dāng)高強(qiáng)度的降水，在區(qū)域平均強(qiáng)度上還大于前兩者，而且是為最密集的時(shí)段雨量最大值集中地，在多個(gè)時(shí)段中是整個(gè)西南地區(qū)的強(qiáng)降水中心。由此，西南地區(qū)的強(qiáng)降水預(yù)報(bào)與服務(wù)必須高度關(guān)注四川盆地的特殊性。鹽邊周圍地形相對(duì)低洼區(qū)域的時(shí)雨量特征是時(shí)雨量與地形高度相關(guān)的一個(gè)有利證據(jù)，在多個(gè)要素中都得到很好的表現(xiàn)。雨時(shí)比幾乎與地形高度無(wú)關(guān)，受季風(fēng)變化的影響更大。相對(duì)小時(shí)而言，西南地區(qū)降水幾率平均為1/10，最多的可以達(dá)到1/4，最少的不到1/14。

(2)西南地區(qū)時(shí)雨量的很多相關(guān)要素表現(xiàn)出9到12時(shí)為1 d中最高峰的特征，這與過(guò)去的習(xí)慣認(rèn)識(shí)，即該區(qū)域內(nèi)多數(shù)地區(qū)夜間降水強(qiáng)于白天降水，是截然不同的，需要在今后的預(yù)報(bào)和災(zāi)害防御中加以重視。在月際變化上，四川盆地的強(qiáng)降水呈現(xiàn)出區(qū)域間的跳躍性變化。相對(duì)于降雨小時(shí)數(shù)而言，6月份的降水時(shí)間最多，4月的最少，10月的雨時(shí)數(shù)多于8、9月份，這與華西秋雨的特點(diǎn)是相吻合的。但6月的降水時(shí)數(shù)比10月還多，則是過(guò)去沒有認(rèn)識(shí)到的。

(3)成倍增長(zhǎng)的連續(xù)時(shí)段的最大雨量之比，以及同時(shí)段長(zhǎng)度的連續(xù)時(shí)段與固定日界時(shí)段最大雨量之比等數(shù)據(jù)的數(shù)值非常接近，是出于規(guī)律還是巧合，值得進(jìn)一步探索。同等時(shí)長(zhǎng)的連續(xù)時(shí)段與標(biāo)準(zhǔn)日界時(shí)段最大雨量的顯著差異出現(xiàn)在川渝地區(qū)，白天12 h降水與夜間12 h降水的顯著差異，也出現(xiàn)在川渝地區(qū)；總體而言，白天降水量大于夜間降水量，連續(xù)時(shí)段的累積雨量大于固定日界的相同時(shí)間長(zhǎng)度的累積雨量，這些都是今后在利用降水量分析降水物理過(guò)程、天氣系統(tǒng)變化過(guò)程中必須給以高度關(guān)注的。