蘇錦蘭 張萬誠 宋金梅 徐安倫

1 中國氣象局大理山地氣象野外科學試驗基地，大理 671003 2 大理國家氣候觀象臺，大理 671003 3 云南省氣象科學研究所，昆明 650034 4 云南大理機場氣象臺，大理 671003

提 要： 利用2005—2018年125個國家級臺站小時降水觀測數(shù)據(jù)研究云南小時降水時空分布特征。結果表明：云南年總降水量、不同持續(xù)時間降水量、極端強降水量及降水日變化空間分布差異很大。年降水量自西北向南增加，雨強自北向南增強，降水時長西部大于東部、南部略大于北部，年降水量受降水時長和雨強共同影響，降水時長影響最強，雨強影響較弱，這種特征在滇西北最突出，但滇東北的降水量與雨強相關更好。云南大部夜雨量多于晝雨量，滇東北和北部邊緣夜雨特征最顯著；降水日變化特征在云南北部為夜間單峰，西部邊緣為清晨單峰，中部為夜間與午后峰值相當?shù)碾p峰，南部也為夜間和午后雙峰，但南部不同區(qū)域間主峰和次峰出現(xiàn)時間不同。云南南部降水貢獻以短、中歷時降水為主，北部則以長、超長歷時降水為主。云南短時強降水發(fā)生次數(shù)的空間分布表現(xiàn)為自西北向東南增加；年發(fā)生站次數(shù)具有增加趨勢，日變化特征為顯著單峰，多在傍晚至入夜出現(xiàn)，且極端短時強降水更易在凌晨出現(xiàn)。這些小時降水時空分布特征很大程度上代表了低緯高原地區(qū)的降水特征。由于低值天氣系統(tǒng)多影響低緯高原中北部，熱帶天氣系統(tǒng)多影響南部，且低緯高原地形復雜，局地熱力條件差異明顯，這些因素造成該區(qū)域小時降水時空分布特征差異顯著。

引 言

近百年來全球氣候正經歷一次以變暖為主要特征的顯著變化，水資源作為響應氣候變化最為敏感的因素之一，其時空分布及趨勢演變一直是自然科學界普遍關注的核心問題。覆蓋第一階梯和第二階梯地形的青藏高原、橫斷山脈、云貴高原、四川盆地等復雜地形區(qū)的降水資源的穩(wěn)定開發(fā)利用，是我國經濟社會文明發(fā)展的前提和基礎，因此，對這些區(qū)域的降水資源時空演變特征進行深入研究具有重要意義。陳峪等(2005)在分析我國十大流域降水特征時指出北方流域降水量少、年際變化大、水資源缺乏不穩(wěn)定，南方流域降水較多、年際變化較小、水資源相對充足穩(wěn)定；張萬誠等(2006)分析1901—2002年西南縱向嶺谷區(qū)降水時空變化特征，指出縱向嶺谷區(qū)年、夏季和冬季降水量主要分布型式為降水量一致偏多或一致偏少；劉曉冉等(2007)利用1960—2000年月降水量資料分析得出西南地區(qū)年降水資源變化趨勢存在顯著區(qū)域差異；張琪和李躍清(2014)指出近48年西南地區(qū)夏季降水量和雨日呈減少趨勢，降水量和雨日分別存在準16 a和17 a的周期變化；張濤等(2015)指出1998—2012年橫斷山區(qū)年降水量從東南向西北遞減，并呈減少趨勢,減少地區(qū)分布在南部及中西部。這些研究多用日、月、季、年降水資料開展。隨著我國高時空分辨率探測資料的出現(xiàn)，不少學者開始從小時尺度出發(fā)對降水資源分布進行研究，如：Yu et al(2007a；2007b)利用1991—2004年自動觀測逐時降水資料分析指出我國夏季降水日變化特征區(qū)域差異顯著；姚莉等(2009；2010)分析得出我國1 h雨強日變化具有明顯地區(qū)差異；于文勇等(2012)指出我國降水持續(xù)時間的季節(jié)演變能反映出典型雨帶隨季節(jié)的變化特征。與此同時，一些研究開始關注青藏高原和西南區(qū)域的小時降水特性。王夫常等(2011)分析指出西南降水夜雨特征明顯，且降水日變化存在東西區(qū)域差異；白愛娟等(2011)指出青藏高原中部與四川盆地在降水日變化上有明顯不同，兩者的降水日變化具有不同峰值時間；薛羽君等(2012)指出四川盆地降水夜雨特征明顯，但川西高原、盆中與盆地西南邊緣山地、盆地東北邊緣山地的降水峰值特點存在顯著區(qū)域差異；胡迪和李躍清(2015)分析得到四川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比例小值區(qū)；蘇錦蘭等(2015)指出橫斷山脈中高大山脈點蒼山東西側谷地年降水日變化存在顯著差異，東側為夜間單峰，西側具有夜間主峰和傍晚次峰；計曉龍等(2017)利用 2008—2014年逐小時空間分辨率為0.1°×0.1°的全國自動站觀測降水資料研究了青藏高原夏季降水日變化特征，探討不同持續(xù)時間和等級降水對降水量日變化的影響。這些研究豐富了青藏高原、西南復雜地形區(qū)降水精細化分布特征的認識。

然而，專門針對擁有大地形、低緯度、熱帶海洋三個氣象熱點研究課題的低緯高原地區(qū)的小時降水特性系統(tǒng)研究尚不多見。云南作為我國低緯高原的典型代表，降水分布極其復雜多變(張萬誠等，2014)，唐紅玉等(2011)利用 1960—2000年西南地區(qū)91個氣象站的小時降水量資料，分析得出四川、重慶和貴州部分地區(qū)夜雨頻繁，而云南的降水則以白天為主。僅有的小時降水特性分析所使用站點過于稀疏，且關注點較單一，很難完全揭示云南的降水日分布特征。因此，本文利用云南省125個國家級地面氣象觀測站點的小時降水資料，關注年總降水、不同持續(xù)時間降水、短時強降水、降水日變化的分布特征，揭示低緯高原區(qū)域降水資源分布及日變化的一些事實，為區(qū)域數(shù)值模式評估、精細化天氣預報業(yè)務、水資源合理開發(fā)提供科學依據(jù)。

1 數(shù)據(jù)來源和研究方法

1.1 數(shù)據(jù)來源

降水資料是云南省氣象信息中心提供的全省125個國家級地面氣象觀測站(圖1)2005—2018年逐日逐小時自動觀測數(shù)據(jù)，觀測儀器為雙翻斗雨量傳感器，極少數(shù)高海拔臺站冬季改為人工觀測降雪(降水)，針對氣候學界限值、時間一致性、空間一致性及內部一致性檢查，對降水數(shù)據(jù)進行設備級、臺站級、省級、國家級四級質量控制。

地形資料使用地理空間數(shù)據(jù)云的GDEMDEM 30 m分辨率數(shù)字高程數(shù)據(jù)，如圖1所示，云南地勢北高南低，呈西北—東南階梯狀下降，西部屬橫斷山系縱谷區(qū)，東部為云貴高原西部，境內金沙江、南盤江、元江、瀾滄江、怒江、獨龍江六大水系縱橫交錯。

1.2 研究方法

降水資料統(tǒng)計方法和定義：①降水時長。某小時降水量≥0.1 mm表示該小時發(fā)生降水，降水時長記為1 h；②平均小時雨強。某時次平均小時雨強指該時次累積降水量除以該時次累積降水時長；③降水事件。若降水進行過程中有≥1 h 沒有發(fā)生降水，則定義該次降水事件結束，該次降水事件持續(xù)時間即為降水開始1 h至結束1 h之間的小時數(shù)。根據(jù)降水持續(xù)時間定義短歷時(1～3 h)、中歷時(4～6 h)、長歷時(7～12 h)、超長歷時(≥13 h)降水事件；④短時強降水。指每小時降水量≥20 mm 的降水。文中視小時降水量≥50 mm的強降水為極端短時強降水。時間均指北京時，夜間和白天分別是20時至次日08時、08—20時，上半夜、下半夜、上午、下午分別是20時至次日02時、02—08時、08—14時、14—20時。文中降水統(tǒng)計值均指2005—2018年全年總值的多年平均。

2 結果分析

2.1 降水總體空間分布特征

圖2是云南地區(qū)年降水量、年降水時長、平均小時雨強的空間分布結果。云南年降水量空間差異大，范圍在500～2 300 mm，年降水量及其變化梯度均表現(xiàn)出南部大于北部、西部大于東部的特點，大體上自西北向南增多，西部、南部、東南部年降水量多，尤其以南部邊緣最多，達2 100 mm·a-1以上，中部、東北部、北部年降水量少，以滇西北迪慶高海拔區(qū)域和金沙江、元江、南盤江等干熱河谷流域為最少，不足700 mm·a-1，但在東北角和滇西北華坪有

圖1 云南地區(qū)高程地形及地面氣象觀測站點分布Fig.1 Distribution of terrain elevation and surface meteorological stations in Yunnan Province

相對大值區(qū)(圖2a)，與張萬誠等(2014)研究一致。年降水時長的空間分布差異較大，變化范圍在300～1 900 h·a-1，其分布形勢與年降水量略有不同，表現(xiàn)為西部大于東部、南部大于北部，但最大值中心不是出現(xiàn)在南部和西南部，而位于滇西北怒江流域，達1 300～1 900 h·a-1，次大值中心出現(xiàn)在東北角，達1 100～1 500 h·a-1，中部和北部為小值區(qū)，最小值中心位于賓川、永仁、易門等干熱河谷，不足500 h·a-1(圖2b)。年平均小時雨強自北向南增加，變化范圍在0.6～2.0 mm·h-1，空間差異較大，大值區(qū)出現(xiàn)在南部普洱、西雙版納、紅河，普遍超過1.6 mm·h-1，部分區(qū)域可達2.0 mm·h-1，小值區(qū)發(fā)生在滇西北怒江、香格里拉、麗江和滇東北昭通及曲靖局部，部分區(qū)域小于0.8 mm·h-1(圖2c)。

結合年降水量與降水時長、小時雨強之間相關系數(shù)的空間分布結果(圖3)可知，云南地區(qū)年降水量受降水時長和小時雨強共同影響，并以降水時長影響最強，雨強影響略弱，但存在區(qū)域差異。滇東北昭通區(qū)域年降水量與雨強相關更好；滇西北怒江流域、滇西邊緣德宏、滇西南大部、滇東南大部、滇中昆明局部、滇西楚雄局部的年降水量受降水時長和雨強共同影響，但降水時長影響更強，這種特征在滇西北最突出；北部邊緣金沙江流域、滇西大理和保山接壤區(qū)、滇東曲靖、滇南大部的年降水量主要受降水時長影響，雨強影響較弱。

2.2 夜雨、晝雨分布特征

夜雨對于空氣和土壤的濕度、溫度、云輻射收支日循環(huán)、氣候生態(tài)環(huán)境構成等都具有潛在影響(Rickenbach，2004)。夜雨指夜間降水，以20時至次日08時的降水統(tǒng)計值作為夜雨值。同樣的，晝雨指白天降水，以08—20時的降水統(tǒng)計值作為晝雨值。圖4是云南地區(qū)夜雨量、晝雨量、夜晝雨量差值、差值占日降水量百分比的空間分布。從圖4a可知，云南地區(qū)夜雨量表現(xiàn)為滇東北和西南偏多、西北大部和東南局部及中部偏少，極大值區(qū)位于南部邊緣，夜雨量達1 000 mm以上，小值區(qū)主要分布于滇中昆明和玉溪、西部楚雄和大理接壤地帶、麗江等局部地區(qū)，夜雨量不足400 mm。由圖4b可知，晝雨量空間分布型態(tài)和夜雨差異大，主要表現(xiàn)出自滇西北向南增加的特點，這與年降水量空間分布型態(tài)(圖2a)相似，滇東北至滇中北部為極小值區(qū)，晝雨量不足300 mm，南部邊緣為極大值區(qū)，晝雨量達900 mm以上，滇中昆明和玉溪、大理和楚雄接壤區(qū)、麗江局部的晝雨量可達400～500 mm。綜合圖4c 和4d可知，云南晝雨量多于夜雨量的區(qū)域較少，呈星點狀分布于滇南西雙版納和普洱大部、滇西南保山與德宏大部、臨滄西部、麗江局部、大理和楚雄接壤區(qū)域、滇中昆明和玉溪局部、文山大部，其余大部地區(qū)的夜雨量比晝雨量多，這些區(qū)域包括橫斷山脈大部、云南北部、哀牢山東西部、滇東高原及南部局部。夜晝雨量差值大值區(qū)分布于滇東北、金沙江流域、東南邊緣，其夜雨量比晝雨量多200 mm以上，并以滇東北差值最大，達400 mm，其成因不僅與地形有關，更與影響天氣系統(tǒng)有關，云南中北部多受低渦切變線影響。但是，夜雨量多于晝雨量的區(qū)域不全是夜雨特征最突出地區(qū)，如東南部邊緣，其夜晝雨量差值只占全天雨量的20%左右；而滇東北和金沙江流域則是夜雨特征明顯區(qū)，其夜晝雨量差值占全天雨量的20%～60%，并以東北角永善、綏江最突出。夜晝雨量差值極小值區(qū)出現(xiàn)在西南，夜雨量比白天少200～300 mm，其余區(qū)域普遍少100 mm左右；除滇中昆明外，晝雨量多的區(qū)域的晝雨特征并不突出。

圖2 2005—2018年云南地區(qū)年降水量(a)，年降水時長(b)，平均小時雨強(c)的空間分布Fig.2 Spatial distributions of annual precipitation amount (a), duration (b), average hourly rainfall intensity (c) in Yunnan Province during 2005-2018

圖3 2005—2018年云南地區(qū)年降水量與年降水時長(a)和平均小時雨強(b)相關系數(shù)空間分布Fig.3 Spatial distributions of correlation coefficients between annual precipitation amount and duration (a), average hourly rainfall intensity (b) in Yunnan Province during 2005-2018

圖4 2005—2018年云南地區(qū)年夜雨量(a)，晝雨量(b)，夜晝雨量差值(c)，夜晝雨量差值占日總降水量百分比(d)的空間分布Fig.4 Spatial distributions of annual nighttime precipitation amount (a), annual daytime precipitation amount (b), difference of the precipitation amount between night and day (c), percentage of the difference between night and day precipitation amount in total daily precipitation amount (d) in Yunnan Province during 2005-2018

2.3 降水日變化特征

以降水量為要素分析云南地區(qū)降水日變化特征及其空間差異。圖5是云南區(qū)域平均年降水量的逐小時分布，降水量日變化主峰值出現(xiàn)在04—05時，次峰值在16—17時，12時為最低谷，22時為次低谷，由此可見，云南地區(qū)年降水量日變化具有明顯的雙峰雙谷特征。結合表1可知，云南區(qū)域平均夜雨量為545.4 mm，占全天的53%，多于晝雨量(478.1 mm)，其中，下半夜最多，占全天的30%，其次是午后至傍晚，占全天的26%，入夜后至凌晨的降水量也較多，占全天的23%，上午時段最少，占全天的21%。

圖5 2005—2018年云南地區(qū)年降水量日變化Fig.5 Diurnal variation of annual precipitation amount in Yunnan Province during 2005-2018

表1 2005—2018年云南區(qū)域平均年降水量的日分布特征Table 1 General temporal features daily distribution of annual mean precipitation amount in Yunnan Province during 2005-2018

進一步分析云南地區(qū)降水量在上半夜、下半夜、上午、下午4個時間段累計值的空間分布，如圖6所示，總體來看，云南夜間降水量多于白天，下半夜最多，下午次之，上半夜略少，上午最少。綜合可知，云南北部、中部、南部降水量日分布特征具有明顯空間差異。對于北部，西北怒江流域下半夜降水量最多(300～600 mm)，上半夜、上午、下午均維持弱降水(150～400 mm)，為下半夜單峰型日變化(圖略，本段下同)；北部邊緣金沙江流域下半夜降水量最多(210～420 mm)，上半夜次之(150～290 mm)，下午(100～230 mm)和上午(100～170 mm)很少，屬下半夜單峰型日變化；東北角區(qū)域上半夜降水量最大(250～450 mm)，下半夜次之(200～400 mm)，上午(100～200 mm)和下午(50～250 mm)維持弱降水，屬上半夜單峰型日變化；但是，滇西北局部(香格里拉、麗江、鶴慶、劍川)表現(xiàn)出下午降水量峰值遠大于下半夜降水量次峰值的雙峰型日變化。對于中部，西南和滇西邊緣(保山西部和德宏)的降水量最大值從下半夜(350～550 mm)持續(xù)到上午(350～550 mm)，下午顯著減少(180～350 mm)，入夜后更少，屬清晨單峰型日變化；其余大部分中部區(qū)域(保山東部、大理南部、臨滄北部、楚雄大部、昆明南部、玉溪大部、曲靖南部)降水量的夜間峰值和午后峰值均存在，從西向東存在“夜雨偏多—晝夜偏多—夜雨偏多—晝夜偏多”的雙峰型日變化特點。南部降水量日變化分布復雜，西南偏西區(qū)域(臨滄南部、普洱西部)下半夜降水量最大(300～620 mm)，下午次之(250～500 mm)，上半夜和上午較弱，屬下半夜主峰值強于午后次峰值的雙峰型日變化；西南偏東區(qū)域(西雙版納、普洱東部)午后降水量最大(400～600 mm)，下半夜次大(300～450 mm)，上半夜和上午較弱，屬午后主峰值強于夜間次峰值的雙峰型日變化；東南偏西區(qū)域(紅河大部)下半夜降水量最大(200～600 mm以上)，下午次之(200～500 mm)，上半夜和上午較少(150～450 mm)，屬下半夜主峰值強于午后次峰值的雙峰型日變化；東南偏東區(qū)域(文山大部)下午降水量最大(300～400 mm)，下半夜次之(200～350 mm)，上半夜偏少(200～300 mm)，上午最少(200～250 mm),屬午后主峰值強于夜間次峰值的雙峰型日變化。

綜上所述，云南北部包括橫斷山脈區(qū)大部、四川盆地邊緣區(qū)域、東北部區(qū)域的降水日變化多屬夜間單峰，其原因與影響上述區(qū)域的天氣系統(tǒng)有關，尤其雨季多受低值天氣系統(tǒng)影響，如：高原低渦切變、西南渦等；西部邊緣降水量日變化多屬清晨單峰；中部區(qū)域的夜間和午后降水量都較顯著；南部區(qū)域降水量的下半夜峰值和午后峰值存在區(qū)域差異，其原因與影響南部的熱帶天氣系統(tǒng)和地形有關?？傮w而言，云南北部和西部邊緣的夜間降水量多于白天，夜間單峰型日變化顯著，而云南中部、南部的夜間和白天降水量均較多，雙峰型日變化特征突出，且由于南部、西南部降水量豐富，對區(qū)域平均日變化特征的貢獻也大。

圖6 2005—2018年云南地區(qū)年降水量在日尺度不同時段的空間分布(a)上半夜，(b)下半夜，(c)上午，(d)下午Fig.6 Spatial distributions of annual precipitation amount at four time periods in Yunnan Province during 2005-2018(a) before midnight, (b) after midnight, (c) morning, (d) afternoon

2.4 降水事件空間分布及對降水量的貢獻

降水事件持續(xù)時間長短與大尺度環(huán)流、云頂輻射冷卻效應、中尺度對流及局地熱力條件緊密相連，能有效指示降水天氣系統(tǒng)性質。圖7是云南地區(qū)不同類型降水事件年發(fā)生次數(shù)的空間分布，從圖7a和7b可知，短歷時和中歷時事件發(fā)生次數(shù)的空間分布相似，表現(xiàn)為西部多于東部、南部多于北部，金沙江流域的華坪、賓川、永仁、會澤等地為最小值區(qū)(短歷時低于140 次·a-1，中歷時低于30 次·a-1)，東北角、西北怒江流域、西南部邊緣臨滄局部、南部邊緣金平為4個極大值中心區(qū)(短歷時高于260 次·a-1，中歷時高于50 次·a-1)，另外，從短歷時到中歷時，隨著降水事件持續(xù)時間延長，西北怒江流域極大值中心變得更明顯，而南部和西南部的極大值區(qū)域面積有所減少。由圖7c可知，長歷時事件發(fā)生次數(shù)西部略大于東部，南部略小于北部，最小值區(qū)出現(xiàn)于滇中昆明、玉溪和滇西楚雄、大理(低于15 次·a-1)，滇西北怒江流域為最大值區(qū)(超過30 次·a-1)，滇東北為次大值區(qū)(25 次·a-1左右)。超長歷時降水事件發(fā)生次數(shù)的空間分布格局與長歷時一致，呈中間小、周圍大的特征(圖7d)。

圖8是云南地區(qū)不同持續(xù)時間降水事件的累積降水量對年降水量貢獻率的空間分布，總體而言，短歷時、中歷時降水事件的貢獻率南部大于北部，對滇西南貢獻最大，對滇西北怒江流域和滇東北貢獻最小；長歷時、超長歷時降水事件的貢獻率則北部大于南部，對滇西南的貢獻最小，長歷時貢獻最大區(qū)位于滇東北，而超長歷時貢獻最大區(qū)則出現(xiàn)在滇西北怒江流域。從各區(qū)域貢獻率的主次來看，滇西北怒江流域以超長歷時降水貢獻最大(達40%)、長歷時次之、中歷時偏弱、短歷時最弱；短歷時降水對中部、南部大部分區(qū)域貢獻最大(可達40%以上)，中歷時次之，長歷時稍弱，超長歷時最弱，但滇西邊緣德宏大部則表現(xiàn)為長歷時貢獻較大(25%～35%)，短歷時次之，中歷時略弱，超長歷時最弱。

圖7 2005—2018年云南地區(qū)短歷時(a)，中歷時(b)，長歷時(c)，超長歷時(d)年降水事件發(fā)生次數(shù)的空間分布Fig.7 Spatial distributions of annual times of precipitation events in Yunnan Province during 2005-2018(a) short duration, (b) medium duration, (c) long duration, (d) ultra-long duration

圖8 2005—2018年云南地區(qū)短歷時(a)，中歷時(b)，長歷時(c)，超長歷時(d)降水事件的降水量對年降水量貢獻率的空間分布Fig.8 Spatial distributions of contribution rates of precipitation amount in precipitation events to annual precipitation amount in Yunnan Province during 2005-2018(a) short duration, (b) medium duration, (c) long duration, (d) ultra-long duration

2.5 短時強降水特征

短時強降水是短時間內降水強度較大的天氣現(xiàn)象，是強對流的重要形式之一，預報難度大，了解其時空分布對預報預警具有重要指示意義。圖9是云南短時強降水總體空間分布特征。由圖9a可知，云南≥20 mm·h-1的降水發(fā)生次數(shù)自西北向東南增加，空間差異明顯，表現(xiàn)為東部大于西部、南部大于北部；南部大部、滇西南邊緣和滇東區(qū)域發(fā)生次數(shù)普遍可達4 次·a-1以上，其中，最大值中心位于南部邊緣，達7～12 次·a-1，滇西南邊緣龍陵和西盟及滇東羅平存在3個次大值中心，達7 次·a-1左右；中部和北部大部每年發(fā)生不足3次，尤其是滇西北，年均不足1次，但滇西北華坪和滇東北鹽津是2個相對大值區(qū)，約為6 次·a-1。由圖9b可知，云南極端短時強降水年發(fā)生次數(shù)仍表現(xiàn)為南部大于北部、東部大于西部，大值區(qū)集中于滇南及滇東南邊緣，為0.2 次·a-1以上，最大值出現(xiàn)在河口站，為1.1 次·a-1，東北角鹽津發(fā)生概率較高，為0.3 次·a-1。圖9c給出2005—2018年云南各站點最大小時雨強的空間分布，可見，云南地區(qū)多年極端小時雨強空間分布差異大，變化范圍在22～107 mm·h-1，滇西北怒山和云嶺沿線極端小時雨強相對較小，普遍在50 mm·h-1以下，滇中、滇東、滇南極端小時雨強大，基本在50 mm·h-1以上，其中，出現(xiàn)3個極大值區(qū)，一個分布在滇東邊緣，為70～80 mm·h-1，一個在滇南邊緣可達90～98 mm·h-1，第三個出現(xiàn)在滇中景東、祿豐、嵩明等區(qū)域，極端小時雨強可達90～107 mm·h-1。

圖10是云南地區(qū)年短時強降水和極端短時強降水發(fā)生站次數(shù)的逐年演變和逐小時分布。從圖10a 可知，云南短時強降水每年發(fā)生站次數(shù)均有差別，年際變化明顯，總體來說具有增加趨勢(4.9站次·a-1)，2013年出現(xiàn)陡增，從平均360站次·a-1增加至416站次·a-1，這與2013年起云南氣候干旱背景轉變相對應。極端短時強降水也具有增加趨勢(0.05站次·a-1)，2014年發(fā)生最多(15站次·a-1)，2008年次多(13站次·a-1)，2013年最少(5站次·a-1)。對于云南地區(qū)，在旱澇急轉下容易出現(xiàn)短時強降水頻率高峰年，這種特征在≥50 mm·h-1的極端事件上更突出。從圖10b可知，短時強降水主要發(fā)生在夜間，為每年212站次，白天僅有171站次，其中，下午發(fā)生最多(122站次)，其次是上半夜(107站次)和下半夜(105站次)，上午最少(49站次)，日變化表現(xiàn)出明顯單峰結構，峰值出現(xiàn)在17—18時，谷值則在11—12時。極端短時強降水主要也發(fā)生在夜間，為每年6.3站次·a-1，白天有3.9站次·a-1，但是，上半夜發(fā)生最多(4.0站次·a-1)，下午次之(3.0站次·a-1)，下半夜略少(2.3站次·a-1)，上午最少(0.9站次·a-1)，即極端短時強降水日變化也呈單峰型，但峰值發(fā)生在01時，谷值出現(xiàn)在10時?？梢?，云南地區(qū)短時強降水事件具有顯著日變化特征，主要發(fā)生在下午和夜間，但隨著降水強度顯著增強，入夜后至凌晨的時間段更容易出現(xiàn)極端小時降水。

圖9 2005—2018年云南地區(qū)短時強降水年發(fā)生次數(shù)(a，b)及多年內最大小時雨強(c)的空間分布(a)≥20 mm·h-1,(b)≥50 mm·h-1Fig.9 Spatial distributions of annual times of short-time severe rainfall events (a， b) and the maximum hourly rainfall intensity (c) in Yunnan Province within multiple years during 2005-2018(a) ≥20 mm·h-1, (b) ≥50 mm·h-1

圖10 2005—2018年云南地區(qū)短時強降水、極端短時強降水發(fā)生站次數(shù)的逐年(a)和逐小時變化(b)Fig.10 Interannual variation (a) and diurnal variation (b) of the stations with short-time severe rainfall and extremely short-time severe rainfall events in Yunnan Province during 2005-2018

3 結論與討論

通過分析云南地區(qū)降水日變化分布、降水持續(xù)時間長短對降水量貢獻的區(qū)域差異、短時強降水分布及日變化等特征，得到如下結論：

(1)云南年降水量、降水時長、平均小時雨強空間分布差異顯著，降水量自滇西北向南增加，小時雨強自北向南增強，而降水時長則西部大于東部、南部略大于北部。云南年降水量受降水時長和小時雨強共同影響，并以降水時長影響最強，雨強影響略弱，這種特征在滇西北表現(xiàn)最突出，但滇東北年降水量則與雨強相關更好。

(2)云南大部分區(qū)域夜雨量多于晝雨量，并以滇東北和北部邊緣的夜雨特征最為突出，而晝雨量多于夜雨量的區(qū)域范圍較小，星點狀分散于滇中、滇西南和南部，且以滇中昆明的晝雨特征最為明顯。

(3)云南降水日變化特征區(qū)域差異顯著。降水量日變化在北部為夜間單峰型、西部邊緣為清晨單峰型、中部為夜間和午后峰值相當?shù)碾p峰型，南部也屬雙峰型，但南部不同地區(qū)的主、次峰出現(xiàn)時間有差異，由于南部年降水量大，其雙峰型降水量日變化造成云南區(qū)域平均日變化總體表現(xiàn)出雙峰雙谷特征，主峰值出現(xiàn)在04—05時，次峰值在16—17時，12時和22時為最低值時段。

(4)云南短歷時和中歷時降水發(fā)生次數(shù)的空間分布差異很大，總體表現(xiàn)為西部多于東部、南部多于北部，而長歷時和超長歷時降水出現(xiàn)次數(shù)的空間分布差異略小。云南表現(xiàn)出南部以短歷時和中歷時降水貢獻為主，北部則以長歷時和超長歷時降水貢獻為主的特點，其中滇西北怒江流域以超長歷時降水貢獻最大、長歷時次之，中部和南部大部的短歷時降水貢獻最大、中歷時次之，而西部邊緣則為長歷時貢獻最大、短歷時次之。

(5)云南短時強降水發(fā)生次數(shù)空間分布差異很大，自西北向東南增加，小值區(qū)分布在滇西北，年均不足1次，大值中心位于南部邊緣，每年7～12次，滇西南和滇東邊緣、滇西北和滇東北局部均出現(xiàn)相對大值區(qū)；極端短時強降水發(fā)生次數(shù)大值區(qū)集中于滇南及滇東南邊緣，東北角局部發(fā)生概率也高；多年極端小時雨強在滇南和滇東邊緣及滇中局部出現(xiàn)3個 大值區(qū)，值在70 mm·h-1以上。云南短時強降水事件逐年變化具有增加趨勢，且在連續(xù)干旱轉澇的氣候背景下容易出現(xiàn)極端短時強降水頻率高峰年；短時強降水事件主要發(fā)生在下午和夜間，極端短時強降水事件更容易在子夜過后出現(xiàn)。

上述研究立足于云南全省小時降水，對全年范圍內的降水總體特征、降水日變化、降水事件貢獻、極端降水分布的區(qū)域差異做了詳細分析，獲得云南地區(qū)小時降水特性及空間差異，這些結論很大程度上可以代表低緯高原地區(qū)小時降水時空分布特征。但是，低緯高原地區(qū)(云南省、貴州省、四川南部)季風氣候顯著，季節(jié)降水空間分布差異很大，如春季滇西北縱向嶺谷區(qū)怒江“桃花汛”和冬季昆明準靜止峰影響下的云貴高原地區(qū)持續(xù)性陰云寡照，限于篇幅原因，針對這些具有明顯季節(jié)特征的低緯高原小時降水特性及物理機制需要下一步再做詳細闡述。