伊宁市1991—2011年降雨特征分析

唐冶，陈春艳，赵克明

（新疆气象台，新疆乌鲁木齐 830002）

伊宁市1991—2011年降雨特征分析

唐冶，陈春艳*，赵克明

（新疆气象台，新疆乌鲁木齐 830002）

利用1991—2011年5—9月伊宁市气象站逐小时降水资料，分析了伊宁近21a降雨特征。结果表明，21a来伊宁雨日年际变化较为明显，后10a和前10a相比，中雨、大雨和暴雨日数均出现增加，但小雨日数明显减少导致总雨日出现了减少。小雨过程发生最多的时段是7月中旬，中雨和大雨过程最多时段同在5月下旬。前半夜为中雨、大雨、暴雨过程最易发生时段，后半夜为小雨过程最易发生时段。逐小时降水量和降水频次呈现较为一致的日变化特征，夜雨多且雨量集中。伊宁的降水主要以短时性降水（1～4 h）为主，多发生在前半夜至后半夜，1 h降水频次最多的是量级≤1mm的降水，但1.1～3mm量级的降水贡献率最高。

降水；日变化；雨强；持续时间；伊宁

近年来全球气候变化及其引发的自然灾害引起人们的普遍关注，暴雨、雪灾、洪涝灾害等不仅与降水量有关，还与降水强度及降水日数有密切关系[1-9]，而对于降水的研究，也由过去的单一地对降水量的研究转向对降水量、雨日、雨强的综合研究[10-13]，新疆气象工作者对新疆局地降水的特征也进行了分析研究[14-21]，因为只有综合地研究雨日和降水量才能更好地体现降水强度的变化。

伊犁河谷三面环山，且呈东高西低的喇叭状，伊宁站位于河谷西北部，是冷空气入侵新疆的指标站之一，对于新疆地区，尤其是北疆地区降雨预报而言尤为关键，因此研究伊宁站逐小时降雨特征，对北疆地区降雨精细化预报至关重要。在实际预报业务中，预报员最为关心的问题是：降雨持续时间和量级以及该降雨过程始发时间、每种量级降雨过程的持续时间和始发时间等统计特征，本文利用1991—2011年5—9月伊宁市气象站逐小时降水量资料，从多种角度分析近21a伊宁降雨特征，试图给出具有较多参考信息的分析结果，为精细化降雨预报预警提供基础性背景资料。

1 资料和方法

选用经过新疆气象信息中心审核后的伊宁市气象站1991—2011年5—9月的逐小时降水量资料，通过筛选去除缺测的降水记录，对逐小时降水频次、高发时段和不同量级逐时雨强发生频次、雨日等进行统计分析。雨日定义为日降雨量≥0.1mm的日数，如果前一日20时（北京时，下同）到当日20时之间降水量≥0.1mm，就记为一个雨日，这24小时雨量称为日雨量。根据新疆降水量等级标准，定义小雨日为日雨量≥0.1mm且≤6mm的日数；中雨日为日雨量≥6.1mm且≤12mm的日数；大雨为日雨量≥12.1mm且≤24mm的日数；暴雨日为日雨量> 24mm的日数。

当一次降水结束后6 h没有降水发生，就认为该次降水过程结束。例如：02时持续4 h降水就是指01:01开始、止于05:00的降水过程。在分析不同量级降水过程变化特征时，过程降水量用R表示，当0.1mm≤R≤6.0mm时定义为一个小雨过程；当6.1mm≤R≤12.0mm时定义为一个中雨过程；当12.1mm≤R≤24.0mm时定义为一个大雨过程；R≥24.1mm时定义为一个暴雨过程。对于不同量级降水的日变化特征的分析，将每日24 h分成4个时段，考虑到伊宁所处的时区，4个时段分别为：上午（09—14时）、下午（15—20时）、前半夜（21—02时）、后半夜（03—08时），然后统计各量级降水的频次、持续时间、发生时段。

对于逐小时降水频次的统计，只要该时刻内降水量>0.1mm，就认为该小时内有一次降水发生，然后统计各时次降水频次的总和。雨强，又称为降雨强度，指单位时间的降雨量，文中雨强均指1 h雨强。将1 h雨强（1 h降水量用R1表示）分为6个量级，即R1≤1mm，1.1mm≤R1≤3mm，3.1mm≤R1≤5mm，5.1mm≤R1≤7mm，7.1mm≤R1≤9mm，R1≥9.1mm，分别统计各量级发生频次。将1 h雨强不同量级降水量总和占各量级降水量总和的百分比称为各量级降水对总降水量的贡献率。

2 雨日的变化特征

表1给出了不同量级降水日数的逐年变化。伊宁近20a共有小雨日624d，平均每年30d，其中1992年、1994年、1998年均出现40d，同为21a中最大，1991年有17d，为21a最小。中雨日数共有85d，平均每年有4d，其中1993年有10d，为21a中最大，1991年、1994年和1996年分别只有1d，是21a中最小值；超过平均值的年数有12a，其降水日数之和占中雨总数和的79.8%。

大雨日数共有34d，平均每两年有3d，2011年有4d，为最多，1995年、2000年和2008年，这3a均没有出现大雨过程。暴雨日数共有11d，平均每两年有1 d暴雨日数，最大值为2d，分别出现在1999年和2004年，1991—1995年、2000年、2002—2003年、2005年、2008—2009年和2011年均没有暴雨日。

总体上来说，伊宁21a中共有雨日754d，最大值为48d，出现在1998年，最小值19d，出现在1991年。通过对比1991—2000年和2001—2010年的小雨、中雨、大雨、暴雨和总雨日数，发现中雨日数有一定的增加，大雨和暴雨略有增加，但小雨日数明显减少，几乎每年减少2 d之多，导致总雨日数年均减少近1 d。伊宁各量级雨日的年际变化显著，如小雨和中雨日数，有的年份可以多达40 d、10d，而有的年份仅有21 d和1 d。

表1 雨日的年变化统计

3 不同量级降水过程及不同持续时间降水过程变化特征

3.1 不同量级降水过程变化特征

图1和图2给出了近21a伊宁不同量级降水频次的逐年变化和持续时间特征，小雨过程年际变化最为明显，不同年份之间差异较大。21a中共有754次小雨过程，平均每年约36次，总持续时间为1 747.2 h，平均持续时间为2.3 h，其中1992年有小雨过程52次，为21a来最多，而1991年仅出现了23次，为21a间最少。中雨过程不同年份之间存在一定的差异，21a共有中雨过程89次，平均每年4次，总持续时间586.5 h，平均持续时间6.6 h，其中2007年有中雨过程9次，为21a间最大值，而1991年、1994年仅有一次中雨过程，为21a来最小值。

近21a内伊宁共有33次大雨过程，平均每年的大雨过程不足2次，2011年有大雨过程3次，为21a来最多，而1995年、2000年、2008年均没有大雨过程发生。21a内仅有7次暴雨过程，平均每3a发生1次暴雨过程，21a中共有14a没有暴雨过程发生。由此可见，近21a来伊宁大雨和暴雨过程存在很大的年际变化。大雨和暴雨过程总持续时间依次为290.4 h和135.1 h，平均持续时间依次为8.8 h和19.3 h。

图1 不同量级降水过程频次逐年变化

图2 不同量级降水过程频次及平均持续时间对比

从1991—2011年5—9月各月的变化来看（表2），不同量级降水过程表现出不同的变化特征。从各月降水过程来看，5月为降水过程发生最多的月份，9月为最少月份。

伊宁小雨过程发生最多的月份为7月，共有182次，其次是6月、5月和8月，9月最少，发生频次依次为175次、167次、142次和88次。从各月发生时段来看，7月中旬最多，其次是7月下旬和上旬；6月下旬最多，上旬最少；5月上旬、下旬多，中旬较少；8月上旬和9月下旬为小雨高发时段，8月中、下旬和9月上、中旬相对较少。

中雨过程5—9月发生频次依次减少，5月是发生最多的月份，共有34次；6月有19次，7月、8月和9月减少到13次、12次、11次。5月下旬最多14次，其次是5月上旬13次，再次是6月中旬10次。发生较少时段是7月上旬、9月上旬、中旬，各有3次；最少是8月下旬，仅有2次。

6月、7月同为大雨过程最多的月份，共9次；8月、9月最少，共4次，5月7次。5月下旬大雨过程最多，共6次，6月上旬、下旬次多，同为4次，7月上旬、中旬、下旬同时为3次。大雨过程发生较少时段为5月上旬、6月中旬、8月中、下旬、9月中、下旬，仅有一次，5月中旬没有大雨过程发生。

伊宁暴雨过程7月最多，共3次，5月、6月各有2次，8月、9月均没有暴雨过程出现。1991—2011年仅在5月中、下旬、6月上、中旬和7月上、中、下旬各有1次暴雨过程，其它时段均没有暴雨过程出现。

总体来看，伊宁各量级降水过程出现频次在不同月之间有差异，同一量级的降水过程在不同月之间也有显著变化，同一量级降水过程出现频次在各月的分布时段也有差异。

表21991—2011年不同量级降水过程发生时段统计

图3为不同量级降水过程发生时段的统计图，小雨降水过程最易发生在后半夜，出现频次是238次，占小雨量级总和的31.6%；中雨和大雨降水过程最易发生在前半夜，出现频次依次是36次、16次，分别占中雨和大雨量级降水过程的40.5%和48.5%，暴雨过程最易发生在前半夜共有4次，占暴雨过程降水频次总和的36.4%。

图3 不同量级降水过程发生时段（降水开始时间）

3.2 不同持续时间降水过程变化特征

图4给出了不同持续时间降水过程的日变化特征，可以看出不同持续时间的降水在一日内表现出不同的变化特征。持续时间在1～3 h的降水从下午18时—09时为多发时段，其中01时为最大值，20时、00时同为较低值。10—17时为低值区，其中有一个相对高值在12时，最低值出现在下午15时。随着降水持续时间的增加，降水的日变化趋势表现出不同的特点，持续时间4～6 h的降水高值区从23时—07时，其中有两个日峰值分别出现在23时、06时，有3个较低值出现在1时、2时和4时；低值区间为8—22时，最小值出现在17时，仅发生1次。持续时间7～9 h降水的高值区间20—08时，其中最高值出现在22时和06时，最低值有4个，21时、02时、04时、05时；低值区间在09—19时，近21a来13时、17时、18时没有持续时间在7～9 h的降水发生。持续10～12 h降水多发生在22—09时，最大值出现在01时，共发生4次，10—21时为低值区间，仅在15时、20时出现过持续10～12 h降水，其它时刻均没有持续10～12 h的降水发生。近21a来持续13～15 h的降水共发生18次，最多发生在01时，共发生3次，次多是3时、9时、19时和23时，均发生2次；00时、02时、08时、11时、14时、17时、20时各发生一次，其余12个时刻均没有持续13～15 h的降水发生。持续时间≥16 h降水事件共发生13次，02时、19时、23时发生较多，均为2次，01时、09时、10时、13时、18时、21时、22时这些时刻各发生1次，其余14个时刻均没有持续时间≥16 h的降水发生。

不同持续时间降水过程起始时间日变化统计分析表明：伊宁降水在前半夜至后半夜以短时性降水为主，下午至前半夜以长时性降水为主。伊宁近21a共出现883次降水过程（图5），其中以短时性降水占多数，持续1 h降水最多284次，占降水总频次的32.2%，持续2 h、持续3 h和持续4 h降水分别占降水总频次的20.6%、13.0%和8.7%，持续4 h以下的降水频次占降水总数的74.5%，而持续时间在6 h以上的降水频次总数和仅占降水总数的18.6%。

图5 不同持续时间降水过程频次变化

4 逐小时降水日变化和雨强分布特征

10—21时为伊宁降水量的低值时段，仅占24 h降水总量的37.1%，一天中降水量最少的时次是15时。22—09时为降水量的高值时段，其中22—01时为降水量最大时段，01时是降水量最大时刻，该时刻多年累积降水量为176.9mm，是15时的3倍多（图6）。

图61991—2011年5—9月伊宁逐小时累积降水量日变化

23—12时为降水易发时段，这14个时次内的降水总频次和占到24 h降水频次总和的70.8%，且这一时段的每个时刻降水频次均超过120次，其中05—09时之间每个时刻降水频次超过150次，夜间06时降水次数最多，达到164次。13—22时为降水频次的低值区间，最小值在17时，降水次数仅有62次，不到最大值的一半（图7）。

伊宁1 h雨强统计结果见图8，21a中逐小时降水频次共2 856次，降水量总和2 587.9mm。1小时降水量R1≤1mm的频次最高，共2 180次，占各量级降水频次总和的76.3%，降水量为738.5mm，对降水量的贡献率为28.5%。1.1mm≤R1≤3mm量级的降水共有516次，约占各量级降水频次总和的18.1%，降水量为911.1mm，对降水总量的贡献率为35.2%。3.1mm≤R1≤5mm量级的降水共有93次，约占各量级降水频次总和的3.3%，降水量为359.2mm，对降水总量的贡献率为13.9%。5.1mm≤R1≤7mm量级的降水共有33次，约占各量级降水频次总和的1.2%，降水量为195.6mm，对降水总量的贡献率为7.6%。7.1mm≤R1≤9mm量级的降水共有13次，约占各量级降水频次总和的0.5%，降水量为99.9mm，对降水总量的贡献率为3.9%。1 h降水量≥9.1mm的降水共出现21次，约占各量级降水频次总和的0.7%，降水量为283.8mm，对降水总量的贡献率为11.0%。伊宁1 h最大雨强出现在1993年7月9日22时，降水量达21mm，该小时内降水量已达新疆12 h降水量等级标准的暴雨量级。

图8 不同量级雨强降水量贡献率及其频次变化特征

综上所述，近21a伊宁1 h降水频次最多的是量级≤1mm的降水，其次是1.1mm≤R1≤3mm量级的降水，但从对降水的贡献率来看，1.1mm≤R1≤3mm量级的降水贡献率最高，其次才是量级≤1mm的降水。

5 结论

（1）伊宁近21a各量级雨日不同年份之间有差异，年际变化较为明显，后10a和前10a相比，中雨、大雨和暴雨日数均出现增加，但小雨日数明显减少导致总雨日出现了减少。

（2）不同量级降水过程均有较为明显的年际差异。各量级降水过程中，小雨过程发生频次最多，其次是中雨、大雨和暴雨过程，平均每年有30次小雨过程、4次中雨过程、接近2次大雨过程和平均两年一次暴雨过程。

（3）小雨降水过程最易发生在后半夜，中雨、大雨和暴雨降水过程最易发生在前半夜。小雨过程发生最多的时段是7月中旬，5月下旬是中雨、大雨过程发生最多的时段。

（4）一日内不同持续时间的降水呈现出不同的变化特征，短时性降水（1～3 h）主要集中在傍晚到夜间，持续4～6 h和7～9 h降水多集中在前半夜和后半夜，持续10～12 h及以上的降水多发生在夜间。伊宁的降水主要以短时性降水（1～4 h）为主，最多为1 h内的降水。

（5）伊宁近21a逐小时累计降水量和累计频次呈现较为一致的日变化特征，夜雨多且雨量集中，逐小时降水量最少时次是15时、降水频次最小时次是17时。1 h降水频次最多的是量级≤1mm的降水，其次是1.1mm≤R1≤3mm量级的降水，但从对降水的贡献率来看，1.1mm≤R1≤3mm量级的降水贡献率最高，其次才是量级≤1mm的降水。

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Rainfall Variation during 1991-2011 in Yining

TANG Ye，CHEN Chunyan，ZHAO Keming
（Xinjiangmeteorological Observatory，Urumqi 830002，China）

Based on hourly precipitation data frommay to September during 1991-2011 from Yiningmeteorological station,the features of rainfall change during recent 21 years wereanalyzed. Results showed that over the 21 years,the rain days hada significant inter-annual variation. Compared to that during 1991-2000,the rain days ofmoderate rain,heavy rain,torrential rain increased during 2002-2011,while the days of light rain decreased obviously leading to the total rain days decreased.The light rain occurredmost frequently in themiddle of July butmoderate rainand heavy rain both in the latemay.At the first half of night（21:00—02:00），moderate rain,heavy rainand torrential rain occurredmost easily,and the light rainat the second half of the night（02: 00—08:00）.The diurnal variations of hourly precipitationand rainfall frequency were consistent,and their peaks both occurred from 22:00 to 11:00（the next day）.The short-term precipitation（1～ 4 h）was themainly precipitation in Yining,mainly happened from the early to latemid-night.The rainfall frequency for precipitation less than or equal to 1.0mm in 1 hour was themaximum., however,the contribution of the frequency of the rainfall greater than or equal to 1.1mm but less than or equal to 3.0mm wasmost significant to the precipitation.

precipitation；diurnal variations；rain intensity；duration；Yining

P468

A

1002-0799（2014）06-0041-06

10.3969/j.issn.1002-0799.2014.06.007

2013-08-16；

2014-05-20

中国沙漠气象研究基金（Sqj201208），2013年新疆气象局预报预测关键技术项目“南疆偏西地区强对流天气成因分析及其预报预警技术研究”。

唐冶（1980-），男，工程师，主要从事数值预报产品释用和天气预报业务系统研发工作。E-mail：lsntang@163.com

陈春艳（1969-），女，高级工程师，主要从事短期天气分析与预报技术研究。E-mail：chency357@sina.com

唐冶，陈春艳，赵克明.伊宁市1991—2011年降雨特征分析[J].沙漠与绿洲气象，2014，8（6）：41-46.