广东降水的日变化特征

高翠翠，陈浩伟，邓月珍，肖芳进

（1.韶关市气象局，广东韶关 512000；2.乳源县气象局，广东乳源 512000）

降水日变化是天气气候系统最基本的变化模态之一，研究降水的日变化特征，对理解降水形成机理，评估区域天气和气候特征以及提升数值模式预报能力等方面有重要作用［1］。Yu等［2］指出中国大陆夏季降水存在显著的日变化，并且区域差异较大，陆地降水日变化振幅较大，峰值主要出现在午后，也有的区域峰值出现在午夜至凌晨；Li等［3］的研究表明夏季我国南方地区降水日峰值出现时间存在明显的东西差异，西南地区峰值出现在夜间至清晨，东南地区峰值则较一致地出现在午后；冷季西南和东南地区的日位相差异较小；李建等［4］、戴泽军等［5］、孙娴等［6］利用当地逐时降水观测站资料分别对北京、湖南、西安夏季降水日变化特征进行了分析，更加细致地认识了当地降水的日变化特征；潘巧英［7］利用TRMM卫星观测数据分析了珠三角地区的降水日变化特征。

目前对广东降水特征的研究多采用日、月降水量资料［8－11］，关于降水日变化特征的研究较少。因此，研究广东省降水日变化特征能够丰富对降水特征的认识，同时可为提高数值预报模式对降水日变化的模拟提供参考依据，进而提高模式对降水的精细化预报水平。

1 资料与方法

本研究所用降水资料为经过质量控制的2008—2020年的广东省86个国家站的逐时降水数据。本研究定义小时降水量≥0.1 mm时判定为有降水发生；降水量、降水频率和降水强度按照24个时次统计，其中降水量是指00：00—23：00（北京时，下同）各时刻累计降水量除以相应时刻的总观测次数；降水频率是各时刻有降水的次数除以相应时刻总观测次数的百分比形式；降水强度指各时刻累计降水量除以相应时刻的降水次数。一天24 h内降水量的最大值定义为日峰值，降水量、降水频率和降水强度日变化的振幅能够反映降水日变化幅度的大小，将降水日振幅定义为A＝Rmax／Ravg，其中A表示振幅，Rmax表示降水量、降水频率或降水强度的日峰值，Ravg表示日平均降水量、降水频率或降水强度。在研究降水的日变化随季节的变化时，为了消除降水在各季节降水量存在的差异，本研究计算了各月降水量在00：00—23：00的距平值，即先计算各月降水量的日平均值，然后以各月各时次降水量减去相应月份降水量的日平均值。

2 降水日变化的基本特征

2.1 降水日峰值出现时间的空间分布

降水量、降水频率和降水强度都是反映降水特性的重要指标［12］。从广东省86个国家站全年降水量、降水频率和降水强度的日峰值出现时间和日变幅的空间分布（图略）可以看出，广东大部分地区降水量的日峰值出现在14：00—18：00，且纬度较低的站点达到日峰值的时间较纬度稍高的站点达到日峰值的时间略早，即纬度越低，达到日峰值的时间越早；韶关和清远的个别站点降水量日峰值则出现在05：00—06：00；而沿海地区降水量日峰值主要出现在两个时段，分别为08：00—10：00和14：00—17：00。由全年降水量振幅空间分布可以看出韶关、清远和沿海地区降水量日变化幅度相对较小，其他地区降水日变化幅度较大。另外，降水频率和降水量达到日峰值的时间并不一致，其中韶关中北部、清远北部降水频率的日峰值出现在05：00—08：00；沿海地区出现在07：00—09：00；其他站点降水频率的日峰值主要出现在15：00—19：00，且降水频率的日变幅明显比降水量小。而降水强度与降水量达到日峰值的时间基本较一致，与降水量不同的是韶关和清远降水强度日峰值均出现在午后到傍晚，降水强度日变幅较降水量略小或持平。

对广东降水日峰值出现时间和日变化幅度的分析表明降水量、降水频率和降水强度大部分站点日峰值出现在午后至傍晚，三者在韶关、清远和沿海一些站点与其他地区有差异；降水量日变化幅度较降水强度略大，降水频率日变化幅度明显小于降水量和降水强度。

2.2 不同区域降水的日变化

从降水日变化的空间分布特征可以看出，不同地区降水的日变化存在一定的差异，由于降水日变化的区域差异与广东省的行政区域较为对应，因此在分析不同区域降水日变化的特征时，按照广东省的行政区域划分为5个区域：粤西北（韶关、清远）、粤东北（河源、梅州）、粤中（云浮、肇庆、佛山、广州、东莞）、粤东南（惠州、深圳、汕尾、揭阳、汕头、潮州）、粤西南（珠海、中山、江门、阳江、茂名、湛江）。各个区域降水的日变化特征是各区域中所包含站点的降水量、降水频率和降水强度的平均值。图1给出了广东5个区域降水的日变化曲线。

图1 粤西北（a）、粤东北（b）、粤中（c）、粤东南（d）和粤西南（e）降水量、降水频率和降水强度的日变化

粤西北地区（图1a）降水量的日变化表现为双峰型，从12：00开始降水量逐渐增多，16：00降水量达到峰值，17：00降水量较16：00略少，随后降水量迅速减少，次峰值出现在05：00。降水频率的日变化也表现为双峰型，00：00降水频率开始增大，06：00达到降水频率的日峰值，随后降水频率迅速减小，13：00降水频率再次增大，18：00—20：00达到降水频率的次峰值。降水强度的日变化表现为单峰型，从00：00开始缓慢增大，17：00达到最大，18：00之后降水强度迅速减小。

粤东北地区（图1b）降水量从午夜到清晨都较小，04：00到08：00有小幅增加，08：00—11：00降水量有小幅减小，随后从11：00到16：00降水量迅速增加，16：00达到日峰值，17：00开始降水量迅速减小，在00：00减小至最小值。降水频率的日变化表现为双峰型，降水频率从11：00的最小值开始迅速增大，17：00达到主峰值，随后降水频率减小，00：00开始降水频率缓慢增大，07：00达到次峰值；降水强度的日变化表现为单峰型，04：00降水强度最小，14：00降水强度最大。

粤中地区（图1c）降水量的日变化表现出与粤东北相似的变化特征，但各时次降水量均明显较粤东北多，且降水量的主峰值出现在16：00—17：00。降水频率的日变化也表现为双峰型，主峰值出现在16：00—18：00，次峰值出现在07：00。降水强度日峰值出现在14：00—17：00，00：00降水强度最小，粤中地区16：00—17：00的降水频率和降水强度均较大，因此降水量在16：00—17：00也较大。

粤东南地区（图1d）降水量从00：00到07：00逐渐增加，07：00到09：00略有减小，09：00再次增加，在14：00达到最大，14：00之后降水量迅速减小。降水频率的日变化表现为双峰型，23：00降水频率最小，随后开始增大，在07：00达到主峰值，16：00—18：00是降水频率的次峰值。降水强度日变化为单峰型，21：00—00：00降水强度均较小，01：00降水强度开始增大，14：00降水强度达到最大，粤东南地区降水量、降水频率和降水强度的主峰值均明显小于其他地区。

粤西南地区（图1e）降水量的日变化表现为00：00到08：00快速增加，08：00到10：00减少，10：00—16：00快速增加，16：00达到峰值后迅速减小的特征。降水频率的日变化为双峰型，两个峰值基本持平，分别出现在07：00和16：00。降水强度日峰值出现在16：00，且西南地区午后的降水强度峰值较其他地区大。

综上，降水量的日峰值主要出现在16：00—17：00，其中粤东南地区出现在14：00；粤西北降水量的日变化表现为双峰型，清晨降水量达到次峰值；其他区域降水量在清晨有不同程度的增大。各个区域降水频率的日变化均表现为双峰型，其中粤西北和粤东南清晨降水频率更大；粤西南清晨和午后降水频率相当；粤中和粤东北午后降水频率更大。降水强度主要表现为单峰型的日变化特征，峰值出现在14：00到18：00。

3 降水日变化的季节变化特征

图2给出了各区域降水日变化随季节的变化图，为了消除降水在各季节降水量存在的差异，图中填色部分为各月降水量在00：00—23：00的距平值，正距平表示降水量较大。从图2可以看出，降水日变化特征在汛期（4—9月）更明显。

图2 粤西北（a）、粤东北（b）、粤中（c）、粤东南（d）和粤西南（e）降水量日变化随季节变化的距平（单位：mm）

粤西北地区（图2a）1—2月降水量日峰值出现在05：00—06：00。3到6月降水量日峰值则表现为随季节变化日峰值出现时间延迟现象，其中前汛期降水主要为锋面降水，并以层状云降水为主，降水日峰值出现在清晨到上午，随着季节的变化，对流性降水趋于明显，降水日峰值出现时间逐渐延迟。6—9月降水量日峰值（16：00—19：00）出现的时间比较一致，这是由于该时期傍晚前后不稳定能量较大，有利于对流降水的出现；从降水强度日变化的季节差异（图略）也可以看出，6—9月降水强度在傍晚前后明显较其他季节大。

粤东北地区（图2b）10月到次年3月降水日峰值出现在01：00—06：00；4到9月日峰值则出现在午后到傍晚时段，降水日峰值出现的时间随季节的变化表现出延迟特征；6月降水量日峰值出现在14：00—16：00；9月降水量日峰值则出现在18：00—19：00。

粤中地区（图2c）11月到次年2月降水量日峰值出现在04：00—08：00；2到4月降水量日峰值出现的时间也表现出延迟特征；4到9月降水量日峰值则表现为随季节有所提前的特征；5和6月降水量日峰值出现在16：00—18：00；7月降水日峰值出现在16：00；8到9月则出现在14：00—16：00。

粤东南地区（图2d）10月到次年3月降水量在清晨较大，日峰值出现在07：00—08：00；3到9月降水量大值出现的时间表现出随季节变化先提前后延迟的特征，其中3月降水最大值出现在19：00；5和6月逐渐提前至14：00前后；而7到9月又逐渐延迟至16：00—17：00。

粤西南地区（图2e）11到12月降水日峰值出现在05：00；1到3月降水量表现出延迟的特征，日峰值出现在06：00—10：00；4到10月粤西南地区降水日峰值较一致的出现在15：00—17：00。

总之，不同区域降水的日变化表现出随季节变化提前或推后的特征；不同季节降水日峰值出现时间不同，各区域降水双峰型的日变化特征主要是由于不同季节降水日峰值出现时间不同造成的。

4 结论

1）大部分站点降水量、降水频率和降水强度日峰值出现在午后至傍晚，三者在韶关、清远和沿海一些站点与其他地区有差异；降水量日变化幅度较降水强度略大，降水频率日变化幅度明显小于降水量和降水强度。

2）各个区域降水频率的日变化均表现为双峰型，粤西北和粤东南清晨降水频率更大，粤西南清晨和午后降水频率相当，粤中和粤东北午后降水频率更大。各区域降水强度则表现为单峰型的日变化特征，峰值出现在14：00到18：00。降水量的日峰值主要出现在16：00—17：00，其中粤东南地区出现在14：00；粤西北降水量的日变化表现为双峰型，清晨降水量达到次峰值，说明降水强度的日变化对降水量的日变化的影响更明显。

3）不同季节降水日峰值出现时间不同，各区域降水双峰型的日变化特征主要是由于不同季节降水日峰值出现时间不同造成的。不同区域降水的日变化表现出随季节变化提前或延迟的特征：粤西北3—6月、粤东北4—9月、粤中2—4月、粤西南1—3月降水量日峰值出现时间均表现为随季节变化延迟的现象。另外，粤西南4—10月降水日峰值较一致的出现在15：00—17：00；粤东南3—9月降水量日峰值出现时间表现出随季节变化先提前后延迟的特征。