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《水文雜志》2014年第三期

1資料與方法

1.1資料介紹本文的數據來源分為三部分：其一是全球綜合探PMP估算中大氣可降水量計算方法的探討空資料中心（IntegratedGlobalRadiosondeArchive，IGRA）的資料，為逐日08時和20時的探空資料。其二是MICAPS（MeteorologicalInformationComprehensiveAnalysisandProcessSystem）資料中提取的地面露點資料。其三是香港天文臺提供的地面露點資料。結合三種資料的時間長度，經過質量控制，選取我國東南沿海五省（自治區）和香港共13個站1998～2010年的資料來進行分析和計算，圖1為13個站的分布情況（分別標記了站號和各站的站名首字母）。

1.2研究方法

1.2.1探空法利用探空資料計算整層大氣可降水量的大氣靜力學公式：

1.2.2經驗公式法2006年楊景梅等人[1]根據我國的地理特點和氣候特征建立了整層大氣可降水量同地面露點普遍關系的經驗計算公式，統計歸納結果如下：

1.2.3假絕熱法飽和假絕熱過程是指空氣以干絕熱狀態上升至飽和高度，并在那里變為濕絕熱狀態，水汽發生凝結后全部降落。將露點按假絕熱換算到1000hPa高度，利用《可能最大降水估算手冊》附表1.1和1.2中露點與可降水量的函數關系，可以直接查算出整個氣柱中的可降水量[5]。

2結果分析

本文基于東南沿海地區和香港共13個站每日兩次的探空資料，利用經驗公式法、假絕熱法和探空法逐次推算可降水量。由于假絕熱法的使用需要基于兩個假定，且適用于空氣中水汽含量非常高的情況，因此本文以探空法求得各月可降水量的最大值為時間點，找出對應時間各月三種方法推算的最大可降水量，對三種方法的月最大值進行多年平均并比較。

2.1經驗公式法與探空法結果比較結果表明：經驗公式法計算的大氣可降水量均低于探空法計算的大氣可降水量。圖2是13個站利用這兩種計算方法大氣可降水量的散點圖，從圖中可以看出，兩種方法具有良好的線性關系，相關系數為96.15%。如圖2所示，在X（分層積分）-Y（經驗公式）關系圖中，X-Y相關點據都落在45°線的上方，表明經驗公式的結果比分層積分的結果明顯偏小；按以下均方根誤差（RMSE）公式（6）計算，分層積分結果的均方根離差平均比經驗公式的結果高11.21mm。6個代表站（圖3）的結果進一步說明了以上結論，分析每個代表站，杭州、福州的偏離程度最大，其次是汕頭、香港，偏離程度最小的是海口和南寧，因此這種偏離程度基本隨著緯度變化，緯度較高的地區偏小越明顯，說明利用經驗公式法求算大氣可降水量，緯度越低越精確。這是因為地面露點經驗公式由楊景梅[1]等人從全國選取了28個代表站的氣象資料并考慮了站點所處的地理特點總結得出的，所以將該公式應用于東南沿海地區，會導致該方法在沿海緯度相對較高的地區得到的可降水量偏小程度增大。

2.2假絕熱法與探空法結果比較圖3反映出假絕熱法和探空法計算的可降水量年內變化基本一致，其月平均值分布形態接近正態分布，表現為先升后降的趨勢，6個代表站均為1、2月最小，之后逐漸增多，6～8月達到最大；季節變化明顯，冬季最小，春、秋季次之，夏季最大。只有杭州和福州的冬季假絕熱法推求的結果相對較小，大多數站的結果都表明假絕熱法推算的可降水量相對較大，且這種偏大程度在夏、秋季節最為明顯，即量值越大的月份越顯著。表1為應用假絕熱法和探空法推算的杭州、福州、汕頭、南寧、香港、海口6個站大氣可降水量年平均的相對誤差。杭州的相對誤差為-3.80%，福州平均相對誤差為3.22%，海口的相對誤差最大，為18.81%，相對誤差隨著緯度變化，緯度越低，假絕熱法推求的可降水量相對誤差越大(圖4)。圖5是13個站利用這兩種計算方法大氣可降水量的散點圖，相關系數為96.77%，說明兩種方法具有良好的線性關系，且在大氣可降水量在40mm以下時，分層積分結果比假絕熱法結果略為偏大，而在40mm以上時，假絕熱法結果偏大，但是總的來說，假絕熱法結果偏大，其均方誤差平均偏大11.48mm。

2.3降水期間可降水量結果比較根據1998～2010年香港天文臺每年各月天氣摘要，統計出這13年每年6月的有降水日，共計177天，并分析三種方法推求可降水量的差別。如圖6所示，假絕熱法推算結果偏大，經驗公式法計算的可降水量偏小。假絕熱法推算，經驗公式法與探空法得到的大氣可降水量相對誤差為20.00%、-14.67%，平均絕對偏大12.26mm，10.20mm。相較于年平均相對誤差，有降水日時，采用假絕熱法的計算結果偏大程度增強，而經驗公式法的偏離程度減小，這可能是由于有降水日探空氣球得到資料的層次會減少，導致采用探空法推算的可降水量偏小，進而對相對誤差產生了一定的影響。

3結論

通過上面的分析，得到如下主要結論：（1）利用經驗公式法、假絕熱法與探空法求得的大氣可降水量具有較好的相關性，都可用于實際工作。（2）利用經驗公式法的結果偏小；而利用假絕熱法推求的大氣可降水量偏大，且偏差隨著緯度變化而變化，緯度越低，假絕熱法推求的可降水量相對誤差越大。但是由于分辨率較高的地面露點觀測數據相對比較容易獲得，因此，方法簡單的經驗公式法，對于探空站稀少的區域的一般估算應用，具有普遍適用性；而物理概念比較嚴格的假絕熱法，可用于重大防洪工程中可能最大降水估算的推求。（3）有降水日的研究結果表明，采用假絕熱法推求的可降水量，比探空法的結果偏大更多，建議在PMP估算中采用假絕熱法推求可降水量時，不論是當地暴雨放大或是暴雨移置改正，應該考慮如圖4所示的緯度差別的校正。由于本文選擇的站點在空間上具有一點的局限性，具體的校正量，還需要進一步研究和驗證。

作者：陳宏林炳章張葉暉單位：南京信息工程大學水文氣象學院南京信息工程大學大氣科學學院