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新疆降水增加其“过程降水量”也在加大?!
张学文,20170726
近数十年来,新疆的降水量在增加中。其年平均降水量已经从上世纪60年代大约150毫米达到2016年的246毫米。统计分析是每10年平均增加10毫米(17亿立方米)。对此大家已经有所注意,如http://blog.sciencenet.cn/blog-2024-1055452.html,http://blog.sciencenet.cn/blog-2024-1059555.html 了。
请注意,降水现象是一个多角度刻画的现象。统计其平均年雨量仅是一个重要方面。其实我们还应当分析在降水量增加的同时,降水的日数、降水的次数,或者平均的过程雨量是如何变化的。
新疆气象局气候中心的2016年新疆气候变化监测公报为我们提供了一些数据,可以帮助分析这个问题。
除了前面谈的年降水量外,该公报还给出了多年来新疆的降水日数的变化。其总的趋势是新疆的平均降水日数在缓慢减少。50多年来大约减少了5天。
如何理解这个数据的含义?
我认为气象部门的年降水日数大体上反映了一年中降水现象发生的次数(因为很多降水过程维持不了24小时)。基于这个分析,在降水总量逐步增加情况下的新疆降水次日数的减少的物理含义是平均而言,新疆的每次降水过程的降水量增加了,但是降水过程的次数却略有减少。
也就是说过去的年代降水过程不少,但是每次降水过程的降水量比较少,但现在是降水次数少了,而每次的雨量却明显增加了。
或者说这50多年来,不是新疆降水更频繁了,而是(平均意义下的)每次降水过程的雨量增加了。
记得我过去写过一个博客http://blog.sciencenet.cn/blog-2024-470030.html 指出,刻画降水现象的有关变量多达10个以上(它们存在一些互相换算关系),显然仅分析总降水量是不足以说明降水现象的全部面貌的。下面是对应的博客。
有关降水的三个气候参数和9个公式的答案
--空中水概念漫议(4.b)
张学文,2011/7/30
在空中水概念漫议(4.a)中提出了描述离散的降水现象的三个气候变量很重要,它们是平均的年降水量R、年降水历时D、年降水次数T。该文还提出有了这3个量就可以计算出有关降水的9个疑问的答案。而回答了这9个问题自然丰富了我们关于降水的气候知识。本文就介绍如何定量回答这9个问题,它们涉及的公式,以及计算的示例。
在讨论前先提示一个小问题:一年有多少小时?显然在平年它=365*24=8760,而闰年是366*24。考虑4年一闰,我们统一取8766小时为一年的小时数。
下面把回答前面的9个问题的计算方法统一列表中(对问题的提法可能与前面小有变化,这些不同提法是一个含义,其计算公式是相同的)
降水的9个问题 | 计算公式 | 单位 |
1.任取一个时刻,问当地恰好有降水的概率=? | D/8766 | 无单位 |
2.任取一个时刻,问当地恰好无降水的概率=? | 1-(D/8766) | 无单位 |
3.降水时每次降水强度的平均值是多少? | R/D | 毫米/小时 |
4.降水时每次降水的平均值是多少? | R/T | 毫米/次 |
5.降水时每次降水平均要维持多长时间? | D/T | 小时/次 |
6.当地平均每年有多少小时没有降水? | 8766-D | 小时 |
7.当地平均每年有多少天没有降水? | (8766-D)/24 | 天 |
8.当地平均每年有多少个无降水的阶段(干旱期)? | T | 次 |
9.当地每次无降水阶段(干旱期)平均可以维持多久? | (8766-D)/(24*T) | 天 |
这里对计算公式中的几个要点说明一下。当地有降水的概率是根据古典概率定义,把有利结局(出现降水的小时数)与全部可能结局数(全年的小时数,8766)相比而得到的。它与投一次骰子,4点相上的概率的计算思路相同。无降水概率自然是它的“补”。再就是多年平均每年如果有例如80次降水,那么这可能对应有的年份的无雨阶段是81次、80次或者79次。但是平均值应当是80次,所以第8问的答案是T。这个计算中的其他内容都比较容易理解就不赘述了。
下表给出5个计算实例。
假设年降水量=R毫米: | 1000 | 800 | 600 | 400 | 800 |
假设年降水历时=D小时: | 900 | 900 | 900 | 900 | 600 |
假设年降水次数=T次: | 80 | 80 | 80 | 80 | 40 |
降水概率=D/8766 | 0.1026694 | 0.102669 | 0.102669405 | 0.102669 | 0.068446 |
无雨概率=1-(D/8766) | 0.8973306 | 0.897331 | 0.897330595 | 0.897331 | 0.931554 |
降水时的平均降水强度(小时/毫米)=R/D | 1.1111111 | 0.888889 | 0.666666667 | 0.444444 | 1.333333 |
平均每次降水的降水量(毫米/次)=R/T | 12.5 | 10 | 7.5 | 5 | 20 |
平均每次降水历时(分钟/次)=D/T | 11.25 | 11.25 | 11.25 | 11.25 | 15 |
年平均无降水总小时数=8766-D | 7866 | 7866 | 7866 | 7866 | 8166 |
年平均无降水总天数=(8766-D)/24 | 327.75 | 327.75 | 327.75 | 327.75 | 340.25 |
每年无降水阶段次数=T | 80 | 80 | 80 | 80 | 40 |
每次无降水阶段的平均天数=(8766-D)/(24*T) | 4.096875 | 4.096875 | 4.096875 | 4.096875 | 8.50625 |
地理、气象工作者,您向我提供当地的R、D、T这3个数据,我就帮助您计算这9个量,或者您自己根据这里提供的公式自己计算。还有疑问吗?(注:我们过些时候要统一提供一个计算软件,计算更多的对象)。欢迎讨论与提示!
您可能还希望知道更多的降水知识,如不同降水量的出现概率等等,这些容我们后面再谈。本段到此为止。
自然,这里是以年为时间论域的,这可能包括了不同的天气学特点,所以这里的思路和公式也可以改为以季度为论域。这些我们仅点到为止,不多说了。
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