降水的监测及预报对于环境影响评估、区域气候分析、水资源评价以及水文过程模拟、生态修复等多个领域具有十分重要的意义。但受地形、环流等多种因素的影响，降水具有强烈的时空差异性，受局地地形、下垫面影响明显，山区降水体现的尤为突出。许多学者对降水的空间分布、分型进行了大量研究，指出降水分布具有明显的地区性差异［1-3］。传统降水观测主要依靠地面雨量计来进行，虽然精度较高，但受站点分布等因素的影响，难以充分反映降水时空分布的差异［4］。

关于区域降水的估算和模拟，已有研究多从以下几个方面进行。一是通过空间插值方法，该方法能反映空间数据的自相关特性，但由于受到观测站点稀疏的影响，插值精度存在不确定性，因而难以反映地形地貌对降水空间分布的影响。二是通过卫星遥感资料的定量反演［4，5］，该方法主要基于卫星降水数据对区域降水量时空分布进行估算，但由于受卫星资料的数据空间分辨率影响，难以进行复杂地形降水的时空精细分析。三是通过统计回归的方法进行分析［6，7］，通过建立降水与空间要素间的关系模型，建立降水与地理地形等影响因子间的关系，其在研究范围较小、影响降水分布的因子明确且相互独立时效果较好，但同样由于降水实测站点稀疏的原因，可供验证其估算结果的雨量观测站少，应用不同估算和模拟方法得出山区降水分布规律的研究结果不同。

就湖北省而言，地处华中腹地，山地占56%，丘陵岗地占24%，平原湖区占20%。境内三面环山，地势为西、北、东三面高起，中部向南敞开，呈马蹄形分布。由于其特殊的地理位置和复杂多样的地形地貌，使得降水空间分布差异明显。由于省内国家气象观测站多设在低山和平原处，高海拔的山地处雨量数据缺失，因此，估算和模拟能反映湖北省实际降水的时空分布特征，特别是能反映山区降水特征就显得尤为重要。近年来，湖北省气象部门已在全省范围内建设无人值守的区域气象自动观测站2 600多个，观测包括温度、风速、风向、降水等多个要素，用于气象预警、决策服务、预报验证等多个方面。由于区域气象观测站多建在野外，包括山地丘陵地区，可对小尺度降水进行监测，很好地弥补了常规气象站点稀疏的不足。本研究尝试利用全省2 000多个区域气象站降水观测资料，结合地理信息数据（DEM），分区域构建降水与地理因子的模型，建立复杂地形影响下的湖北省降水精细化分布特征。

1 资料与方法

1.1 降水分区研究

考虑湖北省实际地形，地势大致为东、西、北三面环山，中间低平，略呈向南敞开的不完整盆地。为了进一步分析山地降水垂直分布特征，根据空间分布连续性原则，在保证区域气候特征相对相似性的基础上，将研究区域划分为8 个不同区域，分区建立降水模型。区域具体划分如图1 所示，Ⅰ区为鄂东北大别山区，主要包括鄂东北黄冈区域；Ⅱ区为鄂东南幕阜山区，主要包括鄂东南咸宁、黄石区域；Ⅲ区为鄂北桐柏山区，主要包括随州、孝感、荆门、襄阳部分区域；Ⅳ区为江汉平原区域，主要包括武汉、荆州、天门、仙桃、潜江等区域；Ⅴ区为鄂西北秦巴山区，主要包括十堰、襄阳区域；Ⅵ区为神农架林区；Ⅶ区为三峡河谷地区，包含神农架南坡及宜昌地区；Ⅷ区为鄂西南山区，主要包括恩施、宜昌的五峰区域。

图1 湖北省降水研究区域划分情况

1.2 数据来源

本研究所用的降水资料来自于湖北省82 个国家级气象观测站及分布在全省的2 005 个区域气象站（部分站点由于观测数据缺失等原因没有采用）降水观测资料，如图2 所示。所取观测时段为区域气象站观测质量较好的2016—2018 年3 个完整年每日20：00—20：00 的降水观测资料。

图2 研究所采用的气象观测站点分布情况

1.3 方法

本研究总体思路是利用气象观测站点的降水观测资料，结合ArcGis 软件，提取站点所在的数字高程资料（DEM）的经度、纬度、高度、坡度、坡向［8-10］等属性信息，分区域建立基于地形影响的精细化降水方程，最终绘制分辨率为1 km 的湖北省降水分布（图3）。

图3 技术流程

1.3.1 数值质量控制 由于本研究所用区域气象站点众多且分布不均，部分站点会因缺乏维护造成数据缺测，因此需对观测资料进行数据控制。采用气候学界限值检查、台站或区域极值检查、要素间内部一致性检查、时间一致性检查以及空间一致性检查等方法［11］，对区域站资料进行检查，最终采用了2 005 个区域站点资料进行研究。

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