降水是水循環(huán)過程的重要組成部分，也是一個(gè)重要的氣候變量，隨著天氣預(yù)報(bào)、氣候診斷的精細(xì)化，以及極端事件的加劇，急需高時(shí)空分辨率的降水資料。

雷達(dá)、衛(wèi)星可以估算出高時(shí)空分辨率的降水場，且具有無縫隙、全天候、高時(shí)空分辨率的獨(dú)特優(yōu)勢，能為地形復(fù)雜、站點(diǎn)稀少區(qū)域的降水預(yù)報(bào)和水文過程模擬提供有力的降水依據(jù)，這是傳統(tǒng)的雨量計(jì)觀測無法達(dá)到的（Jiang et al.，2010；李致家等，2004）。

近年來，多種高分辨率的衛(wèi)星反演降水產(chǎn)品相繼問世，有CMAP（center merged analysis of precipitation）數(shù)據(jù)集、GPCP（global precipitation climatology project）數(shù)據(jù)集、TRMM（tropical rainfall measuring mission satellite）3B42產(chǎn)品、CMORPH（CPC MORPHing technique）產(chǎn)品等，其中CMORPH產(chǎn)品是美國環(huán)境預(yù)測中心（National Centers and Environmental Prediction，NCEP）下屬的氣候預(yù)測中心研發(fā)的全球降水產(chǎn)品（Hsu et al.，1996），與TRMM產(chǎn)品相比，CMORPH產(chǎn)品的空間相關(guān)性更高，且誤差更小，Shen等（2010）通過對比中國地區(qū)的6種高分辨率衛(wèi)星資料，證明了CMORPH產(chǎn)品的相關(guān)性好于其他產(chǎn)品。

雖然這些單純的衛(wèi)星產(chǎn)品能較好地把握中國降水的空間分布，但是精度相對較差，空間分辨率為1°×1°左右，多數(shù)產(chǎn)品描述的3h降水量偏低20%左右（Shen et al.，2010）。

因此，將地面觀測降水量與衛(wèi)星反演降水產(chǎn)品融合成為一種趨勢（曠達(dá)等，2012；潘旸等，2011）。（潘旸等，2012）CMORPH融合產(chǎn)品就是以衛(wèi)星反演降水為背景場，以自動氣象站觀測數(shù)據(jù)的中國降水格點(diǎn)分析（Chinese precipitation analyses，CPA）產(chǎn)品作為地面觀測場，通過最優(yōu)插值法將二者進(jìn)行融合生成的，結(jié)果表明與單純的衛(wèi)星反演降水相比，融合產(chǎn)品的精度更高，其空間分辨率為0.1°×0.1°，時(shí)間分辨率為1 h，且在降水量值和空間分布上均與地面資料更為接近，各項(xiàng)指標(biāo)也優(yōu)于同類融合產(chǎn)品。

張蒙蒙等（2013）對CMORPH融合產(chǎn)品在中國的適用性進(jìn)行了評估，表明該融合降水產(chǎn)品有效利用了地面觀測和衛(wèi)星反演降水的各自優(yōu)勢，精度有明顯的提高，質(zhì)量更好。近幾年，CMORPH降水融合產(chǎn)品備受青睞，劉雪梅等（2016）利用CMORPH降水融合產(chǎn)品對祁連山夏季降水的日變化特征進(jìn)行了分析，指出祁連山區(qū)逐時(shí)降水量和降水頻率的日變化特征基本一致，祁連山區(qū)夏季降水平均相對變率介于5%-8%之間，全區(qū)20:00平均相對變率最大。吳璐等（2012）將青藏高原和其東側(cè)四川盆地的TRMM 3B42和CMORPH兩套衛(wèi)星降水資料與當(dāng)?shù)貙?shí)測資料進(jìn)行了對比分析，分析發(fā)現(xiàn)兩套數(shù)據(jù)集在四川盆地均有較好的適用性。王皓等（2014）利用CMORPH融合降水產(chǎn)品與地面觀測雨量資料對淮河流域15個(gè)子單元2008-2011年汛期（6~9月）逐日面雨量進(jìn)行分析時(shí)發(fā)現(xiàn)利用地面觀測雨量資料估算的面雨量普遍大于利用CMORPH融合降水產(chǎn)品的估算結(jié)果；2種面雨量估算結(jié)果在降水量級上有很好的對應(yīng)關(guān)系。楊森等（2017）利用CMORPH融合降水產(chǎn)品對青藏高原面雨量的變化特征進(jìn)行分析時(shí)指出，該套數(shù)據(jù)能夠準(zhǔn)確反映青藏高原面雨量的變化特征，東南緣的降雨量遠(yuǎn)大于西北部。

近年來，隨著技術(shù)的進(jìn)步和資料的完善，已產(chǎn)生了許多高分辨率的降水產(chǎn)品，中國自動氣象站與CMORPH降水產(chǎn)品融合的逐時(shí)降水0.1°×0.1°網(wǎng)格數(shù)據(jù)集分辨率較高，能彌補(bǔ)新疆站點(diǎn)稀少和分布不均的缺陷，因此本文選用該套數(shù)據(jù)，分別從宏觀和微觀兩個(gè)角度對新疆夏季逐時(shí)雨強(qiáng)做了較為準(zhǔn)確的分析和研究：?

（1）在剔除時(shí)間誤差的前提下，利用各概率下5 min雨強(qiáng)資料對中國自動氣象站與CMORPH降水產(chǎn)品融合的逐時(shí)降水0.1°×0.1°網(wǎng)格數(shù)據(jù)集在新疆地區(qū)的可信度進(jìn)行了進(jìn)一步的評估。 （2）定義1 h降雨量≥0.1 mm的時(shí)次為有降雨發(fā)生，根據(jù)輕度降水到強(qiáng)降水的強(qiáng)度將新疆雨強(qiáng)分為三個(gè)等級，然后從不同等級的角度對新疆逐時(shí)雨強(qiáng)的變化進(jìn)行研究。宏觀上，從不同等級雨強(qiáng)的發(fā)生頻次、極值和貢獻(xiàn)率等方面分析新疆雨強(qiáng)的年、月變化特征；微觀上，從平均雨強(qiáng)、雨強(qiáng)平穩(wěn)性和積累量等方面分析新疆雨強(qiáng)的日變化特征。?

（3）因?yàn)樾陆乩砦恢锰厥?，所以本文對影響新疆降水變化的直接因素水汽條件和風(fēng)場進(jìn)行分析，此外也對其他影響因素進(jìn)行分析，如氣溫、相對濕度和海拔等，通過對雨強(qiáng)變化的影響因素分析，以此來探討新疆降水的形成機(jī)制。

本文所用中國氣象局國家氣象信息中心發(fā)布的中國自動站與CMORPH降水產(chǎn)品融合的逐時(shí)降水量0.1°×0.1°網(wǎng)格數(shù)據(jù)集（1.0版）（http://cdc.cma.gov.cn），時(shí)間序列為2008-2014年的6月1日0時(shí)至8月31日23時(shí)（北京時(shí)間），空間分辨率為0.1°×0.1°。該數(shù)據(jù)集包含衛(wèi)星和地面兩個(gè)降水?dāng)?shù)據(jù)源：①衛(wèi)星反演的降水?dāng)?shù)據(jù)源自美國環(huán)境預(yù)測中心（NCEP）的實(shí)時(shí)衛(wèi)星反演的CMORPH降水資料，時(shí)間分辨率是30 min，空間分辨率是8 km；

②地面觀測資料選用全國3萬多個(gè)自動氣象觀測站的逐時(shí)降水量數(shù)據(jù)。該套數(shù)據(jù)集是以中國地面觀測資料為基礎(chǔ)，使用概率密度函數(shù)匹配（PDF）誤差訂正法（宇婧婧等，2013）和最優(yōu)插值法（OI）（潘旸等，2012），對中國區(qū)域的CMORPH衛(wèi)星反演降水資料做系統(tǒng)的誤差訂正，最后將兩種數(shù)據(jù)融合得到最終的逐小時(shí)降水融合數(shù)據(jù)資料（圖2-2）。?

與站點(diǎn)觀測資料相比，衛(wèi)星反演降水產(chǎn)品具有全天候、全球覆蓋以及準(zhǔn)確反映降水“空間分布”的特點(diǎn)，可以覆蓋到大面積海洋、無人區(qū)和地形相對復(fù)雜的區(qū)域。近年來，將地面觀測數(shù)據(jù)與衛(wèi)星反演產(chǎn)品融合逐漸成為了國際社會在高質(zhì)量降水產(chǎn)品研制中的主流趨勢。其中TRMM 3B42產(chǎn)品利用GPCC（Global Precipitation Climatololgy Centre）月降水量訂正3 h衛(wèi)星產(chǎn)品（Huffman et al.，2007；Schneider et al.，1993），盡管利用地面資料訂正后的TRMM 3B42產(chǎn)品質(zhì)量在中國區(qū)域得到提高（Shen et al.，2010），但由于GPCC資料（月值）與衛(wèi)星產(chǎn)品（3 h值）的時(shí)間尺度不一致，因此在刻畫3 h降水分布時(shí)誤差較大。另外，這些融合數(shù)據(jù)集的時(shí)間分辨率相對較低，無法監(jiān)測極端、短時(shí)強(qiáng)降水過程。因此本文選用中國自動站與CMORPH降水產(chǎn)品融合的逐時(shí)降水量0.1°×0.1°網(wǎng)格數(shù)據(jù)集（圖2-2），與單純的CMORPH產(chǎn)品、PERSIANN產(chǎn)品、TRMM 3B42產(chǎn)品相比，該融合產(chǎn)品時(shí)間尺度更加精細(xì)，分辨率更高，誤差更小，已有許多質(zhì)量和評估性工作也表明該融合降水?dāng)?shù)據(jù)集質(zhì)量較好（江志紅等，2013；沈艷等，2013），精度較高。從使用該數(shù)據(jù)集得出的研究成果來看（康延臻等，2015；劉雪梅等，2016），該數(shù)據(jù)集不僅能準(zhǔn)確刻畫降水的空間分布，且降水強(qiáng)度與地面觀測相近，較好的保留了衛(wèi)星反演降水的空間分布信息。?

新疆地處歐亞大陸腹地，中國西北部，距離海洋較遠(yuǎn)，海洋水汽很難到達(dá)，只有北冰洋和大西洋部分水汽穿過西部山區(qū)進(jìn)入北疆，因而全區(qū)降水較少，且分布獨(dú)特（張家寶等，1987；李劍鋒等，2012）。北疆降水多于南疆，北疆年降水量超過200 mm，南疆年降水量卻不足100 mm；西部降水多于東部，山區(qū)多于盆地，部分山區(qū)的年降水量在500mm左右，基本和華北平原相同。