徐州市降水特征及頻率分析

姚曉蔚，唐曉丹，董 靜，田 娟

（徐州師范大學 城市與環境學院，江蘇 徐州 221116）

徐州市降水特征及頻率分析

姚曉蔚，唐曉丹，董 靜，田 娟

（徐州師范大學 城市與環境學院，江蘇 徐州 221116）

基于1991-2009年徐州市降水資料，分析了近19年來徐州市降水量的年際和年內變化特征，并采用皮爾遜Ⅲ型頻率曲線分析降水頻率.結果表明：徐州市多年平均年降水量為857.6mm，總體降水量基本平穩；降水異常年份偏多，旱澇出現頻數相當；年內降水量分配不均，降水集中性強，主要集中于6-8月，占全年降水量的61.9％；通過降水頻率分析，離差系數Cv為0.185，偏態系數Cs為0.351，徐州市年降水量以低于多年平均值為主.

降水特征；頻率分析；皮爾遜Ⅲ型頻率曲線；離差系數；偏態系數

徐州市位于華北平原東南部，氣候為溫帶季風氣候.主要農作物有小麥、水稻、玉米、棉花等.該區主要水資源來源之一為大氣降水.有研究發現，在氣候變暖的背景下，包括徐州在內的華北平原地區降水呈減少趨勢，特別是從1965年以來持續減少[1-4].徐州市近年由于旱情頻發，嚴重影響了農作物生長，作為全國優質小麥生產基地，受災最嚴重的為小麥.本文通過對1991-2009年的降水量進行分析，找出其特征及周期頻率，為該區農作物生長管理提供科學決策的依據.

1 降水特征分析

1.1 年際降水量特征分析

1.1.1 多年降水量特征分析

對徐州市1991-2009年降水量數據（表1）進行統計分析，得出其多年平均降水量為857.6mm，近10年（2000-2009年）平均降水量為865.6mm.其中，年降水量最大的年份為2003年，年降水量為1184.7mm.年降水量最小的年份為2002年，年降水量僅為582.9mm.兩者相差601.8mm，最小年降水量僅為最大年降水量的49％.

表1 1991-2009年徐州市降水量

為消除周期變化，本文對數據進行3年移動平均處理.移動平均法是指根據時間數列資料，逐項遞推移動，依次計算包含一定項數的擴大時距平均數，形成一個新的時間數列，反映長期趨勢的方法.在本文中時序數為奇數，故計算公式如下：

式中P為時序數，ai為各年份降水量.

圖1 1991-2009年徐州市降水量分配

經過3年移動平均處理后，由圖1可以看出，徐州近年來總體降水量基本平穩.

1.1.2 豐枯變化

對徐州市1991-2009年降水的距平百分率進行降水豐枯特征分析（表2），將距平百分率大于10％的年份劃分為降水偏多的年份，將距平百分率小于-10％的年份劃分為降水偏少的年份[5].在國際通用的標準定義中，將距平百分率在25％～50％范圍內的年份劃分為偏澇年份，將距平百分率在-50％～-25％范圍內的年份劃分為偏旱年份[6]，依據此標準本文在偏多、偏少的年份劃分出了偏澇和偏旱年份.

表2 徐州市降水豐枯變化特征

表2表明，徐州多年平均降水量偏多的年份為5年，占了總年數的26.3％；偏少的年份也為5年，占總年數的26.3％；正常年份9年，占了總年數的47.4％.異常年份所占比例達到了50％以上，其中偏旱年份2年，偏澇年份3年，分別占總年數的10.5％和15.8％.說明近19年來徐州市降水異常年份雖然偏多，但是洪澇年份并不多見，降水量相對比較穩定.

1.2 年內降水特征分析

1.2.1 降水量月變化特征

1991-2009年徐州月平均降水量變化特征如圖2所示.可以看出，徐州市的月降水量主要分布在6-8月，三個月總降水量占全年降水量的61.9％，其中7月所占比例最大，為全年降水量的30.4％，而10月-4月7個月各月降水量所占比例均小于5％.通過表3可以看出，其中9-1月的降水量最小值皆有小于1mm的值，全年多月降水量最小值出現零值.可以看出全年降水集中性強，主要集中于每年的汛期6-8月.

圖2 1991-2009年徐州月平均降水量變化特征

從表3中根據各月降水量的標準差可以看出，6月-8月的降水量最不穩定.而其他月份降水量的最大值與最小值相差也較為懸殊.月降水量最小值往往出現零值.出現這樣的狀況對于農作物的生長極為不利.

表3 徐州市月降水量多年變化特征

1.2.2 四季降水特征分析

對徐州市1991-2009年中四季的降水變化進行分析，如表4所示.從歷年降水平均值的角度看，徐州市的降水峰值出現在夏季，占全年降水量的62％，而冬季的降水最少，一般不超過100mm，占全年降水量的6.6％，相對來說，春秋季節的降水量較為平均.這樣的降水分配主要原因是徐州屬于溫帶季風性氣候，夏季高溫多雨，冬季寒冷干燥.從變差系數的角度看，徐州市夏季的變差系數最小，主要因為受穩定的副熱帶高壓雨帶的影響.冬季最大，因為冬季有些年份受到寒潮侵襲，降水量較大.而春秋較為平均.

表4 徐州四季降水變化

2 降水頻率分析

采用皮爾遜Ⅲ型頻率曲線對1991-2009年降水量進行保證率分析，通過選型配線分析，結果如表5所示.當保證率為50％時其年降水量為840.2mm，低于平均年降水量857.6mm.得出結論近19年來超過一半的年份其降水量低于平均年降水量.根據國際上對偏旱偏澇的定義，基于表5及統計分析我們可以得出偏澇年的降水量為965.0mm左右，偏旱年的降水量為780.0mm左右.同時，從表5觀察得出，徐州市近年來旱、澇年降水量相差幅度大，大澇和大旱年降水量相差621.6mm，較大旱年的年降水量還要大.離差系數CV表示隨機變量對其均值的相對離散程度,系數越大則越為離散.偏態系數CS表示系數在均值兩邊的對稱程度，其中CS<0，則為正偏；CS=0，則為正態分布；CS>0，則為負偏.通過圖1，可看出徐州近年降水量較為離散，根據計算得出 CV=0.185，CS=0.351.CS/CV=1.0.其中CS>0，則降水量小于均值比大于均值出現的機會要大，所以均值所對應的頻率小于50％.

表5 不同保證率下的年降水量

3 結論

（1）從年際降水量變化特征來看徐州市多年平均年降水量為857.6mm，總體降水量基本平穩.降水異常年份偏多，但洪澇災害不多見，旱澇出現頻數相當.

（2）從年內降水量變化特征來看徐州市年內降水量分配不均，降水集中性強，主要集中于6-8月，其占全年降水量的61.9％.通過多年比較降水量集中期的降水量變化幅度波動大，其余月份的降水量最小值往往出現零值，不利于農業的發展.

（3）通過降水頻率分析，離差系數CV為0.185，偏態系數CS為0.351，徐州市年降水量以低于多年平均值為主.

〔1〕朝軍彩，周順武，王傳輝，等.華北地區近 30年降水變化特征分析[J].安徽農業科學，2010，38（34）:19644-19680.

〔2〕馬曉波.華北地區水資源的氣候特征[J].高原氣象，1999，18（4）:520-524.

〔3〕李發東，宋獻方，張秋英，等.40年來欒城降水變化特征分析[J].水文，2006，26（1）:80-81.

〔4〕孫振華，馮紹元，楊忠山，等.1950-2005年北京市降水特征初步分析[J].灌溉排水學報，2007，26（2）:12-16.

〔5〕蘇梅林，馮啟言，吳晴晴.徐州近幾十年降水量特征分析.中國科技論文在線.

〔6〕周麗英，楊凱.上海降水百年變化趨勢及其城郊的差異[J].地理學報，2001，7（4）:467-476.

P426

A

1673-260X（2011）10-0103-03

江蘇省徐州師范大學環境與發展創新實驗室研究課題（HJ201002Z）