洞庭湖氣象變化特征分析

2012-12-06 08:30:36黃云仙

湖南水利水電 2012年6期

黃云仙鄭穎

（湖南省水利水電勘測設計研究總院長沙市 410007）

1 概述

洞庭湖區地處中北亞熱帶濕潤氣候區，具有“氣候溫和，四季分明，熱量充足，雨水集中，春溫多變，春秋多旱，嚴寒期短，暑熱期長”的氣候特點。湖區年平均氣溫（16.4～17）℃，極端最低溫度-18.1℃（臨湘），極端最高溫度 43.6℃（益陽）；無霜期長，年降雨量（1 100～1 400）mm，由外圍山丘向內部平原減少，4～6月降雨占年總降水量50%以上，多為大雨和暴雨，若遇各水洪峰偶遇，易成洪、澇、漬災。下面根據洞庭湖區14個氣象站1960～2009年50年的氣象統計資料，對洞庭湖的氣溫、降雨量和蒸發量的年際、年內變化特征進行分析，并對變化趨勢進行初步探討。

2 資料選取

根據洞庭湖區地域特征，將洞庭湖區劃分為四部分：東洞庭湖、南洞庭湖、西洞庭湖和洞庭湖腹地，覆蓋14個氣象站。東洞庭湖區的代表站為岳陽、汨羅兩個氣象站；南洞庭湖區的代表站為長沙、寧鄉、湘陰、益陽和沅江5個氣象站；西洞庭湖區的代表站為常德、漢壽、澧縣和臨澧4個氣象站；洞庭湖腹地的代表站為安鄉、華容和安鄉3個氣象站。本文選取上述14個氣象站1960～2009年的氣象統計資料，采用非參數統計檢驗方法對洞庭湖4個區域的氣溫、降雨量和蒸發量的變化特征進行分析。

檢驗方法如下：

對于氣候序列 xi，在 i時刻，i=1，2…，n-1，有

可見，ri是 i時刻以后的數值 xj，j=i+1…,n大于該時刻值xi的樣本個數。計算統計量：

顯見，對于遞增直線，ri序列為 n-1,n-2，…，1，這時Z=1，對于遞減直線Z=-1，Z值在1～-1之間變化。

給定顯著性水平α，假定α=0.05，則判據

若│Z│＞Z0.05，則認為變化趨勢在α=0.05顯著性水平下是顯著的。

主要計算步驟為：

（1）對原氣候序列或用某種方法得到的趨勢序列，計算其秩統計量ri。

（2）計算統計量Z。

（3）計算判斷 Z0.05，若│Z│＞Z0.05則判斷變化趨勢是顯著的。

3 統計結果分析

3.1 氣溫

3.1.1 年際變化

圖1顯示了洞庭湖4個區域1960～2009年的年均氣溫變化。其中，1964～1977年連續14年的平均氣溫低于多年平均氣溫，1997～2009年連續13年的平均氣溫皆超過多年平均氣溫。從統計數據及圖1得出，洞庭湖4個區域年均氣溫都呈顯著上升趨勢（顯著性水平0.05）。

圖1 洞庭湖各區氣溫年際變化

4 個區域的平均氣溫變化趨勢及變幅見附表。南洞庭湖和東洞庭湖年均氣溫為4個區域中的最高和最低，分別為17.14℃和16.03℃，4個區的氣溫變幅為（+0.18～0.23）℃/10a。

附表洞庭湖各區年平均氣溫變化趨勢

3.1.2 年內變化

洞庭湖4個區域1960～2009年月平均氣溫變化表現出較好的一致性，平均氣溫大多有升高的趨勢，其中以2月、3月、4月最為明顯，升溫速率達到（0.35～0.50）℃/10a；5 月、6 月、10 月、11 月、12 月次之，而8月則有所降低，其他月份變化不是很顯著。

3.2 降雨量

3.2.1 年際變化

洞庭湖4個區域1960～2009年歷年年降雨量和5～10 月降雨量的變化趨勢見圖 2（a）和圖 2（b）。針對各區年降雨量進行趨勢分析計算，結果表明：洞庭湖各地區年降雨量和5～10月降雨量沒有明顯變化趨勢。

圖2 洞庭湖各區降雨量年際變化

3.2.2 年內變化

洞庭湖4個地區1960～2009年年均月降雨量分配過程見圖3。月降雨量呈現出明顯的年內分布不均勻特征，降雨量主要集中在4～9月。以4個地區月降雨量平均值統計，年內分布主要有如下特點：洞庭湖4個地區多年平均降雨量1 329.6mm，其中汛期4～9月降雨量884.6 mm，占年降雨量的66.5%，非汛期站33.5%。降雨量主要集中在4～6月，3個月的降雨量占年降雨量的41.4%，全年以6月份降雨量最多，占年降雨量的14.9%，以12月份降雨量最少，僅44.7mm，占年降雨量的3.4%。