近50年廣東省降雨時空變化及趨勢研究

廖義善, 李定強,2*, 卓慕寧, 韋高玲, 謝真越, 郭太龍, 李俊杰

1. 廣東省生態環境與土壤研究所，廣東 廣州 510650；2. 中國科學院廣州分院/廣東省科學院，廣東 廣州，510070

近幾十年來全球氣候變暖影響大陸和海洋表面溫度的變化,造成全球大氣環流發生變化（張存杰等，2003），從而影響整個水循環過程（陳操操等，2007），造成極端強降水頻率及降水總量的增加（Yonetani和Gordon，2001；閔屾和錢永甫，2008）。近期很多學者對我國不同區域降雨變化及趨勢做了大量的研究：1956-2000年間中國北方流域降水量少，年際變化大，降水量一般趨于減少；南方流域降水較多，年際變化較小，降水量以增加為主（陳峪等，2005；林凱榮等，2011）。其中長江中下游地區年和夏季降水量呈現明顯增加趨勢，黃河、淮河流域降水表現出減少趨勢（任國玉等，2000；張愛民等，2002）。中國西北、東北、華北的降水趨勢值不大，但以負趨勢為主（施能等，1995）。青藏高原的冬春降水呈增加趨勢，汛期降水呈微弱增加趨勢（韋志剛等，2003）。此外黃土高原降水在波動中呈現下降趨勢，尤其自1980年以來，降水減少趨勢顯著（信忠保等，2009）。廣東省瀕臨浩瀚的南海，大量來自海洋的水汽使得廣東省成為我國降雨最多的區域之一。其氣候變化與全國其它地區、甚至與華南其它地區的氣候變化都有很大的差異（劉黎明，1996），其因降水而引發的氣象災害類型多，頻率高、危害大（秦鵬，2006）。降水作為最重要的自然資源之一（章文波和付金生，2003）,降水量的年際和長期變化對我國社會經濟生活具有重要影響（中國氣象局國家氣候中心，1998）。近年來很多學者對降雨隨時間尺度的變化進行了大量研究（戴新剛等，2003；平凡等，2006；張劍明等，2007；付容，2007；繆馳遠，2007），但研究尺度多以年際、年、季節尺度為主。廣東作為我國重要熱帶、亞熱帶作物、果品的生產基地，在全球氣候變化的大環境下，其降雨時空分布將會出現什么樣的變化。本研究將從不同區域，多個時間尺度去探討降雨的時空分異及變化規律，以期為該區域降水的現狀評估及趨勢預測提供借鑒。

圖1 廣東省雨量站分布情況Fig.1 The distribution of rain-gauge stations in Guangdong Province

1 研究區概況及研究方法

1.1 研究區概況

廣東省位于我國的南疆、歐亞大陸的東南緣，南臨南海和海南省，東接福建，西連廣西，北倚南嶺并與湖南、江西兩省接壤，陸地總面積17.79萬km2。如圖 1所示，境內地勢北高南低，東西向腹部傾斜，地形類型多、地勢復雜。區域內雨量充沛，年平均降水量 1366～2343 mm。全年雨季分為兩段：4-6月為前汛期，主要是鋒面低槽帶來的降水；7-9月為后汛期，主要是熱帶氣旋、熱帶輻合帶等引起的降水。

1.2 研究方法

本研究采用中國氣象局國家氣象信息中心提供的廣東省25個站點日降水數據（由于南澳島雨量站缺測時間較長，故剔除），觀測時段為1959-2008年。如圖1所示，25個雨量站分別為南雄、連縣、韶關、佛崗、連平、梅縣、廣寧、高要、廣州、東源、增城、惠陽、五華、汕頭、惠來、信宜、羅定、臺山、深圳、汕尾、湛江、陽江、電白、上川島、徐聞，為了方便在相關圖表中表述，對各雨量站的編號依次為1-25。同時把徐聞-汕頭一線的11個雨量站所控制區域稱為沿海區域，其余稱為內陸區域。文中依據日降雨量的大小，對降雨類型進行分類，日降雨量在10.0 mm以下的稱為小雨，10.0～24.9 mm為中雨，25.0～49.9 mm為大雨，50.0～99.9 mm為暴雨，日降雨大于100.0 mm為大暴雨。在SQL SERVER2000中編寫相關的統計代碼，對50年、10年、年、雨季、月、次降雨等6個尺度的降雨量、降雨次數、降雨類型及降雨差異系數進行統計分析，進而揭示近50年來廣東省降雨時空變化。

2 結果與分析

2.1 降雨隨空間變化情況

廣東省雨量充沛，年降雨量均在1300.0 mm以上。由于地形、地貌以及海陸差異，降雨量隨空間分布也有所差異。在廣東省境內降雨量大致呈現東、西少中部多，北少南多的格局。其境內分布有三個多雨帶：分別為云霧山東南面的陽西縣、陽江市、恩平市、臺山市一帶；蓮花山東南面的海豐縣、陸豐縣、普寧市、揭西縣一帶；北江谷地的清遠、佛岡、龍門、河源一帶。其中前兩個多雨帶為沿海多雨帶，后一個多雨帶為內陸多雨帶，這些區域的多年平均降雨量均在 1900.0 mm以上，其中陽江市、海豐縣在2300.0 mm以上。與多降雨區域成帶狀分布有所不同，相對少雨區域成片狀分布，在廣東省境內存在3個相對少雨區域：分別為以徐聞縣為代表的徐聞、吳川、雷州等區域；以羅定市為代表的羅定市、郁南縣、德慶縣、云浮市等區域；以梅縣為代表的五華縣、興寧市、龍川縣、和平縣、梅縣、大浦縣、饒平縣、澄海市等區域。這幾個相對少雨區多年平均降雨量在1600.0 mm以下，其中徐聞縣、羅定縣在1400.0 mm以下。此外，多年平均次降雨差異系數呈現明顯的地帶性，沿海的降雨差異普遍要大于內陸，其中差異系數最大的區域為廣東省最南端徐聞，差異系數達2.03，最小的區域為廣東省最北端的南雄1.48。

地形、地貌是影響區域降雨量的關鍵因素。由圖1中的高程分布可知，五華縣、梅縣、大浦縣等地東南面群山連綿，阻擋了來自南海的大量水汽，進而造成了以梅縣為代表的相對少雨帶的存在。以羅定為代表的相對少雨區域處于四周高，中間低的盆地地貌，四周的高地是造成其雨量相對較少的原因。而以陽江、佛岡為代表的多雨帶則一般處于地形較平坦的沿海或處于兩邊高聳中間低洼的谷地。此外，與海岸線距離的遠近是決定雨季雨量主要分布在前汛期或后汛期的關鍵因素。距離海岸線比較遠的雨量站多年平均前汛期的降雨量均大于后汛期的降雨量，廣東省最北面的南雄縣、連縣、韶關、佛岡、連平、東源一帶多年平均前汛期降雨量均大于后汛期降雨量500.0 mm以上，其中連縣區域前后汛期降雨量差值高達661.7 mm，其前汛期降雨量占雨季降雨量的66.1%。多年平均后汛期降雨量大于前汛期的區域都分布在沿海一帶，從徐聞至汕頭11個沿海雨量站中除惠陽、汕頭兩個區域多年平均前汛期降雨量稍大于后汛期外，其它的區域多年平均前汛期降雨量均小于后汛期降雨量，其中徐聞地區的多年平均前后汛期降雨量之差達372.8 mm，后汛期降雨量占雨季降雨量的67.0%。

由圖2可知，各區域內不同降雨類型的雨量占年降雨總量的比重有所不同。內陸區域大暴雨的雨量占年降雨總量的比重是各種降雨類型比重中最小的，占比重較大的雨型分別為中雨、大雨。而在沿海區域中雨雨量所占比重較內陸有所下降，暴雨、大暴雨雨量所占比重均有明顯增大，特別是降雨量最大的陽江站，大暴雨所占比重最大，暴雨次之，各雨型雨量所占比重與降雨類型成正比。廣東省年平均降雨天數為146 d，其中沿海為134.7 d，內陸為154.3 d，內陸與沿海各種雨型多年平均年降雨天數的差值分別為小雨13.8 d、中雨7.2 d、大雨1.5 d、暴雨-1.3 d、大暴雨-1.6 d。內陸的平均年降雨天數要大于沿海，但沿海多年平均降雨量（1832.3 mm）要大于內陸（1701.1 mm）。可見區域雨量的大小不是由降雨天數決定，而是主要由強降雨類型的天數決定。

圖2 廣東省各降雨類型雨量分布圖Fig.2 The map of rainfall distribution in Guangdong province

圖3 近50年次降雨量等值線圖Fig.3 Chorisogram of subrainfall during past 50 years

2.2 不同時間尺度降雨差異及變化趨勢

2.2.1 50年尺度降雨差異及變化趨勢

1959-2008年50年間，廣東省25個雨量站所記錄的年平均降雨量為1758.8 mm。其中陽江雨量站以2343.2 mm的50年年平均降雨量成為廣東省降雨量最多的區域之一。此外徐聞雨量站所記錄的50年年平均降雨量僅為1366.2 mm為廣東省境內降雨量最少的區域之一。50年年平均降雨天數占全年總天數的40%，其中小雨天數為100 d，中雨天數為25 d，大雨天數為13 d，暴雨天數為6 d，大暴雨天數為 2 d。降雨次數最多的區域并非降雨量最多的區域，連縣以165 d的50年年平均降雨天數成為廣東省降雨天數最多的區域；徐聞以118 d的50年年平均降雨天數成為廣東省降雨天數最少的區域；陽江年大雨以上降雨達26 d為全省強降雨天數最多的區域。降雨天數較多的區域多集中在粵北，50年年平均降雨天數在160 d以上的4個雨量站均分布在粵北。廣東省50年平均次降雨量為12.0 mm，其中小雨的50年平均次降雨量為2.6 mm,中雨為6.2 mm，大雨為34.9 mm，暴雨為67.2 mm，大暴雨為139.2 mm。如圖3所示，次降雨量由南向北呈帶狀遞減，其中汕尾、羅定分別為廣東省 50年平均次降雨強度最大、最小的區域，其次降雨量平均值分別為15.5，9.1 mm。

2.2.2 10年尺度降雨差異及變化趨勢

對1959-2008年按10年一個時段進行劃分，5個時段平均年降雨量分別為 1687.4，1793.6，1791.7，1780.3和1741.2 mm，降雨量呈現先增大再減小的趨勢。不同時段年降雨量極值區域發生位移，1959-1968年間最大降雨區域為佛岡，徐聞最小；1969-1978年間最大降雨區域為上川島，最小為羅定；1979-1988年間最大降雨區域為佛岡，最小為徐聞；1989-1998年間最大降雨區域為陽江，最小為徐聞；1999-2008年間最大降雨區域為上川島，最小為羅定。在 10年平均尺度上，降雨量差異最大的區域為粵西南，其中陽江為最大，湛江次之，降雨量差異最小的區域為粵北，其中廣寧最小。

1959-2008年五個時段的10年平均年降雨天數分別為144，154，151，147和135 d，降雨天數同樣呈現先增大再減小的趨勢。而隨時間變化降雨天數的極值區域未發生位移，5個時段內降雨天數最大值均位于佛岡，最小值均位于徐聞。在 10年平均尺度上隨時間變化各雨量站降雨天數的差異系數相差不大，未出現明顯的地域差異。各相鄰時段降雨天數間之差值, 除 1969-1978年與 1959-1969年降雨量差值為正值外, 其余3個差值均為負值。且隨時間變化降雨天數變化的幅度呈現前后兩個時段大中間時段較平穩。近期年降雨天數呈現減少趨勢，且減少的降雨類型多為小雨、中雨，而大雨、暴雨的降雨次數有所增加。其中1969-1978年這個時間段是降雨量，年降雨天數最多的時間段，而1999-2008年的年平均降雨天數是5個時間段中最小的。降雨次數的減少特別是小雨次數的減少，造成了降雨量在時間上的分布進一步不均勻，在未來廣東省旱澇天氣將會有所增加。

圖4 廣東省50年降雨變化情況Fig.4 The changes of annual rainfall in Guangdong province during past 50 years

圖5 雨季降雨量占全年雨量比重Fig.5 The proportion of rainy season rainfall during the total annual rainfall

2.2.3 年尺度降雨差異及變化趨勢

由統計分析可知，廣東全省降雨最大的年份為1973年2251.6 mm，降雨量最少的年份為1963年1131.3 mm。從地域上看，降雨最多區域為1973年的上川島，年降雨量達3657.5 mm，降雨量最少的區域為1963年的惠陽，年降雨量僅為720.1 mm。內陸的降雨量隨地域變化的幅度均小于沿海，年降雨量最大與最小的區域均分布在沿海地區。

為了方便比較各年份降雨量、降雨天數的相對大小及變化幅度，把每年的降雨量、降雨天數除以50年平均的降雨量、降雨天數，1959-2008年間年降雨變化情況如圖4。由圖4可知，年降雨天數的年際變化的幅度要小于降雨量年際變化的幅度。年降雨天數與多年平均降雨天數的比值年際變化比較穩定在 0.78～1.15間波動，而降雨量比值在0.64～1.27間波動。在年尺度上降雨天數的差異要小于降雨量的差異，降雨天數的差異系數僅為0.01，而降雨量的差異系數為0.14。圖4中某年雨量比值大于天數比值則表示該年份平均次降雨量大于多年平均次降雨量，反之則小于。由圖4可知，年次降雨強度大于50年平均降雨強度的僅有19年，且集中分布在2000年以后，2000-2008年中除2004年外，其余年份年平均次降雨強度均大于多年平均，特別是2001年降雨量是多年降雨量的1.27倍，降雨天數卻小于多年平均降雨天數。而在1959-1979年21年間年平均降雨強度大于多年平均降雨強度的僅有4年，其中1963年的年平均降雨量僅為多年平均的77.5%。在年尺度上降雨量變化不大，但降雨天數有減少的趨勢，降雨強度有增大的趨勢。

2.2.4 雨季尺度降雨差異及變化趨勢

廣東雨季為每年的 4-9月，圖 5為廣東省1959-2008年50年間雨季雨量及降雨天數占年降雨總量、總天數的比值曲線及變化趨勢線。廣東省雨季降雨量占年降雨量的絕大多數，80.0%以上的降雨量在雨季產生。其中，距離海岸線較遠的區域如粵北的南雄、連縣、韶關、梅縣，雨季降雨占年降雨的比重相對較小，均在70.0%左右；而距離海比較近的區域如汕尾、深圳、陽江、惠來等區域雨季降雨量占年降雨量的比重均在85.0%以上。此外，雨季的降雨天數較雨季雨量在時空分布上具有相似的情況。各區域雨季降雨總天數占全年降雨總天數的比值均在57.9%以上，其中距海岸線較近區域的比值普遍大于距海岸線較遠區域的比值。由圖 5可知，雨量比值均大于降雨天數比值，即雨季次降雨量要大于年平均次降雨量。從時間變化上看，二者比值隨著年份變化上下波動，除 1983年外其余年份波動范圍較小。雨季降雨量及降雨天數占年降雨量、降雨天數的比值大致呈現先減少后增大的趨勢，如圖5所示1959-1986年二者比值呈現減少的趨勢，而1987-2008年二者比值呈現增大的趨勢，近期雨季降雨量及雨季降雨天數均有增大的趨勢。且隨時間變化內陸地區呈現前汛期降雨量占雨季降雨量比重呈現微弱減少趨勢，而沿海地區后汛期降雨量占雨季降雨量比重呈現減少的趨勢，其中2006-2008年沿海11個雨量站中后汛期降雨量占汛期降雨量的比值分別為48.0%，48.3%，42.3%，均低于多年平均值53.7%。

2.2.5 月尺度降雨差異及變化趨勢

由分析可知，降雨量隨月份變化呈現雙峰型，從1月到6月持續增大，到6月份月降雨量達到最大值后減少，到8月份又出現一個波峰，而后持續減小，其中6月份的降雨量為全年最大的，占年降雨量的17.6%，其次為5月，降雨量占年降雨量的14.9%，再次為8月，降雨量占年降雨量的14.6%。全年降雨量最小的為12月，降雨量僅占年降雨量的1.7%，不及6月份降雨量的1/10。由南向北，降雨量的波峰位置出現前移，在南部的徐聞、深圳降雨的最大月份為8月，而北部的南雄、連平降雨量最大的月份為6月（如圖6所示）。這主要是由于廣東省雨季存在兩個汛期，前汛期為初夏雨季，后汛期為臺風雨季。北部山區受初夏雨季的影響比較大，而南部沿海地區受臺風雨季的影響較強，沿海24小時可能最大臺風降水可高達1200～1600 mm（唐曉春等，2003），因而二者雨量最大值出現的時間有所不同。

圖6 不同月份降雨量分布Fig.6 The distribution of rainfall in different months

圖7 近50年各類型降雨次數空間分布Fig.7 The spatial distribution of rainfall frequency during past 50 years

從月尺度看1959-2008年50年間，1-4月、12月降雨量局部呈現先增后減的趨勢，整體呈現微度增大趨勢，8月降雨量局部呈現先減后增，整體呈現微度增大趨勢。6-7月降雨量整體呈現較明顯的增大趨勢，其中以 7月份降雨量增幅尤為明顯，7月份的雨量從 1959-1968年間月平均降雨量 199.8 mm，增加到 1999-2008年間月平均降雨量 242.6 mm。而 5月月平均降雨呈現局部先增后減趨勢，整體呈現微度下降趨勢；9月降雨量局部呈現先減后增的趨勢，整體呈現增大趨勢；10月降雨量局部呈現先增后減的趨勢，整體呈現增大趨勢；11月呈現持續減少趨勢。其中以9月份雨量減少最為明顯，其雨量由 1959-1968年間的 194.4 mm，下降到1999-2008年間的174.6 mm。從地域上看50年間1-4月內陸和沿海降雨量均局部呈現先增后減的趨勢，整體呈現微度增大的趨勢；5、8月份沿海降雨量整體呈現增大趨勢，而內陸卻整體呈現減少趨勢；6、12月沿海與內陸均整體呈現增大趨勢，但沿海降雨量的增幅超過內陸；9-11月內陸與沿海月平均降雨量均整體呈現下降趨勢。

2.2.6 次暴雨尺度降雨差異及變化趨勢

1959-2008年廣東省25個雨量站共監測降雨事件182078次，其中小雨124659次，中雨31611次，大雨16551次，暴雨7276次，大暴雨1981次，次降雨頻率呈現下降趨勢。如圖7所示，降雨類型主要以小雨為主，小雨事件占所有降雨事件的68.5%，降雨量大的降雨類型的降雨次數比較少。從近 50年來各降雨類型發生的次數看，小雨、中雨的發生頻率有減少的趨勢，大雨、暴雨、大暴雨的發生頻率有增大的趨勢。50年間廣東省25個雨量站監測的降雨量共計2190360.2 mm，其中小雨322761.0 mm，中雨510448.4 mm，大雨578352.7 mm，暴雨490917.9 mm，大暴雨287880.2 mm，各種降雨類型的降雨量變化趨勢與降雨次數的變化趨勢一致。小雨、中雨、暴雨平均次降雨強度有增大的趨勢，而大雨、大暴雨降雨強度有微度減少的趨勢。同時相鄰兩次次降雨間隔時間的差異系數有增大的趨勢，未來廣東省旱情將有所加重。

3 結論

1）降雨量在空間上的分布大致呈現兩邊少中間多，北邊少南邊多的格局。其中多雨帶呈帶狀分布，相對少雨帶呈片狀分布。區域降雨的差異系數沿海要大于內陸，內陸與沿海降雨類型的數量所占年降雨天數的比重有所差異，大雨以下降雨類型的天數內陸大于沿海，而暴雨以上的降雨天數沿海大于內陸。內陸多年平均降雨天數比沿海多19.5 d，而多年平均降雨量卻比沿海少131.2 mm，區域降雨量的大小主要由強降雨類型的天數決定。

2）在年尺度上降雨天數的差異要小于降雨量的差異，降雨天數的差異系數僅為 0.097，而降雨量的差異系數達0.14。近期年降雨天數呈現減少趨勢，且減少的降雨類型主要為小雨。降雨量在時間上的分布進一步不均勻，次降雨量呈現增大趨勢，未來廣東省旱澇天氣將會有所增加。

3）廣東省 80%以上的降雨量在雨季產生，內陸雨季降雨量一般集中在前汛期，而沿海雨季降雨量多集中在后汛期，其中沿海雨季降雨量占年降雨量的比重要大于內陸。

4）降雨量隨月份變化呈現雙峰型，兩個峰值分別處于6月、8月，其中年降雨量最大的月份為6月，占年降雨量的17.6%。在月尺度上，1-4月、8月、12月降雨量均整體呈現微度增大趨勢，6-7月降雨量整體呈現較明顯的增大趨勢。5月月平均降雨整體呈現微度下降趨勢，9-11月出現比較明顯的下降趨勢。并且內陸與沿海月尺度降雨量隨時間變化有所不同。

5）在次降雨尺度，年降雨次數呈現下降趨勢，且各降雨類型的降雨次數隨著次降雨量的增大而減少。小雨、中雨、暴雨平均次降雨強度有增大的趨勢，而大雨、大暴雨降雨強度有微度減少的趨勢。

Yonetani T, Gordon H B. 2001. Simulated changes in the frequency of extreme and regional features of seasonal/annual temperature and precipitation when CO2is double[J]. Journal of climate, 14:1765-1779.

陳操操，謝高地，甄霖. 2007. 涇河流域降雨量變化特征分析[J]. 資源科學，29（2）：172-177.

陳峪，高歌，任國玉，等. 2005. 中國十大流域近40多年降雨量時空變化特征[J]. 自然資源學報，20（5）：637-643.

戴新剛，汪萍，丑紀范. 2003. 華北汛期降水多尺度特征與夏季年代際衰變[J]. 科學通報，48（23）：2483-2487.

付容，胡亮，谷國軍. 2007. 利用TRMM降水資料對華南和長江流域夏季天氣尺度的對比分析[J]. 中國科學: D輯，37（9）：1252-1259.

林凱榮，何艷虎，雷旭，等. 2011. 東江流域1959-2009年氣候變化及其對徑流的影響[J]. 生態環境學報， 20（12）：1783-1787.

劉黎明. 1996.廣東的氣候變化—氣溫、降水和日照[J].中山大學學報:自然科學版, 35(3):92-97.

閔屾, 錢永甫. 2008.我國近40年各類降水事件的變化趨勢[J].中山大學學報:自然科學版，47（3）:105-111.

繆馳遠, 魏欣, 孫雷，等. 2007.嫩江、哈爾濱兩地48年來夏季降雨特征分析[J].資源科學，29（6）：25-31.

平凡，羅哲賢，琚建華. 2006.長江流域汛期降水年代際和年際尺度變化影響因子的差異[J].科學通報，51（1）：104-109.

秦鵬. 2006.廣東省近 40多年來極端溫度和降水的變化規律分析[D].南京：南京信息工程大學圖書館:1-103.

任國玉，吳虹，陳正洪. 2000.我國降雨變化趨勢的空間特征[J],應用氣象學報，11（3）：322-330.

施能，陳家其，屠其璞. 1995.中國近100年來4個年代的氣象變化特征[J]. 氣象學報，53（4）：431-439.

唐曉春，劉會平，潘安定，等. 2003.廣東沿海地區近50年登陸臺風災害特征分析[J]. 地理科學，23（2）：182-187.

韋志剛，黃榮輝，董文杰. 2003.青藏高原氣溫和降水的年際變化和年代際變化[J]. 大氣科學，27(2)：157-170.

信忠保，許炯心，馬元旭. 2009.近50年黃土高原侵蝕性降水的時空變化特征[J]. 地理科學，29（1）：98-104.

張愛民，王效瑞，馬曉群. 2002.淮河流域氣候變化及其對農業的影響[J].安徽農業科學，30(6)：843-846.

張存杰，高學杰，趙紅巖. 2003.全球氣候變暖對西北地區秋季降水的影響[J]. 冰川凍土，25（2）：157-164.

張劍明，黎祖賢，章新平. 2007.長沙近50年來降水的多時間尺度分析[J].水文，27（6）：78-80.

章文波，付金生. 2003.不同類型雨量資料估算降雨侵蝕力[J].資源科學，25（1）：35-41.

中國氣象局國家氣候中心. 1998. 98年中國大洪水與氣候異常[M]. 北京:氣象出版社: 1-31.