洞庭湖流域無雨日數的變化特征研究

王 婷覃欣欣

（1.湖南師范大學資源與環境科學學院，湖南 長沙 410081；2.中煤科工集團重慶研究院有限公司，重慶 400037）

洞庭湖流域無雨日數的變化特征研究

王 婷1覃欣欣2

（1.湖南師范大學資源與環境科學學院，湖南 長沙 410081；2.中煤科工集團重慶研究院有限公司，重慶 400037）

利用近34年洞庭湖流域38個氣象站點1980～2013年的降水數據資料，采用趨勢分析法，M-K突變檢驗法對洞庭湖流域無雨日數的時間和空間特征進行分析。結果表明：在過去34年，區域內年無雨日數最多的季節為秋季，最少為春季。年無雨日數總體呈上升趨勢；從季節無雨日數來看，春季、夏季、秋季呈上升趨勢，冬季無雨日數呈下降趨勢。突變分析表明：年無雨日數可能在1981年、1991年和2006年發生了突變。無雨日數空間分布明顯，流域站點春季無雨日數由西北向東南遞減；夏季由東部向西部遞減；秋季大致由西北向東南增加；冬季無雨日數以東部站點居多。就各個站點來看，流域站點多年平均無雨日整體呈增加趨勢，其中年無雨日數最大值出現在永順，最小值出現在資興。

無雨日數；突變分析；趨勢分析法；洞庭湖流域

近年來，在全球氣候變化的背景下，極端天氣現象更加頻繁。干旱是全球最嚴重的自然災害之一。一個地區在長期無降水或降水異常偏少的氣候背景下，降水與蒸散收支不平衡造成的水分異常短缺現象即為氣象干旱[1]。干旱是水分收支沒有達到平衡的自然現象，干旱的持續發展可能導致旱災的發生[2]。在全球變暖的趨勢下，洞庭湖流域所在的長江流域干旱現象頻發[3-5]。洞庭湖流域農業發達，農業的發展受干旱影響十分巨大。這使得干旱研究十分必要。干旱可以通過干旱指標來反應。判別干旱的指標有很多，無雨日主要是通過沒有降雨的天數來直觀反應干旱程度的變化，計算簡單便捷，也能在一定程度上反應干旱的特點，故本文利用無雨日數作為干旱的研究指標。

在利用無雨日研究干旱的文獻中，顧欣等[6]利用連續無雨日數作為干旱指標研究黔東南地區各季節的極端干期特點，王勁松[7]利用該指標研究西北地區的干期長度的異常氣候特征，曾小凡[8]利用年無雨日數和年連續無雨日數對金沙江流域的降水時空特點進行研究。其他關于無雨日數的文獻主要集中陜西和甘肅、西藏等地區[9-13]，對濕潤地區研究較少，故本文選擇洞庭湖流域進行地區研究。通過對無雨日數的變化特征規律研究，側面反應干旱分布的特點。

1 研究數據和指標

1.1研究區域

洞庭湖流域位于長江流域中下游，屬于長江中下游平原地區。流域東西南三面環山，北部開口呈馬蹄形，地形復雜多樣。流域涵蓋湖南，湖北，貴州，廣西和重慶等地，其中湖南省占據流域大部分面積，達82.7%。洞庭湖流域屬亞熱帶季風氣候，降水充足，年降水量達1500mm左右。

1.2研究數據

本文采用1980年至2013年共34年38個站點的逐日氣象資料。逐日氣象資料為日降水數據。通過篩選出38個時間系列較完整的氣象站點。對于部分缺測數據序列使用克里格插值分析法插值，站點分布如圖1所示：

圖1　洞庭湖流域38個氣象站點分布圖

1.3指標方法

無雨日數：為掌握無雨日數的時空變化特征，本文從年無雨日數和四季無雨日數對研究數據進行統計。年無雨日數是指一年中降雨量為微量（降雨量<0.1mm）或者為0的天數，四季無雨日數則是相對應的季節中降雨量為微量或者 0的天數。本文的無雨日數是對流域所有站點的平均。站點多年平均無雨日數則是對某一站點所有年份的平均。

2 結果與分析

2.1無雨日數的季節和年際變化

通過對研究區1980年至2013年38個站點無雨日數的統計，得到歷年和四季無雨日數的年變化和趨勢分布特點（圖2）。

近34年來，春季多年平均無雨日數為40.5天。其中，2011年春季無雨日數最多，達50.9天。1992年為最小值，僅33.6天。最大值與最小值相差17.3天。春季無雨日數在35天以下有3年，45天以下有6年。觀察圖2a可以看出，春季無雨日整體呈上升趨勢，并以2.2天/10年的速度遞增（圖2a）。

由圖2b可知，夏季平均無雨日數為53.3天，多于春季無雨日數。觀察圖2a，圖形的最高點在2013年，為64.1天，最小值在1999年，為39.5天，表明無雨日數的在兩者之間波動，整體變化幅度較春季大。這可能與當年夏初的梅雨和夏末的伏旱期的強弱有關。夏季無雨日數在60天以上的有5年，45天以下的有3年。觀察一元線性方程可知，夏季無雨日數呈遞增趨勢，并以0.6日/10a的幅度增加。增加趨勢不如春季明顯。

秋季平均無雨日數為60.4天，明顯高于春季和夏季，這表明秋季干旱概率最大。秋季無雨日數變化幅度也較前兩季有所增加。其中，秋季無雨日最大值出現在1992年，達72.7天，無雨日占秋季日數的88.7%。最小值為44.5日，發生在1982年，可推知1992年秋季干旱程度較大。無雨日70日以上有四年，而其他季節無雨日均小于70日?？梢娗锛臼撬屑竟潫o雨日最多的季節。秋季無雨日數總體呈增加趨勢，平均以1.9日/10a的速度增加（圖2c）。

觀察圖2d可知冬季平均無雨日數為50.6日。無雨日數最大值出現在1998年，為60.9日，最小值為26.2,發生在2013年，為四季無雨日數最低值。冬季無雨日整體呈減少趨勢，平均1.1日/10a.

年無雨日數多年平均值為205.5日。最大值發生在2013年，達230.1日。無雨日數最少年出現在1994年，為178.5日。年無雨日整體呈增加趨勢，達5.4日/10a。年無雨日數變化趨勢較季節無雨日增加趨勢更明顯。

圖2　洞庭湖流域無雨日數的季節和年際變化及趨勢

2.2無雨日的突變特點

通過Mann-Kendal檢驗法對流域內1980年-2013年的多年平均無雨日數進行突變檢驗分析（圖3），得到多年平均無雨日數的突變特點。從圖3可以看出，UF曲線上下波動幅度較大。1980～2013年無雨日數大致呈上升趨勢。其中，UF曲線在1985～1989年和2007～2013年突破了0.05的顯著性水平，表明1985～1989年與2007～2013上升趨勢明顯。UF曲線和UK曲線在置信區間內有三個交點，分別在1981年、1991年和2006年。這表明無雨日數可能在1981年、1991年和2006年發生了突變。

圖3　1980～2013年洞庭湖流域多年平均無雨日數的M-K檢驗曲線

2.3無雨日的空間變化特征

通過對流域內各個站點的無雨日數進行多年和季節平均得到各站點無雨日數的空間分布特點，利用Arcgis軟件對站點的無雨日數進行分級符號化，得到圖4。

圖4　洞庭湖流域站點的多年和季節平均無雨日數空間分布

春季多年平均無雨日數介于 32.7～49.6天之間。其中無雨日數最多的站點為石門，其次是南縣和岳陽，為最少的站點為桂東和南岳山，表明石門，南縣，岳陽降雨概率偏小，而桂東和南岳山降雨概率則偏大，這可能與站點所處的地形有關。從全流域看，無雨日數大致呈西北-東南方向減少。

與春季相比，夏季站點多年平均無雨日數有所增加，介于38.1～60.7天之間。多年平均無雨日數最大值出現在岳陽，其次是衡陽和南縣。最小值出現在桂東，并明顯偏小于其他站點。觀察整個流域站點可知，夏季無雨日數空間分布規律大致由流域的東部向西部減小。

秋季站點多年平均無雨日數明顯多于春季和夏季，介于50.3～66.9天之間。其中，無雨日數最大值出現在臨武，即降雨日數最少；最小值出現在保靖。近34年來，秋季各站點無雨日數普遍偏高。無雨日數空間分布規律與春季相反，由流域東南方向西北方向減少。

冬季站點多年平均無雨日數介于 43.4～60.9天之間。多年平均無雨日最大值出現在石門，其次是南縣的岳陽市；最小值出現在南岳山，其次是郴州。全流域站點多年平均無雨日規律大致北多南少。

站點多年平均無雨日數與季節多年無雨日數空間分布規律大體一致。無雨日數介于 177.3～276.6日之間。無雨日數最大值出現在岳陽市，南縣和石門，最小值出現在南岳山。整體無雨日數較多的站點以東部居多。

綜合全年和四季多年平均無雨日數來看，無雨日數最大值多出現在岳陽，南縣和石門，最小值以南岳山和桂東居多。流域站點多年平均無雨日數空間分布規律隨季節發生變換。

2.4站點多年無雨日數的變化趨勢

利用一元線性回歸分析法對站點多年無雨日數進行分析，得到各個站點的多年無雨日數線性回歸方程，取回歸系數作為各站點的無雨日數的線性趨勢系數，結果如表1。

全流域氣象站點多年平均無雨日整體呈增加趨勢。其中，無雨日數增加最明顯的站點為永順，其次是江華和保靖，回歸系數均在 1以上。最小值出現在資興，其次是南縣，趨勢系數僅為0.02和0.04，增加趨勢不明顯。

表1　洞庭湖流域各站點無雨日數的線性趨勢

3 結論

利用一元線性回歸法，M-K檢驗分析法以及分級符號化對近34年來洞庭湖流域38個站點的多年無雨日數的時間和空間分布特征進行分析，得到結果如下：

（1）近 34年來，流域多年平均無雨日以秋季最多，達60.4日；其次是夏季和冬季，依次為53.3和50.6日；最少為春季，僅為40.5日。流域春季，夏季，秋季無雨日數均呈增加趨勢，冬季呈減少趨勢，年無雨日數呈增加趨勢。

（2）對流域內無雨日數的突變檢驗表明，無雨日數在1985～1989年與 2007～2013期間上升趨勢明顯，并可能在1981年、1991年和2006年發生了突變。

（3）洞庭湖流域無雨日數分布具有顯著的空間分布特點。春季無雨日數由西北向東南遞減；夏季無雨日數由東部向西部減??；秋季分布規律與春季相反，無雨日數由西北向東南增加；冬季無雨日數以東部站點居多。其中，季節和年無雨日數多出現在石門，岳陽和南縣；無雨日數較小的站點以南岳山和桂東居多。

（4）站點多年平均日數整體呈增加趨勢，增加趨勢最明顯的站點為永順，增加趨勢不明顯的站點為資興。

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Characteristics variation of rainless days in Dongting Lake Basin

The characteristic variations of rainless days from 1980 to 2013 were based on the precipitation. The precipitation data of 38 meteorological stations in Dongting Lake Basin using linear regression method, Mann-Kendall test method. The results showed that the rainless days were most in autumn and at least in spring. The annual rainless days tended to increase; rainless days in spring, summer and autumn presented an increasing tendency, while it decreased in winter. Resulting from the Mann-Kendall test method, the abrupt change on annual rainless day may occur in 1981, 1991 and 2006. The spatial characteristic distribution presented obviously, the rainless days decreased from northwest to southeast in spring. It decreased from east to west in summer and increased from northwest to southeast. In winter, the rainless day tended to more at east in the Basin. As for the station, the average annual rainless days tended to increase, and the maximum of the rainless station occurred in Yongshun, the minimum occurred in Zixin.

Rainless day; Mann-Kendall test method; linear regression method; Dongting Lake Basin

P426.616

A

1008-1151(2015)12-0029-03

2015-11-10

王婷（1991-），女，湖南岳陽人，湖南師范大學資源與環境科學學院碩士研究生，從事氣候變化研究。