喀斯特森林城市遵義55年不同強度降水特征

曾慶雨，白艷芬（遵義師范學院.數學與計算科學學院；.公共管理學院,貴州遵義563002）

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喀斯特森林城市遵義55年不同強度降水特征

曾慶雨a，白艷芬b
（遵義師范學院a.數學與計算科學學院；b.公共管理學院,貴州遵義563002）

摘要：分析了遵義市1951～2005年的降水變化趨勢，結果表明：遵義市的總降水量無顯著變化，但是降水量的變異系數較大；不同月份的降水量和降水頻率的變異系數較大。遵義市的降水主要是>10mm降水，其頻率能夠解釋總降水量的26%，而能夠增加土壤儲水的5～10mm降水，其頻率僅僅能夠解釋總降水量的15%。總的降水頻率和秋冬的降水頻率呈現顯著的下降趨勢，表明該市總體呈現干旱趨勢，尤其是秋冬季節。降水的變化很可能影響到該城市的景觀綠化。

關鍵詞：有效降水；降水頻率；降水量；氣候

喀斯特區域水缺土少，承載彈性小，很容易造成喀斯特區域旱澇災害頻繁[1,2]，由于降水的異質性加劇了石漠化發展[3]。在喀斯特石漠化程度大的地區降水量有滲漏和潛蝕作用，降水量越大，產生的地下徑流量越大，侵蝕越強[4]，造成水土流失越嚴重，產生惡性循環。5.0mm以下的降雨一般有增加空氣濕度、降溫的作用，一定程度上可以緩解旱情；5.0mm以上的降雨才能有效補充土壤水分，對植物群落長期穩定發展起到積極的作用[5,6]。有效降水可以補充土壤水分，降水的變化會對區域自然環境的變化產生很大的影響。因此，研究遵義市過去55年降水的變化情況（降水的頻率和不同強度的降水），對預測該區域氣候的變化以及對森林城市景觀的影響具有重要的意義。

1材料及方法

1.1研究區概況

遵義市地處亞熱帶濕潤氣候區，夏季平均氣溫24.1℃，年平均降水量859 mm，海拔高度843.9 m。屬亞熱帶季風氣候，是我國的森林城市之一。

1.2數據來源

資料來自中國氣象局，用metalab軟件統計出遵義市1951～2005年間日降水量<5mm、5～10mm以及>10mm在每月、每季度出現的頻率和降水量。

2方法

2.1線性回歸

由日降水量<5mm、5～10mm以及>10mm在每月、每季度出現的頻率和降水量，可創建線性回歸方程：

式（1）中，y為趨勢線方程值,k為趨勢線的斜率, x為年(x = 1, 2,…, 55)。

2.2變異系數

變異系數的計算參照：變異系數（CV）=標準偏差（SD）/平均值（Mean）×100%

3結果

3.1總降水頻率特征

由表1可知，在過去55年間該區域年降水日數為189.33，一年超過一半時間有降水。雖然年總降水日數比較穩定，變異系數較小為9.31%，但是降水頻率在不同月份的變異系數較大，在14.94%～33.93%之間，尤其是2月、8月和12月的變異系數在28.44%～33.93%。

表1降水頻次變化表

與年總降水日數相比，降水量在5～10mm的變異系數較大為21.25%。1月份5～10mm降水日數的變異系數最大為117.46%，12月和2月的比較接近分別為102.69和109.85%，其它月份的變異系數為59.50%～96.42%。年降水量大于10mm日數變異系數雖然為16.89%，但是不同月份的降水日數變異性大，最高的2月達236.64%，其次是1月和12月分別為226.08%。另外，11月和3月的降水變異系數較大分別為104.68%和126.46%，其它月份的降水變異系數在40.24%～62.07%。

按照季節看，年降水日數相對比較穩定，春、夏、秋、冬的變異系數在11.30%～17.45%之間。降水在5～10mm的降水頻率在36.18%～59.15%之間波動，而冬季的變異系數最大為59.25%。>10mm的降水頻率與5～10mm的降水頻率的變異系數有類似的規律，在冬季最大為152.25%。其余季節在31.05%～39.18%之間。

3.2總降水量特征

由表2可知，年降水量的變異系數為12.96%，但是不同月份的降水量變異系數較大。尤其是3月、8月、9月、11月和12月的變異系數都大于50%，其它月份降水量變異系數在29.03%～48.94%之間。5～10mm的降水量在各月份的變異系數更大，1月、2月、3月、11月和12月的降水量變異系數分別為119.20%、111.68%、97.21%、91.13%和101.35%，其它月份的降水量變異系數在55.03%～55.43%。>10mm的降水量變異系數更大，12月、1月和2月的變異系數都大于200%，分別為207.90%、240.29%和248.92%；3月和11月的變異系數也較大，分別為129.07%和109.64%；其余月份的變異系數在42.74%～77.24%之間變動。總的降水量春、夏、秋、冬的變異系數在22.25%～32.47%之間波動，但是5～10mm的降水量除冬天的變異系數較大（58.49%）外，其余季節的變異系數在37.28%～40.68%之間。>10mm的降水量變異系數冬季達到164.21%，其余季節的變異系數在33.56%～42.93%之間波動。

表2降水量變化表

3.3降水頻率和降水量變化趨勢

圖1總的降水日數與a)>10mm降水日數關系圖; b)與5～10mm降水日數關系圖

由圖1可知，遵義市降水頻率主要由>10mm的降水量決定，該降水量能夠解釋總降水量的26%；而5～10mm的降水日數占總降水量的比重較小，能夠解釋總降水量的15%，表明遵義的降水主要以>10mm/天的降水形式為主。

圖2降水頻率變化圖a)年降水頻率圖；b)秋季降水頻率圖；c)冬季降水頻率圖

由圖2可知，遵義市降水頻率呈現顯著降低趨勢，并以5.3天/10年的速度降低。其中秋季和冬季的降低速率都以2.1天/10年的速度降低（p<0.001）。這表明遵義在秋季和冬季呈現干旱趨勢。

圖3總的降水量與a)>10mm降水量關系圖；b)與5～10mm降水量關系圖

由圖3可知，遵義市降水量主要由>10mm的降水量決定，該降水量能夠解釋總降水量的89%；而5～10mm的降水量占總降水量的比重較小，無顯著相關性。

圖4降水量為5～10mm降水日數變化關系圖a)總變化趨勢；b)春季

由圖4可知，遵義市5～10mm降水日數呈現顯著的降低趨勢，并以0.96天/10年的趨勢降低，在春季以0.55天/10年的趨勢降低。5～10mm有效降水日數的降低，表明在該區域呈現出干旱趨勢，尤其是春季。

雖然年總降水量沒有顯著的變化趨勢，但是在11月份呈現出顯著的降低趨勢，并以0.6mm/年的速度降低（p<0.001)。5～10mm的降水總量在1月份和11月份呈現出明顯的變化趨勢。5～10mm總的降水量呈現顯著的降低趨勢，并以6.74mm/10年的速度降低；夏季以3.75mm/10年的速度降低；5月以2.86 mm/10年的速度降低。雖然>10mm的降水無明顯的變化趨勢，但是在1月份>10mm的降水呈現顯著的增加趨勢。

4討論

總的來講，遵義市降水主要由>10mm的降水為主，5～10mm的降水能夠增加土壤有效儲水量，但這部分降水在總降水量中的貢獻較小，這可能是該區域缺水干旱的一個重要因素。總的降水量無明顯的變化趨勢，但是年際間的變異較大，變異顯示為12.96%，屬中等變異。由于降水主要以>10mm的降水為主，而且該降水段的變異更大，1年中有5個月的變異系數大于100%，而且冬季3個月變異系數大于200%，變異性極強。其它月份僅1個月變異系數為42.74%，其余的都大于50%，屬于強變異性，這樣很容易在年際間產生旱澇災害現象[7]，如2006年出現嚴重夏旱[8]。

從降水頻率來講，總的降水日呈現顯著降低趨勢，尤其是秋冬季，這表明在這兩個季節更可能出現干旱。由于植物生長在地上和地下的時滯性[10]，秋季主要是植物根系的生長，因此，秋季的干旱很容易影響森林城市下年碳的吸收。5～10mm的降水能夠增加土壤有效儲水量[5,6]，5～10mm的降水日數有明顯降低趨勢，表明容易產生干旱。與其它季節相比，春季5～10mm有效降水的變異系數雖然較小，但是呈現明顯的降低趨勢，說明春季呈現干旱趨勢。

由于喀斯特區域土壤調水能力低，這種降水的時空波動，更加容易導致干旱，造成植被退化和土壤惡化，加劇石漠化的危害[3]。另外，由于喀斯特區域生態系統的儲水功能較小，>10mm的降水的高變異性，容易造成澇害的發生[9]。

5結論

（1）1951～2005年遵義市總降水日數呈現顯著降低趨勢，尤其是秋季和冬季。

（2）遵義市降水頻率和降水量主要以>10mm的降水為主，5～10mm的降水頻率對總降水頻率貢獻較小。5～10mm的降水量顯著影響遵義市的總降水量。

（3）5～10mm的降水頻率呈現顯著降低趨勢，意味著遵義市很容易發生干旱，尤其是春季。

（4）遵義市總的降水量無明顯變化趨勢，但是降水變異系數呈現中度變異，年際間的波動較大；在不同季節的波動更大。5～10mm的降水波動大，容易出現干旱現象。該區域土壤瘠薄，>10mm的降水波動大，在該區域容易出現澇災現象。

參考文獻:

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（責任編輯：朱彬）

On the Features of Precipitation Intensity of Zunyi within 55 Years

ZENG Qing-yua，BAI Yan-fenb
(a.School of Mathematical Sciences, b.School of public policy and Management, Zunyi Normal College, Zunyi,563002, China）

Abstract：The trend of precipitation variation from 1951 to 2005 in Zunyi is analysed, and the result shows that the total precipitation of Zunyi almost remains the same, that the coefficient of variation about precipitation is relatively great. The main precipitation of Zunyi is above 10 mm; its frequency can account for 26%; and it can help moisturize soil to 5～10 mm, whose frequency can only account for 15%of the total precipitation. The whole precipitation frequency and the precipitation frequency in winter and autumn show a saliently downward trend, which means that the climate of Zunyi is dry, esp. in winter and autumn. Therefore, the variation of precipitation has an influence on the landscape of the city.

Key words：effective precipitation; precipitation frequency; precipitation; climate

作者簡介：曾慶雨，男，貴州遵義人，遵義師范學院數學與計算科學學院講師，碩士，主要從事運籌學研究。

基金項目：貴州省科技合作計劃項目（黔科合LH字[2015]7050號）

收稿日期：2015-11-12

中圖分類號：O213

文獻標識碼：A

文章編號：1009-3583（2016）-0099-05