2016年淮北市降水空間差異分析

周景春 殷晗 王蘇瑤

摘要利用統計學方法，分析了2016年淮北市37個加密自動站降水的空間差異。結果表明，2016年淮北市37個加密自動站降水屬正態分布，平均降水量825.1 mm，雨日116.9 d。降水量、降水強度全年和四季南北差異顯著，雨日全年和春、秋、冬季南北差異顯著，大運河沿線、市區分別為雨量、雨日低值區；降水強度市區高，大運河沿線低。降水多為局部或大部地區，覆蓋率與降水量、持續天數和過程雨日三者的自然對數呈直線正相關。

關鍵詞降水量；雨日；空間差異；覆蓋率

中圖分類號S161.6文獻標識碼

A文章編號0517-6611（2017）20-0161-04

AbstractThe spatial difference of precipitation in 37 automatic stations of Huaibei City in 2016 was analyzed by the statistical method.The results showed that the precipitation of 37 automatic stations in Huaibei City was normal distribution in 2016， with the average precipitation of 825.1 mm and the precipitation days of 116.9.The difference of precipitation and precipitation intensity between north and south were significant in the whole year and four seasons，and the difference of precipitation days between north and south was significant in the whole year，spring， autumn and winter.The large area along the Grand Canal and urban areas were the low value area of the precipitation and precipitation days，respectively.Precipitation intensity was high in the urban area， and low in the area along the Grand Canal.Precipitation was mostly local or most of the region.There was a positive correlation between the coverage rate and the natural logarithm of precipitation， duration days and process precipitation days.

Key wordsPrecipitation；Precipitation days；Spatial difference；Coverage rate

降水不僅影響著工農業生產，而且直接影響著人們的日常生活和生態環境。國內諸多學者對降水的空間分布、分型進行了大量研究，指出降水空間分布不均，地區性差異明顯，且受局地地形、下墊面影響明顯[1-4]。吉辰等[5]研究表明，上海嘉定區降水的空間非均勻性特征明顯，嘉定區的中心區域降水量最大，并逐漸向周圍遞減，至嘉定區西北部降到最小。丁仁海[6]研究指出，九華山年降水量比丘陵地區多34.1%，且主要降水集中在5—9月。筆者利用統計學方法，分析了2016年淮北市37個加密自動站降水的空間差異，旨在為中長期預報精細化制作和氣象預警服務提供參考。

1資料與方法

1.1研究區概況淮北市地處黃淮平原南緣、淮北平原中部（116°23′～117°02′E、33°16′～34°14′N），南北長150 km，東西寬50 km，轄1縣3區（濉溪縣和相山、杜集、烈山區），土地面積2 741 km2，人口215.3萬，是國家和安徽省重要的糧、棉、畜禽等農副產品生產基地。地勢自西北向東南微傾，除東北部有少量低山地形分布外，其余為廣闊平原。以橫貫平原中部的古運河（今宿永公路）為界，北部為黃泛沖積平原區，南部為古老河湖沉積平原。屬暖溫帶半濕潤季風氣候區，季風明顯，四季分明；氣候溫和，雨量適中；春溫多變，秋高氣爽，冬季寒冷干燥，夏季炎熱多雨。年日照時數2 313.9 h，平均氣溫14.8 ℃，降水量849.6 mm，蒸發量1 648.4 mm，空氣相對濕度71%，無霜期217 d。全年以東風為主，平均風速為1.9 m/s（相當于2級風）。耕地13.6萬hm2，種植模式以小麥—夏玉米、小麥—夏大豆為主。

1.2資料來源降水數據來自安徽省綜合觀測數據應用平臺（http：//218.23.45.29/QX/index.aspx）。該區域內現有38個加密自動站，其中，六要素觀測點12個、四要素觀測點8個、單雨量點18個，平均每72 km2有1個雨量觀測點。考慮到段園站地處蕭縣境內，與淮北市地理上不相連。這里取37個站點逐日降水資料進行分析。

1.3數據獲取與處理登錄安徽省綜合觀測數據應用平臺，查詢淮北市境內37個站點逐日降水量，輸入微機，建立數據庫。利用EXCEL 2003進行數據處理和作圖，計算變異系數（CV）、偏態系數（Cs）、降水覆蓋率，利用DPS v7.05進行相關和方差分析。四季劃分為春季（3—5月）、夏季（6—8月）、秋季（9—11月）、冬季（12月—次年2月）。

CV=σ×100%、Cs=∑（xi-）2σ3、雨日降水強度=某時段降水量某時段雨日。式中，為平均數，σ為標準差，xi為逐點數值。

覆蓋率=降水點數觀測點數×100%，設定覆蓋率<25%（1～9點）、25%～75%（10～27點）和75%～100%（28～37點）分別為局部、部分和大部地區。

缺區估計采用線性插值法。由于設備故障等原因，少部分自動站部分時段降水缺值。根據觀測點間降水的相關性，就近選擇相關系數高的相鄰點，測算缺失點的降水量、雨日。

方差分析：考慮年降水量分布由南向北遞減，將37個加密自動站劃分為6組（處理），自西向東選取4個站點（重復）數據，進行隨機區組單因素方差分析、LSD法多重比較。區組劃分為市區（渠溝、相山、淮北、礦山集）、市區周邊（朔里、石臺、劉橋、新蔡）、徐樓—古饒（徐樓、馬橋、趙集、古饒）、大運河沿線（鐵佛、百善、五鋪中學、四鋪）、澮河沿線（岳集、臨渙、孫疃礦、南坪）、濉溪南部（白沙、任集、雙堆集、陳集）。

過程降水：境內連續有若干自動站降水的時段。境內持續天數=終日-始日+1，過程降水量為降水站雨量平均；過程雨日為降水站平均，不足1 d的按1 d計。

2結果與分析

2.1淮北2016年降水概況2016年37個站點平均降水量825.1 mm，其中，濉溪站886.2 mm，比歷年平均（837.9 mm）多48.3 mm，屬正常范圍。濉溪站1—4、7—9和11月降水量比歷年平均少5.0～95.8 mm，8月異常偏少，小麥拔節期和夏玉米抽雄期、夏大豆花莢期偏旱；5—6、10和12月比歷年平均多31.3～171.2 mm，6、10和12月異常偏多（圖1），影響作物收獲、晾曬和適期播種。

2016年37個站點≥0.1 mm雨日平均為116.9 d，其中，濉溪站101.0 d，比歷年平均（93.7 d）多7.3 d，屬正常范圍。濉溪站2—4、6、7和9月雨日比歷年平均少0.3～5.4 d，3月

異常偏少；5、10—12月比歷年平均多0.8～8.0 d，10、12月異常偏多（圖2）。

2.2降水量差異

2.2.1離散程度。經分析，2016年37個加密自動站月降

水量CV為15.9%～54.0%，1—3、6和8、9月的CV≥44.3%，10、5和12月較小，分別為15.9%、22.6%和22.3%；各季節CV大小為春季>冬季>夏季>秋季（表1）。年降水量825.1 mm，極差364.7 mm，Cs十分接近于0，數據序列屬正態分布；雙堆集、淮北、渠溝、古饒、龍脊山、白沙和趙集7站偏多，石臺、新蔡、五鋪中學、任集、韓村、鐵佛和百善7個站點偏少；春季降水量172.6 mm，極差220.5 mm，孫疃礦、白沙、韓村新興、陳集、五溝和雙堆集6站偏多，朔里、礦山集和淮北3站偏少；夏季降水量360.6 mm，極差225.7 mm，淮北、朔里、渠溝、龍脊山、礦山集、趙集、古饒和雙堆集8站偏多，五鋪中學、徐樓、韓村、鐵佛、臥龍湖和百善6站偏少；秋季降水量232.4 mm，極差194.8 mm，淮北、雙堆集、濉溪、白沙和岳集5站偏多，韓村、陳集、任集和石臺4站偏少；冬季降水量 59.5 mm，極差56.6 mm，南坪、陳集、淮北、任集和雙堆集5站偏多，鐵佛、新蔡、乾隆湖和韓村4站偏少。可見，國家氣象一般觀測站淮北的代表性不如濉溪，濉溪站基本上能代表淮北市大部降水的整體水平。

相關分析表明，除石臺、陳集2站外，各加密自動站與周圍80%以上站點的月降水量呈顯著直線相關，且距離越近相關性越高。石臺、陳集降水量與境內顯著相關的站點有17、20個。

2.2.2差異顯著性。方差分析表明（表2），淮北市2016年降水量全年和四季南北差異顯著。全年市區顯著多于市區

周邊，表現出明顯的城市雨島效應[7]；大運河沿線為低值區，顯著低于市區、濉溪南部、徐樓—古饒一線和澮河沿線。春季濉溪南部、澮河沿線顯著高于大運河沿線、市區及市區周邊，夏季市區顯著高于濉溪南部、澮河沿線和大運河沿線，秋季市區顯著多于市區周邊，冬季濉溪南部顯著高于大運河沿線。

2.3雨日差異

2.3.1雨日離散。經分析，2016年37個站點平均月雨日CV為14.7%～47.8%，3月最大，6月最小；4—8和10月CV<20%，其余月份CV在20.8%～23.4%；各季節CV大小為冬季>春季>夏季>秋季（表1）。年雨日116.7 d，極差44 d，與降水量一樣屬正態分布；白沙、岳集、四鋪、尤溝、劉橋和五溝6站偏多，相山、烈山南湖、濉溪、乾隆湖、礦山集、淮北和新蔡7站偏少；春季雨日24.5 d，極差21 d，白沙、雙堆集、五鋪中學和五溝4站偏多，濉溪、礦山集、乾隆湖、朔里和淮北5站偏少；夏季雨日33.5 d，極差12 d，劉橋、岳集、徐樓、臥龍湖和化家湖5站偏多，礦山集、祁集、韓村新興、任集、雙堆集和馬橋6站偏少。秋季雨日33.0 d，極差13 d，白沙、雙堆集、臨渙、太平村和南坪5站偏多，乾隆湖、百善、淮北、烈山南湖、相山和新蔡6站偏少；冬季雨日25.8 d，極差18 d，五溝、白沙、五鋪中學、岳集和朔里5站偏多，石臺、礦山集、古饒、濉溪、乾隆湖和新蔡6站偏少。可見，國家氣象一般觀測站淮北、濉溪2站的代表性均較差。

相關分析表明，各加密自動站與周邊80%以上站點的月雨日呈顯著直線相關，且距離越近相關性越高。

2.3.2 雨日差異顯著性。方差分析表明（表3），2016年淮北市雨日全年和春、秋、冬季南北差異顯著。全年濉溪南部、澮河沿線顯著多于市區，春季濉溪南部顯著多于市區，秋季濉溪南部顯著多于市區周邊、市區，冬季市區顯著低于大運河沿線。

2.4降水強度2016年37站≥0.1mm雨日平均日降水量5.6～10.5 mm，極差4.9 mm，σ=1.1 mm，CV=14.8%；各季節降水強度為夏季>秋季≈春季>冬季。方差分析表明（表4），降水強度年和四季平均南北差異顯著。降水強度年平均市區顯著高于其他地區，春季澮河沿線顯著高于大運河沿線和市區周邊，夏季市區顯著高于大運河以南，秋季市區顯著高于市區周邊，冬季濉溪南部顯著高于大運河沿線。

2.5降水覆蓋率

2.5.1降水區域。由表5可知，2016年淮北市境內242 d有降水，約占全年總天數的66.7%，其中局部地區降水111 d，部分地區降水47 d，大部地區降水84 d。春季降水多為局部地區，占全年的59.7%；其次是大部地區，占全年的32.3%；夏季雨日雖然大部地區>局部地區>部分地區，但多處于25.0%～40.0%，3個區域比較均衡；秋季多為局部地區或大部地區，各占全年的40.9%；冬季多為局部地區，部分和大部地區降水各占24.5%。

就降水過程而言，2016年淮北市境內有49個降水過程；其中，局部地區降水14個，占28.6%；部分地區降水4次，占8.2%；大部地區降水31個，占63.2%。春、秋季降水過程大部地區各占53.8%，局部地區各占38.5%；夏季降水多為大部地區，局部和部分地區各占全年的7.7%；冬季降水過程大部地區占60.0%，局部地區占30.0%。

2.5.2覆蓋率與降水的相關性。就降水過程而言，期間最大覆蓋率與平均覆蓋率呈直線正相關，當最大覆蓋率為81.08%（30個站點降水）時，平均覆蓋率為43.07%。相關分析表明（表6），覆蓋率與降水量、境內持續天數和過程雨日三者的自然對數呈直線正相關，當日降水量≥9.1 mm時，覆蓋率≥81.08%；過程降水量≥8.4 mm時，平均覆蓋率≥43.07%；過程降水量≥6.6 mm時，最大覆蓋率≥81.08%；境內持續天數≥6 d時，平均覆蓋率>43.07%，最大覆蓋率>81.08%；過程雨日≥3 d時，平均覆蓋率>43.07%，最大覆蓋率>81.08%。

3結論與討論

（1）2016年淮北市37個加密自動站平均降水量825.1 mm，8月異常偏少，6、10和12月異常偏多；雨日116.9 d，3月異常偏少，10、12月異常偏多。降水量、雨日屬正態分布，全年和四季5～8個站點降水量偏多，3～7個站點偏少；雨日4～6個站點偏多，5～7個站點偏少。多數站點之間的月降水量、雨日呈顯著直線正相關。

（2）2016年淮北市降水量全年和四季南北差異顯著，市區為高值區，大運河沿線為低值區；全年和春、秋、冬季南北雨日差異顯著，濉溪南部為高值區，市區為低值區。降水強度年和四季平均南北差異顯著，市區高，大運河沿線低。

（3）2016年淮北市降水多為局部或大部地區，冬、春季局部地區降水較多，夏季比較均衡，秋季多為局部地區或大部地區；而過程降水多為大部地區。覆蓋率與降水量、境內持續天數和過程雨日三者的自然對數呈直線正相關。

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