唐山市夏季降水時間特征分析

陳震++王冠++王丹

摘要 利用線性趨勢法及小波分析法對唐山市夏季降水進行多尺度分析。結果表明，近60年唐山市夏季降水波動明顯，平均值約為433.3 mm，氣候傾斜率為-24.8 mm/10年。小波分析表明夏季降水存在3個周期，分別是3年和9年的高頻周期以及28年的低頻周期。

關鍵詞 夏季降水；時間特征；小波分析；河北唐山

中圖分類號 P426.6 文獻標識碼 A 文章編號 1007-5739（2017）17-0206-02

Abstract By using linear trend analysis and Morlet wavelet analysis，the temporal characteristic of summer precipitation in Tangshan City was analyzed in this paper. The results showed that summer precipitation in Tangshan was fluctuated obviously and the average precipitation was about 433.3 mm in recent 60 years. The summer precipitation was decreased at a rate of -24.8 mm/ten years. Morlet wavelet analysis showed that there were three periods in summer precipitation，the high-frequency periods were 3 and 9 years and the low-frequency period was 28 years.

Key words summer precipitation；temporal characteristic；Morlet wavelet analysis；Tangshan Hebei

降水是氣候變化的重要影響因子，也是農作物生長的主要水來源。研究降水的周期變化對氣候成因分析、降低農作物受損率以及提高產量都具有十分重要的指導意義。唐 帥等[1]對遼西夏季降水進行分析，研究指出遼西降水由南向北依次遞減，夏季降水在時間上呈“雙峰”分布且呈下降趨勢。于天寵等[2]指出黑龍江夏季降水集中于中部地區并向南北遞減，降水異常與海溫存在一定的相關關系，EOF第一模態表明降水與中緯度成正相關，與大西洋海溫成負相關。戴廷仁等[3]指出遼寧夏季降水強度與極端強降水時數呈增加趨勢，7月尤為明顯。關俊華等[4]對南宮市氣候變化進行分析，發現南宮市降水減少，夏季降水與年變化一致且趨勢顯著。呂俊梅等[5]認為近百年來我國東部夏季降水以“南正北負”或“南負北正”的偶極型為主，夏季PDO、冬季AO以及海冰三者的突變時期與東部夏季降水的突變期是一致的。白瑩瑩等[6]發現四川盆地降水與東亞季風、高原季風是緊密相關的，川西夏季降水與高原季風相關，川東夏季降水與二者均相關但以東亞季風為主。黃榮輝等[7]研究表明，東部夏季降水大約在20世紀90年代末期發生突變，由經向三極型轉變成偶極子型；東亞對流層遙相關序列發生異常導致我國北方下沉以及南方上升異常，從而形成“南澇北旱”的特點。王 慶等[8]指出近50年來山東省夏季降水呈下降趨勢，沿海變化小于內陸地區；沿海降水總體呈上升趨勢但無顯著突變，內陸降水呈下降趨勢卻有顯著突變；山東夏季降水與南方濤動、北極濤動有著顯著的響應關系。覃志年等[9]指出，廣西夏季降水在準2年時間尺度上受季風槽、低空急流等因素影響較大；以前期冬季南印度洋東部海溫異常本征模態函數作為前兆因子進行氣候預測，發現獨立樣本與實況趨勢一致，可利用此模型進行預測。段麗瑤等[10]研究了渤海地區夏季降水特征，發現遼東半島、環渤海北部區、環渤海西部、山東半島這4個區域降水存在明顯的多時間尺度特征，前2個區域存在10～11年的周期，后2個區域存在14～15年的年代際周期；遼東半島和山東半島在20世紀60—70年代均發生了降水由多到少的突變。趙俊虎等[11]指出海溫、積雪等因素相互作用導致中高緯度阻塞和低緯度副熱帶高壓異常振蕩，從而造成2011年夏季雨帶主體偏南。

1 夏季降水年變化

由圖1可知，近60年唐山市夏季降水平均值為433.3 mm，總體呈逐年減小趨勢，氣候傾斜率為-24.8 mm/10年。降水偏少年數為32年，其中1972年最為顯著，偏少241.4 mm；2002年次之，偏少210.5 mm。偏多年數為28年，其中1969年偏多最為明顯，降水偏多330.5 mm；1959年次之，偏多312.1 mm。夏季降水震蕩最強的時間段為20世紀50年代末至80年代初期，這段時期內夏季降水距平的振幅高于其他時段，旱澇年交替出現，且出現最明顯的降水異常。80年代中后期至今，降水距平波動減弱且趨于平穩。

2 夏季降水小波分析

由圖2可知，夏季降水整體小波功率譜存在3個峰值，即低頻波動的28年長振蕩周期，高頻波動的3年和9年短振蕩周期，低頻能量約1.0個單位，高頻能量約為1.5個單位。分析小波實部系數可知（圖3），唐山市夏季降水存在多尺度變化特征。3年周期對應的等值線最密集，表示波動能量強；9年周期對應的等值線相對稀疏，但正負值分界清晰，其中夏季多雨時段為1962年之前、1966—1970年、1972—1978年、1983—1987年、1993—1997年，少雨時段為1962—1968年、1970—1974年、1978—1983年、1987—1992年；28年周期旱澇變化更加明顯，0等值線出現在1967年、1982年、1996年和2010年。

3 結論

（1）唐山市夏季降水呈逐年減少趨勢。減少速率約為24.8 mm/10年，其中降水偏少有32年，偏多有28年。夏季降水波動先劇烈后平緩，大致以1980年為分界。

（2）小波功率譜呈多峰特征。高頻周期有3年和9年2個周期，低頻以28年為周期。

（3）小波實部系數表明唐山市夏季降水呈多尺度變化特征。隨著頻率的降低，降水多寡交替出現的特點越發明顯。

4 參考文獻

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