1957—2013年陜北地區(qū)降水特征分析

李 斌，王 莉， 姜仁貴

1 引言

陜北黃土高原降水時(shí)空分布不均、雨強(qiáng)大，歷時(shí)短，山洪來勢(shì)兇猛，陡漲陡落。暴雨災(zāi)害成為制約當(dāng)?shù)亟?jīng)濟(jì)社會(huì)發(fā)展的重要因素。1994年8月，北洛河上游的吳旗、志丹一帶突降暴雨、引起山洪爆發(fā)，形成百年一遇的特大暴雨洪水。2013年7月，陜北延安遭遇持續(xù)強(qiáng)降雨過程，造成大量山體和房窯滑塌，多人傷亡，損失慘重。2017年7月下旬，榆林地區(qū)的強(qiáng)降水帶來嚴(yán)重?fù)p失。國內(nèi)諸多學(xué)者對(duì)暴雨及降水特征進(jìn)行研究。陸文秀等[1]研究珠江流域降水分布，發(fā)現(xiàn)全年降水量呈微弱上升趨勢(shì)。王剛等[2]通過研究發(fā)現(xiàn)海河流域短歷時(shí)極端降水強(qiáng)度有增大趨勢(shì)，而長歷時(shí)極端降水強(qiáng)度有顯著減少趨勢(shì)。陜北黃土高原由于其特殊的地理地貌，也引起了學(xué)者的關(guān)注。王心睿等[3]使用曼肯德爾法評(píng)估了黃土高原極端降水事件的時(shí)空變化特征，發(fā)現(xiàn)陜北荒漠區(qū)降水總體呈現(xiàn)遞減趨勢(shì)。李志[4]王濤等[5]通過分析發(fā)現(xiàn)陜北黃土高原地區(qū)各極端降水指數(shù)空間上均呈自東南向西北的遞減趨勢(shì)。本文分析陜北地區(qū)降水量及降水日數(shù)變化特征，以期為合理開發(fā)利用水資源、防汛減災(zāi)提供參考。

2 數(shù)據(jù)與方法

2.1 研究區(qū)概況

陜北地區(qū)是中國黃土高原的中心部分，包括陜西省的榆林市和延安市。該區(qū)域地勢(shì)西北高、東南低，總面積92521.4 km2，海拔900～1500 m，平均海拔1000 m。

2.2 數(shù)據(jù)來源

本文所采用的數(shù)據(jù)[6]為1957～2013年陜北地區(qū)的榆林、神木、定邊、靖邊、吳旗、橫山、綏德、延安、延長、洛川10個(gè)氣象站逐日降水資料。數(shù)據(jù)來源于中國氣象科學(xué)數(shù)據(jù)共享服務(wù)網(wǎng)。定義：小雨（0～9.9mm/d）、中雨（10～24.9mm/d）、大雨（25～49.9mm/d）、暴雨（≥50 mm/d）。

圖1 研究區(qū)及站點(diǎn)分布

2.3 研究方法

借鑒當(dāng)前國內(nèi)外主要水文氣象分析方法，本文采用線性傾向估計(jì)，累積距平，滑動(dòng)平均等分析研究區(qū)降水特征。

3 結(jié)果分析

3.1.1 陜北降水變化趨勢(shì)

該區(qū)域降水變化趨勢(shì)如圖2所示。年均降水量為452.5 mm，整體呈減少趨勢(shì)，趨勢(shì)方程為y=-0.8268x+476.44。平均降水量1964年最大，為754.8 mm；平均降水量1965年最小，為260 mm。各站年降水量負(fù)距平百分率在-74.7%～-39.1%之間，正距平百分率在45.2%～90.9%之間。年降水量最大值為最小值2.9倍，最大值為平均值的1.7倍。各站降水以2～17mm/10a的速率減少。延長站減少幅度最大，為17mm/10a；定邊站減少幅度最小，為2mm/10 a。

圖2 陜北地區(qū)降水變化趨勢(shì)

3.1.2 年代變化特征

陜北各站降水量年代變化如表1所示：60年代降水較多，70年代降水減少，80年代降水有所增加，90年代以來降水明顯減少。2000年以來，降水明顯增加，各站年降水量接近或大于多年平均值；和上世紀(jì)90年代相比，榆林、橫山、延安、延長、洛川等站降水增加了近兩成。

表1 陜北各站降水量年代變化 單位:mm

3.1.3 降水季節(jié)分布

陜北地區(qū)季節(jié)降水分布如圖3所示。研究區(qū)四季降水量分別占全年的17%、57%、24%和2%，降水主要集中于夏季，且季節(jié)降水量差異大。春季降水占全年降水百分比在0.6%～49.1%之間；神木站1965年春季降水53.2 mm，占全年降水108.4 mm的49.1%。夏季降水占全年降水的26.3%～84.9%；定邊站1959年夏季降水356 mm，占全年降水的84.9%。秋季降水占全年降水百分比在4.6%～49.0%；綏德站1983年秋季降水231.3 mm，占全年降水471.8 mm的49.0%。冬季降水占全年降水百分比均小于13.5%。

圖3 陜北地區(qū)季節(jié)降水分布

3.1.4 季節(jié)降水變化

表2為陜北地區(qū)各站季節(jié)降水變化趨勢(shì)。結(jié)果表明：西部定邊降水呈現(xiàn)增加趨勢(shì)，其余地區(qū)降水呈現(xiàn)減少趨勢(shì)。研究區(qū)大部分站近50年春季、夏季、秋季降水呈減少趨勢(shì)。春季降水減少傾向率小于7.1 mm/10 a；神木、靖邊降水變化不明顯；延長站春季降水減少趨勢(shì)最為突出為7.1 mm/10 a，洛川站春季降水減少趨勢(shì)為6.6 mm/10a。研究區(qū)西部的定邊站、南部的洛川站夏季降水有增加趨勢(shì)；其余站點(diǎn)夏季降水呈減少趨勢(shì)，降水量減少傾向率分別為0.6～8.7/10 a。神木站和定邊站的秋季降水有增加的趨勢(shì)；其他站點(diǎn)秋季降水呈減少趨勢(shì)，減少傾向率為0.2～5.3 mm/10 a。冬季降水，除吳旗、綏德、延長有略微減少趨勢(shì)外，其余地方冬季降水呈微弱增加趨勢(shì)，變化趨勢(shì)不明顯。

表2 陜北地區(qū)各季節(jié)降水變化趨勢(shì) 單位:mm/10 a

3.2 降水日數(shù)時(shí)空變化特征

為全面研究陜北地區(qū)降水日數(shù)的變化趨勢(shì)，分別選取全年總降水日數(shù)（日降水量≥0.1 mm）的不同量級(jí)降水日數(shù)進(jìn)行分析。

3.2.1 降水日數(shù)變化特征

研究區(qū)所有站點(diǎn)年降水日數(shù)在42 d～147 d之間。榆林站1995年降水日最少，為42d；最多的是1964年吳旗站，為147 d。在所有降水日里，小雨日數(shù)29d～124d之間，占總降水日數(shù)的73.1%～88.1%，平均為82.2%。小雨日數(shù)最少的是1995年榆林站29d；最多的是1964年延長站114d。年中雨日數(shù)2d～27d，占總降水日數(shù)的9.5%～19.4%，平均為13.2%；洛川站1983年中雨日數(shù)為27d，年大雨以上日數(shù)小于12 d；占總降水日數(shù)9.4%以下；最多的是1990年洛川站12 d和延安站2013年12 d.

1957～2013年陜北地區(qū)降水日數(shù)變化趨勢(shì)表3所示。各站、小雨日數(shù)、中雨日數(shù)和總降水日數(shù)均呈現(xiàn)減少趨勢(shì)。大雨以上日數(shù)變化不明顯，中雨日數(shù)最大減少傾向率為3 d/50a，小雨日數(shù)減少傾向率為3～15 d/50 a，總降水日數(shù)以1 d～17 d/50 a的速率減少。總降水日數(shù)減少最為明顯的延長站，減少傾向率最大為17 d/50 a。

3.2.2 近年降水特征

盡管研究區(qū)小雨及中雨日數(shù)占總降水日數(shù)比例大，但是，近年來該區(qū)域暴雨頻發(fā)。2012年7月27日晚，榆林北部接連三次暴雨過程，暴雨中心區(qū)24小時(shí)降雨量達(dá)到200年一遇。2013年夏季延安市遭受強(qiáng)暴雨襲擊；7月份延安降水量最大點(diǎn)寶塔區(qū)甘谷驛，月降水量達(dá)到656 mm;榆林市最大雨量也達(dá)到406 mm。2017年7月23日16時(shí)至18時(shí)，榆林中心城區(qū)出現(xiàn)強(qiáng)降雨過程，兩小時(shí)降雨量累計(jì)71.3 mm，其中16時(shí)至17時(shí)一小時(shí)內(nèi)的降雨量達(dá)到57.9mm，達(dá)到暴雨標(biāo)準(zhǔn)，一小時(shí)內(nèi)的降雨強(qiáng)度歷史少見。強(qiáng)降水影響人們生活生產(chǎn)，對(duì)人民生命財(cái)產(chǎn)帶來威脅，各部門要加強(qiáng)防范，進(jìn)行防汛工程和非工程設(shè)施建設(shè)，不斷提高快速反應(yīng)能力。

表3 陜北地區(qū)降水日數(shù)變化趨勢(shì) 單位:d/50 a

4 結(jié)論

本文分析陜北地區(qū)降水量及降水日數(shù)特征，得出以下結(jié)論：

（1）陜北地區(qū)年均降水量為452.5 mm，整體呈減少趨勢(shì)；春、夏、秋、冬四季降水分別占全年降水量的17%、57%、24%和2%，降水主要集中于夏季。春季、夏季、秋季降水呈減少趨勢(shì)，冬季降水變化趨勢(shì)不明顯。

（2）研究區(qū)總降水日數(shù)、小雨日數(shù)、中雨日數(shù)均呈現(xiàn)減少趨勢(shì)，大雨日數(shù)和暴雨日數(shù)變化不明顯。

（3）陜北地區(qū)是重要能源化工基地，區(qū)內(nèi)油、煤、氣儲(chǔ)量豐富，為了積極應(yīng)對(duì)氣候變化帶來的挑戰(zhàn)，應(yīng)嚴(yán)格水資源管理、在節(jié)水的同時(shí)，進(jìn)行水源工程建設(shè)，提高抗旱減災(zāi)能力，促進(jìn)經(jīng)濟(jì)社會(huì)發(fā)展。

[1]陸文秀,劉丙軍,陳俊凡,等.近50a來珠江流域降水變化趨勢(shì)分析[J].自然資源學(xué)報(bào)2014,29(1):80-89.

[2]王剛,嚴(yán)登華,張冬冬,等.海河流域1961年-2010年極端氣溫與降水變化趨勢(shì)分析,南水北調(diào)與水利科技,2014,12(1):1-6.

[3]王心睿,楊倩文,劉登峰,等.陜北荒漠區(qū)降水量演變規(guī)律研究[J].水資源與水工程學(xué)報(bào),2015,26（6）:66-76.

[4]李志,鄭粉莉,劉文兆,等.1961-2007年黃土高原極端降水事件的時(shí)空變化分析[J]自然資源學(xué)報(bào)2010,25(2):291-299.

[5]王濤,楊強(qiáng),于冬雪,等.陜北黃土高原地區(qū)極端降水事件時(shí)空分布特征[J].云南地理環(huán)境研究,2014,26（4）:7-14.

[6]中國氣象科學(xué)數(shù)據(jù)共享服務(wù)網(wǎng),中國地面國際交換站氣候資料日值數(shù)據(jù)集（1957-2013年）.