內蒙古興安盟1967至2017年夏季降水的時空分布特征

徐青竹

摘 要 利用興安盟8個國家級自動站近51年的夏季降水資料，對夏季降水的氣候特征和時空變化規律進行了深入分析，結果表明：1）興安盟夏季降水的分布、降水的均方差分布均表現為由北向南遞減的特點，中心區域均位于東北部的胡爾勒站，說明該地是興安盟夏季降水最集中的區域，也是夏季降水異常頻發、異常強度較大的地區；2）近51年來興安盟夏季降水呈負增長趨勢，增長率為-5.1 mm/10 a；3）EOF分解前兩個模態代表了興安盟夏季降水的大部分特征。第一模態表現為全盟一致型，即全盟降水一致偏多或偏少；第二模態表現為南北反向型，即當北部降水偏少時、南部降水偏多，反之亦然。

關鍵詞 夏季降水；時空分布；興安盟

中圖分類號：P426.6 文獻標志碼：B DOI：10.19415/j.cnki.1673-890x.2018.05.066

興安盟位于內蒙古自治區東北部，因地處大興安嶺山脈中段而得名。其在氣候特征上屬于典型的溫帶大陸性季風氣候，四季分明。春季多風少雨，夏季溫熱短促，秋季氣溫急劇下降，秋霜早，冬季嚴寒漫長。興安盟地區的經濟來源以農牧業為主，因此對于自然降水的依賴性較大，該地區多年平均的夏季降雨量為241～349 mm，占年平均降水量的63%～74%。此外，在地形上由于東北-西南走向的大興安嶺穿過其境內，嶺西地勢平緩、漸向蒙古高原過渡；嶺東地勢則相對陡峻，與東北松遼平原連接，自西北向東南呈階梯下降的這種特殊的地形使得當地夏季的降水分布也有很強的局地性[1]，強降水大多沿大興安嶺沿線分布。劉寬曉[2]等人對興安盟夏季降水的氣候特點進行了分析，但對降水的年際、年代際變化特征以及時空分布特點研究較少。因此，研究興安盟地區夏季降水的年際、年代際變化特征以及其時空變化規律，可以為進一步提高夏季降水的預報預測能力提供科學參考，也能夠為提高夏季降水資源的利用率提供理論依據。

1 資料和方法

本文采用1967—2017年近51年夏季（6—8月）興安盟8個國家級自動站的逐日降水資料，采用線性傾向估計和11年滑動平均法分析夏季降水的年際、年代際變化特征，在分析夏季降水的時空分布特征時采用經驗正交函數分解（EOF）法等。

2 興安盟夏季降水的氣候特征

2.1 夏季降水的總體分布情況

對興安盟地區1967—2017年夏季（6—8月）的逐日降水進行統計，得到51年來平均的夏季降水分布，如圖1a所示。興安盟夏季平均降雨量為241～349 mm，且降水自北向南逐漸減少，北部的胡爾勒站是平均夏季降水量的中心區域，51年平均夏季降水量為349 mm。向南降水逐漸減少，最少的高力板站平均夏季降水量僅為241 mm。

為了研究興安盟夏季降水的氣候特征，對逐站的降水求均方差，得到降水的均方差分布，如圖1b所示。均方差代表了絕對變率，能夠表征夏季降水的異常分布特征，大值區是夏季降水發生異常頻率較高、異常強度較大的區域。從興安盟51年平均的夏季降水均方差分布可以看出，均方差的分布也表現為北部大于南部的情況，胡爾勒站同樣為均方差最大值區，夏季降水總量的均方差可達到140 mm。說明興安盟東北部不僅是夏季降水量的大值區，也是夏季降水異常頻發、異常強度較大的地區。

此外，對興安盟1967—2017年6月、7月、8月逐月的月平均降水量進行統計，以分析夏季降水的月際差異，結果見表1。近51年來，興安盟地區夏季降水主要集中在7月，月平均降水量131.6 mm，占夏季總降水量的44.9%。6月和8月的月平均降水量均在80 mm左右，遠低于7月。因此7月是興安盟夏季降水的主要集中影響時段，是當地防范強降水的主要時段，也是降水資源最豐富的時段。

2.2 夏季降水的年際、年代際變化特征

為了了解興安盟地區近51年夏季降水的年際、年代際變化特征以及變化趨勢，對該地區51年的夏季降水距平序列作線性趨勢估計和11年滑動平均，結果如圖2所示。夏季降水量的線性增長率為-5.1 mm/10年，并通過了0.05顯著性水平檢驗。表明興安盟地區近51年來夏季降水量呈負增長趨勢。此外，夏季降水還存在著明顯的年際、年代際變化特征。由11年平滑濾去年際變化特征后的降水距平時間序列可以看出，1981年之前興安盟夏季降水相比于氣候平均態處于偏少期；1982—1998年這一階段的夏季降水相比于氣候平均態明顯偏多，屬于顯著偏多期；1998—2012年轉變為顯著偏少期；2012年之后又逐漸轉變為降水偏多期。總的來看，近51年來，興安盟地區夏季降水經歷了偏少、顯著偏多、顯著偏少、偏多四個階段。

3 興安盟夏季降水的時空變化規律

為了進一步了解興安盟夏季降水的時空演變特征，將本地8個國家級自動站51年的夏季降水序列作經驗正交函數分解（EOF）。結果表明，分解所得前兩個特征向量的累積方差貢獻率已經達到78.3%，代表了近51年來興安盟夏季降水空間分布的絕大部分特征。

夏季降水EOF分解的第一模態的方差貢獻率為70.7%，表現為全盟一致，其空間分布和標準化時間系數序列如圖3所示。第一模態主要表現為全盟降水呈現一致偏多或者一致偏少的同位相分布，高值中心位于東北部的胡爾勒站，是本模態的中心區域。對應的時間序列及其11年滑動平均后的結果表明這一模態存在著明顯的年際、年代際變化特征。20世紀80年代以前為負位相，80年代到20世紀末期為很長一段時間的正位相，21世紀初到2010年前后轉變為負位相，隨后又以弱的正位相為主。值得注意的是，由于第一模態的方差貢獻率高達70%，因此其對應的時間序列與前文所提到的夏季降水的時間序列具有高度的一致性。

第二模態的方差貢獻率為7.6%，表現為南北反向型，即當夏季北部降水偏少時，南部降水偏多；反之，當北部降水偏多時，南部降水偏少。同樣，與之對應的時間序列也存在著年際和年代際變化。從滑動平均的結果可以看出，20世紀80年代初期以前，這一模態主要以正位相為主，一直到20世紀90年代中后期則主要以弱的負位相為主，20世紀末期前后為一短期的正位相，21世紀初到2015 年為顯著負位相時期，隨后又轉變為正位相（見圖4）。

4 結論

通過對近51年興安盟夏季降水的分析得到以下結論。

1）興安盟夏季降水的分布、降水的均方差分布均表現為由北向南遞減的特點，中心區域均位于東北部的胡爾勒站，說明該地是興安盟夏季降水最集中的區域，也是夏季降水異常頻發、異常強度較大的地區。

2）近51年來興安盟夏季降水呈負增長趨勢，增長率為-5.1 mm/10年。此外，夏季降水經歷了偏少、顯著偏多、顯著偏少、偏多四個階段。

3）興安盟夏季降水EOF分解的第一模態表現為全盟一致型，即全盟降水一致偏多或偏少；第二模態表現為南北反向型，即當北部降水偏少時、南部降水偏多，反之亦然。兩個模態對應的時間系數序列均表現出明顯的年際和年代際變化特征。并且，由于第一模態的方差貢獻率高達70%，其時間系數序列與興安盟51年平均的夏季降水序列高度一致。

參考文獻：

[1] 孫榮宇.2014年夏季內蒙古東部一次對流暴雨成因分析[J].內蒙古科技與經濟，2016（12）：50-52.

[2] 劉寬曉，徐蔚軍，張俊洋，等.多種指導預報產品對興安盟降水、氣溫檢驗與分析[J].內蒙古氣象，2005（4）：12-14.

（責任編輯：趙中正）