近46年會東縣降水變化特征分析

李平蘭 楊雯 王正凱

摘要 采用滑動平均、Mann-Kendall檢驗法、累積距平法和氣候傾向率等方法，分析了1970—2015年會東縣的降水資料，結(jié)果表明，近46年來會東縣年降水量總體呈減少趨勢，氣候傾向率為-9.8 mm/10 a；20世紀(jì)90年代降水量最不均衡，70—80年代和2010年以后降水量年際分配趨于平衡；季降水量不穩(wěn)定度從高到低依次為春季、冬季、秋季、夏季；近46年會東縣年降水量發(fā)生過2次突變，分別發(fā)生在1990和2000年。

關(guān)鍵詞 降水量；變化特征；M-K檢驗法；累積距平法；氣候傾向率；會東縣

中圖分類號 S161.6 文獻(xiàn)標(biāo)識碼 A 文章編號 0517-6611（2018）20-0144-04

Abstract The precipitation data of Huidong County from 1970 to 2015 were analyzed by the method of moving average， MannKendall test，accumulative anomalies and climate tendency rate.The results showed that the annual precipitation in Huidong County in the recent 46 years showed a decreasing trend， and the climate tendency rate is -9.8 mm/10 a.The precipitation in 1990s was the most uneven.The interannual distribution of precipitation tends to be balanced during 1970s-1980s and after 2010.The seasonal precipitation instability from high to low were spring， winter， autumn and summer.In the recent 46 years， the annual precipitation in Huidong County had two mutations， which occurred in 1990 and 2000 respectively.

Key words Precipitation；Change characteristics；MK test method；Cumulative anomaly method；Climate trend rate；Huidong County

降水量是衡量一個地區(qū)水資源量的重要指標(biāo)，對人類社會和經(jīng)濟(jì)發(fā)展有重要作用[1]。在全球變暖的氣候背景下，高溫、干旱等極端天氣頻繁發(fā)生，區(qū)域水資源的擁有量不斷減少，給社會、經(jīng)濟(jì)發(fā)展帶來明顯影響。會東縣是全國烤煙生產(chǎn)一流大縣、華山松第一縣、全國產(chǎn)糧大縣、四川省現(xiàn)代畜牧業(yè)重點發(fā)展縣、蠶桑基地重點縣[2]，位于四川省南部，金沙江穿境而過，水能資源十分豐富，但徑流明顯受到降水影響，給流域經(jīng)濟(jì)、社會發(fā)展帶來了影響，因此對會東縣的降水進(jìn)行研究有重要意義。2008年“5.12汶川”和“8.30會理”地震之后，學(xué)者們對地震災(zāi)區(qū)的降水進(jìn)行了分析，得出由于受到季風(fēng)和復(fù)雜地形的影響，降水存在顯著的區(qū)域差異[3-5]。筆者利用會東縣1970—2015年的降水資料，采用滑動平均、Mann-Kendall檢驗法、累積距平法和氣候傾向率等方法，分析近46年來會東縣降水的變化特征，為會東縣防災(zāi)減災(zāi)及經(jīng)濟(jì)社會建設(shè)提供氣象依據(jù)。

1 資料與方法

1.1 資料來源

所用資料來源于會東縣氣象局提供的1970—2015年降水資料。

1.2 研究方法

利用滑動平均和氣候傾向率等方法分析近46年來會東縣的降水變化，用 Mann-Kendall非參數(shù)[6]統(tǒng)計檢驗法結(jié)合累積距平法對降水突變開始時間進(jìn)行檢驗。運(yùn)用1970—2015年會東縣逐日降水量數(shù)據(jù)，按天氣標(biāo)準(zhǔn)統(tǒng)計[7]，統(tǒng)計歷年旱災(zāi)最大連續(xù)日數(shù)、洪澇發(fā)生的次數(shù)和洪澇強(qiáng)度，繪出其隨時間的變化趨勢，并對其進(jìn)行等級評價和年際比較。其中旱災(zāi)分為春旱、夏旱和伏旱。春旱定義：3下旬—4月下旬連續(xù)15 d降水總量≤10 mm；夏旱定義：5—6月連續(xù)15 d降水總量≤10 mm；伏旱定義：7—8月連續(xù)10 d降水總量≤10 mm。洪澇定義：日降水量≥60 mm或連續(xù)3 d過程降水量≥100 mm。

2 結(jié)果與分析

2.1 年降水量變化趨勢分析

從圖1可看出，1970—2015年會東縣年降水量平均為1 080.3 mm，87%以上的年份降水量可達(dá)900.0 mm以上，降水較為豐沛。近46年來會東縣降水量隨時間是一個波動變化的特征，年降水量總體呈減少趨勢，傾向率為-9.8 mm/10 a。20世紀(jì)70—80年代降水在中值線上下波動，降水較穩(wěn)定；進(jìn)入90年代降水遠(yuǎn)離中值線波動性最大，歷年最大降水量為1 607.1 mm（1991年），最少降水量為761.0 mm（1992年），除1992、1994和1996年低于中值線，其他年遠(yuǎn)高于中值線，90年代降水最不均衡；2000—2006年降水進(jìn)入較不穩(wěn)定時期，降水總量偏少，歷年次低值為801.9 mm；2006年后，降水在中值線上下波動，降水較穩(wěn)定。

利用1970—2015年會東縣逐年降水量，采用5年滑動平均得到統(tǒng)計值t（圖2）。從趨勢線可看出t值有降低趨勢，傾向率為-7.9 mm/10 a，表明近46年會東縣年降水量隨時間在減少。從t值看，20世紀(jì)70—80年代雖有小波動，但總體接近平均值；90年代變化幅度最大，2000年后有下降趨勢，2006年后有小波動接近平均值。

2.2 季節(jié)降水量分配均勻性分析

由圖3和表1可知，近46年來會東縣降水分布極不均勻，呈塔形分布，以6、7月為峰頂，依次向兩側(cè)逐月減少，至12月最低。降水量季節(jié)分配不均勻[8]，夏季降水量在四季中最大，但相對變率變化最小，為-51.4%～60.2%，表明夏季降水豐富，水資源利用價值高；秋季降水量僅次于夏季，相對變率變化較小，為-50.5%～87.6%，表明秋季降水較豐富；春季降水量相對變率變化最大，為-80.5%～174.4%；冬季降水量最小，相對變率變化較大，為-95.8%～146.9%，表明冬季、春季降水不穩(wěn)定且發(fā)生旱災(zāi)的頻率較高。

2.3 年降水量分級評價

根據(jù)中國氣象局匯編氣象地方標(biāo)準(zhǔn)[7]，對會東縣1970—2015年逐年降水量計算距平百分率并進(jìn)行分級評價，結(jié)果發(fā)現(xiàn)，近46年中有2年降水量較常年偏多，偏多40%～49%，分別是1995和1991年；有3年降水量較常年偏少，偏少-27%～-30%，分別是1989、1992和2006年；其他年份降水量都為正常。

由表2可知，近46年會東縣20世紀(jì)90年代出現(xiàn)正負(fù)值年份為所有年代中之最，正值平均22.2%，負(fù)值平均-16.6%，說明90年代降水最不均衡；70—80年代正負(fù)降水量距平百分率由強(qiáng)變?nèi)酰?0—90年代正負(fù)降水量距平百分率由弱變強(qiáng)，1990—2015年正負(fù)降水量距平百分率由強(qiáng)變?nèi)酰f明70—80年代和2010年以后降水量年際分配趨于平衡。

2.4 年降水量突變檢驗

采用Mann-Kendall 非參數(shù)統(tǒng)計檢驗法對1970—2015年會東縣降水量的突變特征進(jìn)行檢驗，從UF線（圖4a）可看出，20世紀(jì)70年代前期、70年代后期—80年代末期和2006年后降水有減少趨勢，70年代中期、90年初期到2005年降水有增加趨勢，特別是90年代降水有明顯的增加趨勢。由于UF、UB曲線在置信區(qū)間內(nèi)不止一個交點，對近46年會東縣降水量進(jìn)行累積距平分析，從圖4b可看出，近46年會東縣降水量在1990和2000年發(fā)生2次突變，降水趨勢發(fā)生轉(zhuǎn)折，1990年降水量突變增多，2000年降水量突變減少。

2.5 旱澇災(zāi)害發(fā)生頻率年際變化

2.5.1 春旱。

從圖5可看出，近46年會東縣共發(fā)生了53次春旱，發(fā)生概率為102%，平均1年出現(xiàn)1.15次。其中，偏春旱26次，概率為57%；重春旱27次，概率為59%；9次重春旱，旱期持續(xù)了40 d及以上，最嚴(yán)重是2008年，旱期持續(xù)了45 d；20世紀(jì)70—80年代重春旱出現(xiàn)次數(shù)增加，80—90年代相同，2000—2009年出現(xiàn)次數(shù)減少，2010年之后又增加。從春旱發(fā)生的時間分布可看出，1970—2010年出現(xiàn)次數(shù)比較均勻，強(qiáng)度逐漸增強(qiáng)，2011—2015年春旱出現(xiàn)次數(shù)增多，強(qiáng)度降低。

2.5.2

夏旱。從圖6可看出，近46年會東縣共發(fā)生了25次夏旱，發(fā)生概率為54%。其中偏夏旱出現(xiàn)了21次，概率為46%；4次重夏旱，發(fā)生概率為9%，1979年夏旱最嚴(yán)重，達(dá)40 d。從夏旱發(fā)生的時間分布可看出，20世紀(jì)70—80年代夏旱出現(xiàn)次數(shù)逐漸增多，但強(qiáng)度緩慢降低，從90年代以后夏旱次數(shù)逐漸減少，但強(qiáng)度緩慢增加。

2.5.3

伏旱。從圖7可看出，近46年會東縣共發(fā)生了30次伏旱，發(fā)生概率為65%，無重伏旱，2007和2011年伏旱持續(xù)時間最長，達(dá)17 d。從伏旱發(fā)生的時間分布可看出，20世紀(jì)70年代中期—80年代伏旱高發(fā)期，90年代伏旱出現(xiàn)次數(shù)減少，70年代中期—90年代末期伏旱強(qiáng)度增加；2000年以后伏旱出現(xiàn)次數(shù)逐漸增多，但伏旱強(qiáng)度變化不大。

2.6 澇災(zāi)等級評價及年際比較

由圖8可知，1970—2015年會東縣總共出現(xiàn)了69次洪澇，發(fā)生頻率為150%，平均1年出現(xiàn)1.5次；20世紀(jì)70—90年代次數(shù)逐漸增多，90年代洪澇高發(fā)期，1995年出現(xiàn)次數(shù)最多，達(dá)5次；2000—2009年出現(xiàn)次數(shù)逐漸減少，2010年以后出現(xiàn)次數(shù)逐漸增加。

近46年會東縣69次洪澇中出現(xiàn)11次重洪澇，發(fā)生頻率為23.9%；20世紀(jì)70—80年代洪澇的降水強(qiáng)度增強(qiáng)，90年代以后洪澇的降水強(qiáng)度減弱，隨年份波動，在波動中緩慢減弱。在會東縣46年出現(xiàn)的洪澇中，洪澇的最多降水量為170.1 mm，最少60.2 mm，平均降水量90.7 mm。

3 結(jié)論

（1）1970—2015年會東縣年降水量平均為1 080.3 mm，年降水量總體呈減少趨勢，氣候傾向率為-9.8 mm/10 a。一年中降水分布極不均勻，呈塔形分布，以6、7月為峰頂，依次向兩側(cè)逐月減少，至12月最低。

（2）會東縣20世紀(jì)90年代降水最不均衡，出現(xiàn)正負(fù)值年份為所有年代中之最。70—80年代和2010年以后降水量年際分配趨于平衡。

（3）近46年來會東縣夏季降水量在四季中最大，但相對變率變化最小；秋季降水量僅次于夏季，相對變率變化較小；春季降水量在四季中第三，相對變率變化最大；冬季降水量最小，相對變率變化較大，表明降水量不穩(wěn)定度從高到低依次為春季、冬季、秋季、夏季。

（4）通過M-K檢驗結(jié)合累積距平分析法對1970—2015年會東縣降水的突變特征進(jìn)行檢驗和分析，發(fā)現(xiàn)近46年會東縣降水發(fā)生了2次突變，第1次突變發(fā)生在1990年，降水量有增多的趨勢；第2次突變發(fā)生在2000年，降水量有減少的趨勢。

（5）會東縣春旱1970—2010年出現(xiàn)次數(shù)比較均勻，強(qiáng)度逐漸增強(qiáng)，2011—2015年春旱出現(xiàn)次數(shù)增多，但強(qiáng)度降低；夏旱20世紀(jì)70—80年代出現(xiàn)次數(shù)逐漸增多，但強(qiáng)度緩慢降低，從90年代以后夏旱次數(shù)逐漸減少，但強(qiáng)度緩慢增加；伏旱出現(xiàn)次數(shù)：20世紀(jì)70年代中期—80年代高發(fā)期，90年代減少，2000年以后逐漸增多；伏旱強(qiáng)度：20世紀(jì)70年代中期—90年代末期增加，2000年以后變化不大。洪澇出現(xiàn)次 數(shù)：20世紀(jì)70—80年代逐漸增多，90年代高發(fā)期，2000—2009年逐漸減少，2010年以后逐漸增加；洪澇強(qiáng)度：20世紀(jì)70—80年代增強(qiáng)，90年代以后減弱。

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