近51年我國區域降水特征分析

董雪峰 賴欣 董偉 朱珺 董莉

摘要：利用中國584個測站1961年～2011年的日降水資料，將我國分為八個區，得到全國和八區年降水量的時間序列，用三個降水指標：降水量、降水頻率和平均日降水強度，并將指標分為年和四季兩類分別研究，分析了中國近51年降水的長期趨勢和年際變化特征。結果表明：我國年及四季降水量呈現從東南沿海向西北內陸逐減的分布特征;我國年降水量和降水頻率呈減少趨勢，平均日降水強度呈增長趨勢;四季降水三個降水指標的變化存在區域性差異;年變化上西北西部較其他七個區變化顯著，三個降水指標都呈顯著增長趨勢;高原三個降水指標都呈弱的增長趨勢;西南平均日降水強度呈增長趨勢，降水頻率呈減少趨勢，降水量的變化有東西差異，東部降水量呈減少趨勢，西部呈增長趨勢;其他五個區的三個降水指標呈不同的變化趨勢。研究結果為研究者深入了解我國降水特征提供了參考。

關鍵詞：氣候分區;降水量;降水頻率;平均日降水強度

中圖分類號：P426 文獻標識碼：A DOI編號：10.14025/j.cnki.jlny.2019.04.055

1概述

我國位于亞洲的東部，氣候特征多樣，特別是降水特征存在明顯的地域差異。對中國降水的研究有：閔燦認為引起中國近40年降水總量增加的主要因素是極端降水量的增加。李紅梅閉提出近40年盛夏長江流域降水量和降水頻率呈增大趨勢，而在華北地區呈減少趨勢。虞俊認為近50年來中國平均年總降水量略有減少。翟盤茂提出中國南部的東北部，北部和四川盆地大部的年降水總量減少，長江流域和東南沿海的年降水總量增加。陳隆勛等對中國降水研究表明，近40～50年來中國年降水量呈減少趨勢，西部降水量呈增長趨勢，其中西北最明顯，而西南部分地區呈減少趨勢。王小玲。引認為引起降水量變化的主要因素是強降水量的變化，降水頻率變化對降水量變化的貢獻遠大于強度變化，降水量趨勢變化主要由降水頻率的趨勢變化產生的。任國玉的研究表明長江中下游地區年和夏季降水量呈現增加趨勢，黃河流域降水表現出微弱減少趨勢。李帥。提出近54年來中國冬季降水日數減少。賴欣指出中國區域夏季降水量和降水強度呈增加趨勢，而降水頻率呈減小趨勢。

近年來，與氣候變化相關的各類氣候事件頻發，對農業生產和人民生活的影響越來越大，深入了解氣候變化特征顯得愈發重要。降水變化是氣候變化的重要特征之一。選用中國51年的日降水觀測資料并用三個降水指標：降水量，平均日降水強度，降水頻率，較為細致的將指標分為年和四季5個方面來分析我國的降水特征，研究結果為研究者深入了解中國降水特征提供了參考。

2資料與方法

2.1資料

選用我國1961年～2011年584個測站的逐日降水觀測資料，對缺測嚴重的測站進行剔除，對缺測較少測站的資料進行簡單的插補，資料中微量降水不予計算。

2.2方法

2.2.1我國氣候區的劃分為了分析降水特征的地域差異，按文獻嘲的方法，將全國分為八個地區（圖1a）。圖中位于內蒙古北側的斜線和位于東經1200的豎線大致沿著半干旱區和半濕潤區的分界線。東西部的分界線是位于東經107.50的豎線。西北地區用位于東經102.5°的豎線分為東部和西部。根據中國主要雨季自南向北的推進過程，將東部分為4個區。高原和西南地區的分界線是位于東經97.5°的豎線，盡量把云、貴、川三省包含在西南地區中。

2.2.2指標的確定分析指標是：降水量、降水頻率、平均日降水強度。全年（四季）平均日降水強度為年（四季）降水量與降水天數之比。降水頻率為有降水（≥0.1mm）的日數與數據總日數之比。將每個指標分為全年（平年365d、閏年366d）和春季（3月、4月、5月），夏季（6月、7月、8月），秋季（9月、10月、11月），冬季（1月、2月和上一年12月）共5種。

2.2.3分析方法采用的分析方法為線性傾向估計與相關系數檢驗法””。公式如下：

趨勢系數是表示降水序列和自然數列相關性程度的系數，利用相關系數的檢驗方法來檢驗趨勢系數的顯著性，顯著性檢驗水平均設置為10%（檢驗是否通過90%的信度）。

3降水特征分析

3.1降水量特征

3.1.1降水量的空間分布從圖1可知，我國年降水量（b）的地域分布極不均勻。總體上呈現從東南沿海向西北內陸遞減的分布特征，地區差別很大，大致是沿海多于內陸，低緯多于高緯。由于地理條件等各方面因素的影響個別地區有所差異。華南地區是我國年降水量的高值區，年降水量在1600～1800（mm），廣東省可達2100（mm）以上。西北西部地區是中國年降水量的低值區，新疆東部和南部等地的年降水量均不足200（mm）。西南地區年降水量的分布有南北差異，西北部年降水量在600～800（mm）之間，而其東南部則在1200～1400（mm），在四川雅安甚至可以達到1500（mm）以上。東北和高原地區的年降水量在400～600（mm）。華北地區年降水量在600～800（mm）。

四季降水量（圖2夏（a），冬（b），春秋圖略）的空間分布和年降水量類似，但季節分布不均勻，即同一地區的降水量，夏季最多，春季和秋季次之，冬季最少，例如：長江中下游地區的夏季降水量在500（mm）以上，而冬季降水量只有150（mm）左右，且越往北降水量的季節差異越明顯。夏季和秋季降水量的高值區均位于華南沿海，而春季和冬季降水量的高值區分別位于華南地區中部和江浙交界處。夏秋兩季，在華西地區（四川、重慶和陜西）有一個降水量的相對高值區。

3.1.2降水量的時間變化從圖3可知：我國年降水量（a）在西北西部、長江中下游、高原和東南沿海呈增長趨勢，其中西北西部增長顯著，降水傾向率達到10（mm/1）以上。中國年降水量在西南東部、華北和華南西部地區呈現減少趨勢，其中西南東部地區減少顯著，降水傾向率為-30（mm/10a）。東北和內蒙古年降水量的變化不明顯且不顯著。西南地區年降水量的變化存在東西差異，東部降水量呈現減少趨勢，而西部呈弱的增長趨勢。春季降水量（b）呈現北增南減的特征，西南西部至長江中下游以北呈增長趨勢，其中高原地區增長顯著，降水傾向率高值區為5（mm/10a），長江中下游、華南和西南東部地區降水量呈減少趨勢，其中陜西和貴州省減小顯著，降水傾向率達一15（mm/10a）。夏季降水量（c）呈現東南和西北增加，中部減少的特征，西北、高原、長江中下游、華南和西南地區西北部呈增長趨勢，其中青海增長顯著，降水傾向率高值區達40（mm/10a），東北至西南地區的斜線上呈減小趨勢，其中京津冀地區減少顯著，降水傾向率達-10（mm/10a）。秋季降水量（d）在西南西部至長江中下游以北呈增長趨勢，但都不明顯，長江中下游、華南、西南東部和陜甘寧交界處呈減小趨勢，西南東部地區減小顯著，降水傾向率達-20（mm/10a）。春夏秋三季，西北和高原地區降水量雖呈增長趨勢，但都不明顯。冬季降水量（e）除在云南南部等地呈減小趨勢外，其他地區均呈現增長趨勢，其中新疆西北部和東北地區顯著，降水傾向率高值區達8（mm/10a）。

3.2平均日降水強度的特征

3.2.1平均日降水強度的空間分布從圖1（b）可知：長江中下游和華南地區，全年的平均日降水強度在8～12（mm/d），廣東省的日平均降水強度可達到14（mm/d）以上。西北西部地區的平均日降水強度在2～3（mm/d），新疆東南部的平均日降水強度甚至不足1（mm/d）。華北和東北地區的平均日降水強度接近，分別在5～7和4～7（mm/d）。西北東部和高原地區的日平均降水強度接近，分別在3～5和3～4（mm/d）。四個季節的平均日降水強度（圖2夏（c）、冬（d）、春秋圖略）的低值區均在西北西部和高原地區。四季平均日降水強度高值區的分布存在季節差異，春夏冬三季平均日降水強度的高值區位于江浙和兩廣地區，而秋季全部位于長江下游至華南的沿海。

3.2.2平均日降水強度的時間變化從圖4可知：我國全年的平均日降水強度（a）除在新疆、內蒙古和四川省的部分地方出現微弱的減少趨勢外，其他地區均呈現不同程度的增長趨勢，其中新疆北部、青海東北部、西南南部和長江下游地區相對顯著，趨勢系數高值區達40%。中國四季平均日降水強度（b～e）的變化總體上和全年的變化趨勢一致，中國大部在各季節均呈現不同程度的增長趨勢，只有在春季（b）的新疆西部、甘肅東南部和西北部以及貴州省有明顯的減小，趨勢系數低值區為一10%，其他三季呈現減小趨勢的范圍很小且都不明顯。

3.3降水頻率特征

3.3.1降水頻率的空間分布從圖1可知：我國年降水頻率（c）的分布和降水量、降水強度的分布類似，年降水頻率的高值區大致位于西南、長江中下游和華南地區，年降水頻率均在0.4以上，兩廣和貴川地區可達到0.45以上，四川東南部甚至達到0.5以上。我國年降水頻率的低值區位于西北西部地區，新疆的南部和東部、甘肅西北部的降水頻率均不足0.05。個別地區，由于地理環境等因素的影響也會有所差異，例如：新疆北部地區年平均降水頻率大于其南部地區，西南地區中東部地區年平均降水頻率大于其南部地區。

四季降水頻率（圖2夏（e）、冬（f）、春秋圖略）與年降水頻率的空間分布類似。四季降水頻率的低值區均位于西北西部地區，但高值區的分布存在季節差異，春季和冬季降水頻率的高值區位于華南地區，夏季降水頻率的高值區則位于西南地區，秋季降水頻率高值區位于云貴川至兩湖一帶，并且在長江流域的北邊沿著華北和長江中下游地區的分界處四個季節均有一條降水頻率的相對高值區。

3.3.2降水頻率的時間變化從圖5可知：我國年降水頻率（a）在西北西部和高原大部呈增長趨勢，趨勢系數高值區達40%，在全國其他地區都呈現不同程度的減小趨勢，長江以南地區趨勢系數均低于一40%，其中西南東部和長江中下游西南部最為顯著，趨勢系數為-60%。春（b）秋（d）兩季降水頻率除在西北西部和高原地區呈增長趨勢外，全國其他地區呈不同程度的減小趨勢，春季的長江中下游和夏季的西南東部減小顯著，趨勢系數分別為-40%和-70%。秋季降水頻率除在西北西部、高原和長江下游地區呈增長趨勢外，全國其他地區呈減少趨勢，其中東北地區減少顯著，趨勢系數低值區為-50%。冬季（e）降水頻率在西南、長江中下游和華南地區呈減小趨勢，其他地區呈現不同程度的增長趨勢，其中西北西部和高原地區增長明顯，趨勢系數高值區達40%。

從圖6可知：我國年降水量（a）呈現弱減少趨勢，中國四季降水量除秋季降水減少外，其他三個季節無明顯變化。西北西部（b）年降水量呈現大幅度增長趨勢，秋季降水增長明顯，其他三季變化不明顯，秋季降水量的變化對年降水量變化的影響最大。西南地區（c）年降水量呈減少趨勢，夏季降水對年降水影響最大。其他六個區降水量的年際變化（圖略）是：東北、華北和西北東部地區的年降水量呈減少趨勢，長江中下游、高原和華南地區的年降水量呈增長趨勢。水量呈現增長趨勢的有長江中下游、高原、華南、西北西部地區，其中西北西部地區增長顯著（通過95%顯著性檢驗），年降水量的傾向率為7.68（mm/10a），年降水量明顯增加。東北、華北、西北東部、西南地區的年降水量呈減少趨勢，其中西南地區減少顯著（通過95%顯著性檢驗），年降水量的傾向率為-13.6（mm/10a），降水量大幅度減少。

5結論

一是近51年我國年和四季三個降水指標均呈現東南沿海高，西北內陸低的分布特征。

二是近51年我國年降水量和降水頻率呈現減少趨勢，全年的平均日降水強度呈現增長趨勢。

三是我國春季和秋季降水除在西南東南部、長江中下游、華南地區呈減少趨勢外，其他地區呈增長趨勢，降水頻率除在西北西部和高原呈增長趨勢外，其他地區呈減小趨勢。春季平均日降水強度除在甘肅東南部和貴州出現明顯減少趨勢外，其他地區呈增長趨勢，秋季平均日降水強度呈普遍增長趨勢。夏季降水量除在東北、華北和西南東南部呈減少趨勢外，其他地區呈增長趨勢，降水頻率除西北西部、高原、長江中下游地區外，其他地區呈現減少趨勢，平均日降水強度呈普遍增長趨勢。冬季降水量、平均日降水強度均呈增長趨勢，降水頻率除西南、華南地區外，全國其他地區呈增長趨勢。

四是西北西部地區相比較其他七個區變化顯著。西北西部地區的年和四季降水量、平均日降水強度和降水頻率均呈現出增長趨勢。長江中下游、華南、西北東部地區平均日降水強度、降水量呈現增長趨勢，降水頻率呈現減少趨勢，其中華南地區的變化最顯著，平均日降水強度顯著增長，降水頻率顯著減少。東北、華北地區平均日降水強度呈現增長趨勢，年降水量、降水頻率都呈現減少趨勢。其中華北地區變化顯著，降水量和降水頻率都顯著減少。高原地區三個降水指標都呈現出增加趨勢，但是增長趨勢都很弱。西南地區平均日降水強度呈增加長勢，降水頻率呈減小趨勢，降水量的變化地區差異，西南地區東部呈現顯著減少趨勢，西部呈現弱的增長趨勢。