蘇州市1988—2017年降雨特性變化分析

徐 勇， 王 謙， 高曉平， 張舒雯， 白瑞泉

(江蘇省水文水資源勘測局蘇州分局， 江蘇 蘇州 215129)

降雨是影響氣候變化的重要指標之一[1]。隨著我國城市化進程的不斷發展，不同區域表現出不同的降雨特性，由于降雨的變化導致了干旱、洪澇災害的發生[2]。有關城市化發展進行對降雨特性的研究，已經有很多學者做了相關探索。針對蘇州市城市化進程對降雨特征的影響，陳德超等[3]通過1956—2006年的蘇州降水資料，從蘇州市城鎮和城郊對比的角度，探討了多年平均降雨的區域差異與城市化進程的關系。李娜等[4]通過1953—2000年降雨資料，分析了城市化對該地區降水量、降雨年內分配、降雨發生次數等的影響。對于近30年以內的降雨特性的分析未有表述，也沒有從年代的角度來進行降水量比較分析。本文利用1988—2017年蘇州平望、楓橋以及常熟近30年的雨量資料，歸納總結蘇州1988—2017年30年間的降雨變化情況，對不同階段的降雨規律進行比較分析，從而為蘇州市的降雨和雨水資源利用以及海綿城市的建設提供參考。

1 資料和方法

本文選取常熟、楓橋、平望3個雨量站1988—2017年的雨量數據，采用滑動平均法對降雨年際變化進行統計分析，并以月份和季節兩個角度對應不同的年代階段開展年內趨勢分析。

滑動平均法的計算公式為

(1)

滑動平均法是數據發展趨勢擬合技術中比較基礎的一種方法，從一組長序列n中，選擇一個短序列X代表這段數據的發展趨勢，其中K表示序列長度，通常K取奇數，這樣平均值可以取到序列X的中項。滑動平均可以有效去除一組長序列中極端點的影響，從而較好地顯示長序列的發展趨勢。

2 降雨年際變化

根據蘇州市區位特點和地理位置分布，分別用常熟、楓橋、平望3個雨量站的雨量數據分析蘇州北部地區、中部地區以及南部地區的降雨特點。

2.1 北部地區降雨年際變化

根據常熟1988—2017年30年間降水量隨年份變化情況，通過年實際降水量、年代際降水量、多年平均降水量及5年滑動平均值分析降水量隨年份變化趨勢，常熟1988—2017年降雨年際變化見圖1。

圖1 常熟1988—2017年降雨年際變化

由圖1可以看出：從整體上來看，蘇州北部1988—2017年間年降水量變化趨勢較明顯，通過觀察5年滑動曲線可以看出，蘇州北部年降水量階段變化周期約為7～8 a。30年間最大降水量為1 673.3 mm(2016年)，年降水量最小值為721.7 mm(1992年)，30 a平均降水量為1 119.8 mm，年降水量的標準方差為233.2 mm，則多雨年份降雨標準為1 353.1 mm，少雨年份降雨標準為886.5 mm。

由年代際變化趨勢曲線可以看出，蘇州北部30 a降雨呈階梯狀遞增趨勢，且在20世紀90年代(1988—1997年)，即首個10年年代際降水量遠低于多年降雨平均值。這個階段包含30 a間5個枯水年的其中4個(1988年、1992年、1994年及1997年)，降水量分別為828.6 mm、721.7 mm、784.3 mm及774.6 mm，20世紀90年代僅包含了1個豐水年份(1991年)，且降水量為1 423.7 mm。在21世紀初(1998—2007年)，年代際降水量較之前10年有所提高，并與多年平均降水量十分接近，該10年年代際降水量值為1 128.14 mm，與多年平均降水量僅差8.4 mm，該10年內出現了2個豐水年(1999年、2001年)及1個枯水年份(2003年)，3個典型年年降水量分別為1 359.8 mm、1 356.6 mm及857.4 mm。在21世紀10年代(1998—2017年)，蘇州北部進入雨水較為豐沛的時段，該時段的年代際降水量明顯高于其他時段，且在此期間未出現枯水年份，該時段年代際降水量值為1 202.6 mm，其中2015年及2016年為豐水年份，降水量分別為1 576.5 mm及1 673.3 mm，2016年亦是蘇州北部30年間雨水最充沛的年份。

2.2 中部地區降雨年際變化

根據楓橋1988—2017年30 a間降水量隨年份變化情況，通過年實際降水量、年代際降水量、多年平均降水量及5年滑動平均值分析降水量隨年份變化趨勢，楓橋1988—2017年降雨年際變化見圖2。

圖2 楓橋1988—2017年降雨年際變化

由圖2可以看出：從整體上來看，蘇州中部1988—2017年間年降水量變化趨勢較大，通過觀察5年滑動曲線可以看出，蘇州中部年降水量階段變化周期約為8～10 a。30 a間最大降水量為1 985.1 mm(2016年)，年降水量最小值為855.0mm(2003年)，30 a平均降水量為1 192.1 mm，年降水量的標準方差為272.7 mm，則多雨年份降雨標準為1 464.9 mm，少雨年份降雨標準為919.5 mm。

由年代際變化趨勢曲線可以看出，20世紀90年代至今蘇州中部降雨的平均水平低于多年平均值，在20世紀90年代10 a內，僅包含1個豐水年(1993年)，該年降水量為1 561.4 mm，另外包含2個枯水年份(1994年、1997年)，2個枯水年份降水量僅為891.7 mm及883.9 mm。在21世紀初的10年內，年代際降水量較之前10年有所提高，但仍低于多年平均降水量，該10年內出現1個豐水年(1999年)及2個枯水年份(2003年及2005年)，降水量分別為1 766.5 mm、855.0 mm及916.9 mm，其中2003年為30年內降水量最低的年份，21世紀初是近30年間降水量波動最大的時段。2008—2017年，蘇州中部進入雨水較為豐沛的時段，該時段的年代際降水量明顯高于其他時段，且未出現枯水年份，其中2015—2016年為豐水年份，2016年亦是30年間雨水最充沛的年份。

2.3 南部地區降雨年際變化

根據平望1988—2017年30年間降水量隨年份變化情況，通過年實際降水量、年代際降水量、多年平均降水量及5年滑動平均值分析降水量隨年份變化趨勢，平望1988—2017年降雨年際變化見圖3。

圖3 平望1988—2017年降雨年際變化

由圖3可以看出：從整體上來看，蘇州南部1988—2017年間年降水量變化趨勢較大，通過觀察5年滑動曲線可以看出，蘇州南部年降水量階段變化周期約為7～9 a。30年間最大降水量為1 602.9 mm(1999年)，年降水量最小值為768.0 mm(2003年)，30年平均降水量為1 165.7 mm，年降水量的標準方差為210.4 mm，則多雨年份降雨標準為1 376.1 mm，少雨年份降雨標準為955.3 mm。

通過比較年代際變化趨勢曲線與多年降雨平均值可以看出，20世紀90年代及21世紀10年代蘇州南部降雨的平均水平在此20年間高于多年降雨平均值，在20世紀90年代10年內，僅包含3個豐水年(1989年、1990年)，降水量分別為1 481.6 mm及1 410.5 mm，另外僅包含1個枯水年份(1989年)，年份降水量為858.1 mm。在21世紀初的10年內，年代際降水量在所調查分析的30年內達到最低，且低于多年降雨平均值，該10年內出現1個豐水年(1999年)及1個枯水年份(2003年)，降水量分別為1 602.9 mm及768.0 mm，即在所調查的30年內，蘇州南部降雨最大年份(1999年)及最小年份(2003年)均出現在21世紀初。21世紀10年代是30年間降水量較為穩定的時段。從2008年到2017年間，即21世紀10年代，蘇州南部進入雨水較為豐沛且降雨穩定的時段，該時段的年代際降水量高于21世紀初，低于20世紀90年代。且在此期間未出現枯水年份，其中2015年及2016年為豐水年份，降水量分別為1 393.5 mm及1 521.0 mm。

3 降雨年內變化

根據3個代表站的1988—2017年雨量資料，將30年資料系列每10年劃分為1個階段，分析蘇州市降水量月度、季節分布規律。

3.1 1988—1997年

1988—1997年，蘇州市降雨主要集中在3—9月，月平均降水量分別為337.5 mm、230.3 mm、285.2 mm、543.9 mm、455.1 mm、498.1 mm及253.0 mm，7個月降雨占多年總降水量比重為77.26%，降水較少的年份集中在1月、2月、10月、11月及12月份，多年月平均降水量分別為178.8 mm、201.0 mm、138.9 mm、134.6 mm及112.9 mm，降雨較少年份占多年總降水量比重為22.47%，可見蘇州市降雨主要集中在3—9月，即春夏兩季降雨較為明顯，符合蘇州“梅雨”季節降雨特征，降雨時間極不均勻，具有明顯隨季節變化特征。

3.2 1998—2007年

1998—2007年，蘇州市降雨主要集中在3—8月，月平均降水量分別為247.9 mm、247.4 mm、299.5 mm、587.9 mm、384.3 mm及430.3 mm，6個月降雨占多年總降水量比重為71.78%，降水較少的年份集中在2月、10月、11月及12月份，降雨較少4個月份多年月平均降水量分別為200.4 mm、158.4 mm、182.5 mm、140.8 mm，降雨較少年份占多年總降水量比重分別為5.93%、4.69%、5.40%及4.16%，總占比為22.47%，可見蘇州市降雨主要集中在3—8月，即春、夏兩季降雨仍較為明顯，降雨時間極不均勻，具有明顯隨季節變化特征。

3.3 2008—2017年

2008—2017年，蘇州市降雨主要集中在4—10月，月平均降水量分別為278.9 mm、295.9 mm、668.8 mm、451.6 mm、463.0 mm、301.3 mm及243.2 mm，7個月降雨占多年總降水量比重為79.94%，降水較少的年份集中在1月、11月及12月份，多年月平均降水量分別為169.3 mm、196.9 mm、126.2 mm，降雨較少年份占多年總降水量比重為14.56%，可見蘇州市降雨主要集中在4—10月，即春夏兩季降雨較為明顯，具有明顯隨季節變化特征，降雨時間極不均勻。

與20世紀90年代和21世紀初相比，21世紀10年代總降水量有所增加，且多雨月份有所增加，由20世紀90年代多年月平均降水量280.8 mm升至21世紀初多年月平均降水量281.7 mm，到21世紀10年代多年月平均降水量為305.0 mm，表明近年蘇州市降雨總量明顯增加，相比較之前月平均降水量增加約20 mm。

4 結 論

通過對1988—2017年蘇州市降雨數據進行分析，總結蘇州市降雨特征規律。

從時間上看，蘇州市在所研究時段內，降水量呈較明顯上升趨勢，其中21世紀10年代為蘇州市降水量最充沛時段，年均降水量為1 214.26 mm；20世紀90年代蘇州市降水量較少，年均降水量為1 123.18 mm；從空間上看，蘇州中部地區多年平均降水量較大，為1 192.2 mm，其次為蘇州南部1 165.7 mm，再次為蘇州北部1 119.8 mm，整體上降水量呈從蘇州中部向南北兩側降低趨勢。

從月度分布上看，蘇州市降雨主要集中在3—9月，汛期6—9月降水量最大，占全年降雨51.94%，其中6月降水量最為明顯，占全年16.14%；從季節分布上看，蘇州市降雨主要集中在春季和夏季，降雨時間極不均勻，具有明顯隨季節變化特征。

通過20世紀90年代、21世紀初和21世紀10年代3個年代際降雨特征分析，近年蘇州市降雨總量明顯增加，且多雨月份也有所增加，相比較之前2個年代際，月平均降水量增加約20 mm。