濱州市降水量系列代表性分析

霍曉晨，論 攀，王魯凱

（濱州市水文中心，山東 濱州256609）

濱州市屬于華北季風區，位于干燥與濕潤氣候中間環境的過渡區，來自東南沿海和太平洋面的暖濕氣團是造成降水的主要因素。由于不同的年份和季節不同時期的氣象狀態發生變動，降水量可能會在一定時期內呈現年際或者期間的變動。濱州市的降水量年際變動幅度比較大，全市多年平均（1956—2000）年降水量大約575.4 mm，低于全國的平均水平，豐水年降水量最大可高達1 097.0 mm（1964年），枯水年降水量最小時也只有332.4 mm（1968年），最大年降水量是最小年平均降水量的3.3倍。豐枯交替，旱澇不均，并且有明顯的周期性變化規律。

濱州市水面蒸發量（E601型蒸發器）多年平均值在1 100～1 250 mm之間，全市差別不大，水面蒸發量等值線圖呈西南—東北走向。年平均氣溫12.4～13.1℃，無霜期193～197 d。

1 年降水量系列代表性分析

1.1 基本資料

本次評價，根據全市雨量站分布情況，共選用22個雨量站，站網密度為429.3 km2/站。通過分析年降水量統計參數的穩定性，以及1956—2000年和1980—2000年兩個降水量的豐、枯程度，豐、枯水年出現次數，連豐、連枯水年分析，來判定兩個同步期年降水量系列的代表性。

評價統一使用1956—2000年（45年）同步期系列數據，對實測資料不足45年的進行了插補。對少數系列較短或有缺測（年或月）資料的站進行插補延長。采取借用鄰站同期降水資料的方法，原則是借用站和插補站之間插補距離較近（一般平原區在10 km以內），氣候及下墊面條件接近，且借用資料年數較短。共計1 041站年資料，其中實測資料為990站年，插補資料為51站年。

在選用的22個雨量站中，主要代表站16個（指含有1956—2000年系列完整資料或1956—2000年資料不完整，但總資料系列長度達42年以上的站），輔助站6個（資料系列長度大于等于30年，小于42年的站）。為保證成果的質量，對選用的各站資料進行合理的檢查，重點審查特大、特小值。對有疑問的資料，通過對鄰站資料對照，查清原因，予以說明和更正，保持資料系列的一致性。

1.2 統計參數穩定性分析

本次選取市內具有40年以上降雨觀測資料的堡集閘雨量站作為研究案例，來分析降水統計參數的穩定性。本文采用年度降水量累計平均值法與變差系數法兩種方法進行了綜合的比較與分析。通過繪制一條曲線，來確定各個參數相對穩定所需的年限。

堡集閘站年降水量累積平均值過程線和Cv值逐年累積平均過程線見圖1、圖2。

圖1 堡集閘站年降水量累積平均值過程線

圖2 堡集閘站Cv值逐年累積平均過程線

由圖1、圖2可以明顯地看出，降水量均值和Cv值逐年累積平均過程線隨著時間變化漸趨穩定，一般40年左右即可達到穩定時間。

1.3 長短系列統計參數對比分析

分別計算短系列與長系列統計參數（多年平均降水量、Cv）的比值，來分析短系列的代表性。

通過對比長短系列統計參數，來評定不同長度系列的代表性，見表1。

表1 堡集閘站長短系列統計參數誤差統計表

由表1可以看出，兩個短期系列的均值和Cv值與長期系列的統計參數都相對接近，但還是有略微差別。1956—2000年短系列均值比1952—2000年長系列偏大0.27%，Cv值無偏差；1980—2000年短系列值偏小2.2%，Cv值誤差相對來說較大，偏大了14.3%。但從總體來說，兩個短期系列還是比較接近于總體分布。

1.4 長短系列不同年型頻次分析

對不同樣本長系列的頻率曲線代表總體分布，按頻率劃分為5種年型。特豐水年P＜12.5%；偏豐水年12.5%＜P≤37.5%；平水年37.5%＜P≤62.5%；偏枯水年62.5%＜P≤87.5%；特枯水年P＞87.5%。

通過統計不同系列出現的頻次，來分析短系列5種年型出現的頻次情況。如果短系列5種年型出現的頻次比較接近于長系列的頻次分布，則認為有較好代表性。

由表2可以看到，1956—2000年和1980—2000年兩個短系列的代表性都相對較好。但相對來說，1956—2000年這個系列的代表性會更好一些。

表2 堡集閘站長短系列豐、平、枯年型頻次分析統計表

1.5 連豐、連枯水年分析

式中：Xi為年降水量，x和δ分別為年降水量均值和標準差。

根據表3，統計堡集閘水文站豐、枯水年出現次數，統計結果列入表4中。

表3 堡集閘水文站豐、枯水年降水量標準表mm

由表4可以看出：在1952—2000年系列中，豐水年出現15次，占30.6%；枯水年出現20次，占40.8%；出現連豐年4次，連枯水年6次。

表4 堡集閘水文站豐、枯水年，連豐連枯出現次數

在1956—2000年系列中，豐水年出現14次，占31.1%；枯水年出現18次，占40.0%；出現連豐年4次，連枯水年5次。

在1980—2000年系列中，豐水年出現6次，占28.6%；枯水年出現8次，占38.1%；出現連豐年2次，連枯水年3次。

總之，根據堡集閘水文站連豐、連枯水年分析結果，1956—2000年和1980—2000年兩個系列的代表性都比較好。

3 結果分析

通過上述分析綜合得出的相關研究結果顯示，選取的1956—2000年和1980—2000年兩個短系列的代表性都比較好，說明短系列資料同樣具有較好的代表性，其中又以1956—2000年系列代表性要更好一些。