中國冬季日降水變化特征分析

張雨 杜雪松 叢宇辰

摘要 將中國584個氣象臺站分為8個區域，分析了1961—2011年冬季全國及各區域降水量和降水頻率，研究中國冬季降水變化特征，并探討冬季各區域降水的突變性。結果表明：1961—2011年中國冬季降水量呈增加趨勢、降水頻率呈下降趨勢。我國西北西區、西北東區、青藏高原區和東北區降水量和降水頻率均呈不同程度增加趨勢，其中西北西區2個要素上都呈顯著增加趨勢；長江中下游區、華南區和華北區降水量趨于不同程度增加，降水頻率呈不同程度減少趨勢，以長江中下游區和華南區變化最明顯。20世紀90年代和2000年后之有較大變化，2000年后降水量變化較大，全國區域平均降水量在1987年發生了突變。

關鍵詞 冬季降水；降水總量；降水頻率；變化特征

中圖分類號：P426 文獻標識碼：B 文章編號：2095–3305（2023）07–0163-03

降水和溫度是氣候變化特征中2個最重要的氣候要素。研究降水可以對洪澇、干旱、暴雨、連陰雨等自然災害進行提前防御，將損失降到最低，還會影響多種能源的開發利用。我國幅員遼闊，地處活躍的東亞季風區，各個區域降水情況不同，而不同地區的氣候變化也各有特點，因此在討論我國降水情況時，分區分析才能更清晰、準確地得出結論。王紹武等[1]曾給出東部35個站百年降水序列；翟盤茂等[2]對近40～50年中國降水研究表明，全國年降水量呈減少趨勢，但西部降水量增長趨勢明顯，其中最明顯的是西北，西南部分地區出現減少趨勢。以中國584的氣象站點1961—2011年的逐日降水資料為基礎，對降水趨勢的空間及時間分布特征進行分析，從降水量和降水頻率2個方面的空間分布和趨勢分布進行分析，分析各個年代際的平均值，以更清晰地了解我國降水情況，以及51年來冬季日降水變化。

1 資料和方法

1.1 資料

選取1961—2011年我國584個地面觀測站的逐日降水資料，降水頻率在本文被定義為12、1、2月有降水的天數占總天數的百分比。

1.2 方法

本文分析中國不同區域冬季降水的變化情況時，采用文獻的劃分方法，按氣候區將全國分為8個區[1]。圖1中斜線和位于120°E的豎線基本沿多年平均年總降水量400 mm等值線，這大致是干旱/半干旱區與濕潤/半濕潤區的分界線；位于107.5°E的豎線將全國分為東、西2個部分；東部則按中國夏季雨帶的推進過程劃分為4個區；西部位于97.5°E的豎線大致沿西藏自治區和四川省的交界線；位于102.5°E的豎線為西北地區降水增加區域和減少區域的分界線。為了反映降水氣候特征的長期趨勢變化，本研究采用了一元線性趨勢分析對資料序列進行變化趨勢分析。在分析冬季降水的氣候傾向率時，采用最小二乘法計算氣象要素值與時間的線性回歸系數，即得到降水傾向率。由于去掉了氣象要素的均方差和單位對線性回歸系數數值大小的影響，從而可在不同地理位置、不同氣候要素之間比較趨勢變化的大小，同時可以對計算所得到的傾向率進行相關系數的統計檢驗。傾向率為正（負）時，表示氣候要素在所統計的時間內有線性增加（減少）的趨勢[2-6]。

2 結果與分析

2.1 降水量的時空分布及變化

2.1.1 冬季降水量的空間分布及變化

我國冬季平均降水量大體由東南區向西北區遞減（圖1）。長江中下游地區、華南地區和西南地區降水量較大，普遍大于90 mm，廣東福建沿海地區，降水量達到180 mm以上；降水量最小的區域為西北西區，降水量在30 mm以下。

由圖2可以看出，西北西區、西北東區、東北區、華北區、華南區、青藏高原區長江中下游區的降水都能顯示出較為明顯的增長趨勢，西北西區和西北東區更為顯著；相反，西南區降水呈現較為明顯的減少趨勢。

2.1.2 中國8個分區冬季降水量的年際和年代際變化 長江中下游地區的年變化趨勢呈明顯的上升趨勢，在20世紀60年代、70年代、90年代以及2000年后都呈現了較明顯的增長趨勢。20世紀80年代相比20世紀70年代的降水量的年變化有所減少，但總的趨勢是呈上升趨勢。西南地區的年變化趨勢呈較弱的下降趨勢，各年代的值有所波動，且最低值為20世紀70年代，最高值為20世紀90年代，但總體呈較弱的下降趨勢。西北西地區的年變化趨勢呈明顯的上升趨勢，在20世紀60年代、70年代、90年代以及2000年后都是呈現了一個較明顯的增長趨勢。但是20世紀80年代相比20世紀70年代的降水量的年變化有所減少，但總的趨勢是呈上升趨勢。西北東地區的年變化趨勢呈上升趨勢，各年代的值有所波動，20世紀60年代為最低值，其他各年代都較20世紀60年代有上升趨勢，其中以2000年后為最大。華南地區的年變化趨勢呈明顯的上升趨勢，在20世紀70年代、80年代和90年代都是呈增長趨勢。但是2000年后相比20世紀90年代的降水量的年變化有所減少。華北地區的年變化趨勢呈非常不明顯的上升趨勢，各年代的變化上下波動較明顯，20世紀70年代相比60年代降水量的年變化有顯著增加，而在20世紀70年代、80年代和90年代之間的降水量都是呈現了較明顯的下降趨勢。2000年后相比于90年代的降水量的年變化有所增加。高原地區的年變化趨勢呈上升趨勢，在60年代、70年代、80年代以及90年代都是呈現了明顯的增長趨勢。但是在2000年以后，降水量的年變化有明顯的下降。但總的趨勢是呈上升趨勢。東北地區的年變化趨勢呈上升趨勢，各年代的變化有一定程度的波動，2000年后相比90年代的降水量的年變化有明顯的上升趨勢[7]。

長江中下游地區、西北西地區、西北東地區、華南地區、華北地區、青藏高原地區以及東北地區為上升趨勢，其中西北西地區、西北東地區和青藏高原地區上升趨勢最顯著，其他幾區的上升趨勢較弱，不明顯。相反，西南地區則呈下降趨勢，氣候傾向率為-0.12 mm/10年（表1）。

2.2 降水頻率的時空分布及變化

2.2.1 冬季降水頻率的空間分布及變化 我國冬季降水頻率有東南向西北遞減。長江中下游地區、華南地區和西南地區降水頻率較大，普遍大于0.25，尤其是西南地區降水頻率達到0.4；降水頻率較小的區域為西北西區和西北東區，在0.1以下（圖3）。

我國南部大部分地區降水頻率都呈減少趨勢，其中主要是西南、華南、華北以及長江中下游地區較為顯著，而且局部地方的降水頻率氣候傾向率達-1.6%/10年，而新疆北部呈較明顯的增加趨勢（表2、圖4）。

2.2.2 中國8個分區冬季降水頻率的年際和年代際變化 長江中下游地區降水頻率呈下降趨勢，各年代平均值隨時間逐年下降，2000年后有所上升，但總體趨于下降。西南地區年降水頻率呈下降趨勢，20世紀60～80年代降水頻率呈明顯的下降趨勢，90年代較80年代有所增加，而2000年后較20世紀90年代有所減少。西北西地區年降水頻率呈增加趨勢，20世紀70年代較60年代有所增加，20世紀80年代較70年代有所減少。從20世紀80年代至2000年以后的降水頻率為逐年增加。西北東地區的降水頻率的年變化趨勢呈上升趨勢。從20世紀60～80年代逐年增加，90年代較80年代有所減少，但2000年以后有所增加。華南地區的降水頻率的年變化趨勢呈下降趨勢。從20世紀60年代至2000年后逐年的減少。華北地區的降水頻率的年變化趨勢呈下降趨勢。各年代的變化有一定程度的波動，20世紀70年代較60年代有所增加，70～90年代逐年減少，2000年以后又有所增加，但整體呈下降趨勢。青藏高原地區的降水頻率的年變化趨勢呈現上升趨勢。從20世紀60～90年代逐年增加，但在2000年以后的降水頻率較90年代有大幅度減少。東北地區降水頻率的年變化趨勢呈很弱的上升趨勢。各年代變化趨勢不大，幾乎為一個固定大小的值，但總體呈小幅度上升趨勢[8-10]。

西北西地區、西北東地區、青藏高原地區及東北地區出現上升趨勢，其中西北西地區的上升趨勢最顯著，其他幾區上升趨勢較弱。相反，長江中下游地區、西南地區、華南地區及華北地區呈下降趨勢，其中長江中下游地區、西南地區、華南地區下降趨勢最顯著。

3 結論

（1）就全國范圍來看，我國冬季降水量趨于增加的地區比降水頻率呈增加趨勢的地區更大，即降水量普遍呈增加趨勢，而降水頻率普遍呈下降趨勢。20世紀70年代相對60年代，冬季降水量增加的地區較多，小部分地區呈減少趨勢；20世紀80年代相對于70年代，降水量增加的地區有所減少；20世紀90年代較80年代，降水量增加地區較多，小部分地區為減少趨勢；2000年以后相對于20世紀90年代，降水量增加地區和降水量減少地區變化顯著。

（2）西北西區、西北東區、青藏高原區和東北區降水量和降水頻率都呈增加趨勢，且都有不同程度增加，其中西北西區增加趨勢最顯著；長江中下游區、華南區和華北區降水頻率呈不同程度減少趨勢，且降水量呈不同程度增加趨勢。

參考文獻

[1] 王紹武，龔道溢.全新世幾個特征時期的中國氣溫[J].自然科學進展，2000（4）： 39-46.

[2] 翟盤茂，任福民，張強.中國降水極值變化趨勢檢測[J].氣象學報，1999（2）：81-89.

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Analysis on the Variation Characteristics of Daily Precipitation in Winter in China

Zhang Yu et al（Gongzhuling Meteorological Bureau， Changchun， Jilin 136100）

Abstract Divide 584 meteorological stations in China into 8 regions， analyze the precipitation and precipitation frequency across the country and various regions during the winter of 1961-2011， study the characteristics of winter precipitation variation in China， and explore the abrupt changes in winter precipitation in various regions. The results show that from 1961 to 2011， the winter precipitation in China showed an increasing trend， while the precipitation frequency showed a downward trend. The precipitation and frequency in the northwest western region， the northwest eastern region， the Qinghai-Tibet Plateau region， and the northeast region of China all show an increasing trend to varying degrees， with a significant increase in both elements in the northwest western region; The precipitation in the middle and lower reaches of the Yangtze River， South China， and North China tends to increase to varying degrees， and the frequency of precipitation decreases to varying degrees， with the most significant changes in the middle and lower reaches of the Yangtze River and South China. There was a significant change between the 1990s and after 2000， with significant changes in precipitation after 2000. The national regional average precipitation experienced a sudden change in 1987.

Key words Winter precipitation; Total precipitation; Precipitation frequency; Changing characteristics