姚曉蔚，唐曉丹，董 靜，田 娟

（徐州師范大學(xué) 城市與環(huán)境學(xué)院，江蘇 徐州 221116）

徐州市降水特征及頻率分析

姚曉蔚，唐曉丹，董 靜，田 娟

（徐州師范大學(xué) 城市與環(huán)境學(xué)院，江蘇 徐州 221116）

基于1991-2009年徐州市降水資料，分析了近19年來徐州市降水量的年際和年內(nèi)變化特征，并采用皮爾遜Ⅲ型頻率曲線分析降水頻率.結(jié)果表明：徐州市多年平均年降水量為857.6mm，總體降水量基本平穩(wěn)；降水異常年份偏多，旱澇出現(xiàn)頻數(shù)相當(dāng)；年內(nèi)降水量分配不均，降水集中性強(qiáng)，主要集中于6-8月，占全年降水量的61.9％；通過降水頻率分析，離差系數(shù)Cv為0.185，偏態(tài)系數(shù)Cs為0.351，徐州市年降水量以低于多年平均值為主.

降水特征；頻率分析；皮爾遜Ⅲ型頻率曲線；離差系數(shù)；偏態(tài)系數(shù)

徐州市位于華北平原東南部，氣候?yàn)闇貛Ъ撅L(fēng)氣候.主要農(nóng)作物有小麥、水稻、玉米、棉花等.該區(qū)主要水資源來源之一為大氣降水.有研究發(fā)現(xiàn)，在氣候變暖的背景下，包括徐州在內(nèi)的華北平原地區(qū)降水呈減少趨勢(shì)，特別是從1965年以來持續(xù)減少[1-4].徐州市近年由于旱情頻發(fā)，嚴(yán)重影響了農(nóng)作物生長(zhǎng)，作為全國優(yōu)質(zhì)小麥生產(chǎn)基地，受災(zāi)最嚴(yán)重的為小麥.本文通過對(duì)1991-2009年的降水量進(jìn)行分析，找出其特征及周期頻率，為該區(qū)農(nóng)作物生長(zhǎng)管理提供科學(xué)決策的依據(jù).

1 降水特征分析

1.1 年際降水量特征分析

1.1.1 多年降水量特征分析

對(duì)徐州市1991-2009年降水量數(shù)據(jù)（表1）進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析，得出其多年平均降水量為857.6mm，近10年（2000-2009年）平均降水量為865.6mm.其中，年降水量最大的年份為2003年，年降水量為1184.7mm.年降水量最小的年份為2002年，年降水量?jī)H為582.9mm.兩者相差601.8mm，最小年降水量?jī)H為最大年降水量的49％.

表1 1991-2009年徐州市降水量

為消除周期變化，本文對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行3年移動(dòng)平均處理.移動(dòng)平均法是指根據(jù)時(shí)間數(shù)列資料，逐項(xiàng)遞推移動(dòng)，依次計(jì)算包含一定項(xiàng)數(shù)的擴(kuò)大時(shí)距平均數(shù)，形成一個(gè)新的時(shí)間數(shù)列，反映長(zhǎng)期趨勢(shì)的方法.在本文中時(shí)序數(shù)為奇數(shù)，故計(jì)算公式如下：

式中P為時(shí)序數(shù)，ai為各年份降水量.

圖1 1991-2009年徐州市降水量分配

經(jīng)過3年移動(dòng)平均處理后，由圖1可以看出，徐州近年來總體降水量基本平穩(wěn).

1.1.2 豐枯變化

對(duì)徐州市1991-2009年降水的距平百分率進(jìn)行降水豐枯特征分析（表2），將距平百分率大于10％的年份劃分為降水偏多的年份，將距平百分率小于-10％的年份劃分為降水偏少的年份[5].在國際通用的標(biāo)準(zhǔn)定義中，將距平百分率在25％～50％范圍內(nèi)的年份劃分為偏澇年份，將距平百分率在-50％～-25％范圍內(nèi)的年份劃分為偏旱年份[6]，依據(jù)此標(biāo)準(zhǔn)本文在偏多、偏少的年份劃分出了偏澇和偏旱年份.

表2 徐州市降水豐枯變化特征

表2表明，徐州多年平均降水量偏多的年份為5年，占了總年數(shù)的26.3％；偏少的年份也為5年，占總年數(shù)的26.3％；正常年份9年，占了總年數(shù)的47.4％.異常年份所占比例達(dá)到了50％以上，其中偏旱年份2年，偏澇年份3年，分別占總年數(shù)的10.5％和15.8％.說明近19年來徐州市降水異常年份雖然偏多，但是洪澇年份并不多見，降水量相對(duì)比較穩(wěn)定.

1.2 年內(nèi)降水特征分析

1.2.1 降水量月變化特征

1991-2009年徐州月平均降水量變化特征如圖2所示.可以看出，徐州市的月降水量主要分布在6-8月，三個(gè)月總降水量占全年降水量的61.9％，其中7月所占比例最大，為全年降水量的30.4％，而10月-4月7個(gè)月各月降水量所占比例均小于5％.通過表3可以看出，其中9-1月的降水量最小值皆有小于1mm的值，全年多月降水量最小值出現(xiàn)零值.可以看出全年降水集中性強(qiáng)，主要集中于每年的汛期6-8月.

圖2 1991-2009年徐州月平均降水量變化特征

從表3中根據(jù)各月降水量的標(biāo)準(zhǔn)差可以看出，6月-8月的降水量最不穩(wěn)定.而其他月份降水量的最大值與最小值相差也較為懸殊.月降水量最小值往往出現(xiàn)零值.出現(xiàn)這樣的狀況對(duì)于農(nóng)作物的生長(zhǎng)極為不利.

表3 徐州市月降水量多年變化特征

1.2.2 四季降水特征分析

對(duì)徐州市1991-2009年中四季的降水變化進(jìn)行分析，如表4所示.從歷年降水平均值的角度看，徐州市的降水峰值出現(xiàn)在夏季，占全年降水量的62％，而冬季的降水最少，一般不超過100mm，占全年降水量的6.6％，相對(duì)來說，春秋季節(jié)的降水量較為平均.這樣的降水分配主要原因是徐州屬于溫帶季風(fēng)性氣候，夏季高溫多雨，冬季寒冷干燥.從變差系數(shù)的角度看，徐州市夏季的變差系數(shù)最小，主要因?yàn)槭芊€(wěn)定的副熱帶高壓雨帶的影響.冬季最大，因?yàn)槎居行┠攴菔艿胶鼻忠u，降水量較大.而春秋較為平均.

表4 徐州四季降水變化

2 降水頻率分析

采用皮爾遜Ⅲ型頻率曲線對(duì)1991-2009年降水量進(jìn)行保證率分析，通過選型配線分析，結(jié)果如表5所示.當(dāng)保證率為50％時(shí)其年降水量為840.2mm，低于平均年降水量857.6mm.得出結(jié)論近19年來超過一半的年份其降水量低于平均年降水量.根據(jù)國際上對(duì)偏旱偏澇的定義，基于表5及統(tǒng)計(jì)分析我們可以得出偏澇年的降水量為965.0mm左右，偏旱年的降水量為780.0mm左右.同時(shí)，從表5觀察得出，徐州市近年來旱、澇年降水量相差幅度大，大澇和大旱年降水量相差621.6mm，較大旱年的年降水量還要大.離差系數(shù)CV表示隨機(jī)變量對(duì)其均值的相對(duì)離散程度,系數(shù)越大則越為離散.偏態(tài)系數(shù)CS表示系數(shù)在均值兩邊的對(duì)稱程度，其中CS<0，則為正偏；CS=0，則為正態(tài)分布；CS>0，則為負(fù)偏.通過圖1，可看出徐州近年降水量較為離散，根據(jù)計(jì)算得出 CV=0.185，CS=0.351.CS/CV=1.0.其中CS>0，則降水量小于均值比大于均值出現(xiàn)的機(jī)會(huì)要大，所以均值所對(duì)應(yīng)的頻率小于50％.

表5 不同保證率下的年降水量

3 結(jié)論

（1）從年際降水量變化特征來看徐州市多年平均年降水量為857.6mm，總體降水量基本平穩(wěn).降水異常年份偏多，但洪澇災(zāi)害不多見，旱澇出現(xiàn)頻數(shù)相當(dāng).

（2）從年內(nèi)降水量變化特征來看徐州市年內(nèi)降水量分配不均，降水集中性強(qiáng)，主要集中于6-8月，其占全年降水量的61.9％.通過多年比較降水量集中期的降水量變化幅度波動(dòng)大，其余月份的降水量最小值往往出現(xiàn)零值，不利于農(nóng)業(yè)的發(fā)展.

（3）通過降水頻率分析，離差系數(shù)CV為0.185，偏態(tài)系數(shù)CS為0.351，徐州市年降水量以低于多年平均值為主.

〔1〕朝軍彩，周順武，王傳輝，等.華北地區(qū)近 30年降水變化特征分析[J].安徽農(nóng)業(yè)科學(xué)，2010，38（34）:19644-19680.

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〔3〕李發(fā)東，宋獻(xiàn)方，張秋英，等.40年來欒城降水變化特征分析[J].水文，2006，26（1）:80-81.

〔4〕孫振華，馮紹元，楊忠山，等.1950-2005年北京市降水特征初步分析[J].灌溉排水學(xué)報(bào)，2007，26（2）:12-16.

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1673-260X（2011）10-0103-03

江蘇省徐州師范大學(xué)環(huán)境與發(fā)展創(chuàng)新實(shí)驗(yàn)室研究課題（HJ201002Z）