黃云仙 鄭 穎
(湖南省水利水電勘測(cè)設(shè)計(jì)研究總院 長(zhǎng)沙市 410007)
洞庭湖區(qū)地處中北亞熱帶濕潤(rùn)氣候區(qū),具有“氣候溫和,四季分明,熱量充足,雨水集中,春溫多變,春秋多旱,嚴(yán)寒期短,暑熱期長(zhǎng)”的氣候特點(diǎn)。湖區(qū)年平均氣溫(16.4~17)℃,極端最低溫度-18.1℃(臨湘),極端最高溫度 43.6℃(益陽(yáng));無(wú)霜期長(zhǎng),年降雨量(1 100~1 400)mm,由外圍山丘向內(nèi)部平原減少,4~6月降雨占年總降水量50%以上,多為大雨和暴雨,若遇各水洪峰偶遇,易成洪、澇、漬災(zāi)。下面根據(jù)洞庭湖區(qū)14個(gè)氣象站1960~2009年50年的氣象統(tǒng)計(jì)資料,對(duì)洞庭湖的氣溫、降雨量和蒸發(fā)量的年際、年內(nèi)變化特征進(jìn)行分析,并對(duì)變化趨勢(shì)進(jìn)行初步探討。
根據(jù)洞庭湖區(qū)地域特征,將洞庭湖區(qū)劃分為四部分:東洞庭湖、南洞庭湖、西洞庭湖和洞庭湖腹地,覆蓋14個(gè)氣象站。東洞庭湖區(qū)的代表站為岳陽(yáng)、汨羅兩個(gè)氣象站;南洞庭湖區(qū)的代表站為長(zhǎng)沙、寧鄉(xiāng)、湘陰、益陽(yáng)和沅江5個(gè)氣象站;西洞庭湖區(qū)的代表站為常德、漢壽、澧縣和臨澧4個(gè)氣象站;洞庭湖腹地的代表站為安鄉(xiāng)、華容和安鄉(xiāng)3個(gè)氣象站。本文選取上述14個(gè)氣象站1960~2009年的氣象統(tǒng)計(jì)資料,采用非參數(shù)統(tǒng)計(jì)檢驗(yàn)方法對(duì)洞庭湖4個(gè)區(qū)域的氣溫、降雨量和蒸發(fā)量的變化特征進(jìn)行分析。
檢驗(yàn)方法如下:
對(duì)于氣候序列 xi,在 i時(shí)刻,i=1,2…,n-1,有
可見(jiàn),ri是 i時(shí)刻以后的數(shù)值 xj,j=i+1…,n大于該時(shí)刻值xi的樣本個(gè)數(shù)。計(jì)算統(tǒng)計(jì)量:
顯見(jiàn),對(duì)于遞增直線,ri序列為 n-1,n-2,…,1,這時(shí)Z=1,對(duì)于遞減直線Z=-1,Z值在1~-1之間變化。
給定顯著性水平α,假定α=0.05,則判據(jù)
若│Z│>Z0.05,則認(rèn)為變化趨勢(shì)在α=0.05顯著性水平下是顯著的。
主要計(jì)算步驟為:
(1)對(duì)原氣候序列或用某種方法得到的趨勢(shì)序列,計(jì)算其秩統(tǒng)計(jì)量ri。
(2)計(jì)算統(tǒng)計(jì)量Z。
(3)計(jì)算判斷 Z0.05,若│Z│>Z0.05則判斷變化趨勢(shì)是顯著的。
3.1.1 年際變化
圖1顯示了洞庭湖4個(gè)區(qū)域1960~2009年的年均氣溫變化。其中,1964~1977年連續(xù)14年的平均氣溫低于多年平均氣溫,1997~2009年連續(xù)13年的平均氣溫皆超過(guò)多年平均氣溫。從統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)及圖1得出,洞庭湖4個(gè)區(qū)域年均氣溫都呈顯著上升趨勢(shì)(顯著性水平0.05)。
圖1 洞庭湖各區(qū)氣溫年際變化
4 個(gè)區(qū)域的平均氣溫變化趨勢(shì)及變幅見(jiàn)附表。南洞庭湖和東洞庭湖年均氣溫為4個(gè)區(qū)域中的最高和最低,分別為17.14℃和16.03℃,4個(gè)區(qū)的氣溫變幅為(+0.18~0.23)℃/10a。
附表 洞庭湖各區(qū)年平均氣溫變化趨勢(shì)
3.1.2 年內(nèi)變化
洞庭湖4個(gè)區(qū)域1960~2009年月平均氣溫變化表現(xiàn)出較好的一致性,平均氣溫大多有升高的趨勢(shì),其中以2月、3月、4月最為明顯,升溫速率達(dá)到(0.35~0.50)℃/10a;5 月、6 月、10 月、11 月、12 月次之,而8月則有所降低,其他月份變化不是很顯著。
3.2.1 年際變化
洞庭湖4個(gè)區(qū)域1960~2009年歷年年降雨量和5~10 月降雨量的變化趨勢(shì)見(jiàn)圖 2(a)和圖 2(b)。針對(duì)各區(qū)年降雨量進(jìn)行趨勢(shì)分析計(jì)算,結(jié)果表明:洞庭湖各地區(qū)年降雨量和5~10月降雨量沒(méi)有明顯變化趨勢(shì)。
圖2 洞庭湖各區(qū)降雨量年際變化
3.2.2 年內(nèi)變化
洞庭湖4個(gè)地區(qū)1960~2009年年均月降雨量分配過(guò)程見(jiàn)圖3。月降雨量呈現(xiàn)出明顯的年內(nèi)分布不均勻特征,降雨量主要集中在4~9月。以4個(gè)地區(qū)月降雨量平均值統(tǒng)計(jì),年內(nèi)分布主要有如下特點(diǎn):洞庭湖4個(gè)地區(qū)多年平均降雨量1 329.6mm,其中汛期4~9月降雨量884.6 mm,占年降雨量的66.5%,非汛期站33.5%。降雨量主要集中在4~6月,3個(gè)月的降雨量占年降雨量的41.4%,全年以6月份降雨量最多,占年降雨量的14.9%,以12月份降雨量最少,僅44.7mm,占年降雨量的3.4%。
圖3 洞庭湖各區(qū)月平均氣溫分布
3.3.1 年際變化
洞庭湖4個(gè)地區(qū)1960~2009年年平均蒸發(fā)量變化如圖4,針對(duì)各區(qū)年蒸發(fā)量進(jìn)行趨勢(shì)分析計(jì)算,結(jié)果表明,洞庭湖各地區(qū)年蒸發(fā)量沒(méi)有明顯變化趨勢(shì)。
圖4 洞庭湖各區(qū)年蒸發(fā)量年際變化
3.3.2 年內(nèi)變化
洞庭湖4個(gè)地區(qū)1960~2009年月蒸發(fā)量變化表現(xiàn)出較好的一致性,3月、4月、5月、11月蒸發(fā)量有升高的趨勢(shì),其中以3月、4 月最為明顯,蒸發(fā)變幅達(dá)到(1.33~3.5)mm/10a;6月、7月、8月、9月則有下降的趨勢(shì),其中8月最為明顯。
(1)洞庭湖4個(gè)區(qū)1960~2009年年平均氣溫呈顯著上升趨勢(shì),氣溫變幅為(+0.18~0.23)℃/10a,其中春冬季的氣溫升幅最為明顯,夏季的氣溫反而有所降低。
(2)4個(gè)區(qū)歷年年降雨量和5~10月的降雨量的變化趨勢(shì)并不明顯,汛期4~9月的降雨量占全年的66.5%。
(3)4個(gè)區(qū)年蒸發(fā)量也沒(méi)有顯著的變化趨勢(shì),3、4月份的蒸發(fā)量升高變幅最大,而8月份則下降最多。
在1960~2009年過(guò)去的50年中,全球氣候變暖加劇,洞庭湖的氣候也發(fā)生了變化,尤其是冬季氣溫有所升高,但降雨量和蒸發(fā)量仍保持相對(duì)穩(wěn)定。