李靜睿，李定安，劉佩佩，張向榮

(1.安康市氣象局，陜西安康　725000；2.寶雞市氣象局，陜西寶雞　721006)

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安康市近45年汛期降水變化特征分析

李靜睿1，李定安1，劉佩佩1，張向榮2

(1.安康市氣象局，陜西安康725000；2.寶雞市氣象局，陜西寶雞721006)

摘要：利用安康市1969—2013年汛期(5—10月)日降水量資料,分析安康汛期降水的變化特征。結(jié)果表明:安康市汛期降水量年際變化整體呈增多趨勢，線性傾向率為7.47 mm/10 a，但各區(qū)縣不完全一致；汛期各月降水量，5、7、8月為增多趨勢，6、9、10月為減少趨勢。通過Morlet小波分析，發(fā)現(xiàn)安康市汛期降水量1975—1985年表現(xiàn)為準(zhǔn)4 a的周期變化，1996—2008年表現(xiàn)為2～3 a周期變化且顯著性較高，除旬陽縣外各區(qū)縣在20世紀(jì)90年代中后期以后年際變化較為劇烈。安康市汛期暴雨整體呈南多北少分布，紫陽縣為安康市的降水中心和暴雨中心，安康市除嵐皋縣外其他區(qū)縣的暴雨呈增加趨勢。

關(guān)鍵詞：安康；汛期降水；特征分析；暴雨

在全球氣候變暖的背景下,氣候研究在全球變化研究中有著重要的地位與作用,對(duì)中國區(qū)域氣候變化規(guī)律、變化趨勢的研究一直是中國氣象界所關(guān)注的重大研究課題[1]。在氣候變化中,氣溫、降水的異常經(jīng)常導(dǎo)致氣象災(zāi)害的發(fā)生,二者起著主導(dǎo)作用[2]。而在全球各種自然災(zāi)害造成的損失中洪澇占40%,可見水災(zāi)損失的嚴(yán)重性[3]。洪澇災(zāi)害的發(fā)生不但與降水量有一定的關(guān)系,在很大程度上還與降水在時(shí)間上的分布不均有關(guān)。安康地處陜西省最南端，北依秦嶺,南靠巴山，有河谷盆地、淺山丘陵和中高山區(qū)三種地貌,地形復(fù)雜,兼具北亞熱帶和暖溫帶氣候特征[4]，暴雨是當(dāng)?shù)刂饕臑?zāi)害性天氣之一，易造成洪澇災(zāi)害，引發(fā)山體滑坡和泥石流等次生災(zāi)害，對(duì)經(jīng)濟(jì)發(fā)展和人民生活等有很大影響，特別是短歷時(shí)暴雨危害更大[5]。安康處于漢江上游，暴雨洪澇災(zāi)害對(duì)漢江中游也有一定影響。安康市降水，尤其是暴雨主要集中在汛期,因此有必要分析安康市汛期降水，特別是暴雨天氣發(fā)生規(guī)律及變化特征，以期為汛期準(zhǔn)確預(yù)報(bào)暴雨天氣和防災(zāi)減災(zāi)提供參考依據(jù)。

1資料與方法

數(shù)據(jù)采用1969—2013年汛期(5月1日—10月31日)安康市10區(qū)縣臺(tái)站逐日降水資料(A文件資料)，定義安康全市日降水量為10區(qū)縣日降水量的平均值，同時(shí)定義單站某日24 h(20—20時(shí)，北京時(shí))降水量≥50 mm記為該站1次暴雨，安康市汛期年暴雨站次為各站暴雨頻次之和。運(yùn)用數(shù)理統(tǒng)計(jì)分析安康市及10區(qū)縣汛期降水的空間分布特征，運(yùn)用5點(diǎn)平滑和一元線性回歸方法對(duì)安康市汛期降水的時(shí)間變化規(guī)律和趨勢變化進(jìn)行研究，利用Morlet小波[6]分析方法分析其周期性，用Mann-Kendall檢驗(yàn)[7]進(jìn)行突變分析。

2汛期降水時(shí)間變化特征

2.1年際變化

1969—2013年45 a間，安康市年平均汛期降水量達(dá)746.61 mm，占全年降水的83.93%。從圖1可看出，安康市汛期降水變化為“增加—減少—增加—減少—增加—減少”的波動(dòng)過程，整體呈增多趨勢，變化傾向率為7.47 mm/10 a,1983年最多為1 099.1 mm，1997年最少為455.46 mm。安康市汛期降水量1969—1983年為增多趨勢，其中1974—1977年略有減少；1983—1999年為減少趨勢；2000—2011年為增多趨勢；2012—2013年為減少趨勢。1995—2013年安康市汛期降水量年際變化劇烈。

因安康市地形復(fù)雜，各區(qū)縣的氣候背景不同，其降水量變化趨勢也差別較大。由表1可看出，除嵐皋縣、旬陽縣汛期降水量表現(xiàn)為減少趨勢外，其他各縣區(qū)均為增多趨勢。其中，紫陽縣的增多趨勢最為明顯，旬陽縣的減少趨勢最為顯著，鎮(zhèn)坪縣的變化幅度最小。

圖1　1969—2013年安康市汛期降水年際變化趨勢圖

mm/10 a

2.2月變化

安康市45 a間月平均降水量7月最多為167.52 mm，9月次之為133.27 mm，10月最少為81.25 mm。通過對(duì)汛期各月降水資料做5點(diǎn)平滑和趨勢分析，可以得到：6、9、10月安康市降水總體表現(xiàn)為減少趨勢；5、7、8月表現(xiàn)為增多趨勢。5月降水量(圖2a)的氣候傾向率最大達(dá)6.99 mm/10 a，通過5點(diǎn)平滑可以看出，年代際間的變化趨勢表現(xiàn)為“增多—減少—增多—減少—增多”5個(gè)較為明顯的變化階段：1969—1978年呈增多趨勢，1979—1982年呈減少趨勢，1983—1988年呈增多趨勢，1989—1999年為減少趨勢，且年際間的變化較大，2000年以后表現(xiàn)為增多趨勢。9月降水量(圖2b)的氣候傾向率為-10.618 mm/10 a，通過5點(diǎn)平滑可以看出年代際間的變化趨勢變化主要表現(xiàn)為“減少—增多—減少—增多—減少”5個(gè)較為明顯的變化階段：1969—1980年呈減少趨勢，1981—1985年呈增多趨勢，1986—2001年減少趨勢較為明顯，從2002年開始又逐年增多，尤其在2008年以后增多幅度尤其明顯，但2013年又明顯減少。

圖2　1969—2013年5月(a)和9月(b)安康市降水變化趨勢圖

2.3周期變化

在對(duì)安康市汛期降水的變化趨勢分析過程中發(fā)現(xiàn)其存在一定的周期變化，故運(yùn)用Morlet小波分析方法對(duì)其周期性進(jìn)行分析。由圖3a可以看出，安康市汛期降水在1975—1985年表現(xiàn)為準(zhǔn)4 a的周期變化，在1996—2008年表現(xiàn)為2～3 a周期變化且顯著性較高。同時(shí)通過對(duì)安康市降水變化的突變分析(圖略)可以看出，安康市汛期降水沒有明顯的轉(zhuǎn)折出現(xiàn)，整體處于波動(dòng)期，說明安康市的汛期降水氣候特征比較穩(wěn)定。

對(duì)安康市十區(qū)縣來說：石泉縣(圖3b)、寧陜縣、漢濱區(qū)、白河縣存在相似的周期變化，即在20世紀(jì)70年代中期到80年代中后期表現(xiàn)為準(zhǔn)4 a的周期變化，20世紀(jì)末到2008年左右存在2～3 a的周期震蕩，在2005年前后的顯著性最高。漢陰縣、嵐皋縣、平利縣存在相似的周期變化，在20世紀(jì)90年代中期到21世紀(jì)初存在3～4 a的周期震蕩，另外1997—2008年左右有2～3 a的周期震蕩，且其顯著性最高。同時(shí)，研究發(fā)現(xiàn)安康市十區(qū)縣除旬陽縣在1995年后的周期變化顯著性相對(duì)較小外，其他區(qū)縣在1995年后短周期震蕩顯著且存在多周期變化。而紫陽縣在2005年后表現(xiàn)為5～6 a的較長周期震蕩，故在1997年后紫陽縣一直呈現(xiàn)汛期降水增多趨勢。

寧陜縣、石泉縣、漢濱區(qū)、旬陽縣、白河縣地處秦嶺南部迎風(fēng)坡，在安康市位置相對(duì)偏北，且石泉縣、漢濱區(qū)、白河縣位于漢江河谷地帶，這些相似的地理氣候背景導(dǎo)致其汛期降水量有相似的周期變化。漢陰縣、嵐皋縣、平利縣、鎮(zhèn)坪縣地處巴山北麓，在安康市位置相對(duì)偏南，有相似的高山丘陵氣候背景，故存在相似的汛期降水量變化周期。

陰影區(qū)為通過α=0.01的顯著性檢驗(yàn)；虛線為邊界影響線圖3　1969—2013年汛期平均降水量小波分析能譜(a安康市,b石泉縣)

3汛期降水和暴雨空間分布特征

從圖4可看出，安康市汛期降水量的分布整體為南部多北部少，從717.7～1 041.5 mm不等，其中紫陽縣最多，旬陽縣最少。汛期年平均降水中心在紫陽縣，為898.2 mm；白河縣最少，為612 mm。從表4可以看出，安康市暴雨整體也呈南多北少分布，且全市7月出現(xiàn)暴雨的頻次最多；紫陽縣不僅是降水中心，同時(shí)也是暴雨中心，暴雨累計(jì)發(fā)生頻次達(dá)155次；旬陽縣累計(jì)發(fā)生頻次最少為53次。安康市暴雨年平均發(fā)生頻次為20.9站次，安康市暴雨站次呈增多趨勢，變化傾向率為0.86站次/10 a。對(duì)各區(qū)縣而言，除嵐皋縣為減少趨勢(變化傾向率為-0.57次/10 a)外，其他各區(qū)縣汛期暴雨均為增多趨勢，其中石泉的變化傾向率最大，為0.99次/10 a?？傮w而言，安康市西北部北依秦嶺的石泉，東南部南接巴山的鎮(zhèn)坪，以及地處大巴山深處的紫陽同屬高山站，受地形影響其出現(xiàn)暴雨的頻次相對(duì)較高。

圖4　1969—2013年安康市汛期降雨量空間分布圖(單位：mm)

區(qū)縣名最大日降水量/mm出現(xiàn)時(shí)間暴雨頻次/次大暴雨頻次/次寧陜縣304.52003-08-29914石泉縣119.81992-08-13947漢陰縣163.71998-08-141078紫陽縣179.31974-08-0315513漢濱區(qū)142.81982-07-21835嵐皋縣134.92010-07-181142平利縣112.41997-07-04842鎮(zhèn)坪縣174.22004-07-161036旬陽縣116.61975-08-09535白河縣99.41977-07-17550

5結(jié)論

(1)1969—2013年45 a間，安康市平均汛期降水量達(dá)746.61 mm，整體呈波動(dòng)增多趨勢，變化傾向率為7.47 mm/10 a；安康市汛期降水氣候特征比較穩(wěn)定，沒有明顯的突變。安康十區(qū)縣除嵐皋縣和旬陽縣外, 汛期降水量均為增多趨勢。

(2)安康市汛期降水1975—1985年表現(xiàn)為準(zhǔn)4 a周期變化，1996—2008年表現(xiàn)為2～3 a周期變化且顯著性較高。寧陜縣、石泉縣、漢濱區(qū)、白河縣汛期降水存在相似的周期變化，漢陰縣、嵐皋縣、平利縣存在相似的周期變化。同時(shí)，1995年后安康市除旬陽縣的周期變化的顯著性相對(duì)較小外，其他區(qū)縣短周期震蕩顯著且存在多周期變化。

(3)近45 a全市汛期各月降水量，5、7、8月總體表現(xiàn)為增多趨勢，6、9、10月為減少趨勢，其中5月和9月變化最明顯,變化趨勢率分別為6.99 mm/10 a和-10.618 mm/10 a。汛期暴雨主要集中在7月，且除嵐皋縣外，各區(qū)縣暴雨呈增多趨勢。

(4)安康市汛期降水量整體呈南部多北部少分布，紫陽、石泉、鎮(zhèn)坪等高山站出現(xiàn)暴雨的頻次相對(duì)較高，其中紫陽既是安康的降水中心，也是暴雨中心。

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基金項(xiàng)目：天門市氣象局創(chuàng)新基金項(xiàng)目201201

作者簡介：成道(1984—)，男，漢族，湖南衡南人，學(xué)士，工程師，主要從事農(nóng)業(yè)氣象研究。

收稿日期：2015-08-10

文章編號(hào)：1006-4354(2015)06-0014-04

中圖分類號(hào)：P468.027

文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A