孔寧寧++李慧++李楠

摘要 利用聊城市8個氣象站點(diǎn)的降水資料，采用ArcGIS的克里格插值方法、線性回歸、M-K突變檢驗(yàn)、小波分析等方法分析了聊城市降水的時空分布特征。結(jié)果表明，1962—2015年年降水及夏、秋、冬季均呈現(xiàn)不顯著減少趨勢，春季降水為增加趨勢。突變檢驗(yàn)發(fā)現(xiàn)，各年及各季節(jié)均有突變發(fā)生的年份，其中春季降水在1990年前后突破顯著性檢驗(yàn)，降水表現(xiàn)為明顯的增加趨勢；年降水小波分析中，旱澇較為頻繁，經(jīng)歷了降水的偏多—偏少—偏多—偏少的循環(huán)交替變化，年降水主周期為3～4年，季節(jié)降水周期各不相同，以周期3年為主。

關(guān)鍵詞 降水；變化特征；周期；突變檢驗(yàn)；小波分析；山東聊城

中圖分類號 P467 文獻(xiàn)標(biāo)識碼 A 文章編號 1007-5739（2017）08-0213-03

Analysis on Change Characteristics and Periodicity of Precipitation in Liaocheng City

KONG Ning-ning LI Hui LI Nan HAN Xue-lei

（Liaocheng Meteorological Bureau of Shandong Province，Liaocheng Shandong 252000）

Abstract Based on the precipitation data of eight meteorological stations in Liaocheng City，the spatial and temporal distribution of precipitation in Liaocheng City was analyzed by using the methods of Kriging interpolation of ArcGIS，linear regression，M-K abrupt change test and wavelet analysis. The results showed that in recent 54 years，annual precipitation and precipitation of summer，autumn and winter presented insignificant decreasing trends，spring precipitation presented an increasing trend. The abrupt change test showed that there were abrupt change years of annual and seasonal precipitation，in which the spring precipitation showed a significant increasing trend around 1990. The wavelet analysis of annual precipitation showed that the drought and flood were more frequent，which presented a more-less-more-less cyclic alternation，and the main precipitation cycle was 3-4 years. Seasonal precipitation cycle was different，mainly was 3-year cycle.

Key words precipitation；change characteristics；periodicity；abrupt change test；wavelet analysis；Liaocheng Shandong

受人類活動和氣候變化的共同影響，降水和氣溫隨之發(fā)生了改變[1-2]。降水的變化是區(qū)域水資源變化的主要影響因素[3-5]。降水也是區(qū)域氣候特征最直接的反映，降水變化是旱澇災(zāi)害的直接原因[6]。聊城市位于山東省西部，屬溫帶大陸性氣候[7]。聊城市降水時空分布不均，夏季易出現(xiàn)局地雨澇，秋冬干旱頻繁發(fā)生。因此，分析聊城市降水特征可為當(dāng)?shù)囟唐跉夂蝾A(yù)測和應(yīng)對旱澇災(zāi)害提供科學(xué)依據(jù)[8]。

1 資料與方法

1.1 資料來源

本文數(shù)據(jù)選自聊城市8個氣象觀測站1962—2015年月降水資料，通過計(jì)算得出逐季、逐年的降水?dāng)?shù)據(jù)。四季按照氣象部門的標(biāo)準(zhǔn)劃分：3—5月為春季、6—8月為夏季、9—11月為秋季、12月至次年2月為冬季。

1.2 研究方法

采用基于ArcGIS的克里格插值[9]方法分析聊城市1962—2015年的平均降水量空間分布規(guī)律，采用線性回歸對降水趨勢進(jìn)行分析[10]，通過M-K突變檢驗(yàn)確定降水序列的變異點(diǎn)[11]，采用小波分析法分析降水的周期及短期預(yù)測[12]。

2 結(jié)果與分析

2.1 年降水變化趨勢及空間分布

聊城市8個站點(diǎn)的年降水量在187～1 004 mm之間，年平均降水量為567 mm，氣候傾向率為-14.7 mm/10年，呈現(xiàn)明顯下降趨勢。春季、夏季、秋季、冬季的降水氣候傾向率分別為1.560、-9.510、-0.250、-0.202 mm/10年。

由表1可知，聊城市降水的年代際特征主要表現(xiàn)為20世紀(jì)60—70年代全年降水較常年略偏多，春季與冬季降水較常年偏少。70—80年代除夏季降水較常年偏少以外，其余季節(jié)及全年降水較常年偏多。80年代至21世紀(jì)全年降水均低于常年值，各季節(jié)干旱發(fā)生頻繁。2011年以后降水逐漸增多。

從年降水量空間分布（圖1）可以看出，中部與東部縣區(qū)聊城、茌平、東阿降水高于其他縣區(qū)，其中莘縣最少。全年降水分布：東阿>茌平>聊城>陽谷>冠縣>高唐>臨清>莘縣。

2.2 降水突變檢驗(yàn)

通過M-K突變檢驗(yàn)分析（圖2）可以看出，年突變年份有1965年、1972年、1974年、2009年，1962—1965年UF>0，降水呈現(xiàn)增加趨勢，但未能突破顯著水平，說明增加的趨勢不是很明顯；1965—2015年UF值均在0以下，降水表現(xiàn)為下降趨勢，2009年突變點(diǎn)以后呈現(xiàn)微弱的上升趨勢，但都未能突破顯著性檢驗(yàn)，說明減弱與增加趨勢不是特別顯著。春季突變檢驗(yàn)中突變點(diǎn)為1973年、2011年，UF值均在0以上，說明春季降水呈現(xiàn)增加趨勢，1990年前后突破顯著性檢驗(yàn)，說明降水增加的趨勢較為明顯。夏季降水突變點(diǎn)在1965年、1975年前后，UF值基本上都處于0以下，表明夏季降水呈現(xiàn)減少趨勢，整體未能突破顯著性檢驗(yàn)，說明減少的趨勢不是很明顯。秋季降水突變年份為1963年、1966年、1970年、1976年、2010年、2015年，在1976年之前降水有微弱的上升趨勢，1976年以后UF值均在0以下，降水表現(xiàn)為減少趨勢，整體未能突破顯著性檢驗(yàn)，說明趨勢不顯著。冬季降水突變點(diǎn)為1967年、1971年、1975年、2001年，1962—1971年UF值在0以下，降水呈現(xiàn)減少趨勢，1971年以后至1983年UF>0，說明這段時間的降水呈現(xiàn)增加的趨勢。1983年以后UF值又處于0以下，降水又呈現(xiàn)減少趨勢，在2001年突變年份以后降水出現(xiàn)了微弱的上升趨勢，但都未能突破顯著性檢驗(yàn)。

2.3 降水的小波周期分析

從降水的小波分析圖（圖3、4）可以看出，年降水小波分析中旱澇較為頻繁，經(jīng)歷了降水的偏多—偏少—偏多—偏少循環(huán)交替的變化特征[13-14]。從小波方差圖（圖4）可以看出，聊城地區(qū)降水存在3～4年的主周期和5年、10年、17年、44年的輔周期，且44年大振蕩周期未能閉合，說明這個周期還將持續(xù)，年降水也將維持減少趨勢[15]。

春季降水存在5～7年的主周期，23年的輔周期也較為明顯。夏季降水出現(xiàn)了3年和17年的主周期，44年的長周期也較為明顯且未能閉合，這個周期仍將繼續(xù)，同樣表明夏季降水減少的趨勢將持續(xù)。秋季降水周期較為明顯的是3年的短周期和10年的中長周期。冬季較為明顯的周期為3年的短周期和13年的中長周期。

3 結(jié)論

（1）聊城市年降水量在187～1 004 mm之間，年平均降水量為567 mm，氣候傾向率為-14.7 mm/10年，呈現(xiàn)明顯下降趨勢。各季節(jié)中除春季氣候傾向率呈現(xiàn)增加趨勢以外，夏季、秋季、冬季均為減少趨勢。聊城降水年代際中，20世紀(jì)60—70年代末降水距平高于常年值，20世紀(jì)80年代至21世紀(jì)初干旱發(fā)生頻繁，年和季節(jié)降水距平較多的低于常年值。全年降水空間分布：東阿>茌平>聊城>陽谷>冠縣>高唐>臨清>莘縣。

（2）聊城市降水突變檢驗(yàn)表明：年降水發(fā)生突變的年份有1965年、1972年、1974年、2009年，呈現(xiàn)不明顯的下降趨勢；季節(jié)突變中，春季降水表現(xiàn)為明顯的增加趨勢，并在1990年前后突破顯著性檢驗(yàn)；其余各季節(jié)的突變檢驗(yàn)降水均為下降趨勢，但都未能突破顯著性檢驗(yàn)，表明下降趨勢不顯著。

（3）聊城市54年降水周期分析中：年降水旱澇較為頻繁，經(jīng)歷了降水的偏多—偏少—偏多—偏少的循環(huán)交替變化，聊城地區(qū)年降水存在3～4年的主振蕩周期和5年、10年、17年、44年的輔振蕩周期，44年的大振蕩周期未能閉合，年降水也將維持減少趨勢。季節(jié)的降水周期各不相同，主要有短振蕩周期3年、中長周期5年、10年、13年以及長周期23年、44年。

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