張軍 張瑋琦 金樹志

摘 要：利用中國地面測站1959—2016年逐日降水資料和EC再分析資料，對康平地區(qū)的年降水量、云水資源和降水量的相關性進行了研究，結果表明：（1）康平地區(qū)1959—2016年的年平均降水量為516mm，存在“2年-2年半”的震蕩周期且呈逐年增加的趨勢，在1967年降水量突變增加。其中夏季降水貢獻率為68%，秋季、春季和冬季的貢獻率分別為16%、15%和1%。7月降水最多，1月降水最少。（2）康平降水量和EC再分析資料的氣柱液態(tài)水含量在1981—2016年間的相關系數(shù)達0.6，在2005—2016年降水量和氣柱液態(tài)水含量、中云量以及低云量的相關系數(shù)分別達0.9、0.84和0.77。研究結果可為康平地區(qū)未來開展作業(yè)預報、防災減災和人工影響天氣等工作提供參考。

關鍵詞：康平地區(qū);降水量;云水資源;時間分布;演變特征

中圖分類號 P426文獻標識碼 A文章編號 1007-7731（2019）21-0152-03

康平縣位于遼寧省北部，全縣區(qū)域面積2175km2，地處北緯42°31′～43°02′，東經122°45′～123°37′?？側丝?7萬人，其中農村人口27.5萬人，城市人口9.5萬人。北與內蒙古科左后旗毗鄰，東隔遼河與昌圖相望，南接法庫，西臨彰武，位于沈陽“一小時經濟圈”內，是沈陽經濟區(qū)北部腹地的重要支撐點之一，是沈陽城市發(fā)展四大空間戰(zhàn)略的向北門戶，是環(huán)渤海經濟圈及遼寧中部城市群上的重要節(jié)點，同時也是遼、吉、蒙“兩省一區(qū)”結合部的區(qū)域中心。

康平地區(qū)的萬畝松地處遼蒙防風阻沙帶南緣，是國家三北防護林重要工程。近年來，康平受干旱災害影響較為嚴重，尤其是2019年7月以來的持續(xù)高溫，導致干旱加劇，農林業(yè)受損。因此，研究康平地區(qū)的降水分布、云雨資源特征等，對于開展防災減災和人工影響天氣等工作，顯得尤為重要。以往的研究往往針對整個遼寧省，而單獨針對康平縣的相關研究較少。為此，筆者采用地面降水資料和再分析資料，研究了康平地區(qū)近60年來的降水特征，分析氣柱液態(tài)水含量云量和降水的相關性，并且從大氣環(huán)流的角度分析降水異常偏多和偏少背后的氣象學機理。

1 資料和方法

本研究采用中國地面測站逐日降水資料集和歐洲中心再分析資料（EC-Interim reanalysis data），計算康平地區(qū)當?shù)氐慕邓拖嚓P云參量的演變特征;通過合成分析相關大氣參量的方法，分析造成降水異常的大氣環(huán)流原因。

1.1 降水資料 地面測站站號54244，時間跨度為1959—2016年，逐日時間分辨率。

1.2 再分析資料 時間跨度為1981—2016年，0.125～1°空間分辨率，逐月時間分辨率。

2 結果與分析

2.1 康平地區(qū)年降水量特征

2.1.1 降水逐月分布 由表1可知，康平地區(qū)降水量最大的3個月份為7、8、6月份，分別為146mm、124mm和83mm;降水量最小的3個月為1、12和2月份，分別為2mm、2mm和3mm。康平的年平均降水量為516mm（僅指液態(tài)降水，下同），其中夏季（6、7、8月）平均降水量為353mm，占年總降水量的68%;春季（3、4、5月）平均降水量為74mm，占年降水量的15%;秋季（9、10、11月）降水量為82mm，占年降水量的16%;冬季（12、1、2月）平均降水量為7mm，僅占年降水量的1%。由此可見，康平地區(qū)夏季降水是其主要的降水來源，占年降水量超過2/3，其他3個季節(jié)降水量之和不及夏季降水量的50%。

2.1.2 年降水量總體變化趨勢和季節(jié)分布特征 通過最小二乘法建立年降水量對年份的一元回歸方程，可以得到y(tǒng)=0.8224x-1118（x：年份，y：年降水量），如圖1所示。由圖1可知，近57年來康平地區(qū)的年降水量保持增長的趨勢。其中，年降水量最大的4個年份依次為：1998、2010、2005、1959;年降水量最少的4個年份依次為：1982、1996、2002、2006。

2.1.3 年降水量突變趨勢 對康平地區(qū)年降水量的時間序列進行Mann-Kendall檢驗（MK檢驗），得到結果如圖2所示。由圖2UF曲線可知，康平地區(qū)在1961—2016年期間，年降水量均呈增加的趨勢（UF>0），其中，在1960年代末期至1970年代末期和1980年代中期至1990年代末期存在顯著增加的趨勢，這種趨勢超過顯著性水平0.05臨界線。根據(jù)UF和UB曲線的交點位置，確定康平地區(qū)年降水量在1960年代末期的增加是一種突變現(xiàn)象，具體是從1967年開始的。

2.1.4 年降水量的周期性變化 對康平地區(qū)年降水量的時間序列進行功率譜分析，結果如圖3所示。由圖3可知，在周期為2.375年時，功率譜處于峰值，且超過了顯著性水平為0.05的標準譜，所以可以認為康平地區(qū)年降水量存在2年-2年半的周期振蕩特征。

2.2 EC云參量與降水關系 提取EC再分析資料（0.125°）的康平地區(qū)上空的tclw參量（氣柱液態(tài)水含量），和降水進行對比分析，如圖4所示。由圖4可知，氣柱液態(tài)水含量和降水量的年際變化有一定的相關性，計算得到1981—2016年氣柱液態(tài)水含量和降水量的相關系數(shù)為0.6;在2000年后，兩者的相關性更顯著，2005—2016年這11年間的氣柱液態(tài)水含量和降水量的相關系數(shù)為0.9。

提取EC再分析資料的康平地區(qū)上空的tcc參量（總云量），與降水進行對比分析，如圖5a所示。計算得到1981—2016年總云量和降水量的相關系數(shù)為0.35;在2000年后，兩者的相關性更顯著，2005—2016年這11年間的總云量和降水量的相關系數(shù)為0.58。

提取EC再分析資料的康平地區(qū)上空的lcc參量（低云量），與降水進行對比分析，如圖5b所示。計算得到1981—2016年低云量和降水量的相關系數(shù)為0.46;在2000年后，兩者的相關性更顯著，2005—2016年這11年間的低云量和降水量的相關系數(shù)為0.77。

提取EC再分析資料的康平地區(qū)上空的mcc參量（中云量），與降水進行對比分析，如圖5c所示。計算得到1981—2016年中云量和降水量的相關系數(shù)為0.43;在2000年后，兩者的相關性更顯著，2005—2016年這11年間的中云量和降水量的相關系數(shù)為0.84。

提取EC再分析資料的康平地區(qū)上空的hcc參量（高云量），與降水進行對比分析，如圖5d所示。計算得到1981—2016年高云量和降水量的相關系數(shù)為0.08，2000年前和2000年后，高云量和降水量的相關系數(shù)分別為0.05、0.1。

通常情況下，相關系數(shù)處于0.8～1.0為極強相關，0.6～0.8為強相關，0.4～0.6為中等強度相關，0.2～0.4為弱相關，0.0～0.2為極弱相關或者無相關。由以上結論可知，康平地區(qū)的年降水量和EC再分析資料當?shù)氐臍庵簯B(tài)水含量、總云量、低云量以及中云量均呈中等強度相關關系，與高云量不存在相關關系。其中，年降水量和氣柱液態(tài)水含量的相關關系最明顯，在所研究的時間序列1981—2016年間，相關系數(shù)達0.6。此外，值得注意的是，年降水量和氣柱液態(tài)水含量、總云量、低云量以及中云量的相關關系隨著年代的推進，更加顯著。在近10年（2005—2016年間），年降水量和氣柱液態(tài)水含量以及中云量的相關系數(shù)均增強為極強相關，年降水量和低云量的相關系數(shù)也增強、為強相關。

3 結論與討論

通過研究康平地區(qū)的年降水演變特征、年降水和EC再分析資料的云參量的相關關系，以及降水異常年份的天氣形勢背景，并選取若干和降水量相關性較好的再分析參量，從天氣尺度和中尺度對康平地區(qū)的降水異常的機理進行了分析，結果表明：

（1）康平地區(qū)1959—2016年，年平均降水量516mm。夏季降水占主要部分，貢獻率達68%，秋季、春季和冬季的貢獻率分別為16%、15%和1%。其中，7月降水最多，1月降水最少。

（2）年降水量呈逐年增加的趨勢，增長曲線為y=0.8224x-1118（x：年份，y：年降水量），1967年降水量發(fā)生突變增加，在1960年代末期至1970年代末期和1980年代中期至1990年代末期，降水量的增加最為顯著。在1959—2016年，年降水量存在2年-2年半的振蕩周期。

（3）康平地區(qū)降水量和EC再分析資料的氣柱液態(tài)水含量以及云量均存在一定的相關關系，且在近10年間相關關系更明顯。降水量和氣柱液態(tài)水含量在1981—2016年間的相關系數(shù)達0.6。2005—2016年，降水量和氣柱液態(tài)水含量、中云量以及低云量的相關系數(shù)分別達0.9、0.84和0.77。

參考文獻

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