龐 博

（河北省玉田縣氣象局，河北 玉田 064100）

降水是影響農(nóng)業(yè)生產(chǎn)、生態(tài)環(huán)境的重要因素，隨著氣候變暖，降水特征也隨之發(fā)生很大的變化[1-3]，因此，研究降水的變化特征，對(duì)于分析研究本地區(qū)的氣候變化特點(diǎn)、發(fā)展本地農(nóng)業(yè)具有重要意義。

玉田縣位于河北省東北部，唐山市最西端，是京津冀一體化的重要組成地區(qū)，屬于溫帶大陸性季風(fēng)氣候。近年來在全球變暖大形勢(shì)下，玉田縣的氣候也隨之發(fā)生變化，強(qiáng)降水頻發(fā)，導(dǎo)致山體滑坡、城市內(nèi)澇的風(fēng)險(xiǎn)增加。本文利用玉田縣1980 年—2019 年近40 年降水資料，統(tǒng)計(jì)分析玉田縣降水的氣候變化特征，對(duì)玉田縣防災(zāi)減災(zāi)工作提供科學(xué)指導(dǎo)。

1 資料和分析方法

1.1 資料來源

根據(jù)玉田縣氣象站1980 年—2019 年的逐日降水資料，分析其年際變化規(guī)律，春（3 月—5 月）、夏（6 月—8 月）、秋（9月—11 月）和冬（12 月—次年2 月）季的季節(jié)變化規(guī)律，和主汛期（7 月下旬—8 月上旬）降水量的變化特征，并采用統(tǒng)計(jì)分析的方法對(duì)降水的變化趨勢(shì)和突變時(shí)間進(jìn)行分析判斷。

1.2 分析方法

1.2.1 線性趨勢(shì)法

采用線性趨勢(shì)法對(duì)降水的變化趨勢(shì)進(jìn)行分析。將氣象要素表示為時(shí)間t 的線性函數(shù)，即y=at+b，利用數(shù)據(jù)資料通過最小二乘法計(jì)算出a 和b 的值，其中斜率a 為回歸系數(shù)，a×10為氣象要素的變化速率，a 的正（負(fù)）分別代表氣象要素呈增高（降低）趨勢(shì)，a≈0 時(shí)代表無明顯變化。

1.2.2 Mann-Kendall 法

利用Mann-Kendall（MK）方法檢驗(yàn)分析玉田縣氣候變化趨勢(shì)。在正序列曲線超過臨界值信度線的前提下，若正序列和反序列兩個(gè)統(tǒng)計(jì)量序列僅有一個(gè)明顯的交叉點(diǎn)，且位于信度線之間，則表明該交叉點(diǎn)為突變點(diǎn)，且統(tǒng)計(jì)上顯著；若交叉點(diǎn)位于信度線之外，或者存在多個(gè)明顯的交叉點(diǎn)，則不確定是否為突變點(diǎn)，需結(jié)合滑動(dòng)T 檢驗(yàn)結(jié)果[4-5]。

1.2.3 滑動(dòng)t 檢驗(yàn)法

滑動(dòng)T 檢驗(yàn)法通過連續(xù)變動(dòng)基準(zhǔn)點(diǎn)前后子序列的長度，檢驗(yàn)兩組樣本平均值有無顯著性差異，來判斷序列的突變。該方法計(jì)算簡便，結(jié)果直觀，并且避免了子序列選擇的人為干擾，從而增進(jìn)結(jié)果的可靠性。本研究設(shè)定子序列最小值為5年，并逐年增加進(jìn)行滑動(dòng)T 檢驗(yàn)。若滑動(dòng)T 檢驗(yàn)結(jié)果顯著，則確定該點(diǎn)為顯著突變點(diǎn)[6，7]。

2 結(jié)果與分析

2.1 降水年際變化

已有研究表明，在年代際尺度上，華北地區(qū)降水量為減少趨勢(shì)，其中在80 年代—90 年代為少雨時(shí)段，90 年代中期短暫增加后，在后期降水量又呈減少趨勢(shì)[8-9]。由圖1 所示，玉田縣近40 年來降水量變化趨勢(shì)與華北地區(qū)基本一致，年平均降水量為607.07 mm，其變化幅度在315.8～966.4 mm，波動(dòng)較大，總體呈下降趨勢(shì)，下降速率為20.5 mm/10 a（a——1 年時(shí)間，下同），但變化趨勢(shì)不顯著（未通過α=0.05 的顯著性檢驗(yàn)）。降水量的變化大致分為兩個(gè)階段，具有一定程度的年代際變化特征：1980 年—1999 年降水年際變化略呈上升趨勢(shì)，該時(shí)段降水量最大值出現(xiàn)在1990 年，為898.1 mm；2000年—2019 年降水量明顯減少，僅有4 個(gè)年份降水量高于累年均值，其余年份降水量均在累年均值附近或以下，2002 年出現(xiàn)了40 年來最小降水量315.8 mm。

2.2 一日最大降水量變化

通過對(duì)玉田縣近40 年一日最大降水量變化趨勢(shì)進(jìn)行分析（見圖2），可知一日最大降水量年均值為88.1 mm，其中僅有37.5%的年份高于年均值，其余年份均低于年均值，最高值出現(xiàn)在1984 年，為188.8 mm，最低值出現(xiàn)在2002 年，為27.7 mm，整體下降速率為1.2 mm/10 年，略呈減小趨勢(shì)，但未通過α=0.05 的顯著性檢驗(yàn)。通過8a 滑動(dòng)平均可以看出，一日最大降水量在80 年代中期達(dá)最高，之后逐漸下降，90 年代開始至今呈波動(dòng)變化。

2.3 季節(jié)變化

由圖3 可見，1980 年—2019 年玉田縣春、夏、秋、冬四季降水量表現(xiàn)出明顯的季節(jié)差異。夏季降水量最多，平均為431.19 mm，占全年降水量平均值為68.55%，最高值出現(xiàn)在1996 年，降水量為678.1 mm，最低值出現(xiàn)在2015 年，降水量為179 mm，僅占全年降水量的39.63%；秋、春降水量次之，降水均值分別為101.54 mm 和73.65 mm，占全年降水比例分別為17.34%和12.45%；冬季降水量最小，降水均值為10.0 mm，占全年降水1.74%。

玉田縣主汛期平均降水量為162.07 mm，占夏季降水量的38.3%，最大值出現(xiàn)在2012 年，降水量為482.5 mm，最小值出現(xiàn)在2010 年，降水量為10.3 mm?？傮w呈下降趨勢(shì)，下降速率為3.2 mm/10a。通過8a 滑動(dòng)平均可以看出，近40 年主汛期降水量在80 年代中期和90 年代中期出現(xiàn)兩個(gè)峰值，逐年降水量在累年均值上下波動(dòng)，90 年代末期開始，降水量有所減少，75%年份的降水量均低于累年均值。

2.4 降水量的突變檢驗(yàn)

如圖5（a）所示，UF 和UB 兩條曲線在1980 年—2019 年之間共有2 個(gè)交點(diǎn)，分別出現(xiàn)在1999 年和2005 年，同時(shí)除1981 年外，近40 年來玉田縣降水量UF 曲線在1999 年之前均在0 線及以上，而在1999 年之后，UF 曲線基本在0 線以下，說明降水量在1999 年之前降水量呈上升趨勢(shì)，之后呈降低趨勢(shì)；結(jié)合降水的年際變化曲線（圖1），1999 年之后降水量的線性變化趨勢(shì)低于累年均值，因此，可以確定玉田縣近40 年降水量的突變點(diǎn)發(fā)生在1999 年；通過進(jìn)行滑動(dòng)t 檢驗(yàn)（圖5（b）），發(fā)現(xiàn)1999 年并未通過顯著性檢驗(yàn)，說明并不是顯著突變點(diǎn)。

3 結(jié)論

（1）玉田縣近40 年來年均降水量為607.07mm，呈減小趨勢(shì)，減少速率為20.5 mm/10a，但下降趨勢(shì)并不顯著；一日最大降水量年均值為88.1 mm，在80 年代中期達(dá)最高，其中1984 年達(dá)到最大188.8 mm，之后逐漸下降，90 年代開始至今呈波動(dòng)變化。

（2）玉田縣近40 年降水量的季節(jié)變化表現(xiàn)為夏季＞秋季＞春季＞冬季，分別約占全年降水的68.55%、17.34%、12.45%和1.74%。主汛期降水量平均為162.07 mm，占夏季降水的38.3%，其在80 年代中期和90 年代中期出現(xiàn)兩個(gè)峰值，90 年代末期開始，主汛期降水量有所減少。

（3）通過M-K 檢驗(yàn)發(fā)現(xiàn)，年均降水量減少的突變時(shí)間為1999 年，單位通過顯著性檢驗(yàn)，不是顯著突變點(diǎn)。