鄧?yán)^海 ， 周治黔 ， 彭 燕 ， 陳 楊

（1.長順縣氣象局，貴州 黔南 550700；2.貴州省氣象局，貴州 貴陽 550000；3.鎮(zhèn)遠(yuǎn)縣氣象局，貴州 黔東南 522625；4.黔南州氣象局，貴州 黔南 558000）

由強(qiáng)降水所引發(fā)的氣象災(zāi)害與強(qiáng)降水的時(shí)間和空間分布有著密切關(guān)系。目前，對降水的研究已取得很多豐富的成果。伍紅雨等[1-2]指出貴州降水具有顯著的年際和年代際變化特征，夏季降水異常主要存在2.8年的顯著周期，此外還分析了貴州多、少雨年夏季環(huán)流所具有的不同特征。張志才等[3]指出貴州近44年來，汛期降雨強(qiáng)度、最大日降雨量存在明顯上升，最大日降雨總體呈現(xiàn)由南向北減少的趨勢。茍楊等[4]指出黔南州有4個(gè)短時(shí)強(qiáng)降水活躍區(qū)；5—8月強(qiáng)降水范圍先從東往西、再從南向北擴(kuò)大，最后南落減小。本文使用主分量分析和氣候趨勢系數(shù)兩種分析方法，并計(jì)算黔南州1975—2014年共12個(gè)站點(diǎn)全年和5—8月[4-5]的降水傾向率，進(jìn)一步分析黔南州降水的時(shí)間變化和空間變化。

1 資料與方法

1.1 資料選取

本文選取貴州省黔南州1975—2014年共12個(gè)國家站年降水及5—8月月降水資料，由于2015年之后，黔南州接近一半站點(diǎn)均經(jīng)歷過臺站搬遷，考慮資料的一致性，所以只選取到2014年底的連續(xù)資料。個(gè)別站點(diǎn)缺測的資料，用該站點(diǎn)該時(shí)段多年平均值代替。使用主成分分析、降水趨勢系數(shù)和傾向率等統(tǒng)計(jì)學(xué)方法分析降水的時(shí)空變化特征。

1.2 黔南州年降水基本特征

圖1為貴州省黔南州1975—2014年多年平均降水量分布圖，全州多年平均降水量在1 088.9mm～1 421.6mm之間。從圖中可以看出，降水強(qiáng)中心在該州東部，位于都勻市大部及三都縣北部和獨(dú)山縣東北部地區(qū)，次強(qiáng)中心在該州西部，位于長順縣大部及惠水縣西部與長順交界地區(qū)。全州降水較少的地區(qū)主要集中在州中北部龍里以北地區(qū)。造成都勻等地多降雨的主要原因是由于地形的影響，由于都勻與三都附近南北向的喇叭口地形，當(dāng)暖濕氣流流入喇叭口谷地時(shí)，由于兩側(cè)高山的阻擋，氣流收縮，在喇叭口地形內(nèi)引起強(qiáng)烈的上升運(yùn)動(dòng)，這樣的條件增加了水汽的輻合，故造成暴雨多發(fā)生于該種地形。而造成州西部多降水的主要原因是β中尺度系統(tǒng)烏蒙渦和喇叭口地形的共同作用。從全省的范圍來看，黔南州西部的降水強(qiáng)中心屬于貴州省范圍最大、強(qiáng)度最強(qiáng)的以普定、六枝、晴隆為中心的多雨區(qū)[6]。

2 降水量時(shí)間分析

2.1 氣候趨勢系數(shù)

氣候趨勢系數(shù)[7]能定量地給出某種氣象要素隨時(shí)間序列的升降程度，它定義為n年的要素序列與自然數(shù)序列的相關(guān)系數(shù)：

圖1 黔南州1975—2014年多年平均降水量分布圖

2.2 氣候傾向率

一般的，降水的氣候趨勢用一次直線方程就能滿足。這里用一次直線方程來定量描述降水的趨勢變化[7]即：

a1×10稱為氣候傾向率，其單位為某要素單位/10a。根據(jù)回歸理論：

σx為要素x的標(biāo)準(zhǔn)差，σt為自然數(shù)序列1，2，…n的標(biāo)準(zhǔn)差。這樣便可以利用氣候趨勢系數(shù)rxt求出氣候傾向率。

從降水資料的分析結(jié)果（見表1）來看，1975—2014年黔南州年降水和5—8月降水趨勢均為負(fù)值（僅有福泉市和龍里縣5—8月降水表現(xiàn)為微弱的上升趨勢），即表明黔南州各地自20世紀(jì)70年代中期以來，降水的總趨勢均表現(xiàn)為下降趨勢。其中年降水傾向率變幅最大的是獨(dú)山縣，每10年降水減少21.0mm；龍里縣最小，為每10年減少5.4mm；5—8月時(shí)段中變幅最大的為荔波縣，每10年減少2.8mm。從各地降水傾向率來分析，近40年，該州中南部縣市的年降水減少速率相比于北部縣市，約偏高10.5mm/10年；5—8月的趨勢與年趨勢相同，但強(qiáng)度偏弱，也反映了雖然該州降水的主要集中時(shí)段在5—8月，但僅個(gè)別年份表現(xiàn)出比平均值偏多，而其多年的變化趨勢較為平緩，降水無明顯的減少趨勢，變化最大的地區(qū)主要集中在州東部一帶，以三都縣為中心，每10年變化僅為-2.3mm。

表1 黔南州年降水和5—8月降水趨勢系數(shù)和降水傾向率表

3 降水量空間分析

對黔南州12個(gè)臺站40年年降水資料進(jìn)行z-score 標(biāo)準(zhǔn)化，將其轉(zhuǎn)化為無量綱的數(shù)，然后對其進(jìn)行主成分分析。分析得到：KMO檢驗(yàn)，其值為0.882，且巴特利特球形度檢驗(yàn)的顯著性值為0.000<0.05，各指標(biāo)提取得到的公因子方差均在0.9以上；表明所提取的主成分對于變量的解釋程度比較高，說明數(shù)據(jù)適合做主成分分析。表2列出了前5個(gè)主分量的特征值及累計(jì)方差貢獻(xiàn)率。其中，第1主分量特征值為7.33，對方差的貢獻(xiàn)率為61.1%，站總方差的絕大部分，前3個(gè)主分量對方差的貢獻(xiàn)率達(dá)到79.6%，能較好地解釋降水量場的主要分布特征。從降水場的主分量分析來看，反應(yīng)特征向量隨時(shí)間的變化，其值越大，表示對應(yīng)的向量場對要素場的貢獻(xiàn)就越大。

表2 黔南州年降水量場前5個(gè)主分量特征值及累計(jì)方差貢獻(xiàn)率表

當(dāng)?shù)?主分量為正值時(shí)，黔南州各地年平均降水量相比多年平均降水量均表現(xiàn)為偏多，其中1976、1977、1979、2000、2008、2014年偏多較為明顯，年降水量均達(dá)到1 400mm以上，年降水偏多在195mm～241.7mm之間，其第1主分量的取值均大于3.40；最值出現(xiàn)在2000年，年平均值與多年平均值相比偏多241.7mm，第1主分量值為4.17；當(dāng)?shù)?主分量為負(fù)值時(shí)，州各地年平均降水量低于多年平均降水量，特別是1981、1989、2005、2011年，其年降水都在1 000mm以下，1989年是降水異常偏低的年份，年降水僅為902.9mm，與多年平均值相比偏少313.3mm，遠(yuǎn)低于黔南州年降水平均值。從第1主分量的分布可以分析出全州降水呈現(xiàn)出一致性的偏多（偏少）。

同理，當(dāng)?shù)?主分量為負(fù)值時(shí)，黔南州降水呈現(xiàn)西北少東南多。1979、1990、1993、2006、2010這幾年是東南部和西北部降水差異最明顯的5年，極端年份在1990年，州東南部縣市（荔波、三都、獨(dú)山、平塘、羅甸、都勻）年平均降水比西北部降水偏多447.9mm，主分量取值為-2.08，從各地的年降水來看，州東南部縣市年降水距平為正值區(qū)，降水偏多在118.8mm（羅甸）～602.6mm（都勻）之間；西北部為負(fù)值區(qū)，最值在貴定（偏少262.5mm）。當(dāng)?shù)?主分量為正值時(shí)，1991、1996、1999、2004、2012年西北部縣市年降水比東南部偏多，1999年是極端年份，年平均降水比州東南部偏多203.8mm，其余年份西北部各縣的降水量逐漸趨近并多于東南部。

當(dāng)?shù)?主分量為負(fù)值時(shí)，黔南州中部降水偏多，南北降水少；1983、1985、2008年是這種分布的代表年份，中部年平均降水相比于南北部，偏多范圍均在280mm以上，第3主分量為正值時(shí)，黔南州中部一帶降水依舊表現(xiàn)為比南北部降水偏多或者相差不大的情況，故從總體來看，第3主分量基本上能說明黔南州中部地區(qū)降水偏多型。

4 總結(jié)

通過上述方法分析黔南地區(qū)降水，大致可將黔南州近40年的降水變化總結(jié)如下：1）時(shí)間分布角度來看，年降水量的減少趨勢明顯，除州北部部分縣市外，減少趨勢約為16.7mm/10a以上。2）降水量場空間分布大致可分為三種類型：a.全州降水一致性偏多（偏少）型；b.西北少東南多型；c.中部多南北少型。3）從降水的總體分布來看，全州降水主要有2個(gè)強(qiáng)中心，分別位于州東部都勻和州西部長順兩地且州東部的降水強(qiáng)中心強(qiáng)于州西部的；雖然近年來降水量有增加趨勢，但從近40年的時(shí)間尺度來看，黔南州降水呈現(xiàn)出減少趨勢，其值也在平均值周圍變動(dòng)，未表現(xiàn)出明顯偏離平均值的趨勢；而降水集中時(shí)段5—8月的變化趨勢平緩，僅個(gè)別年份偏離平均值較多。