郭 航，葛友榮，才讓羅加

1.大通回族土族自治縣氣象局，青海大通 810100；2.雜多縣氣象局，青海雜多 815300；3.達(dá)日縣氣象局，青海達(dá)日 814200

雖然陳隆勛等[1-2]先后利用各種氣候資料作分析研究，揭示了中國(guó)氣候變化的許多有意義的事實(shí)，對(duì)認(rèn)識(shí)中國(guó)氣候變化的史實(shí)有很大的幫助，但是這些研究主要集中在中國(guó)東部地區(qū)，對(duì)占國(guó)土面積1/3以上的中國(guó)西北地區(qū)并未進(jìn)行詳細(xì)的分析。而唐玉紅[3]雖然對(duì)青海或三江源地區(qū)的降水進(jìn)行了分析，但只進(jìn)行了整體的把握，并未對(duì)某一塊具體區(qū)域進(jìn)行研究。

主要以雜多氣象站（95°17′E、32°53′E，海拔：4 066.4 m）1961—2015年降水資料為依據(jù)，基于統(tǒng)計(jì)分析法對(duì)近50年來(lái)雜多縣降水變化情況展開(kāi)分析，研究降水的變化趨勢(shì)，以求能夠?qū)﹄s多地區(qū)的降水變化有更深的了解，從而增強(qiáng)雜多地區(qū)的氣象防災(zāi)減災(zāi)能力，更好地開(kāi)展針對(duì)性的氣象為牧服務(wù)工作。

1 資料與方法

1.1 資料來(lái)源

選用青海省雜多縣氣象站1961—2015年（1—12月）完整的逐月降水資料，資料具有很好的代表性、準(zhǔn)確性和比較性。將一年四季劃分為春季（3—5月）、夏季（6—8月）、 秋季（9—11月）、冬季（12月至翌年2月），進(jìn)行資料統(tǒng)計(jì)。

1.2 研究方法

對(duì)降水序列的長(zhǎng)期變化趨勢(shì)和震蕩周期進(jìn)行計(jì)算分析，基于Mann-Kendall法和小波分析進(jìn)行降水序列周期的具體顯著性的檢驗(yàn)。一種由Meyer Y、Mallat S與Daubeehies I等科學(xué)家提出可以使時(shí)間（空間）頻率的局部化分析（即圖像和信號(hào)處理, 其性質(zhì)隨時(shí)間是穩(wěn)定不變的信號(hào)）并迅速發(fā)展起來(lái)的新的數(shù)學(xué)方法稱為小波分析。精準(zhǔn)分析、編碼、診斷、量化、傳遞或存儲(chǔ)、準(zhǔn)確重構(gòu)（或恢復(fù)）即信號(hào)處理的主要目標(biāo)。Mann-Kendall 法優(yōu)點(diǎn)無(wú)需嚴(yán)格按照特定的分布，部分異常值也不會(huì)對(duì)其產(chǎn)生干擾，更便于計(jì)算，屬于非參數(shù)統(tǒng)計(jì)的一種檢驗(yàn)方法。

2 降水的變化特征

2.1 降水的基本氣候特征

計(jì)算了雜多縣近50年來(lái)降水的均值、變率及變化速率（表1）。通過(guò)分析雜多屬濕潤(rùn)氣候，其降水較充沛，特點(diǎn)為四季降水分配極為不均、降水變率大。

基于表1能夠了解近50年雜多縣的年平均降水達(dá)到535.7 mm?；旧显?—9月集中降水量為460.3 mm，在全年總降水量中的比重為86%。在四季降水量中最多的是夏季，達(dá)到329.9 mm，在全年所占比重為62%，由于夏季高原的加熱作用，形成一個(gè)從高原南、北兩側(cè)符合的氣流于30°N～35°N之間垂直上升的季風(fēng)環(huán)流，加之夏季緯向的輻合切變、低渦切變和西南暖濕氣流匯入而致使高原降水主要集中在夏季，使得夏季降水顯著增多。春、秋季為大氣環(huán)流交換季節(jié)，降水量在70～110 mm之間。

表1 1961—2015年季度和年平均降水量、變率及傾向率

冬季，降水相對(duì)變率與降水量相反，為四季之首，達(dá)43.7%。春、秋季是20%～27%，年均降水量無(wú)顯著變化，僅僅為10.7%。分別計(jì)算各月降水的相對(duì)變率，得出在降水集中的5—9月，其各月降水的相對(duì)變率都在50%～88%之間，表明降水不穩(wěn)定，降水時(shí)間尺度分布不均，易出現(xiàn)旱災(zāi)。

2.2 雜多縣1961—2015年降水的變化特征

2.2.1 雜多縣近50年的年降水量變化特征近50年雜多地區(qū)長(zhǎng)期降水量的趨勢(shì)回歸方程與相關(guān)系數(shù)（表2）。由此可知，降水量變化趨勢(shì)最顯著的是秋季，相關(guān)系數(shù)是0.306，春季排第二。

表2 雜多縣1961—2015年降水量長(zhǎng)期趨勢(shì)回歸方程

從年降水量的長(zhǎng)期變化趨勢(shì)曲線圖和距平圖（圖1）分析可知，年降水量呈明顯的震蕩趨勢(shì)，1961—1970年代初緩慢下降，1970年代中期至1990年代末緩慢上升，之后呈平穩(wěn)上升趨勢(shì)，近10多年來(lái)降水量增加約17.6 mm?？傮w上來(lái)說(shuō)，近50年以來(lái)，雜多降水量呈上升趨勢(shì)，但波動(dòng)幅度大，震蕩變化明顯。分析的降水量距平圖，能夠看出降水量近50年來(lái)的距平數(shù)據(jù)為震蕩變化（圖1）。雜多降水變化整體上呈現(xiàn)為震蕩上升趨勢(shì)。

圖1 雜多年降水量年際變化趨勢(shì)線圖（a）和距平圖（b）

研究認(rèn)為，三江源地區(qū)近50年來(lái)的年降水量呈減少趨勢(shì)，具體的減幅在6.73 mm/10年，因此與近50年來(lái)雜多的年降水量增加趨勢(shì)相反[3]。

2.2.2 雜多縣1961—2015年的最大日降水量變化特征分析1961—2015年雜多地區(qū)日降水最大量的變化趨勢(shì)，出現(xiàn)劇烈變化，最大年份與最小年份的差距超過(guò) 2倍。在最大日降水量最大的1979年，其極端降水量為37.9 mm，而在最大日降水量最小的1993年，其極端降水量為15.3 mm。從圖2中可知，最大日降水量趨勢(shì)變化，1961年至1970年代中期平緩下降，1970年代末至1990年代中期呈上升趨勢(shì)，1990年代中期以后以震蕩變化為主。日極端降水量實(shí)際數(shù)值，分析50年的總體變化，可以看出呈逐漸增加變化趨勢(shì)。該變化能夠以y=0.0093 2x+24.062這一線性方程來(lái)擬合。雜多極端降水量的變化趨勢(shì)具體為升高，而且更頻繁地發(fā)生極端降水天氣，這也是全球變暖的必然趨勢(shì)。

圖2 雜多縣1961—2015年最大日降水量的變化趨勢(shì)

2.3 年降水的震蕩周期分析和突變分析

雜多縣1961—2015年降水量小波變換圖清晰地顯示了近50年雜多降水量在不同時(shí)間尺度上的突變點(diǎn)、周期震蕩變化和強(qiáng)弱位置分布，時(shí)間尺度上的差異所帶來(lái)的降水年變化結(jié)構(gòu)也存在差異，小尺度變化是在大尺度變化當(dāng)中嵌入的一種結(jié)構(gòu)（圖3）。年降水量存在顯著周期震蕩，5～10年的時(shí)間尺度相對(duì)較大，是豐—枯交替的循環(huán)模式，基于5年前后這一中心周期，1979、1990、1994、2005年前后等在10年時(shí)間尺度上突變點(diǎn)顯著。時(shí)間尺度在2～5年上，年降水量也呈現(xiàn)出顯著的周期震蕩變化，呈現(xiàn)出枯—豐的交替循環(huán)，周期中心為2年左右，連續(xù)交替循環(huán)，突變點(diǎn)較多。通過(guò)準(zhǔn)5年周期分析，準(zhǔn)5年周期枯中心為2010年，預(yù)測(cè)2015—2016年雜多縣降水量偏少，處于枯期。

圖3 雜多1961—2015年降水量小波變換分析

雜多年降水量的小波方差圖（圖4），分析圖能夠了解雜多年降水量存在較為顯著的3個(gè)峰值，其時(shí)間尺度依次為12、5、2年，而時(shí)間尺度5年在其中對(duì)應(yīng)的峰值最大，代表5年前后具有最強(qiáng)的周期震蕩，準(zhǔn)2年相比準(zhǔn)12年的周期震蕩更強(qiáng)。因此，能夠清楚在雜多縣年降水量所有的時(shí)間域內(nèi)這3個(gè)周期的實(shí)際波動(dòng)變化。

圖4 雜多1961—2015年降水量小波方差分析

圖5中UF曲線來(lái)看，20世紀(jì)90年代末以來(lái)，雜多縣年降水量有平緩增加趨勢(shì)；UF和UB突變點(diǎn)較多，但其均未超出±1.96的區(qū)間，降水沒(méi)有明顯的突變，近10多年的年降水量增加趨勢(shì)不明顯。

圖5 雜多縣1961—2015年降水量M-K檢驗(yàn)

3 結(jié)論

（1）雜多縣近50年降水量均值為535.7 mm，年降水量極大值為700.8 mm，年降水量極小值為411.7 mm，極端日最大降水量為37.9 mm。雜多縣降水量呈增加的趨勢(shì)。

（2）降水沒(méi)有明顯的突變。

（3）小波分析表明，近50年來(lái)，以12、5、2年為主的變化呈現(xiàn)雜多縣年降水量的變化周期振蕩。

（4）雜多縣降水在時(shí)間上的特點(diǎn)：在一年中呈現(xiàn)出中間多、兩頭少的特點(diǎn)，以5—9月為相對(duì)的集中時(shí)間，降水量達(dá)460.3 mm，而在這當(dāng)中又以7月最多，占全年的86.0%，6、7月降水量為年內(nèi)最大，分別為117.8、113.6 mm，分別占5—9月降水量的25.6%、24.7%，分別占全年降水量的22.0%、21.2%。年內(nèi)降水中的夏季降水占據(jù)主要部分，決定著一整年的豐枯情況。