近60年合肥市降雨特性分析

黄 明，朱正南 (安徽建筑大学环境与能源工程学院，安徽合肥 230601)

随着我国城市化进度的加快以及气候变化的影响，多地城市呈现出不同的降雨趋势，旱涝灾害频发。降雨量是旱涝灾害发生的主要原因，同时也是农业生产安排的依据，因此研究城市降雨分布规律和变化趋势，对未来气候变化分析以及其区域内的水文和生态环境分析具有极其重要的参考价值，也对加深认识旱涝灾害规律具有重要意义，同时为应对未来气候变化带来的挑战提供重要的科学依据。近些年来，国内外学者为应对极端气候变化进行了大量的研究［1－4］，如张红等利用最小二乘法、线性回归对安徽省1980～2010年多个气象要素进行逐年分析［1］;田红等采用滑动平均值分析了我国江淮流域的降雨趋势［3］;Andrea等利用M-K趋势检验法分析了阿根廷季节降雨量［5］。笔者利用1954～2013年合肥市气象观测站降雨资料，采用Mann-Kendall趋势分析法和Mann-Kendall突变检验法［6］分析了合肥市的降雨变化。

1 资料与方法

降雨基础数据来自于中国气象科学数据共享服务网的《中国地面国际交换站气候资料数据集》，研究中选用合肥市气象观测站1954～2013年的20:00～次日20:00降雨量资料。采用Mann-Kendall趋势分析和Mann-Kendall突变检验法［6］，对近60年合肥市年、季和月的降雨特性进行分析。

2 结果与分析

2．1 降雨分布特性分析

2．1．1 年降雨特性。通过对合肥市气象观测站的基础降雨资料统计和分析，发现近60年来合肥市平均降雨量为1 000 mm，最大降雨量为1 737 mm，最小降雨量为525 mm，最大降雨量和最小降雨量分别发生在1991和1955年，总降雨天数为6 908 d;年降雨量主要集中在900～1 200 mm，累计频率为56．6%，年降雨量低于900 mm的累计频率为26．7%，年降雨量高于1 200 mm的累计频率为16．7%。

2．1．2 季、月降雨特性。经统计，近60年合肥市年降雨量季节性比较明显，降雨主要集中在第1、第2季度，4～8月份降雨量均超过了800 mm，11月～次年2月份降雨量较少，未超过全年降雨量的20%，降雨最多是7月份，达182 mm，6～8月份构成了常年降雨的高峰季节，占全年降雨量的44．5%，这主要是因为合肥市属亚热带湿润性季风气候，地处中纬度地带，位于江淮之间，夏季雨量比较充沛。

2．2 降雨趋势分析

2．2．1 年、季降水量变化趋势。根据Mann-Kendall检验法，采用Matlab语言编程计算，结果发现(表1)，在显著性水平α分别取0．05和0．10时，合肥市年降雨量均没有呈现明显的变化趋势，夏季和冬季降雨量均呈现出明显的上升趋势，增加速率分别为2．352 4和1．034 5 mm/a，且均通过95%和90%的显著性检验，夏季增加速度最快;春季和秋季分别呈下降和上升趋势，但变化趋势不明显。总体上，合肥市年降雨量虽没有呈现明显的变化趋势，但Z＞0，表明年降雨量有增加的趋势，增加速率为1．435 2 mm/a。

由图1可见，近60年合肥市年降雨量变化较为剧烈，20世纪60年代初～70年代初年降雨量变化剧烈，降雨趋势时增时减，UFk和UBk存在5个交点，进入70年初期以后，年降雨量呈增加趋势，增加趋势不是很明显，均介于临界值±1．96之间，但进入21世纪初后，时间序列发生多次突变，UFk和UBk存在4个交点，突变开始时间是2001年。春季和秋季降雨的统计量变化剧烈，在秋季发生的突变次数最多，UFk和UBk存在14个交叉点，统计量变化最为剧烈，说明秋季降雨还在发生变化，夏季和冬季的UFk和UBk没有交点，变化幅度小。20世纪80年初期后，春季降雨呈下降趋势，而夏季降雨量开始呈现上升趋势，而从90年中期开始，冬季降雨量一直处于上升趋势，上升趋势较为显著，这很大程度上与全球气候变暖有关。

表1 1954～2013年合肥市年、季降雨量趋势分析

图1 1954～2013年合肥市年和季降雨统计量变化

表2 1954～2013年合肥市月降雨量趋势分析

图2 1954～2013年合肥市特征月降雨统计量变化

2．2．2 月降水量变化趋势。通过对降雨资料整理和分析， 采用Matlab语言编程计算出月降雨量的变化趋势，结果发现(表2)，近60年合肥市各月降雨变化趋势与季降雨变化趋势基本一致，如夏季的Z为正值，6、7、8月Z值也均为正值。当显著性水平α取0．05时，仅1和8月降雨量呈明显的上升趋势，通过置信度为95%的显著性检验，当α取0．10时，1、2、6、8月降雨量呈明显的上升趋势，通过置信度为90%的显著性检验。除4、5、9月降雨量呈下降趋势以外，其他各月降雨量均呈上升趋势，特别是6、7、8月降雨量增加速率很大程度上高于其他月的速率。由图2可见，1、2、5、8月的UFk和UBk没有交点，变化幅度较小，其余各月的UFk和UBk均有交点，表明其变化幅度较大，特别是6、9、10月份UFk和UBk均有多个交点，表明这3个月降雨量变化最为剧烈。

3 结论

(1)合肥市多年平均降雨量为1 000 mm，年降雨量主要集中在900～1 200 mm，降雨主要集中在第1、第2季度，7月份降雨量最多。

(2)近60年来合肥市年降雨量变化较剧烈，发生5次突变，年降雨量总体呈上升趋势，但未通过显著性水平α取0．05和0．10检验，上升趋势不明显。

(3)近60年来合肥市春季降雨呈下降趋势。春季和秋季的降雨统计量变化剧烈，夏季和冬季呈明显的上升趋势。

(4)12个月份中，6、9、10月份降雨统计量最为剧烈，发生多次突变;除4、5、9月份呈下降趋势以外，其他月份均呈上升趋势，其中1、2、6、8月份呈明显的上升趋势。

［1］张红，黄勇，刘慧娟．安徽省近30年气候变化的空间特征［J］．生态环境学报，2012，21(12):1935 －1942．

［2］王效瑞，徐敏．安徽省夏季降雨量的若干统计特征［J］．安徽师范大学学报，2002，25(3):281 －285．

［3］田红，李春，张士洋．近50年我国江淮流域气候变化［J］．中国海洋大学学报，2005，35(4):539 －544．

［4］陈晓宏，刘德地，王兆礼．降雨空间分布模式识别［J］．水利学报，2006，37(6):711 －716．

［5］ANDREA I P，KARMA L L．Recent rainfull and runoff variability in Central Argentina［J］．Quaternary International，2006，158:127 －139．

［6］KENDALL M G．A new measure of rank correlation［J］．Biometrika，1938，430:81－93．