浦城县近70年来降水变化分析

时间：2024-05-28

李双锦　王丽玉　李　昕

浦城县近70年来降水变化分析

李双锦1王丽玉2李昕3

（1.福建省气象信息中心福建福州350008；2.福建省气象台福建福州350008；3.成都信息工程大学四川成都610025）

文章根据1951年—2020年浦城县70年逐日降水资料，采用线性倾向估计、累积距平法和Mann-kendall检验法，对浦城县降水变化趋势及突变情况进行了分析。结果表明：浦城县年降水量变化相对稳定，总体上呈弱增加趋势，气候倾向率为0.006 mm/10 a；四季降水量变化也趋于减少，其中夏季和秋季减少幅度最大；全年大于0.01 mm、大于5.0 mm和大于10.0 mm的降水日数呈下降趋势，而大于25.0 mm的降水日数呈上升趋势，全年暴雨日数有减少的趋势。Mann-Kendall法检验浦城县降水在2011年—2020年存在交点，但没有发生a=0.05显著性水平的变化。

降水趋势；线性倾向估计；Mann-Kendall检验法；浦城

在全球变暖的背景下，各地暴雨等极端天气频繁出现，次数不断增加，不同地区降水的时空变化趋势也不同。降水是造成一个地区洪涝、滑坡、泥石流等自然灾害的首要因素，对农作物的生产具有重要影响，因此分析历年降水特征对气象防灾减灾和工农业生产具有重要意义，也一直是气象领域的热点问题。当前我国气候变化趋势与全球变化基本一致，气温普遍上升，降水量变化的区域特征明显[1]。

浦城县地处海洋性气候和大陆性气候的分界地带，接近大陆性气候，是典型的亚热带季风湿润气候区。浦城县近70年的年平均气温为17.6 ℃，最高气温42 ℃（2003年），最低气温﹣8.0 ℃（1955年），年平均降水量1 772.5 mm，年平均日照时数1 799.6 h。由于季风气候的不稳定性和地形地貌复杂，浦城县灾害性气候频繁发生，如高温热害、低温冷害、干旱、洪涝、雪灾、冰雹、风灾等。文章根据浦城县气象台统计的1951年—2020年的降水资料，对浦城县近70年的降水变化趋势、突变进行分析，以期为浦城县优化调整产业结构、生态环境管理、水资源合理利用与匹配、防御干旱灾害提供参考。

1 资料与方法

根据浦城县气象观测站1951年—2020年的逐日降水统计数据，计算出月降水量、四季降水量和年降水量，对浦城县近70年的降水变化进行分析。

目前分析降水趋势的方法有很多，如累积距平法、线性倾向估计法、Mann-kendall检验、Spearman阶相关检验、小波分析等。线性倾向估计法的优点是可以定性分析趋势变化，检验序列数据的显著性。Mann-kendall检验法的优点是序列数据不需要遵循一定的分布，几乎不受异常值的干扰，因此计算过程相对简单。累积距平法可根据曲线的波动判断其长期演化趋势和连续变化，得出突变时间。文章主要采用滑动平均法、累积距平法、Mann-kendall检验法等对浦城县的降水量进行分析[2]。

按照气候学上常用的方法进行季节划分，3月—5月为春季、6月—8月为夏季、9月—11月为秋季、12月—次年2月为冬季。

2 浦城县近70年降水量变化分析

2.1 年降水量变化特征分析

根据浦城县1951年—2020年的统计数据，采用线性估计法和滑动平均法分析降水量的变化趋势，采用Mann-Kendall趋势检验法分析显著性水平，结果如图1（a）所示。由图1（a）可知：近70年浦城县年降水量相对稳定，变化趋势不明显，其气候倾向率为0.006 mm/10 a，年降水量为1 103.8 mm～2 591.4 mm，平均值为1 772.5 mm。降水量年际间变化较大，1951年降水量最多，为2 591.8 mm，1971年降水量最少，为1 103.8 mm，仅为最多年份的43%。近70年中，多雨年份有19年，少雨年份有24年，正常年份有27年。多雨时期为1951年—1954年和2014年—2017年，而1955年—1958年和1963年—1967年是浦城县历史上降雨最少的两个时期。对比降雨最少的前后两个时期可以看出，后期持续时间和发展程度增强，年降水量负距平值大于前期。

为了分析浦城县降水阶段性变化特征，采用累积距平法进行分析，结果如图1（b）所示。由图1（b）可知：1951年—1954年，曲线呈上升趋势，浦城县处于多雨期；1955年—2009年，曲线呈波动式下降，浦城县以少雨占优势；2010年—2020年曲线呈上升趋势，处于多雨期。由此可知，浦城县的降水在1951年—2020年期间大致经历了“多雨-少雨-多雨”的阶段性变化。

2.2 季节降水量变化特征分析

从季节降水量变化来看，浦城县春季（=-2.111 2+774.28，2=0.049 6）、冬季（=-0.061 9+229.19，2=0.000 2）降水量呈减少趋势，而夏季（=2.248 4+547.63，2=0.047 9）、秋季（=0.209 9+205.05，2=0.002 1）降水量呈增多趋势。春、夏、秋、冬四季降水量变化趋势的气候倾向率分别为-21.112 mm/10 a、22.484 mm/10 a、2.099 mm/10 a和0.619 mm/10 a，降水量增多集中在夏季，秋季降水量减少最为明显。一年中降水主要集中在3月—7月，其降水量占全年的68%。四季降水量分布不均，春、夏、秋、冬四季降水量分别占全年的39.5%、35.5%、12.1%和12.8%。

2.3 降水日数、暴雨日数的变化特征分析

2.3.1 降水日数变化特征

浦城县1951年—2020年大于0.1 mm降水日数历年平均为170 d，大于5.0 mm降水日数历年平均为80 d（占总降水日数的47%），大于10.0 mm降水日数历年平均为54 d（占总降水日数的31.8%）。经线性回归分析，大于0.1 mm降水日数（=-0.227 3+178.2，2=0.063 8）呈减少趋势，其气候倾向率为-2.273 d/10 a，近70年减少15.9 d；大于5.0 mm降水日数（=-0.028 4+81.135，2=0.002 4）呈减少趋势，其气候倾向率为-0.284 d/10 a，近70年减少2 d；大于10.0 mm降水日数（=-0.005 8+53.793，2=0.000 1）呈减少趋势，其气候倾向率为0.058 d/10 a，近70年减少0.4 d；而大于25.0 mm降水日数（=0.036 4+18.93，2=0.014 4）则呈上升趋势，其气候倾向率为0.364 d/10 a，近70年增加2.5 d。

2.3.2 暴雨日数变化特征

浦城县1951年—2020年累计暴雨日数为392 d，多年年平均暴雨日数为5.6 d；暴雨日数（=-0.008 5+5.901 9、2=0.003 6）呈减少趋势，其气候倾向率为-2.273 d/10 a。暴雨日主要出现在4月—7月，其中6月最多，70年来累计142 d，12月最少，仅有1 d（2013年12月16日日降水量达62.9 mm）。由表1可知，暴雨日数年代际间差异较小，日数最多的为20世纪50年代，达74 d，日数最少的是20世纪70年代和80年代，各42 d。随年代变化，暴雨日数呈“多-少-多”的变化趋势。

表11951年—2020年年代际暴雨日数

年代暴雨日数/d年代暴雨日数/d 1951年—1960年741991年—2000年56 1961年—1970年582001年—2010年57 1971年—1980年422011年—2020年63 1981年—1990年421951年—2020年392

3 降水变化对农业生产的影响

由上文分析可知，浦城县年降水量变化比较稳定，总体上表现为弱增加趋势，四季季节降水量趋于减少，其中秋季减少幅度最大。春、夏、秋、冬四季降水量占全年降水量的比例分别为39.5%、35.5%、12.1%和12.8%。春夏季极易因为强降水而引发洪涝灾害，而秋季降水量的减少可能会造成干旱灾害，从而给农业生产造成不同程度的影响。