德阳市西部近52 a降水变化特征

时间：2024-08-31

刘康平，罗静，郑自君

(1.四川省什邡市气象局，四川什邡 618400;2.四川省绵竹市气象局，四川绵竹 618300 3.四川省凉山州气象局，四川西昌 615000)

德阳市西部近52 a降水变化特征

刘康平1，罗静2，郑自君3

(1.四川省什邡市气象局，四川什邡 618400;2.四川省绵竹市气象局，四川绵竹 618300 3.四川省凉山州气象局，四川西昌 615000)

利用德阳市西部(什邡、绵竹两站)1959—2010年降水量资料，采用一元线性回归、Mann-Kendall法累计距平等方法，分析了德阳市西部52 a降水变化特征。结果表明：①近52 a来降水量有明显的减少趋势，变化倾向率为-45.2 mm/10 a，但60%的降水量主要集中在夏季，且降水量倾向率最大，达到-34.0 mm/10 a;夏季降水量从20世纪80年代末至20世纪90年代初开始减少并持续是52 a来降水量减少最直接的因素。②近52 a涝少旱多，其中从1986年以来，出现旱年的频率在显著增多，占了旱年总次数的75%～83%。③通过对降水量进行M-K检验发现，发生明显的突变分别是年降水量什邡在1992年前后、绵竹在1965年，夏季降水量什邡在1962年、1964年、1966年、1968年1970年和1998年、绵竹在1962年和2003年，秋季什邡在1967年和1977年前后、绵竹在1977年和1985年前后;年、夏、秋季降水量有显著减小的趋势。④20世纪90年代开始持续到目前，降水量有加速减少的趋势。

德阳西部;降水;变化倾向率;降水变率;M-K突变;气候特征

1 前言

降水量是衡量一个地区水资源量的重要指标，对人类社会和经济的发展有着重要作用［1］，随着全球气候变暖，高温、干旱等极端天气的频繁发生，以及城市规模的不断扩大，区域水资源的拥有量不断减少，给社会、经济发展带来明显影响，尤其经历了2008年“5·12”汶川特大地震之后，蒋兴文、李跃清、钟爱华、何光碧［2-4］等对地震灾区的降水进行了研究分析，得出由于受到季风和复杂地形的影响，降水存在显著的区域差异。德阳市西部(什邡、绵竹)地处四川盆地西北、龙门山中段、西北接青藏高原东麓，地势西北高、东南低。西北山区系沱江发源地，主要河流有石亭江、鸭子河、绵远河、龙蟒河等，为德阳市重要饮水源地;地形和降水与德阳市东部存在显著的区域差异，为此，需要对德阳市西部降水变化趋势做进一步研究与分析，找出变化趋势特征和规律，对灾后生态恢复、预防山地自然灾害、合理利用空中水资源等都具有十分重要的作用。本文利用什邡、绵竹两市气象站1959—2010年逐月降水量资料，采用一元线性回归、Mann-Kendall和累计距平等方法对德阳市西部近52 a降水量变化趋势及其可能的突变点进行综合分析与检验。

2 降水量变化特征

2.1 年降水量的变化特征

根据1959—2010年德阳市西部年降水量年作降水量逐年变化曲线、5 a滑动平均曲线、性拟合趋势线，进行降量变化分析，结果如图1所示。

图1 1959—2010年年降水量变化趋势(a：什邡;b：绵竹)

从图1可以看出，近52 a德阳市西部(什邡、绵竹)的年降水量整体呈明显减少趋势，气候变化倾向率分别达-45.1 mm/10 a、-45.2 mm/10 a;年降水量最大什邡出现在1959年为1 438.4 mm、绵竹出现在1963年为1 421.4 mm;年降水量最小两地均出现在1986年，分别为552.2 mm、608.7 mm。从降水量5 a滑动平均趋势可以看出两地年降水量总体呈下降减少趋势，表现出“下降减少、上升增多、下降减少”的阶段性特征，20世纪60年代到20世纪70年代初期呈下降减少趋势，20世纪70年代初期到末期呈上升增加趋势，20世纪70年代末期开始到20世纪初叶呈逐步下降减少趋势。

表1统计出各年代平均降水量分布情况。

表1 各年代平均降水量分布(mm)

2.2 降水量变化的年代际比较

从表1统计结果看出降水量随年代的推移逐渐减少，其中什邡在21世纪初叶减少最多达98.9 mm，绵竹在20世纪70年代减少最多达99.7 mm，而两地均在21世纪初叶降水量创历史新低。(20世纪50年代和21世纪10年代仅1 a资料无可比性)。

2.3 降水量变化的四季分布特征

四季的划分根据我国天文季节划分标准［5］，把3-5月定为春季，6—8月定为夏季，9—11月定为秋季，12—次年2月定为冬季。统计出各年代四季平均降水量分布情况见表2。

表2 各年代四季平均降水量分布

从表2看出，从各季节降水量占年降水量百分比情况看，近60%的降水量集中在夏季，秋季降水多于春季，冬季最少不足3%;这个结论与周长艳等人的基本研究一致［6］。春季降水量什邡在20世纪90年代最少，绵竹在20世纪80年代最少;夏季降水量什邡绵竹均21世纪初叶最少;秋季降水量什邡在20世纪80年代最少，绵竹在20世纪90年代最少，冬季均在在20世纪60年代最少。

近52 a降水量的变化在季节上有突出特点，即春、夏、秋三季均呈减少趋势(冬季没有明显的增减趋势)，其中夏季的减少趋势最大达到了-33.9 mm/10 a和-34.1 mm/10 a(均通过了α=0.05显著性检验)，夏季降水量从20世纪80年代末至20世纪90年代初开始减少，进入1990年代后减少趋势最突出，这与朱艳峰等研究的结论一致［7］，为52 a来降水量减少最直接的因素。

2.4 降水相对变率年代际变化特征

降水相对变率是指年降水的距平值与多年平均降水量的百分数，用以表征某一地区降水量的年际变化程度的大小。通过计算分析得到1959—2010年降水变率变化趋势见图2。

图2 1959—2010年降水相对变率的年变化趋势

取降水相对变率≥25%为涝年，降水相对变率≤-25%为旱年［8］，因此通过图2可看出，降水相对变率≥25%涝年什邡有3a(对应暴雨日数多达6～9 d)，分别为1959年、1978年、1995年，其中1959年最大为57%，绵竹有4 a(对应暴雨日数多达6～8 d)分别为1959年1960年1963年1967年其中1963年最大为40%;降水相对变率≤-25%旱年什邡有8 a(对应暴雨日数少仅有1 d)，分别为1965年、1969年、1986年、1993年、1997年、2000年、2002年、2006年，其中1986年最大为-40%;绵竹有6 a分别为1965年、1986年、1991年、2002年、2006年、2009年(对应暴雨日数少大部分仅有1 d)。尤其突出的是从1990年代以来出现旱年频率在明显增加，因此给我市的水资源的利用敲响了警钟。

3 降水量突变与变化趋势分析

3.1 降水量突变分析

Man-Kendall秩次相关检验法是一种非参数统计检验方法，对时间序列构造一秩序列，计算其统计量，正值表明序列呈上升趋势，负值表明呈下降趋势，当超过临界值±1.96，表明上升或下降趋势显著［9-10］。图 3给出了 1959—2010年 M-k检验图。

图3 降水量M-K检验

通过对降水量进行M-K检验发现，年降水量什邡在1991—1992年，绵竹在1965年;夏降水量什邡在1962年、1964年、1966年、1968年、1970年、1998年，绵竹在1962年;秋季什邡在1967年和1977年前后，绵竹在1977年和1985年前后均发生了明显的突变，年、夏、秋季降水量有显著减小的趋势(均通过α=0.05显著性)，而春、季冬季没有检测到明显的突变，因而春、冬季降水量也没有显著增加或减少的趋势。

3.2 降水量变化趋势分析

图4是德阳市西部年降水量累计距平。由图4可见，近52 a来经历了“上升增多下降减少再上升增多再下降减少”的过程，尤其突出的是伴随着全球气候变暖的加剧，从1990年代开始持续到目前，降水量减少有加速的趋势。

4 结论

通过对德阳市西部(什邡绵竹市)1959—2010年的降水量资料统计分析得到以下结论：

图4 1959—2010年降水量累积距平

①近52 a来降水量有明显的减少趋势，变化倾向率分别为-45.1 mm/10 a、-45.2 mm/10 a;反映在季节变化上，夏季减少最为突出，夏季的变化倾向率最大达到了-33.9 mm/10 a和-34.1 mm/10 a(均通过了α=0.05显著性检验)，因此得出夏季降水量是从1980年代至1990年代开始减少持续到目前，为52 a来降水量减少最直接的因素。

②从1959—2010年降水变率变化趋势分析发现，近52 a涝少旱多，其中从1990年代以来出现旱年频率在明显增加。

③通过对降水量进行M-K检验发现，年降水量什邡在1991—1992年，绵竹在1965年;夏季降水量什邡在1962年、1964年、1966年、1968年、1970年、1998年，绵竹在1962年;秋季降水量什邡在1967年和1977年前后，绵竹在1977年和1985年前后均发生了明显的突变，年、夏、秋季降水量有显著减小的趋势(均通过α=0.05显著性)。

④近52 a来经历了“上升增多下降减少再上升增多再下降减少”的过程，尤其突出的是伴随着全球气候变暖的加剧，从1990年代开始持续到目前，降水量减少有加速的趋势。

［1］王绍武，蔡静宁，慕巧珍，等.中国西部年降水量的气候变化［J］.自然资源学报，2002，17(4)：415-422.

［2］蒋兴文，李跃清.四川汶川特大地震灾区基本气候特征分析［J］.高原山地气象研究，2008，28(2)：37-41.

［3］钟爱华，李跃清.川北绵阳地区降水量的时空分布特征及变化趋势［J］.高原山地气象研究，2008，28(2)：63-69.

［4］何光碧，等.“5.12”汶川特大地震重灾区降水气候特征分析［J］.高原山地气象研究，2008，28(2)：47-54.

［5］高国栋，陆渝蓉.气候学［M］.北京：气象出版社，1990：238.

［6］周长艳，李跃清，彭俊.高原东侧川渝盆地降水与水资源特征及变化［J］. 大气科学，2006，30(6)：1217-1226.

［7］朱艳峰，宇如聪.川西地区夏季降水的年际变化特征及与大尺度环流的联系［J］. 大气科学，2003，27(6)：1045-1055.

［8］胡毅，李萍，杨建功.应用气象学［M］.北京：气象出版社，2005.

［9］林振山，邓子旺.子波气候诊断技术研究［M］.北京：气象出版社，1999.

［10］吴洪宝，吴蕾.气候变率诊断和预测方法［M］.北京：气象出版社，2005.

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