德陽市西部近52 a降水變化特征

劉康平，羅 靜，鄭自君

(1.四川省什邡市氣象局，四川 什邡 618400;2.四川省綿竹市氣象局，四川 綿竹 618300 3.四川省涼山州氣象局，四川 西昌 615000)

德陽市西部近52 a降水變化特征

劉康平1，羅 靜2，鄭自君3

(1.四川省什邡市氣象局，四川 什邡 618400;2.四川省綿竹市氣象局，四川 綿竹 618300 3.四川省涼山州氣象局，四川 西昌 615000)

利用德陽市西部(什邡、綿竹兩站)1959—2010年降水量資料，采用一元線性回歸、Mann-Kendall法累計距平等方法，分析了德陽市西部52 a降水變化特征。結(jié)果表明：①近52 a來降水量有明顯的減少趨勢，變化傾向率為-45.2 mm/10 a，但60%的降水量主要集中在夏季，且降水量傾向率最大，達(dá)到-34.0 mm/10 a;夏季降水量從20世紀(jì)80年代末至20世紀(jì)90年代初開始減少并持續(xù)是52 a來降水量減少最直接的因素。②近52 a澇少旱多，其中從1986年以來，出現(xiàn)旱年的頻率在顯著增多，占了旱年總次數(shù)的75%～83%。③通過對降水量進(jìn)行M-K檢驗(yàn)發(fā)現(xiàn)，發(fā)生明顯的突變分別是年降水量什邡在1992年前后、綿竹在1965年，夏季降水量什邡在1962年、1964年、1966年、1968年1970年和1998年、綿竹在1962年和2003年，秋季什邡在1967年和1977年前后、綿竹在1977年和1985年前后;年、夏、秋季降水量有顯著減小的趨勢。④20世紀(jì)90年代開始持續(xù)到目前，降水量有加速減少的趨勢。

德陽西部;降水;變化傾向率;降水變率;M-K突變;氣候特征

1 前言

降水量是衡量一個地區(qū)水資源量的重要指標(biāo)，對人類社會和經(jīng)濟(jì)的發(fā)展有著重要作用［1］，隨著全球氣候變暖，高溫、干旱等極端天氣的頻繁發(fā)生，以及城市規(guī)模的不斷擴(kuò)大，區(qū)域水資源的擁有量不斷減少，給社會、經(jīng)濟(jì)發(fā)展帶來明顯影響，尤其經(jīng)歷了2008年“5·12”汶川特大地震之后，蔣興文、李躍清、鐘愛華、何光碧［2-4］等對地震災(zāi)區(qū)的降水進(jìn)行了研究分析，得出由于受到季風(fēng)和復(fù)雜地形的影響，降水存在顯著的區(qū)域差異。德陽市西部(什邡、綿竹)地處四川盆地西北、龍門山中段、西北接青藏高原東麓，地勢西北高、東南低。西北山區(qū)系沱江發(fā)源地，主要河流有石亭江、鴨子河、綿遠(yuǎn)河、龍蟒河等，為德陽市重要飲水源地;地形和降水與德陽市東部存在顯著的區(qū)域差異，為此，需要對德陽市西部降水變化趨勢做進(jìn)一步研究與分析，找出變化趨勢特征和規(guī)律，對災(zāi)后生態(tài)恢復(fù)、預(yù)防山地自然災(zāi)害、合理利用空中水資源等都具有十分重要的作用。本文利用什邡、綿竹兩市氣象站1959—2010年逐月降水量資料，采用一元線性回歸、Mann-Kendall和累計距平等方法對德陽市西部近52 a降水量變化趨勢及其可能的突變點(diǎn)進(jìn)行綜合分析與檢驗(yàn)。

2 降水量變化特征

2.1 年降水量的變化特征

根據(jù)1959—2010年德陽市西部年降水量年作降水量逐年變化曲線、5 a滑動平均曲線、性擬合趨勢線，進(jìn)行降量變化分析，結(jié)果如圖1所示。

圖1 1959—2010年年降水量變化趨勢(a：什邡;b：綿竹)

從圖1可以看出，近52 a德陽市西部(什邡、綿竹)的年降水量整體呈明顯減少趨勢，氣候變化傾向率分別達(dá)-45.1 mm/10 a、-45.2 mm/10 a;年降水量最大什邡出現(xiàn)在1959年為1 438.4 mm、綿竹出現(xiàn)在1963年為1 421.4 mm;年降水量最小兩地均出現(xiàn)在1986年，分別為552.2 mm、608.7 mm。從降水量5 a滑動平均趨勢可以看出兩地年降水量總體呈下降減少趨勢，表現(xiàn)出“下降減少、上升增多、下降減少”的階段性特征，20世紀(jì)60年代到20世紀(jì)70年代初期呈下降減少趨勢，20世紀(jì)70年代初期到末期呈上升增加趨勢，20世紀(jì)70年代末期開始到20世紀(jì)初葉呈逐步下降減少趨勢。

表1統(tǒng)計出各年代平均降水量分布情況。

表1 各年代平均降水量分布(mm)

2.2 降水量變化的年代際比較

從表1統(tǒng)計結(jié)果看出降水量隨年代的推移逐漸減少，其中什邡在21世紀(jì)初葉減少最多達(dá)98.9 mm，綿竹在20世紀(jì)70年代減少最多達(dá)99.7 mm，而兩地均在21世紀(jì)初葉降水量創(chuàng)歷史新低。(20世紀(jì)50年代和21世紀(jì)10年代僅1 a資料無可比性)。

2.3 降水量變化的四季分布特征

四季的劃分根據(jù)我國天文季節(jié)劃分標(biāo)準(zhǔn)［5］，把3-5月定為春季 ，6—8月定為夏季，9—11月定為秋季，12—次年2月定為冬季。統(tǒng)計出各年代四季平均降水量分布情況見表2。

表2 各年代四季平均降水量分布

從表2看出，從各季節(jié)降水量占年降水量百分比情況看，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%;這個結(jié)論與周長艷等人的基本研究一致［6］。春季降水量什邡在20世紀(jì)90年代最少，綿竹在20世紀(jì)80年代最少;夏季降水量什邡綿竹均21世紀(jì)初葉最少;秋季降水量什邡在20世紀(jì)80年代最少，綿竹在20世紀(jì)90年代最少，冬季均在在20世紀(jì)60年代最少。

近52 a降水量的變化在季節(jié)上有突出特點(diǎn)，即春、夏、秋三季均呈減少趨勢(冬季沒有明顯的增減趨勢)，其中夏季的減少趨勢最大達(dá)到了-33.9 mm/10 a和-34.1 mm/10 a(均通過了α=0.05顯著性檢驗(yàn))，夏季降水量從20世紀(jì)80年代末至20世紀(jì)90年代初開始減少，進(jìn)入1990年代后減少趨勢最突出，這與朱艷峰等研究的結(jié)論一致［7］，為52 a來降水量減少最直接的因素。

2.4 降水相對變率年代際變化特征

降水相對變率是指年降水的距平值與多年平均降水量的百分?jǐn)?shù)，用以表征某一地區(qū)降水量的年際變化程度的大小。通過計算分析得到1959—2010年降水變率變化趨勢見圖2。

圖2 1959—2010年降水相對變率的年變化趨勢

取降水相對變率≥25%為澇年，降水相對變率≤-25%為旱年［8］，因此通過圖2可看出，降水相對變率≥25%澇年什邡有3a(對應(yīng)暴雨日數(shù)多達(dá)6～9 d)，分別為1959年、1978年、1995年，其中1959年最大為57%，綿竹有4 a(對應(yīng)暴雨日數(shù)多達(dá)6～8 d)分別為1959年1960年1963年1967年其中1963年最大為40%;降水相對變率≤-25%旱年什邡有8 a(對應(yīng)暴雨日數(shù)少僅有1 d)，分別為1965年、1969年、1986年、1993年、1997年、2000年、2002年、2006年，其中1986年最大為-40%;綿竹有6 a分別為1965年、1986年、1991年、2002年、2006年、2009年(對應(yīng)暴雨日數(shù)少大部分僅有1 d)。尤其突出的是從1990年代以來出現(xiàn)旱年頻率在明顯增加，因此給我市的水資源的利用敲響了警鐘。

3 降水量突變與變化趨勢分析

3.1 降水量突變分析

Man-Kendall秩次相關(guān)檢驗(yàn)法是一種非參數(shù)統(tǒng)計檢驗(yàn)方法，對時間序列構(gòu)造一秩序列，計算其統(tǒng)計量，正值表明序列呈上升趨勢，負(fù)值表明呈下降趨勢，當(dāng)超過臨界值±1.96，表明上升或下降趨勢顯著［9-10］。圖 3給出了 1959—2010年 M-k檢驗(yàn)圖。

圖3 降水量M-K檢驗(yàn)

通過對降水量進(jìn)行M-K檢驗(yàn)發(fā)現(xiàn)，年降水量什邡在1991—1992年，綿竹在1965年;夏降水量什邡在1962年、1964年、1966年、1968年、1970年、1998年，綿竹在1962年;秋季什邡在1967年和1977年前后，綿竹在1977年和1985年前后均發(fā)生了明顯的突變，年、夏、秋季降水量有顯著減小的趨勢(均通過α=0.05顯著性)，而春、季冬季沒有檢測到明顯的突變，因而春、冬季降水量也沒有顯著增加或減少的趨勢。

3.2 降水量變化趨勢分析

圖4是德陽市西部年降水量累計距平。由圖4可見，近52 a來經(jīng)歷了“上升增多下降減少再上升增多再下降減少”的過程，尤其突出的是伴隨著全球氣候變暖的加劇，從1990年代開始持續(xù)到目前，降水量減少有加速的趨勢。

4 結(jié)論

通過對德陽市西部(什邡綿竹市)1959—2010年的降水量資料統(tǒng)計分析得到以下結(jié)論：

圖4 1959—2010年降水量累積距平

①近52 a來降水量有明顯的減少趨勢，變化傾向率分別為-45.1 mm/10 a、-45.2 mm/10 a;反映在季節(jié)變化上，夏季減少最為突出，夏季的變化傾向率最大達(dá)到了-33.9 mm/10 a和-34.1 mm/10 a(均通過了α=0.05顯著性檢驗(yàn))，因此得出夏季降水量是從1980年代至1990年代開始減少持續(xù)到目前，為52 a來降水量減少最直接的因素。

②從1959—2010年降水變率變化趨勢分析發(fā)現(xiàn)，近52 a澇少旱多，其中從1990年代以來出現(xiàn)旱年頻率在明顯增加。

③通過對降水量進(jìn)行M-K檢驗(yàn)發(fā)現(xiàn)，年降水量什邡在1991—1992年，綿竹在1965年;夏季降水量什邡在1962年、1964年、1966年、1968年、1970年、1998年，綿竹在1962年;秋季降水量什邡在1967年和1977年前后，綿竹在1977年和1985年前后均發(fā)生了明顯的突變，年、夏、秋季降水量有顯著減小的趨勢(均通過α=0.05顯著性)。

④近52 a來經(jīng)歷了“上升增多下降減少再上升增多再下降減少”的過程，尤其突出的是伴隨著全球氣候變暖的加劇，從1990年代開始持續(xù)到目前，降水量減少有加速的趨勢。

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P466

B

1003-6598(2011)05-0033-03

2011-05-18

劉康平(1962-)，男，工程師，主要從事大氣探測、資料預(yù)審以及氣象服務(wù)工作。