銅仁西部不同時(shí)間尺度溫度降水變率分析

謝仁波，舒國(guó)勇

(1.貴州省江口縣氣象局，貴州 江口 554400，2.貴州省銅仁市氣象局，貴州 銅仁 554300)

1 引言

氣溫在各年間變動(dòng)情況，對(duì)農(nóng)業(yè)和其他經(jīng)濟(jì)部門(mén)有很大影響。氣溫變動(dòng)大，對(duì)調(diào)整農(nóng)業(yè)生產(chǎn)計(jì)劃和采取應(yīng)變技術(shù)措施就比較困難;全年及各月平均變率小，對(duì)農(nóng)業(yè)生產(chǎn)有利。降水變率表示一個(gè)地區(qū)降水量可靠程度的指數(shù)，降水量特別是農(nóng)作物播種和生長(zhǎng)期的降水量不穩(wěn)定會(huì)發(fā)生干旱和洪澇，與農(nóng)業(yè)生產(chǎn)關(guān)系最為緊密。銅仁西部因?yàn)橄募疽资芨备哂绊懗蔀橘F州省夏旱重災(zāi)區(qū)，同時(shí)由于是典型的喀斯特區(qū)域，峰巒疊嶂，溝壑縱橫，土層淺薄、石灰性較強(qiáng)，容易發(fā)生山洪、滑坡等地質(zhì)災(zāi)害，況且目前該區(qū)降水變率研究尚未涉及，國(guó)務(wù)院出臺(tái)了2號(hào)文件和武陵山扶貧規(guī)劃，必然迎來(lái)產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)大調(diào)整，研究該區(qū)氣候變率很有必要。

國(guó)內(nèi)也有一些學(xué)者對(duì)氣象要素的變率進(jìn)行過(guò)研究，對(duì)變率的理解各有差異，導(dǎo)致所引用的公式各有差別，有的學(xué)者將變率與變化速率(趨向率)等同［1－2］，萬(wàn)日金等［3］用最大正距平和負(fù)距平與標(biāo)準(zhǔn)差的倍數(shù)來(lái)說(shuō)明江南春雨年際變率大，蓋小波等［4］用最大值與最小值之差再除以平均值所得商的百分比來(lái)表示變率。扎西尼瑪?shù)龋?］用變異系數(shù)研究了玉樹(shù)地區(qū)氣象波幅狀況。彭芳，王君軍［6］選取貴州19個(gè)代表站點(diǎn)47a夏季最高氣溫月、季平均資料，采用EOF分解方法對(duì)貴州夏季最高氣溫的變化進(jìn)行分析。但一般認(rèn)為，某氣象要素的變率是歷年該要素距平絕對(duì)值之和的算術(shù)平均值，稱為絕對(duì)變率，也叫平均距平值。相對(duì)變率指某一時(shí)段的絕對(duì)變率(平均距平值)與該時(shí)段平均值比值的百分?jǐn)?shù)［7－8］。

2 資料和方法

所用資料為銅仁市西部5縣1961—2010年逐日平均溫度和逐日降水資料，資料的主體來(lái)自于銅仁氣象資料查詢系統(tǒng)并經(jīng)過(guò)簡(jiǎn)單校正，疑問(wèn)數(shù)據(jù)以臺(tái)站所存數(shù)據(jù)為準(zhǔn)，當(dāng)某臺(tái)站氣溫有缺測(cè)時(shí)，用該時(shí)段相鄰臺(tái)站求相關(guān)進(jìn)行補(bǔ)正，降水缺測(cè)的，所涉及的月、旬、候缺測(cè)。

變率公式為:

(1)式為絕對(duì)變率公式:歷年或某一時(shí)段氣象要素距平絕對(duì)值之和的算術(shù)平均值，也叫平均距平值，ABS表示絕對(duì)值。

(2)式為相對(duì)變率公式:它是某一時(shí)段的氣象要素絕對(duì)變率(平均距平值)與該時(shí)段平均值比值的百分?jǐn)?shù)，一般認(rèn)為相對(duì)變率比絕對(duì)變率更有意義。

3 結(jié)果

3.1 溫度變率分析

3.1.1 年、季溫度變率 表1給出了銅仁西部各縣年季溫度的絕對(duì)變率和相對(duì)變率，年平均溫度絕對(duì)變率在0.3～0.4℃之間，相對(duì)變率在1.5% ～2.3%之間。從四季看，絕對(duì)變率春季最大，冬季最小;相對(duì)變率春季最大，秋季最小。

表1 銅仁西部各縣年季溫度變率

從表1還可以看出，秋季除德江外，年變率普遍小于季變率。

3.1.2 月溫度變率 為了圖表的方便，將5站原始數(shù)據(jù)進(jìn)行平均，進(jìn)行統(tǒng)一的變率分析。圖1只給出了5站平均溫度1－12月的絕對(duì)變率和相對(duì)變率。從總的來(lái)看，2月的絕對(duì)變率和相對(duì)變率最大，6－8月的絕對(duì)變率和相對(duì)變率都比較小。

圖1 各月平均溫度及變率

從圖1還可以看出，月平均溫度相對(duì)變率與月均溫大致呈反位相，相關(guān)系數(shù)為r=－0.849 13。3－12月氣溫相對(duì)變率與月均溫的反位相更明顯，相關(guān)系數(shù)為r=－0.941 58。相對(duì)變率和絕對(duì)變率之間也大體呈正相關(guān)，相關(guān)系數(shù)為r=0.857 397，除10月外，大多數(shù)月份的絕對(duì)變率和相對(duì)變率升降趨勢(shì)大致保持一致。

3.1.3 旬平均溫度變率 圖2也只給出了5站旬平均溫度1－12月的絕對(duì)變率和相對(duì)變率。從圖2可知，旬平均溫度絕對(duì)變率和相對(duì)變率2月上旬最大，7月下旬、8月上旬最小，年內(nèi)變化呈多峰型。

圖2 逐旬平均溫度及變率

從圖2得知，相對(duì)變率與旬均溫有明顯的反相關(guān)，總體的相關(guān)系數(shù)為r=－0.889 92。

3.1.4 候平均溫度變率 圖3給出了候均溫的變率，2月第3候絕對(duì)變率最大，2月第2候的相對(duì)變率最大，8月第1候變率最小。

圖3 逐候平均溫度及變率

總的來(lái)看，溫度比較低的候段，相對(duì)變率大，溫度比較高的候段，相對(duì)變率小。相對(duì)變率與候均溫有明顯的反相關(guān)，r=－0.906 81。

3.2 降水變率

3.2.1 年、季降水變率 從年降水變率來(lái)看，銅仁西部年降水絕對(duì)變率在120.1～170.5 mm之間，正最大距平值在466～534 mm之間，負(fù)最大距平在－339～－434 mm之間。年降水相對(duì)變率在10.8%～15.6%之間，如果將正距平系列的極值與平均值之比稱為正最大相對(duì)變率，最大相對(duì)變率在42%～47%之間，將負(fù)距平系列的極值與平均值之比稱為最大負(fù)變率，負(fù)最大相對(duì)變率在－33% ～－39%之間(表2)。

表3給出了銅仁西部各站四季降水的絕對(duì)變率和相對(duì)變率。從絕對(duì)變率來(lái)看，夏季最大，冬季最小。從相對(duì)變率來(lái)看，冬季最大，春季最小。

與各季降水量對(duì)比發(fā)現(xiàn):冬季降水總量最少，因此絕對(duì)變率小，相對(duì)變率大。春、秋季多年平均降水接近，但相對(duì)變率春季小于秋季，因?yàn)楫?dāng)?shù)厍锛居械哪攴萸锔邭馑械哪攴萸镉昃d綿。夏季降水最為豐沛，雨熱同季，但夏季本地容易遭受伏旱，

表2 銅仁西部各縣年降水絕對(duì)變率和相對(duì)變率及極值

表3 銅仁西部各縣四季降水絕對(duì)變率和相對(duì)變率

其變率總體要超過(guò)春秋兩季，相對(duì)變率能更好的表示降水的穩(wěn)定度。

3.2.2 月降水變率分析 從各月降水相對(duì)變率來(lái)看，1月、2月、11 月、12 月大都超過(guò) 50%，7、8 月份接近或超過(guò)50%，前者是因?yàn)槠骄炅可俚脑?，后者是年際間降水不均勻的原因。

圖4給出了逐月降水變率與降水量，將西部作為一個(gè)整體來(lái)看，除7月和10月外，其余各月絕對(duì)變率與降水升降趨勢(shì)大致保持一致。

圖4 銅仁西部逐月降水變率與降水量配置圖

通過(guò)計(jì)算，降水絕對(duì)變率與降水量之間為正相關(guān)，r1=0.907 38，降水相對(duì)變率與降水量之間為反相關(guān)，r2= －0.616 62。

3.2.3 旬降水變率分析 圖5給出了逐旬降水變率與降水量，絕對(duì)變率與降水升降趨勢(shì)大致保持一致，3個(gè)統(tǒng)計(jì)值都顯示為多峰型。相對(duì)變率第9旬，11～16旬低于60%，33～34旬高于95%。

通過(guò)計(jì)算，旬降水絕對(duì)變率與降水量之間為正相關(guān)，r1=0.940 639，降水相對(duì)變率與降水量之間為反相關(guān)，r2=－0.666 49。

圖5 銅仁西部逐旬降水變率與降水量配置圖

3.2.4 候降水變率分析 圖6給出了逐候降水變率與降水量，絕對(duì)變率與降水升降趨勢(shì)大致保持一致，3個(gè)統(tǒng)計(jì)值都顯示為多峰型。34～35候絕對(duì)變率大，其量為32.1～32.3 mm。候相對(duì)變率大于100%集中時(shí)段為64～71候。

圖6 銅仁西部逐候降水變率與降水量配置圖

通過(guò)計(jì)算，候降水絕對(duì)變率與降水量之間為正相關(guān)，r1=0.955 248，降水相對(duì)變率與降水量之間為反相關(guān)，r2=－0.669 81。

4 結(jié)論和討論

分析了銅仁市西部5縣多時(shí)間尺度的溫度和降水的相對(duì)變率，計(jì)算了相應(yīng)的相關(guān)系數(shù)，得知:

①?gòu)哪曜兟蕘?lái)看，不論溫度還是降水量，其變率都比較小，但變率隨時(shí)間尺度變化而變化，分析時(shí)間尺度愈短，其變率愈大。

②從季溫度變率來(lái)看，主要表現(xiàn)為春季溫度不穩(wěn)，當(dāng)?shù)叵氖兆魑镉筒恕⑿←溙崆盎蛲坪笫崭畹默F(xiàn)象比較普遍，影響秋收作物的栽種進(jìn)度。

③從月溫度變率上看，2月份變率大，正值農(nóng)歷年的正月，流動(dòng)人口特別大，低溫雨雪造成交通擁堵，晴好天氣又容易引發(fā)森林火災(zāi)，是氣象服務(wù)的重點(diǎn)。

④溫度、降水高低(多少)與絕對(duì)變率的大小呈正相關(guān)，與相對(duì)變率呈反相關(guān)。

⑤文中的絕對(duì)變率實(shí)際上是距平絕對(duì)值的平均值問(wèn)題，很多極端情況被平滑掉了，需要在今后工作中繼續(xù)研究。

⑥若非特別需要，溫度以絕對(duì)變率來(lái)表示，降水以相對(duì)變率表示更合乎人們的使用習(xí)慣。

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