夏興生,宋芙蓉,董立峰(濱州學(xué)院建筑與城鄉(xiāng)規(guī)劃系,山東 濱州 256603)
濱州市1971~2005年降水量變化特征淺析
夏興生,宋芙蓉,董立峰(濱州學(xué)院建筑與城鄉(xiāng)規(guī)劃系,山東 濱州 256603)
利用濱州市1971~2005年的降水資料,采用統(tǒng)計(jì)法、降水傾向率、滑動(dòng)平均等方法,對(duì)濱州市降水量特征分別從年代、季節(jié)、汛期3個(gè)時(shí)間尺度上進(jìn)行分析。結(jié)果顯示,濱州市35a年降水量呈現(xiàn)下降趨勢(shì)(1.46mm/a)。四季降水變化差異明顯,夏、冬季降水呈減少趨勢(shì),春、秋季呈增多趨勢(shì),其中夏季減少最明顯(1.96mm/a),汛期降水減少趨勢(shì)顯著(2.19mm/a)。因此,濱州市降水的減少主要源于夏季或汛期降水減少的貢獻(xiàn)。
降水量;變化特征;濱州市
氣候變化是國(guó)際社會(huì)關(guān)注的焦點(diǎn),也是地球科學(xué)研究的熱點(diǎn)問題。相對(duì)于全球性的持續(xù)變暖趨勢(shì),降水量變化特征有更大的不確定性和區(qū)域特征,因此研究不同區(qū)域降水量的變化特征也是當(dāng)前全球氣候變化研究的重要內(nèi)容之一[1]。據(jù)報(bào)道,我國(guó)的年平均氣溫正以 0.4℃/10a的傾向率上升,降水量也正在以 12.7mm/10a的速度減少[2]。
濱州市作為山東省的北大門,位于黃河下游、魯北平原,地處黃河三角洲腹地,北臨渤海,東與東營(yíng)市接壤,南和淄博市毗鄰,西與德州市和濟(jì)南市搭界,是國(guó)家“黃藍(lán)”兩大戰(zhàn)略的主戰(zhàn)場(chǎng)之一。降水量是否也類似于已有研究的變化規(guī)律,直接關(guān)系濱州市在“黃藍(lán)”戰(zhàn)略中的工農(nóng)業(yè)經(jīng)濟(jì)的規(guī)劃布局與開發(fā),因此,筆者選用濱州市 1971~2005年氣象臺(tái)記錄的降水量資料,以 1971~2005 年的平均值代表降水平均值,采用統(tǒng)計(jì)法、降水傾向率、滑動(dòng)平均等方法,對(duì)濱州市降水量在年代、年際、季節(jié)等時(shí)間尺度上進(jìn)行分析,以期為濱州市的水資源規(guī)劃利用及防汛抗旱工作提供參考。
1971~2005年間,濱州市降水量多年平均為575.8mm,最大年降水量968.4mm,最小值286mm,相對(duì)變化幅度為3.37,絕對(duì)變化幅度為682.4mm,變差系數(shù)為0.27,表明降水量的年際變化幅度和變差系數(shù)均較小(表1)。
表1 濱州市1971~2005年降水量序列特征值
從降水量的年代變化看(圖1),濱州市1971~2005年降水量呈現(xiàn)明顯波動(dòng)變化的特點(diǎn),且存在11a左右的突變周期,與太陽(yáng)黑子的變化周期相似,說明太陽(yáng)活動(dòng)對(duì)區(qū)域降水具有顯著影響。降水總體呈現(xiàn)平緩的下降趨勢(shì),其傾向率為1.46,表明濱州市降水量和我國(guó)降水量變化趨勢(shì)一致,但有階段性增加、減少變化的特點(diǎn)。通過濱州市1971~2005年降水5a移動(dòng)均值變化曲線發(fā)現(xiàn),濱州市降水變化表現(xiàn)為明顯的階段性特征,20世紀(jì)70年代一直波動(dòng)減少,到1982年后呈波動(dòng)變化,但較平穩(wěn)。近年來,如1995~2005年的變化則呈現(xiàn)出明顯的正弦規(guī)律變化,說明其變化穩(wěn)定性增加。
圖1 濱州市1971~2005年年降水量變化
濱州市35a年平均降水雖呈現(xiàn)減少趨勢(shì),但不同季節(jié)的降水變化卻不盡相同。用線性擬合統(tǒng)計(jì)35a濱州市年平均氣溫,得出年平均降水遞減率為1.46。 夏季(6~8月)、冬季(12~2月)的遞減率分別為1.96、0.09,而春季(3~5月)、秋季(9~11月)的降水量卻成增加趨勢(shì),其增長(zhǎng)率分別為0.40、0.18,由此可以看出,濱州市降水量春、秋、冬3季的變化均較小,夏季的降水量變化較大,降水量的減少趨勢(shì)主要由夏季降水量貢獻(xiàn)(圖2)。
春季降水量在20世紀(jì)70年代先突減后回升至較低水平平穩(wěn)變化,春季為少雨期,1978年后到1980年又突增至高值;20世紀(jì)80年代維持在較高水平的波動(dòng)變化,春季為多雨期;90年代則維持在較低水平的波動(dòng)變化,但變幅較80年代有所減小,春季為少雨期;2000年以后表現(xiàn)為現(xiàn)增加后減少,總體呈增加趨勢(shì)。
夏季降水量在20世紀(jì)70年代經(jīng)歷了長(zhǎng)時(shí)間的波動(dòng)減少,其后降水的變化則保持平穩(wěn)波動(dòng);80年代末期出現(xiàn)突變,達(dá)到高峰后又突減,之后則又出現(xiàn)與70年代相似的情況。由此也可以看出,濱州市年降水量的減少主要是20世紀(jì)70年代和90年代的夏季降水減少貢獻(xiàn)的,且出現(xiàn)10a左右的時(shí)間周期。
秋季降水量呈微小的上升趨勢(shì),除了1981、1986、1998年出現(xiàn)明顯的少雨期,1993、2004年出現(xiàn)明顯的多雨期,其降水的波動(dòng)變化還是比較平穩(wěn)的,5a移動(dòng)平均線表現(xiàn)出明顯的周期性余弦曲線變化規(guī)律。
冬季降水量隨時(shí)間的變化階段性特點(diǎn)顯著,具有10a的大高峰周期。20世紀(jì)70年代表現(xiàn)規(guī)律性的周期變化,為一個(gè)多雨期,80年代除了1984年的小高峰外,則維持在較低水平的穩(wěn)定少雨期,90年代先表現(xiàn)為波動(dòng)減少,后表現(xiàn)出浮動(dòng)較大的周期性波動(dòng)變化,2003年后變化趨緩。
表2是濱州市1971~2009年降水年代、季節(jié)變化情況。由表2可以看到,1971~1975年降水最多,主要由夏季降水貢獻(xiàn),1976年以后年降水則呈現(xiàn)波動(dòng)變化,1976~1980年較前5a明顯減少,主要是夏、秋2季降水幅度大引起;1981~1985年降水是夏、冬2季減少,而春、秋2季有所增加;1986~1990年降水有所增加,主要是夏季降水的回增貢獻(xiàn),與此同時(shí),秋季降水卻有明顯減少;1991~1995年春、夏、冬3季降水突降,只有秋季降水顯著增加;1996~2000年降水回升主要是夏季降水增加,但秋季降水又突減;2001~2005年降水與前5a持平,夏、秋2季變化較大。再結(jié)合圖2可以看到,濱州市降水的季節(jié)變化波動(dòng)變化較大,夏季降水變化對(duì)年降水量變化貢獻(xiàn)最大,直接影響年降水量的多少。
另外,本研究還發(fā)現(xiàn),1976年以后濱州市夏、秋2季的降水量呈現(xiàn)此消彼長(zhǎng)的變化規(guī)律,由此推測(cè)可能是夏、秋2季影響我國(guó)降水的西太平洋副熱帶高壓的進(jìn)退時(shí)間和夏季風(fēng)輸送的水汽量的變化引起,這將在后續(xù)研究中進(jìn)行驗(yàn)證。
圖2 濱州市1971~2005年季節(jié)降水量變化曲線
表2 濱州市1971~2005年各年代、季平均降水量 mm
圖3是濱州市1971~2005年月平均降水量。由圖3可看出,濱州市降水主要集中在6~9月,降水量平均為438.3mm,占全年76.12%,但年份之間的變化較大(圖4);1~5月、10~12月占全年降水的比重較小,年份之間的變化較弱。同時(shí),根據(jù)西太平洋副熱帶高壓進(jìn)退規(guī)律對(duì)我國(guó)夏季降水的影響,氣象專家將6~9月劃為濱州市降水的汛期是十分合理的。因此,筆者繼續(xù)采用6~9月作為降水汛期。
圖3 濱州市35a月平均降水量
圖4 1971~2005年濱州市汛期(6~9月)降水量變化曲線
由圖3還可看出,每年7月份為降水量最多的月份,降水量為181.29mm,分別占汛期降水和全年降水的41.36% 和31.49%,可見降水的集中程度較高。此外,濱州市35a汛期降水直接影響全年降水量,汛期降水與年降水量相關(guān)系數(shù)為0.942。分析圖4可以看出,濱州市35a汛期降水量占年降水量比例呈現(xiàn)傾向率為2.19線性減少趨勢(shì),5a移動(dòng)平均與年降水量(圖1)變化相似,20世紀(jì)70年代一直波動(dòng)減少,到1982年后快速上升,之后從1986年到1994年,除1989年突減外,其他年份則呈平穩(wěn)的波動(dòng)變化。近年來,如1995年至2005年的變化則呈現(xiàn)出明顯的正弦規(guī)律變化,表明其變化穩(wěn)定性增加。
(1)濱州市35a年降水量呈現(xiàn)交替變化的特點(diǎn),但是量的變化波動(dòng)性較大,階段性特征明顯。汛期降水與年降水量呈現(xiàn)正相關(guān),并直接影響全年降水量,其中7月份降水量占全年降水的比例高達(dá)31.49%。但是濱州市年降水量是呈下降趨勢(shì)的,其遞減速率為每年1.46mm,與氣象專家對(duì)我國(guó)降水變化的研究所得規(guī)律和魏敏等[2]對(duì)濱州市氣候特征解析所得規(guī)律一致。同時(shí),年降雨量存在著11a的不十分明顯的周期,降水變化穩(wěn)定性規(guī)律趨勢(shì)卻表現(xiàn)顯著。
(2)四季降水變化差異明顯,夏、冬季降水呈減少趨勢(shì),春、秋季呈增多趨勢(shì)。其中夏季減少最明顯(遞減率為1.96),春季增加最明顯(增長(zhǎng)率為0.41)。但是春、秋季的增加趨勢(shì)無法抵消夏、冬季減少的趨勢(shì),特別是夏季的減少趨勢(shì)。濱州市降水的減少也就主要源于夏季降水的減少。
(3)濱州市汛期降水減少趨勢(shì)顯著,遞減率為2.19,且汛期降水集中程度高,這可能與全球氣候變化背景下,影響東亞氣候的季風(fēng)環(huán)流中夏季風(fēng)、副熱帶高氣壓帶和洋流的變化有關(guān),但這還需要進(jìn)一步的研究證實(shí)。
[1]楊詩(shī)定.湖北谷城近49a降水變化特征分析[EB/OL].http://wenku.baidu.com/view/76d04d22dd36a32d73758176.html.
[2]魏 敏,段文廣,安 林,等.濱州市氣候特征解析[A].中國(guó)氣象學(xué)會(huì)2008年年會(huì)干旱與減災(zāi)——第六屆干旱氣候變化與減災(zāi)學(xué)術(shù)研討會(huì)分會(huì)場(chǎng)論文集[C].2008:364-370.
P426.6
A
1673-1409(2012)06-S005-05
2012-04-20
山東省教育廳科技計(jì)劃項(xiàng)目(j08we67);山東省自然科學(xué)基金項(xiàng)目(ZR2011DQ018);濱州學(xué)院精品課程資助項(xiàng)目(bzxyjpkc200808)。
夏興生(1989-),男,甘肅慶陽(yáng)人,現(xiàn)從事遙感和地理信息系統(tǒng)的農(nóng)業(yè)應(yīng)用研究。
10.3969/j.issn.1673-1409(S).2012.06.002