建平地區(qū)近60年大氣降水資源變化特征

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(1.遼寧省建平縣水土保持局， 遼寧 建平 122400；2.遼寧省建平縣氣象局，遼寧 建平 122400)

建平地區(qū)近60年大氣降水資源變化特征

趙國學(xué)1，徐麗2

(1.遼寧省建平縣水土保持局， 遼寧 建平 122400；2.遼寧省建平縣氣象局，遼寧 建平 122400)

為了充分認識和掌握建平地區(qū)降水的變化特征，提高水資源高效利用意識，采用1953～2012年大氣降水資料，運用氣候傾向率等分析手段，研究年、季降水變化特征。結(jié)果表明：建平地區(qū)近60年降水總體呈減少趨勢，其中，年降水量近10年(2003～2012年)較前10年(1953～1962年)平均減少72mm；5～9月降水量近10年較前10年平均減少102mm。在四季中春季降水量增加；夏季降水量減少，近10年較前10年平均減少89mm；秋季和冬季變化趨勢不明顯。本研究可為地方根據(jù)降雨情況安排農(nóng)業(yè)生產(chǎn)提供理論支持和參考。

建平縣；降水；傾向率；水資源；特征

大氣降水是水資源重要的來源之一，研究掌握某地區(qū)大氣降水變化趨勢對農(nóng)業(yè)需水、水利工程建設(shè)具有實際意義。近年來受氣候變化的影響，全國各地降水發(fā)生異常[1-3]，旱澇等自然災(zāi)害頻繁發(fā)生[4-6]，給人們生產(chǎn)生活帶來不利影響。因此，降水變化趨勢受到諸多研究者的關(guān)注[7-9]。任國玉等[10]的研究表明我國年降水空間分布各地變化趨勢不一致；張山清等[1]的研究表明烏魯木齊河流域年降水量呈顯著遞增趨勢；曾麗紅等[11]研究吉林省年降水量、唐紅玉等[12]研究三江源地區(qū)年降水量、安昕等[13]研究遼寧西部年降水量的結(jié)果表明：上述三地區(qū)降雨均存在逐漸減少的趨勢。這些研究成果說明隨著氣候變化，各地降水資源趨勢變化反映出不同的結(jié)果，但這些研究多數(shù)反映較大范圍降水變化特征，對于小范圍降水變化特征的研究還不夠深入，而小區(qū)域降水受地形地勢的影響存在較大的差異。因此，筆者采用建平地區(qū)降水資料，運用標準偏差、氣候傾向率等方法，分析年、季降水變化特征，以期充分掌握建平地區(qū)降水狀況，為水資源利用提供參考。

1 材料與方法

1.1 資料來源

資料來自朝陽市氣象資料檔案室葉柏壽、建平氣象監(jiān)測站1953～2012年逐月降水量資料，1～12月合計為年降水量，5～9月合計為大田作物生長季降水量。年代劃分：1953～1960年為20世紀50年代；1961～1970年為60年代；1971～1980年為70年代；1981～1990年為80年代；1991～2000年為90年代；2001～2010年為21世紀前10年。四季劃分：3～5月為春季，6～8月為夏季，9～11月為秋季，12～翌年2月為冬季。

1.2 研究方法

a.氣候傾向率[14]。取一元線性方程y=ax+b的一次項系數(shù)a乘以10，用以體現(xiàn)10年平均變化趨勢，a>0表示上升趨勢，a<0表示下降趨勢。降水量氣候傾向率單位為mm/10年。

b.標準偏差。采用標準偏差方法[15]分析降水異常年。標準偏差是量度數(shù)據(jù)分布分散程度的標準，用以衡量數(shù)據(jù)值偏離算術(shù)平均值的程度，可確定極端事件的發(fā)生幾率，見式(1)：

S=[∑(yi-y)2/N]1/2

(1)

式中S——標準偏差；

yi-y——歷年值減總體平均數(shù)；

N——樣本數(shù)。

c.極比[14]。用極比(K=最大/最小)描述降水量的穩(wěn)定程度，K≤2表示穩(wěn)定，2

2 結(jié)果與分析

2.1 年降水變化特征

建平地區(qū)1953～2012年平均降水量為458mm，1962年最多，為782mm，2009年最少，為282mm，極差為500mm，極比為2.8，年降水量屬于不穩(wěn)定范疇。根據(jù)標準偏差分析，年降水量正常值在358～558mm之間，異常偏多有10年，幾率為16.7%，異常偏少有8年，幾率為13.3%。從年代時間尺度看，20世紀50年代(501mm)最多，依次是60年代(482mm)、90年代(458mm)、70年代(447mm)、80年代(438mm)，21世紀前10年(429mm)最少，年代最大相差72mm。圖1顯示了1953～2012年逐年降水量變化過程，經(jīng)線性分析，總體呈下降趨勢，氣候傾向率為-10.969mm/10年，近60年降水量減少約66mm。近10年(2003～2012年)平均降水量為515mm，而前10年(1953～1962年)平均降水量為433mm，相對減少72mm。

圖1 歷年年降水量變化趨勢

2.2 作物生長季(5～9月)降水量變化特征

建平地區(qū)1953～2012年5～9月平均降水量為397mm，占年降水量的86.7%；其中1962年最多為732mm，2009年最少，為204mm，極差為528mm，極比為3.6，5～9月降水量屬于不穩(wěn)定范疇。根據(jù)標準偏差分析，5～9月降水量正常值在301～493mm之間，異常偏多有6年，幾率為10.0%，異常偏少有9年，幾率為15.0%。從年代時間尺度看，20世紀50年代(443mm)最多，依次是60年代(430mm)、90年代(398mm)、70年代(389mm)、80年代(376mm)，21世紀前10年(355mm)為最少，年代最大相差88mm。圖2顯示了1953～2012年逐年5～9月降水量變化過程，經(jīng)線性分析，總趨勢為下降減少，序列相關(guān)系數(shù)為0.2532(P<0.05)，達到顯著水平，氣候傾向率為-14.369mm/10年，近60年降水量減少約86mm。近10年(2003～2012年)平均降水量為462mm，而前10年(1953～1962年)平均降水量為360mm，相對減少102mm。

圖2 歷年5～9月降水量變化趨勢

2.3 四季降水量變化特征

春季(3～5月)平均降水量為68mm，占年降水量的14.8%；其中1998年最多，為158mm，1972年最少，為26mm，極差為123mm，極比為6.0，春季降水屬于極不穩(wěn)定范疇。根據(jù)標準偏差分析，春季降水量正常值在41～95mm之間，異常偏多、偏少各有8年，幾率為13.3%。從年代時間尺度看，20世紀80年代(81mm)最多，依次是20世紀90年代(77mm)、21世紀前10年(71mm)、20世紀50年代(64mm)、20世紀70年代(59mm)，20世紀60年代(56mm)為最少，年代最大相差25mm。下頁圖3(a)顯示了1953～2012年逐年春季降水量變化過程，經(jīng)線性分析，總趨勢呈上升增加，氣候傾向率為3.462mm/10年，近60年降水量增加約21mm。

夏季(6～8月)平均降水量為313mm，占年降水量的68.3%；其中1962年最多，為627mm，2009年最少，為161mm，極差為466mm，極比為3.9，夏季降水屬于不穩(wěn)定范疇。根據(jù)標準偏差分析，夏季降水量正常值在225～401mm之間，異常偏多、偏少各出現(xiàn)8年，幾率為13.3%。從年代時間尺度看，20世紀60年代(358mm)最多，依次是50年代(346mm)、90年代(313mm)、70年代(311mm)、80年代(280mm)，21世紀前10年(277mm)為最少，年代最大相差81mm。圖3(b)顯示了1953～2012年逐年夏季降水量變化過程，經(jīng)線性分析，總趨勢為下降減少，序列相關(guān)系數(shù)為0.2775(P<0.05)，達到顯著水平，氣候傾向率為-14.083mm/10年，近60年降水量減少約84mm。近10年(2003～2012年)平均降水量為363mm，而前10年(1953～1962年)平均降水量為274mm，相對減少89mm。

秋季(9～11月)平均降水量為71mm，占年降水量的15.5%；其中2010年最多，為202mm，1982年最少，為27mm，極差為175mm，極比為7.5，秋季降水量屬于極不穩(wěn)定范疇。根據(jù)標準偏差分析，秋季降水量正常值在40～102mm之間，異常偏多有7年， 幾率為11.7%，異常偏少有8年，幾率為13.3%。從年代時間尺度看，20世紀50年代(86mm)最多，依次是21世紀前10年(75mm)、20世紀70年代和80年代(69mm)、20世紀60年代和90年代(63mm)為最少，年代最大相差23mm。圖3(c)顯示了1953～2012年逐年秋季降水量變化過程，氣候傾向率為-0.116mm/10年，變化趨勢不明顯。

冬季(12～翌年2月)平均降水量為6mm，占年降水量的1.3%；其中1997年最多，為27mm，1974年最少，為0mm，極差為27mm，冬季降水量少且極不穩(wěn)定。根據(jù)標準偏差分析，冬季降水量正常值在1～11mm之間，異常偏多有7年，幾率為11.7%，異常偏少有9年，幾率為15.0%。從年代時間尺度看，20世紀70年代和80年代(8mm)最多，其次為20世紀50年代和60年代(6mm)，20世紀 90年代和21世紀前10年(5mm)最少，年代最大相差3mm。圖3(d)顯示了1953～2012年逐年冬季降水量變化過程，氣候傾向率為-0.231mm/10年，有微弱下降趨勢，表現(xiàn)不明顯。

圖3 歷年5～9月降水量變化趨勢

3 結(jié)論與討論

a.建平地區(qū)年降水量、作物生長季降水量的年際變化不穩(wěn)定，極比分別為2.8和3.6，均存在減少趨勢，近60年分別減少66mm和86mm。近10年(2003～2012年)較前10年(1953～1962年)年降水量平均減少72mm，作物生長季平均減少102mm，而作物生長季降水量減少更為明顯。

b.春夏秋冬四季降水量年際變化體現(xiàn)出不同的變化特征。春季降水極不穩(wěn)定，極比為6.0，并表現(xiàn)出增加趨勢，近60年增加21mm；夏季降水不穩(wěn)定，極比為3.9，并表現(xiàn)出顯著減少趨勢，近60年降水量減少84mm，近10年(2003～2012年)較前10年(1953～1962年)降水量平均減少89mm；秋季和冬季降水極不穩(wěn)定，年際變化趨勢性不明顯。

c.建平地區(qū)降水在減少，而降水量減少的主要時段在夏季，夏季是農(nóng)業(yè)用水的關(guān)鍵時期，該時期降水量的減少對大田作物生長及產(chǎn)量至關(guān)重要。1968年、1981年和2009年因夏季降水量不足，出現(xiàn)嚴重干旱，造成建平地區(qū)糧食減產(chǎn)60%～80%，甚至出現(xiàn)絕收地塊，農(nóng)業(yè)損失十分嚴重。春季干旱是建平地區(qū)氣象災(zāi)害之一，自1983年以來因春季降水量的增加，春旱頻率有所緩解。據(jù)統(tǒng)計，1953～1982年春季嚴重干旱頻率為16.7%，1983～2012年春季嚴重干旱頻率為10.0%，下降了6.7%?？傊髿饨邓跍p少，對農(nóng)業(yè)生產(chǎn)及各個行業(yè)發(fā)展將構(gòu)成影響，提醒人們要提高水資源節(jié)能利用和水資源保護意識非常重要。

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AtmosphericPrecipitationResourceChangeFeaturesinJianpingAreaforNearly60Years

ZHAO Guo-xue1, XU Li2

(1.LiaoningJianpingCountySoilandWaterConservancyBureau,Jianping122400,China;2.LiaoningJianpingCountyMeteorologicalBureau,Jianping122400,China)

Atmospheric precipitation data from 1953 to 2012 is adopted, climate trend rate and other analysis means are utilized for studying annual and quarterly precipitation change features in order to fully understand and grasp change features of precipitation in Jianping, and increase efficient utilization awareness of water resources. The results showed that precipitation is decreasing as a whole in Jianping for nearly 60 years. Wherein, annual precipitation in nearly 10 years (2003 to 2012) is averagely decreased by 72mm compared with that in previous 10 years (1953 to 1962). Precipitation from May to September in recent ten years is averagely reduced by 102mm compared with that in previous ten years. Spring precipitation is increased in the four seasons; summer precipitation is decreased, and precipitation in recent ten years is averagely reduced by 89mm compared with that in previous ten years. Changes in autumn and winter are not prominent. The study can provide theoretical support and reference for local government to arrange agriculture production according to precipitation.

Jianping County; precipitation; trend rate; water resources; characteristics

P426.6

B

1673-8241(2014)07-0067-04