廣西天峨近44年來不同等級降水量與降水日數(shù)變化特征

王宇

（天峨氣象局，廣西天峨　547300）

廣西天峨近44年來不同等級降水量與降水日數(shù)變化特征

王宇

（天峨氣象局，廣西天峨547300）

利用天峨1971-2013年逐日降水量資料，利用線性趨勢和Mann-Kendall突變檢驗等方法，對天峨不同等級降水量和降水日數(shù)的變化特征進行分析。結(jié)果表明：年降水量和降水日數(shù)均呈減少趨勢，降水日數(shù)的減少更加顯著；小雨量（日數(shù)）呈極其顯著的減少趨勢，中雨量（日數(shù)）和大雨量（日數(shù)）呈不顯著的減少趨勢，暴雨量（日數(shù)）則呈增加趨勢。年降水日數(shù)、小雨量（日數(shù)）、中雨日數(shù)、大雨量、暴雨量（日數(shù)）突變特征明顯；年降水量（日數(shù)）、小雨量（日數(shù)）、中雨量（日數(shù)）、均有一致的22a主周期變化，而大雨量（日數(shù)）均有一致的20a主周期變化，暴雨量（日數(shù)）均有一致的26a主周期變化。

天峨；降水量；降水日數(shù)；變化特征

在全球氣候變暖的背景下，旱澇災害不斷加劇，旱澇災害的發(fā)生不僅與降水量有一定的關(guān)系，而且與降水日數(shù)的多少也有密切的關(guān)系［1，3-10］。因此，對降水量和降水日數(shù)的變化分析就變得十分有意義和價值。近年來，有不少學者對降水量和降水日數(shù)進行了研究，任國玉等［2］對中國1956-2013年中國大陸降水時空變異規(guī)律表明，暴雨量、暴雨日數(shù)和暴雨強度最高站點為華南沿海，而小雨量、小雨日數(shù)最多的站點主要在江南內(nèi)陸山區(qū)、丘陵；東部季風區(qū)山地、丘陵多出現(xiàn)低強度降水，平原和沿海易出現(xiàn)高強度降水；孫鳳華等［3］對東北地區(qū)降水日數(shù)、強度研究表明，1951-2002年東北地區(qū)小雨事件對年降水量的貢獻率呈顯著增加趨勢，中雨的貢獻率略為減少，大雨和暴雨的貢獻率變化不大；東北地區(qū)年總雨日減少趨勢非常明顯，雨日的減少主要體現(xiàn)在小雨日數(shù)的減少；年降水強度表現(xiàn)為明顯的增強趨勢，主要體現(xiàn)為小雨和暴雨強度增強。常軍等［4］對黃河流域1961-2010年降水量和降水日數(shù)研究得知，黃河流域年降水量和年雨日變化趨勢相一致，二者均呈減少趨勢，年降水量負趨勢的測站數(shù)達81.8%，年雨日負趨勢達88.8%，即年雨日較年降水的減少趨勢更顯著，且年降水量和年雨日空間分布特征均呈北少南多。孫杰等［5］對華中地區(qū)近1961-2005年來降水變化特征分析表明，華中區(qū)域平均年降水日數(shù)呈不顯著的上升趨勢，全區(qū)平均年中雨、大雨和暴雨以上日數(shù)也呈上升趨勢。張立波等［6］對華東地區(qū)1961-2010年雨日及降水量的變化特征研究表明，華東地區(qū)年雨日和年降水量的長期趨勢變化幾乎相反，年雨日普遍減少，而年降水量除山東省外卻普遍增加，反映年平均的日降水強度增加。張琪等［7］對西南地區(qū)1960-2007年降水量和雨日研究表明，西南地區(qū)降水量分布整體呈東多西少的分布形態(tài)，中雨日和小雨日呈明顯減少趨勢，暴雨日大雨日均呈增加趨勢，極端降水天氣日益突出。以上研究均是從整個中國和大尺度區(qū)域?qū)Σ煌燃壗邓亢徒邓諗?shù)進行研究，結(jié)果發(fā)現(xiàn)不同等級降水量和降水日數(shù)在時間上發(fā)生了不同程度變化，而在空間上呈現(xiàn)區(qū)域特點。

對于天峨不同等級降水量和降水日數(shù)變化規(guī)律未見文獻研究，因此，本研究首次對天峨不同等級降水量和降水量日數(shù)變化特點進行研究，以便為天峨未來預防干旱和洪澇災害等提供參考。

1　資料與方法

1.1資料來源

本研究所用資料為天峨1971年1月1日至2013年12月31日逐日降水量數(shù)據(jù)，數(shù)據(jù)經(jīng)過質(zhì)量檢驗，無缺測資料，資料序列完整。常年值以1981-2010年平均值為氣候標準值。降水等級劃分標準，見表1。降水日數(shù)定義為統(tǒng)計時段內(nèi)日降水量≥0.1 mm日數(shù)總和；降水強度定義為年降水總量與該時段降水日數(shù)之比。年總雨日數(shù)為不同等級降水事件日數(shù)的總和。

表1　降水等級劃分標準

1.2研究方法

通過一元線性趨勢分析［11］、滑動平均法［12］對不同等級降水量和降水日數(shù)變化趨勢進行分析，Morle小波［13］分析不同等級降水量和降水日數(shù)變化周期，對于突變點的檢測采用國際氣象組織推薦的Mann-Kendall非參數(shù)統(tǒng)計檢驗方法［13-14］，其優(yōu)點在于不需要樣本遵從一定的分布，也不受少數(shù)異常值的干擾，更適用于類型變量和順序變量，計算也比較簡便。但有時交叉點較多，有虛假突變點，因此再結(jié)合滑動t檢驗法確定突變點。具體運算步驟見文獻［11-14］。

圖1　1971-2013年天峨年降水量和降水日數(shù)變化趨勢

2　結(jié)果與分析

2.1不同等級降水量和降水日數(shù)變化特征

2.1.1年際變化

圖1a為天峨1971-2013年降水量隨時間變化趨勢，從時間尺度來看，天峨年降水量總體上呈顯著（P＜0.05）的減少趨勢，傾向率為39.892mm/10a，與靖西［15］、上思［16］、羅城［17］呈增加趨勢不一致，而與古秋紅［18］、寧玉梅等［19］研究結(jié)論一致。最大最小值分別出現(xiàn)在1979年（1670.5mm）和2009年（859mm），極差811.5mm；從5年滑動平均曲線看，年降水量大致經(jīng)歷上升（1971～1983年）—下降（1983～1988年）—上升（1988～1997年）—下降（1997～2013年）4個階段。

圖1b為天峨1971-2013年降水日數(shù)隨時間變化趨勢，從時間尺度來看，天峨年降水日數(shù)極其顯著（P＜0.001）的減少趨勢，傾向率為6.506d/10a，平均每10a減少6.5d，從5年滑動平均來看，年降水日數(shù)大致經(jīng)歷上升（1971～1983年）—下降（1983～1988年）—上升（1988～1997年）—下降（1997～2007年）—上升（2007～2013年）5個階段。2007-2013年降水日數(shù)呈上升趨勢，與同一時段年降水量呈下降趨勢不同步。

表1為1971-2013年天峨不同等級降水量和降水日數(shù)線性趨勢表，從表1得知，除暴雨量（日數(shù)）外，其余不同等級降水量和降水日數(shù)趨勢系數(shù)均小于0。從時間尺度來看，小雨量（-15.313mm/10a）和中雨量（-14.581mm/10a）減少趨勢最大，且小雨降水量通過0.001的顯著性檢驗，減少趨勢極為顯著。大雨量以-7.916mm/10a傾向率呈減少趨勢，而暴雨降水量以19.523mm/10a呈增加趨勢，但大雨量減少趨勢和暴雨量增加趨勢均未通過0.05的顯著性檢驗。隨著時間的變化，小雨日數(shù)（-5.196d/10a）、中雨日數(shù)（-0.951d/10a）、大雨日數(shù)（-0.082d/10a）均呈減少趨勢，且小雨日數(shù)的減少趨勢通過0.001的顯著性檢驗，減少趨勢顯著，暴雨日數(shù)（0.243d/ 10a）與暴雨量呈同步增加趨勢，但未通過0.05的線性檢驗。

2.1.2年代際變化

表2為天峨1971-2013年不同等級降水量和降水日數(shù)年代際變化，由表2知，年降水量在1970s-1980s呈減少趨勢，1990s呈增加趨勢，21世紀以來呈減少趨勢。年降水日數(shù)與年降水量變化趨勢不同步，年降水日數(shù)呈逐年代減少趨勢，小雨量在1970s-1990s呈減少趨勢，21世紀以來有所回升，小雨日數(shù)從1970s-2010s呈逐漸減少趨勢，2011-2013年有所回升。中雨量在1980s較1970s減少40mm，1990s較1980s減少5.1mm，21世紀前10a有所回升，2011-2013年又呈回落趨勢，中雨日數(shù)在1970s-1980s呈減少趨勢，1990s-2010s較1980s呈增加趨勢，2011-2013a又呈減少趨勢。大雨量在1970s-1980s呈減少趨勢，1990s較1980s有所回升，21世紀以來呈減少趨勢。大雨日數(shù)年代際變化趨勢與大雨量同步。暴雨量在1970s-1980s呈增加趨勢，1990s以來呈減少趨勢，暴雨日數(shù)年代際變化趨勢與暴雨量一致。

2.2不同等級降水量和降水日數(shù)突變特征

利用M-K突變檢測法對各氣候要素進行突變檢測，若正序列UFk曲線和逆序列UBk曲線交于一點，并且該點在信度線之間，則該點對應點即為突變點，UFk大于0表明序列呈上升趨勢，小于0則表明呈下降趨勢，當它們超過信度線時，表明上升或下降顯著［13-14］。圖2a為天峨年降水量突變圖，從圖知，在正序列UF和逆序列UB之間于2007年交于一點，但在此之后未突破a=0.05的臨界線，且位于端點處，因此，年降水量沒有在研究時段內(nèi)沒有發(fā)生突變。年降水日數(shù)在正序列UF和逆序列UB之間于1985年交于一點，并于1987-2013年突破a=0.05的臨界線，呈極其顯著的突變減少趨勢。

表1　天峨不同等級降水量和降水量日數(shù)、降水強度趨勢系數(shù)

表2　1971-2013年天峨不同等級降水量和降水日數(shù)年代際變化

表3為不同等級降水量和降水日數(shù)突變年份表，從表3知，小雨量（日數(shù)）在α=0.05的置信度下均發(fā)生顯著的突變減少趨勢，且在整個研究時段內(nèi)小雨降小雨量（日數(shù)）UF曲線（圖略）均呈下降趨勢，都在1991-2013a突破α=0.05的臨界線-1.96，呈極其顯著的突變減少趨勢，突變年份一致為1986a。中雨量在研究時段內(nèi)未發(fā)生突變，而中雨日數(shù)在正序列UF和逆序列UB之間于1977年交于一點，并于1988年、1990-1997年突破α=0.05的臨界線-1.96，在整個研究時段內(nèi)UF曲線只在1971-1973年、1979年數(shù)值大于0，其余均小于0，減少趨勢十分明顯。大雨量在正序列UF和逆序列UB之間于1978年交于一點，并于1986-1993年突破α=0.05的臨界線-1.96，UF曲線在1992年以前呈下降趨勢，1992-1999年UF曲線呈上升趨勢，1999-2013年UF曲線變化平穩(wěn)，但1999-2013aUF曲線數(shù)值均未大于0。大雨日數(shù)于1985-1993年突破α=0.05的臨界線-1.96，但交點位于端點處，一般不可取，在此之后雖有多個交點，但均未突破α=0.05的臨界線+1.96，因此大雨日數(shù)沒有發(fā)生突變。暴雨量在正序列UF和逆序列UB之間于1977年交于一點，并于1990-1995年、2001-2004年突破α=0.05的臨界線1.96，呈顯著的突變增加趨勢，UF曲線在1991年以前呈上升趨勢，1991年以來呈波動下降趨勢，但UF曲線數(shù)值均顯著大于0。暴雨日數(shù)正序列UF和逆序列UB之間于1982年交于一點，并于1991-1992年突破α=0.05的臨界線1.96，1991年以前UF呈波動上升趨勢，1991年以后呈波動下降趨勢，并且UF曲線在2011年以來數(shù)值小于0。

圖2　1971-2013年天峨年降水量和降水日數(shù)突變特征

表3　不同等級降水量、降水日數(shù)突變年份

圖3　1971-2013a天峨年降水量和降水日數(shù)小波實部變換和小波方差圖

圖3a為天峨年降水量小波實部變換和小波方差圖，總的來看，年降水量存在6-8a年際尺度和21-25a、32-35a年代際尺度的周期變化規(guī)律，從小波實部變化看，年降水量在21-25a出現(xiàn)明顯的高低值交替變化周期，小波方差圖表明，年降水量存在2處比較明顯的峰值，其中22a年代際變化周期對應峰值最大，震蕩最強，為年降水量第一主周期，8a的年際變化周期為第二主周期。從圖3b年降水日數(shù)小波實部變換圖知，年降水日數(shù)在21-25a尺度上存在明顯的高低值交替震蕩，小波方差圖顯示，年降水日數(shù)存在3處比較明顯的峰值，其中22a的年代際變化尺度對應峰值最大處，震蕩最強，為年降水量日數(shù)第一主周期，其次是8a尺度的年際尺度對應第二峰值處，為第二主周期，36a年代際尺度對應年降水日數(shù)為第三周期。小雨量存在10a、22a、39a尺度變化周期（圖略），其中，22a尺度為小雨量第一主周期，10a和39a對應第二、三周期，小雨日數(shù)存在9a、22a、39a尺度變化周期，其中，22a尺度為小雨日數(shù)第一主周期，9a和39a分別為第二、三周期。中雨量存在6a、22a、37a尺度變化周期，其中，22a尺度為中雨量第一主周期，6a和37a分別為第二、三周期，中雨日數(shù)存在6a、22a、35a尺度變化周期，其中，22a尺度為中雨日數(shù)第一主周期，6a和35a分別為第二、三周期。大雨量存在7a、20a、33a尺度變化周期，其中，20a尺度為大雨量第一主周期，7a和33a分別為第二、三周期，大雨日數(shù)變化主周期和第二、三周期均與大雨量同步。暴雨量存在2a、10a、18a、26a、42a尺度變化周期，其中，26a尺度為大雨量第一主周期，18a和2a分別為第二、三周期。暴雨日數(shù)存在2-3a、13a、18a、26a、42a尺度變化周期，其中，26a尺度為暴雨日數(shù)第一主周期，18a和2a分別為第二、三周期。

3　討論

天峨1971-2013年降水量呈顯著的減少趨勢，廣西［20］呈增加趨勢不一致，而與西北［21］和東北［22］分別以-21.404mm/10a和-15mm/10a的傾向率呈減少趨勢具有一致性，但減少幅度遠大于西北和東北。年降雨日數(shù)變化趨勢與中國［1，23-24］、黃河流域［4］、華東［6］、西南［7］、山東省［25］具有一致減少趨勢性，而與青藏高原［26］呈增加趨勢相反。這說明天峨降水量和降水日數(shù)表現(xiàn)出區(qū)域性特征，這可能與站點數(shù)目和起止年限多少有關(guān)，此外，也可能與大氣環(huán)流、地理位置、下墊面等因素不同有關(guān)［27-28］。小雨量（日數(shù)）、中雨量（日數(shù)）、呈減少趨勢，而暴雨（日）和強度呈增加趨勢，這與張琪等［7］研究結(jié)論是一致的。小雨量（日數(shù)）呈極其顯著的減少和突變，意味著連續(xù)無降水日數(shù)增多，而暴雨（日數(shù)）的增加和顯著的突變，這共同預示著天峨發(fā)生干旱和極端降水事件的概率在增加。

4　結(jié)論

（1）天峨1971-2013年降水量（日數(shù)）、小雨量（日數(shù)）均成顯著的減少趨勢，中雨量（日數(shù)）、大雨量（日數(shù)）呈不顯著的減少趨勢，而暴雨量（日數(shù)）呈不顯著的增加趨勢。年降水量（日數(shù)）的顯著減少主要是以小雨量（日數(shù)）極其顯著的減少貢獻最大。年降水量（日數(shù)）年代際變化趨勢不同步，小雨量（日數(shù)）、大雨量（日數(shù)）、暴雨量（日數(shù)）具有一致的年代際變化趨勢。

（2）年降水量與年降水日數(shù)突變特征不同步，年降水量未發(fā)生突變，年降水日數(shù)突變于1985年發(fā)生顯著的突變減少趨勢。小雨量（日數(shù)）均于1986年發(fā)生顯著的突變減少趨勢。中雨量（日數(shù)）突變特征不同步，中雨量未發(fā)生突變，而中雨日數(shù)于1977年發(fā)生顯著的突變減少。大雨量（日數(shù)）突變特征也不同步，大雨降水量于1978年發(fā)生顯著的突變減少，而大雨日數(shù)未發(fā)生突變。暴雨量（日數(shù)）均發(fā)生顯著的突變增加趨勢，暴雨降水量于1977年突變，暴雨日數(shù)于1982年突變。

（3）年降水量（日數(shù)）主周期均存在22a年代際尺度的變化，而年際變化周期均存在8a尺度的變化。小雨量（日數(shù)）均存在22a和39a的年代際變化周期，年際變化周期有差異，小雨降水量存在10a年際變化，而小雨日數(shù)存在9a年際變化。中雨量（日數(shù)）均以年際變化周期均存在6a尺度變化，而年代際變化周期不同，中雨量存在22a和37a，而中雨日數(shù)存在22a和35a。大雨（日數(shù)）年際和年代際變化周期同步。暴雨量（日數(shù)）年代際變化周期同步，均存在18a、26a、42a尺度變化周期，年際變化周期有所不同，暴雨降水量存在2a和10a年際變化周期，而暴雨日數(shù)存在2-3a年際變化周期。

［1］王穎，施能，顧駿強，等.中國雨日的氣候變化［J］.大氣科學，2006，30（1）：162-170.

［2］任國玉，戰(zhàn)云健，任玉玉，等.中國大陸降水時空變異規(guī)律：I：氣候?qū)W特征［J］.水科學進展，2015，30（1）：1-13.

［3］孫鳳華，楊素英，任國玉.東北地區(qū)降水日數(shù)、強度和持續(xù)時間的年代際變化［J］.應用氣象學報，2007，18（5）：610-618.

［4］常軍，王永光，趙宇，等.近50年黃河流域降水量及雨日的氣候變化特征［J］.高原氣象，2014，33（1）：43-54.

［5］孫杰，許楊，陳正洪，等.華中地區(qū)近45年來降水變化特征分析［J］.長江流域資源與環(huán)境，2010，19（Z1）：45-51.

［6］張立波，景元書，婁偉平，等.近50a華東地區(qū)雨日及降水量的變化特征［J］.大氣科學學報，2013，36（4）：426-433.

［7］張琪，李躍清.近48年西南地區(qū)降水量和雨日的氣候變化特征［J］.高原氣象，2014，33（2）：372 383

［8］龔道溢，王紹武.ENSO對中國四季降水的影響［J］.自然災害學報，1998，7（5）：44-52.

［9］顧駿強，施能，薛根元.近40年浙江省降水量、雨日的氣候變化［J］.應用氣象學報，2002，13（3）：322-329.

［10］苑文華，張玉潔，孫茂璞，等.山東省降水量與不同強度降水日數(shù)變化對干旱的影響［J］.干旱氣象，2010，28（1）：35-40.

［11］賀偉，布仁倉，熊在平，等.1961-2005年東北地區(qū)氣溫和降水變化趨勢［J］.生態(tài)學報，2013，33（2）：519-531.

［12］易湘生，尹衍雨，李國勝，等.青海三江源地區(qū)近50年來的氣溫變化［J］.地理學報，2011，66（11）：1451-1465.

［13］符淙斌，王強.氣候突變的定義和檢測方法［J］.大氣科學，1992，16（4）：482-493.

［14］魏鳳英.現(xiàn)代氣候統(tǒng)計診斷預測技術(shù)［M］.北京：氣象出版社，2007，63-66.

［15］梁瓊芳，陸耀凡，凌莉，等.靖西縣近50年氣候變化特征分析［J］.氣象研究與應用，2010，31（3）：21-23.

［16］龔沃超，陸小丹，潘漢海，等.近50年上思縣氣溫和降水變化分析［J］.氣象研究與應用，2012，33（4）：38-42.

［17］雷新玉.羅城縣45年氣溫、降水變化特征分析［J］.氣象研究與應用，2008，29（S1）：89-91.

［18］古秋紅.廣西藤縣50年氣候變化特征分析［J］.氣象研究與應用，2008，29（S1）：59-61.

［19］寧玉梅，林壟儒.北流市近51a氣溫降水變化特征及異常分析［J］.氣象研究與應用，2012，33（S1）：62-63.

［20］李政，蘇永秀.1961—2004年廣西降水的變化特征分析［J］.中國農(nóng)學通報，2009，25（15）：268-272.

［21］姚玉璧，肖國舉，王潤元，等.近50年西北半干旱區(qū)氣候變化特征［J］.干旱區(qū)地理，2009，32（2）：159-165.

［22］趙春雨，任國玉，張運福，等.近50年東北地區(qū)的氣候變化事實檢測分析［J］.干旱區(qū)資源與環(huán)境，2009，23（7）：25-30.

［23］馮新靈，羅隆誠，馮自立，等.中國雨日變化趨勢的分形研究［J］.自然災害學報，2009，18（6）：112-117.

［24］王大鈞，陳列，丁裕國.近40年來中國降水量、雨日變化趨勢及與全球溫度變化的關(guān)系［J］.熱帶氣象學報，2006，22（3）：283-289.

［25］董旭光，顧偉宗，孟祥新，等.山東省近50年來降水事件變化特征［J］.地理學報，2014，69（5）：661-671.

［26］格桑，唐小萍，路紅亞.近35年青藏高原雨量和雨日的變化特征［J］.地理學報，2008，63（9）：924-930.

［27］廖要明，陳德亮，謝云.中國日降水量小于不同閾值日數(shù)時空分布特征［J］.地理學報，2012，67（3）：321-336.

［28］Fan L，Lu C H，Yang B et al.Long-term trends of precipitation in the north China plain［J］.Journal of GeographicalSciences，2012，22（6）：989-1001.

The different levels precipitation and precipitation days variation characteristics Tian e of Guangxi in recent 44 years

WANG Yu
（1.Tian e Meteorological Bureau in Guangxi，Tiane547300，Guangxi，China；）

Based on Tiane daily precipitation data from 1971 to 2013，using the linear trend，Mann -Kendall test，wavelet analysis etc，analysis Tiane different grade change characteristics of precipitation and precipitation days.The results showed that the annual precipitation and precipitation days all showed a trend of decrease，the decrease of precipitation days even more significant.Small precipitation（days）was extremely significant decreasing trend，the moderate precipitation（days）and large precipitation（days）were not significantly reduce trend，storm precipitation（days）were increased.Annual precipitation days，small precipitation（days），moderate precipitation（days），large precipitation，storm precipitation（days）the characteristic of mutation were obvious.Annual precipitation（days）and small precipitation（days），moderate precipitation（days）had consistent 22a main cycles，the large precipitation（days）were consistent with the 20a main cycles，the storm precipitation（days）were consistent with 26a main cycles.

Tiane；Precipitation；Rainydays.Variation characteristics

P468

A

1673-8411（2015）03-0053-06

2015-04-19

王宇（1988-），男，廣西河池人，助理工程師，主要從事地面綜合氣象觀測，qixiangziliao@sina.com