近60年合肥市降雨特性分析

黃 明，朱正南 (安徽建筑大學(xué)環(huán)境與能源工程學(xué)院，安徽合肥 230601)

隨著我國(guó)城市化進(jìn)度的加快以及氣候變化的影響，多地城市呈現(xiàn)出不同的降雨趨勢(shì)，旱澇災(zāi)害頻發(fā)。降雨量是旱澇災(zāi)害發(fā)生的主要原因，同時(shí)也是農(nóng)業(yè)生產(chǎn)安排的依據(jù)，因此研究城市降雨分布規(guī)律和變化趨勢(shì)，對(duì)未來氣候變化分析以及其區(qū)域內(nèi)的水文和生態(tài)環(huán)境分析具有極其重要的參考價(jià)值，也對(duì)加深認(rèn)識(shí)旱澇災(zāi)害規(guī)律具有重要意義，同時(shí)為應(yīng)對(duì)未來氣候變化帶來的挑戰(zhàn)提供重要的科學(xué)依據(jù)。近些年來，國(guó)內(nèi)外學(xué)者為應(yīng)對(duì)極端氣候變化進(jìn)行了大量的研究［1－4］，如張紅等利用最小二乘法、線性回歸對(duì)安徽省1980～2010年多個(gè)氣象要素進(jìn)行逐年分析［1］;田紅等采用滑動(dòng)平均值分析了我國(guó)江淮流域的降雨趨勢(shì)［3］;Andrea等利用M-K趨勢(shì)檢驗(yàn)法分析了阿根廷季節(jié)降雨量［5］。筆者利用1954～2013年合肥市氣象觀測(cè)站降雨資料，采用Mann-Kendall趨勢(shì)分析法和Mann-Kendall突變檢驗(yàn)法［6］分析了合肥市的降雨變化。

1 資料與方法

降雨基礎(chǔ)數(shù)據(jù)來自于中國(guó)氣象科學(xué)數(shù)據(jù)共享服務(wù)網(wǎng)的《中國(guó)地面國(guó)際交換站氣候資料數(shù)據(jù)集》，研究中選用合肥市氣象觀測(cè)站1954～2013年的20:00～次日20:00降雨量資料。采用Mann-Kendall趨勢(shì)分析和Mann-Kendall突變檢驗(yàn)法［6］，對(duì)近60年合肥市年、季和月的降雨特性進(jìn)行分析。

2 結(jié)果與分析

2．1 降雨分布特性分析

2．1．1 年降雨特性。通過對(duì)合肥市氣象觀測(cè)站的基礎(chǔ)降雨資料統(tǒng)計(jì)和分析，發(fā)現(xiàn)近60年來合肥市平均降雨量為1 000 mm，最大降雨量為1 737 mm，最小降雨量為525 mm，最大降雨量和最小降雨量分別發(fā)生在1991和1955年，總降雨天數(shù)為6 908 d;年降雨量主要集中在900～1 200 mm，累計(jì)頻率為56．6%，年降雨量低于900 mm的累計(jì)頻率為26．7%，年降雨量高于1 200 mm的累計(jì)頻率為16．7%。

2．1．2 季、月降雨特性。經(jīng)統(tǒng)計(jì)，近60年合肥市年降雨量季節(jié)性比較明顯，降雨主要集中在第1、第2季度，4～8月份降雨量均超過了800 mm，11月～次年2月份降雨量較少，未超過全年降雨量的20%，降雨最多是7月份，達(dá)182 mm，6～8月份構(gòu)成了常年降雨的高峰季節(jié)，占全年降雨量的44．5%，這主要是因?yàn)楹戏适袑賮啛釒駶?rùn)性季風(fēng)氣候，地處中緯度地帶，位于江淮之間，夏季雨量比較充沛。

2．2 降雨趨勢(shì)分析

2．2．1 年、季降水量變化趨勢(shì)。根據(jù)Mann-Kendall檢驗(yàn)法，采用Matlab語言編程計(jì)算，結(jié)果發(fā)現(xiàn)(表1)，在顯著性水平α分別取0．05和0．10時(shí)，合肥市年降雨量均沒有呈現(xiàn)明顯的變化趨勢(shì)，夏季和冬季降雨量均呈現(xiàn)出明顯的上升趨勢(shì)，增加速率分別為2．352 4和1．034 5 mm/a，且均通過95%和90%的顯著性檢驗(yàn)，夏季增加速度最快;春季和秋季分別呈下降和上升趨勢(shì)，但變化趨勢(shì)不明顯?？傮w上，合肥市年降雨量雖沒有呈現(xiàn)明顯的變化趨勢(shì)，但Z＞0，表明年降雨量有增加的趨勢(shì)，增加速率為1．435 2 mm/a。

由圖1可見，近60年合肥市年降雨量變化較為劇烈，20世紀(jì)60年代初～70年代初年降雨量變化劇烈，降雨趨勢(shì)時(shí)增時(shí)減，UFk和UBk存在5個(gè)交點(diǎn)，進(jìn)入70年初期以后，年降雨量呈增加趨勢(shì)，增加趨勢(shì)不是很明顯，均介于臨界值±1．96之間，但進(jìn)入21世紀(jì)初后，時(shí)間序列發(fā)生多次突變，UFk和UBk存在4個(gè)交點(diǎn)，突變開始時(shí)間是2001年。春季和秋季降雨的統(tǒng)計(jì)量變化劇烈，在秋季發(fā)生的突變次數(shù)最多，UFk和UBk存在14個(gè)交叉點(diǎn)，統(tǒng)計(jì)量變化最為劇烈，說明秋季降雨還在發(fā)生變化，夏季和冬季的UFk和UBk沒有交點(diǎn)，變化幅度小。20世紀(jì)80年初期后，春季降雨呈下降趨勢(shì)，而夏季降雨量開始呈現(xiàn)上升趨勢(shì)，而從90年中期開始，冬季降雨量一直處于上升趨勢(shì)，上升趨勢(shì)較為顯著，這很大程度上與全球氣候變暖有關(guān)。

表1 1954～2013年合肥市年、季降雨量趨勢(shì)分析

圖1 1954～2013年合肥市年和季降雨統(tǒng)計(jì)量變化

表2 1954～2013年合肥市月降雨量趨勢(shì)分析

圖2 1954～2013年合肥市特征月降雨統(tǒng)計(jì)量變化

2．2．2 月降水量變化趨勢(shì)。通過對(duì)降雨資料整理和分析， 采用Matlab語言編程計(jì)算出月降雨量的變化趨勢(shì)，結(jié)果發(fā)現(xiàn)(表2)，近60年合肥市各月降雨變化趨勢(shì)與季降雨變化趨勢(shì)基本一致，如夏季的Z為正值，6、7、8月Z值也均為正值。當(dāng)顯著性水平α取0．05時(shí)，僅1和8月降雨量呈明顯的上升趨勢(shì)，通過置信度為95%的顯著性檢驗(yàn)，當(dāng)α取0．10時(shí)，1、2、6、8月降雨量呈明顯的上升趨勢(shì)，通過置信度為90%的顯著性檢驗(yàn)。除4、5、9月降雨量呈下降趨勢(shì)以外，其他各月降雨量均呈上升趨勢(shì)，特別是6、7、8月降雨量增加速率很大程度上高于其他月的速率。由圖2可見，1、2、5、8月的UFk和UBk沒有交點(diǎn)，變化幅度較小，其余各月的UFk和UBk均有交點(diǎn)，表明其變化幅度較大，特別是6、9、10月份UFk和UBk均有多個(gè)交點(diǎn)，表明這3個(gè)月降雨量變化最為劇烈。

3 結(jié)論

(1)合肥市多年平均降雨量為1 000 mm，年降雨量主要集中在900～1 200 mm，降雨主要集中在第1、第2季度，7月份降雨量最多。

(2)近60年來合肥市年降雨量變化較劇烈，發(fā)生5次突變，年降雨量總體呈上升趨勢(shì)，但未通過顯著性水平α取0．05和0．10檢驗(yàn)，上升趨勢(shì)不明顯。

(3)近60年來合肥市春季降雨呈下降趨勢(shì)。春季和秋季的降雨統(tǒng)計(jì)量變化劇烈，夏季和冬季呈明顯的上升趨勢(shì)。

(4)12個(gè)月份中，6、9、10月份降雨統(tǒng)計(jì)量最為劇烈，發(fā)生多次突變;除4、5、9月份呈下降趨勢(shì)以外，其他月份均呈上升趨勢(shì)，其中1、2、6、8月份呈明顯的上升趨勢(shì)。

［1］張紅，黃勇，劉慧娟．安徽省近30年氣候變化的空間特征［J］．生態(tài)環(huán)境學(xué)報(bào)，2012，21(12):1935 －1942．

［2］王效瑞，徐敏．安徽省夏季降雨量的若干統(tǒng)計(jì)特征［J］．安徽師范大學(xué)學(xué)報(bào)，2002，25(3):281 －285．

［3］田紅，李春，張士洋．近50年我國(guó)江淮流域氣候變化［J］．中國(guó)海洋大學(xué)學(xué)報(bào)，2005，35(4):539 －544．

［4］陳曉宏，劉德地，王兆禮．降雨空間分布模式識(shí)別［J］．水利學(xué)報(bào)，2006，37(6):711 －716．

［5］ANDREA I P，KARMA L L．Recent rainfull and runoff variability in Central Argentina［J］．Quaternary International，2006，158:127 －139．

［6］KENDALL M G．A new measure of rank correlation［J］．Biometrika，1938，430:81－93．