安順市53年不同等級(jí)降水頻率與降水量變化特征分析

周文鈺　張東?！『锛t　王興菊

摘 要：本文對(duì)安順市6個(gè)氣象站點(diǎn)近53年（1961-2013）的不同等級(jí)降水頻率和降水量進(jìn)行分析，結(jié)果表明：1）安順市各地區(qū)小雨出現(xiàn)頻率最高，暴雨頻率最低。2）各地區(qū)不同等級(jí)降水量年均總值相差較小，小雨等級(jí)降水量年均總值與暴雨等級(jí)降水量年均總值相當(dāng)。暴雨等級(jí)降水量的年際差異最大。3）安順市微量降水、小雨、中雨和大雨隨時(shí)間以減少趨勢(shì)為主，尤其中雨減少趨勢(shì)最明顯。暴雨發(fā)生頻率有增加趨勢(shì)，考慮安順市極端降水事件可能有增多的趨勢(shì)。4）安順市各地區(qū)不同等級(jí)降水頻率和降水量異常均為正值，關(guān)嶺縣為微量降水、小雨和中雨等級(jí)降水頻率異常與中雨和大雨等級(jí)降水量異常的高值中心。不同等級(jí)降水頻率和降水量異常分布以小雨頻率和暴雨降水量的分布最為不均，暴雨降水量高、低值年最大差值位于鎮(zhèn)寧縣。

關(guān)鍵詞：降水頻率；降水量

降水因其與人類(lèi)生產(chǎn)生活以及動(dòng)植物生長(zhǎng)發(fā)育息息相關(guān)而一直是氣象科研業(yè)務(wù)工作中關(guān)注的重點(diǎn)。強(qiáng)降水衍生的滑坡、泥石流等地質(zhì)災(zāi)害將威脅人民生命財(cái)產(chǎn)安全，而微量降水至中雨等級(jí)降水則與干旱發(fā)生相關(guān)。

安順市位于貴州省中西部，近年來(lái)極端降水事件出現(xiàn)頻繁，2013年出現(xiàn)歷史罕見(jiàn)的夏旱，2014年汛期降水異常偏多，強(qiáng)降水頻繁出現(xiàn)。

針對(duì)安順市降水的研究多是對(duì)季節(jié)降水或是強(qiáng)降水的特征分析[ 1-6 ]，也有作者對(duì)安順市不同等級(jí)降水日數(shù)特征進(jìn)行過(guò)分析[ 7 ]，指出安順市除暴雨等級(jí)日數(shù)外，其余等級(jí)降水日數(shù)以減少趨勢(shì)為主。

Karl等[ 8-9 ]指出降水的研究應(yīng)考慮降水量和降水頻率的變化，因?yàn)橥瑯拥慕邓肯拢煌燃?jí)降水頻率的不同對(duì)當(dāng)?shù)睾禎车陌l(fā)生也會(huì)有一定影響。

在此背景下，為更詳細(xì)了解安順降水特征，本文將著重討論安順市不同等級(jí)降水頻率和降水量的特征，期望能對(duì)前人研究進(jìn)行補(bǔ)充，也能全面深入認(rèn)識(shí)安順各等級(jí)降水的時(shí)空特征，為以后安順中長(zhǎng)期降水預(yù)測(cè)提供參考依據(jù)。

1 資料和方法

本文使用數(shù)據(jù)為安順市6個(gè)縣站（安順、平壩、普定、鎮(zhèn)寧、關(guān)嶺和紫云）的逐日降水（20時(shí)-20時(shí)）資料，選取時(shí)段為1961-2013年。

使用線性趨勢(shì)法、合成差值分析、相關(guān)性分析等研究安順市53年不同等級(jí)降水頻率與降水量變化特征。

降水等級(jí)劃分標(biāo)準(zhǔn)參照中央氣象臺(tái)降水等級(jí)標(biāo)準(zhǔn)并加入微量降水，具體劃分等級(jí)為：

微量降水（日降水量<0.1mm）；

小雨（0.1～9.9mm）；

中雨（10.0～24.9mm）；

大雨（25.0～49.9mm）；

暴雨（≥50mm）。

由于微量降水的降水量無(wú)具體數(shù)值，所以本文中僅對(duì)微量降水的頻率進(jìn)行分析。

本文中降水頻率的概念定義為某年（月）該等級(jí)降水發(fā)生的次數(shù)除以當(dāng)年（月）所有降水次數(shù)的總和[ 10 ]。

如：記N為某年（月）降水的總?cè)諗?shù)。Nt，Nl，Nm，Nh，Nr，Nd，Ne分別為微量降水、小雨、中雨、大雨、暴雨、大暴雨、特大暴雨在該年（月）的總?cè)諗?shù)，則某等級(jí)降水頻率的定義為：

2 降水頻率和降水量的空間分布

2.1 降水頻率的空間分布

由表1得知，安順市各地區(qū)不同等級(jí)降水頻率均以小雨頻率最大，數(shù)值達(dá)到60%～66%，其次為微量降水頻率（20%～25%），暴雨頻率（1%～2%）最低。

各地區(qū)不同等級(jí)降水頻率的標(biāo)準(zhǔn)差顯示，不同等級(jí)降水頻率的年際差異均較小，標(biāo)準(zhǔn)差最大僅達(dá)5%。從氣候分布來(lái)看，安順市各地區(qū)相同等級(jí)降水頻率分布均勻，降水頻率值相差不超過(guò)1.2%。

2.2 降水量的空間分布

安順市各地區(qū)不同等級(jí)降水量年均總值分布較為均勻（表2）：各等級(jí)降水量年均總值在290～380mm內(nèi)，相同量級(jí)的各地區(qū)降水量年均總值相差最大不超過(guò)81mm。

各地區(qū)相同量級(jí)降水量標(biāo)準(zhǔn)差同樣也較為均勻，以暴雨降水量的標(biāo)準(zhǔn)差最大，數(shù)值在132.70～219.25mm內(nèi)。

由前文所述，各地區(qū)的小雨頻率均為不同等級(jí)降水頻率中最高，反映在降水量上可見(jiàn)表中各地區(qū)小雨等級(jí)降水量年均總值與暴雨等級(jí)降水量年均總值相當(dāng)。

3 降水頻率和降水量的年際變化

3.1 降水頻率的年際變化

通過(guò)對(duì)安順市區(qū)域平均不同等級(jí)降水頻率的年際變化趨勢(shì)研究發(fā)現(xiàn)，僅中雨頻率的正趨勢(shì)和暴雨頻率的負(fù)趨勢(shì)分別通過(guò)了顯著性水平0.01和0.05檢驗(yàn)，微量降水年際變化穩(wěn)定，未呈現(xiàn)出明顯趨勢(shì)變化。

小雨頻率和大雨頻率分別有增加和略微減少的趨勢(shì)，但兩者皆未通過(guò)顯著性檢驗(yàn)。

3.2 降水量的年際變化

安順市不同等級(jí)降水量的年際變化趨勢(shì)顯示（表4），暴雨降水量有增加的趨勢(shì)，但其并未通過(guò)顯著性檢驗(yàn)。

小雨、中雨和大雨的降水量均為減少趨勢(shì)，且小雨和中雨的減少趨勢(shì)通過(guò)了顯著性水平0.01檢驗(yàn)，大雨的減少趨勢(shì)通過(guò)了顯著性水平0.1檢驗(yàn)。

結(jié)合周文鈺等[ 7 ]關(guān)于安順市降水日數(shù)的研究結(jié)論綜合考慮，安順市微量降水頻率雖無(wú)明顯年際變化趨勢(shì)，小雨和大雨的頻率趨勢(shì)變化未通過(guò)檢驗(yàn)，但三者降水日數(shù)及安順市年均降水日數(shù)都呈減少趨勢(shì)，故總體而言，近53年來(lái)安順市微量降水、小雨、中雨和大雨隨時(shí)間變化以減少趨勢(shì)為主，尤其中雨減少趨勢(shì)最明顯。需注意暴雨的年際變化趨勢(shì)雖不明顯，但其發(fā)生頻率卻有所增加，表明安順市極端降水事件可能有增多的趨勢(shì)。

4 降水頻率與降水量的異常

本文參照白靜漪等[ 10 ]的研究中使用的合成差值分析來(lái)研究安順市各地區(qū)降水頻率和降水量的異常情況，具體方法為：在對(duì)53年安順區(qū)域平均的各等級(jí)降水頻率和降水量數(shù)據(jù)進(jìn)行標(biāo)準(zhǔn)化處理后的數(shù)據(jù)中，選取數(shù)值≥1的作為高值年，數(shù)值≤-1的為低值年。

接著將所有高、低值年份對(duì)應(yīng)的各地區(qū)各等級(jí)降水頻率和降水量進(jìn)行合成平均，再進(jìn)行差值計(jì)算。選取的各等級(jí)降水頻率和降水量高、低值年份分別見(jiàn)表5、表6，合成差值結(jié)果見(jiàn)表7。

4.1 降水頻率異常情況

由表7得，安順市各地區(qū)不同等級(jí)降水頻率高、低值年差值為一致的正異常。安順市微量降水頻率較高年份比較低年份高出5%～10%，小雨頻率高低值年差值為7.4%～15.5%，中雨頻率高低值年差值介于3.5%～7.1%間，微量降水、小雨和中雨頻率異常均以關(guān)嶺縣為高值中心，數(shù)值分別達(dá)9.9%、15.5%和7.1%。暴雨頻率異常較高年份與較低年份差值較小，僅在1.0%～2.0%之間，則安順市暴雨頻率異常分布均勻。

4.2 降水量異常情況

安順市各地區(qū)不同等級(jí)降水量高、低值年差值亦均呈正值（表7）。從分布上看，中雨降水量異常和大雨降水量異常的數(shù)值相當(dāng)，數(shù)值范圍在168.0～299.0mm間，且二者高值中心均位于關(guān)嶺縣，數(shù)值分別為282.2mm和298.7mm。

小雨降水量異常數(shù)值范圍為81.0～109.0mm，高值中心出現(xiàn)在普定縣（108.3mm），暴雨降水量異常的數(shù)值變化范圍較大，最小差值為205.0mm，最大差值位于鎮(zhèn)寧縣，數(shù)值高達(dá)529.0mm，則考慮鎮(zhèn)寧縣相較安順市其他縣區(qū)而言，易出現(xiàn)干旱或洪澇災(zāi)害。

5 結(jié)論

1）安順市各地區(qū)相同等級(jí)降水頻率數(shù)值分布均勻，不同等級(jí)降水頻率的年際差異均較小。各地區(qū)均以小雨頻率最大，數(shù)值達(dá)到60%～66%，暴雨出現(xiàn)頻率最低。

2）安順市各地區(qū)不同等級(jí)降水量年均總值分布均勻，各等級(jí)降水量年均總值在290～380mm內(nèi)，由于各地區(qū)小雨出現(xiàn)頻率高，暴雨出現(xiàn)頻率最低，所以各地區(qū)小雨等級(jí)降水量年均總值與暴雨等級(jí)降水量年均總值相當(dāng)。從各地區(qū)不同等級(jí)降水量年均總值標(biāo)準(zhǔn)差看出，以暴雨降水量的年際差異最大。

3）近53年安順市微量降水、小雨、中雨和大雨隨時(shí)間變化以減少趨勢(shì)為主，尤其中雨減少趨勢(shì)最明顯。暴雨的年際變化趨勢(shì)雖不明顯，但其發(fā)生頻率卻有所增加，表明安順市極端降水事件可能有增多的趨勢(shì)。

4）安順市各地區(qū)不同等級(jí)降水頻率和降水量異常均為正值，關(guān)嶺縣為微量降水、小雨和中雨等級(jí)降水頻率異常與中雨和大雨等級(jí)降水量異常的高值中心。不同等級(jí)降水頻率和降水量異常分布以小雨頻率和暴雨降水量的分布最為不均，小雨頻率較高值年比較低值年高7.4%～15.5%，暴雨降水量高、低值年差值最小為205.0mm，最大差值位于鎮(zhèn)寧縣，數(shù)值高達(dá)529.0mm，考慮鎮(zhèn)寧縣相較安順市其他縣區(qū)而言，易出現(xiàn)干旱或洪澇災(zāi)害。

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項(xiàng)目資助：

貴州省氣象局青年科技基金（黔氣科合QN[2015]06號(hào)）。

作者簡(jiǎn)介：周文鈺（1991-），女，學(xué)士，助工，主要從事短期天氣預(yù)報(bào)工作。