全球變暖背景下廣西典型石漠化區(qū)降水響應(yīng)研究

周美麗，廖雪萍，周秀華

（1.廣西區(qū)氣候中心，南寧 530022；2.廣西氣象減災(zāi)研究所，南寧 530022）

全球變暖背景下廣西典型石漠化區(qū)降水響應(yīng)研究

周美麗1，廖雪萍2，周秀華1

（1.廣西區(qū)氣候中心，南寧 530022；2.廣西氣象減災(zāi)研究所，南寧 530022）

利用廣西典型石漠化區(qū)28個(gè)氣象站逐日降水資料，分析該地區(qū)1971-2013年的年際、季節(jié)變化特征，并利用線性傾向估計(jì)法，計(jì)算其變化趨勢(shì)，結(jié)合Mann-Kendall檢驗(yàn)法檢驗(yàn)其變化的突變時(shí)間及顯著性。結(jié)果表明：近43a廣西典型石漠化地區(qū)的年降水量總體呈不顯著的減少趨勢(shì)，但降水年際變化較大。70年代和90年代為多雨期，80年代和00年代以后為少雨期。同時(shí)，各季降水量都具有明顯的階段性，春、夏、秋季呈減少趨勢(shì)，其中秋季減少較明顯，為-15.7mm/10a，春季和夏季次之，分別為-13.4mm/10a和-1.8mm/10a；冬季呈略增加趨勢(shì)，為3.9mm/10a。在突變特征方面，典型石漠化區(qū)年降水量與各季降水量突變時(shí)間不同，其中年降水量比春、夏、秋季的減少突變時(shí)間偏早，比冬季增加的突變時(shí)間偏晚，且年降水量與春、夏、秋季減少的突變均發(fā)生在80年代中后期。

全球變暖；石漠化區(qū)；降水量；突變；氣候趨勢(shì)

引言

廣西是全國(guó)巖溶分布面積大、石漠化嚴(yán)重的省區(qū)之一，居貴州、云南之后，位列第三。據(jù)2012年廣西巖溶地區(qū)第二次石漠化監(jiān)測(cè)結(jié)果顯示，廣西巖溶土地面積83340km2，涉及全區(qū)10個(gè)市的77個(gè)縣（市、區(qū)）。在巖溶土地面積中石漠化土地面積19260km2，潛在石漠化土地面積22930km2，非石漠化土地面積41140km2，分別占巖溶土地面積的23.1%，27.5%和49.9%。石漠化問題不僅是生態(tài)問題，還是復(fù)雜的經(jīng)濟(jì)社會(huì)問題，主要表現(xiàn)為石漠化地區(qū)經(jīng)濟(jì)落后，人口壓力增加，土地資源的不合理利用，土地生產(chǎn)力退化嚴(yán)重，耕地面積減少，人地矛盾十分尖銳［1-4］。目前，關(guān)于石漠化的許多科學(xué)研究主要集中在對(duì)石漠化的成因分析［5-9］及生態(tài)環(huán)境評(píng)價(jià)、治理對(duì)策及扶貧開發(fā)政策研究等方面［1，4，6］。有許多學(xué)者對(duì)廣西的降水變化規(guī)律進(jìn)行研究［10-19］，但缺少針對(duì)石漠化地區(qū)溫度、降水等氣候要素的變化規(guī)律研究，而溫度、降雨量等氣候因素直接影響著石漠化地區(qū)植物生長(zhǎng)、土壤侵蝕、地表水流失和碳酸鹽巖溶蝕侵蝕的范圍及程度。因此，本文通過(guò)研究近40多年廣西石漠化地區(qū)降水量變化特征，揭示其降水量的多年變化趨勢(shì)，旨在為廣西石漠化治理工作提供決策參考。

1 資料與方法

1.1 研究區(qū)概況

2012年6月，國(guó)務(wù)院扶貧辦和國(guó)家發(fā)改委正式啟動(dòng)了“滇桂黔石漠化區(qū)區(qū)域發(fā)展與扶貧攻堅(jiān)規(guī)劃（2011-2020年）”，廣西南寧、柳州、桂林、百色、河池、來(lái)賓、崇左7個(gè)市的29個(gè)縣（簡(jiǎn)稱“廣西典型石漠化區(qū)”）列入全國(guó)14個(gè)連片特困地區(qū)之一，該地區(qū)是國(guó)家今后十年扶貧攻堅(jiān)的主戰(zhàn)場(chǎng)之一。廣西典型石漠化片區(qū)的29縣包括上林、馬山、隆安、融安、三江、融水、羅城、龍勝、資源、田陽(yáng)、德保、靖西、那坡、凌云、樂業(yè)、田林、隆林、西林、環(huán)江、東蘭、巴馬、鳳山、都安、大化、忻城、大新、天等、寧明、龍州。片區(qū)土地面積8200000km2，占廣西總面積的34.5%，2010年末總?cè)丝?030.4萬(wàn)人，占全區(qū)人口20.6%。因大化縣未設(shè)置氣象觀測(cè)站點(diǎn)，故選取廣西典型石漠化區(qū)中28個(gè)站點(diǎn)作為研究對(duì)象。

1.2 資料來(lái)源與研究方法

本文所用資料來(lái)自廣西氣象信息中心1971年1月1日-2013年12月31日廣西典型石漠化片區(qū)的28個(gè)站點(diǎn)逐日降水資料。利用線性傾向估計(jì)法［20］、Mann-Kendall檢驗(yàn)法［21］等方法對(duì)研究區(qū)的季節(jié)、年際降水特征及突變特征進(jìn)行分析。

2 結(jié)果分析

2.1 年降水量變化特征

廣西典型石漠化區(qū)各地多年平均年降水量在1061.7～1873.2mm之間，其中西林、田林、田陽(yáng)、隆林、寧明不到1200mm，最少的西林僅1061.7mm；馬山、都安、融安、融水、資源在1700mm以上，最多的融安為1873.2mm；其余縣（市）1200～1700mm。

圖1給出了1971～2013年廣西典型石漠化區(qū)年降水量變化曲線及線性趨勢(shì)線。近43a，廣西典型石漠化區(qū)年降水量總體呈不顯著的減少趨勢(shì)，變化速率為-25.1mm/10a，即平均每10a減少25.1mm。年降水量具有明顯的階段性變化特征，經(jīng)歷了降、升、降三個(gè)過(guò)程，70年代到80年代呈下降趨勢(shì)，90年代初期（1992-1994年）有短暫的上升期，90年代中期以后持續(xù)下降。1971-2013的43a中，2009年降水量最少，僅為1136.3mm；1994年降水量最多，達(dá)1907.0mm。

圖1 1971～2013年廣西典型石漠化區(qū)年降水量變化圖（單位：mm）

根據(jù)1971-2013年廣西典型石漠化區(qū)年降水量變化趨勢(shì)空間分布圖（圖略），該地區(qū)90%的縣（市）年降水量呈減少趨勢(shì)，其中那坡、隆林、寧明、龍州、田林、西林、樂業(yè)、凌云平均每10a減少30mm以上，隆林變化速率達(dá)-63.2mm/10a；僅馬山、都安、資源呈現(xiàn)增加趨勢(shì)，平均每10a增加1～9.1mm。

2.2 各季降水量變化特征

圖2給出了1971～2013年廣西典型石漠化區(qū)春、夏、秋、冬四季的降水量歷年變化曲線及線性趨勢(shì)線?？傮w來(lái)看，春、夏、秋降水量均呈不顯著的減少趨勢(shì)，其中春季平均每10a減少13.4mm，夏季平均每10a減少1.8mm，秋季平均每10a減少15.7mm；而冬季降水量呈略增多趨勢(shì)，平均每10a增加3.9mm。

在各季降水量變化方面，四季均具有明顯的階段性。春季，70年代為波動(dòng)期，80年代為下降期，90年代前期有上升趨勢(shì)，90年代后期以后為下降期。43a里，1988年春季降水最少，僅228.7mm；1981年春季降水量最多，達(dá)586.7mm（圖2a）。夏季，70年代為波動(dòng)期，80年代明顯減少，80年代末至90年代初有短期的上升趨勢(shì)，90年代中期以后呈下降趨勢(shì)。43a里，2011年夏季降水量最少，僅481.5mm；1994年夏季降水量最多，達(dá)到了1085.5mm（圖2b）。秋季，70年代為波動(dòng)期，80年代以后呈明顯下降趨勢(shì)。43a里，1992年秋季降水量最少，僅103.8mm；2008年秋季降水量最多，達(dá)413.2mm（圖2c）。冬季，70年代變化不明顯，80年代到90年代前期波動(dòng)較大，90年代以后總體變化不明顯。43a里，2008年冬季降水量最少，僅30.4mm；2002年冬季降水量最大，達(dá)195.2mm（圖2d）。

圖2 1971～2013年廣西典型石漠化區(qū)四季降水量變化圖（單位：mm）

根據(jù)1971～2013年廣西典型石漠化區(qū)各季降水量變化趨勢(shì)空間圖分析（圖略），春季，大部地區(qū)呈減少趨勢(shì)，其中靖西降水量減少速率最大，平均每10a減少40mm。夏季，大部地區(qū)降水量呈減少趨勢(shì)，其中凌云、隆林減少速率達(dá)-20mm/10a。秋季，各地降水量均呈減少趨勢(shì)，平均每10a減少10～32mm，融安減少速率最大，達(dá)-32mm/10a。冬季，大部地區(qū)降水量呈略增加趨勢(shì)，變化速率多在1～10.8mm/10a之間。

2.3 降水量的突變特征

用Mann-Kendall檢驗(yàn)法對(duì)研究區(qū)28站近43a降水量進(jìn)行突變檢驗(yàn)分析（圖3）。由UF曲線可以看出，典型石漠化地區(qū)的年降水量在1985-1997和2004年以后呈減少趨勢(shì)，但其減少趨勢(shì)未達(dá)到α= 0.05顯著水平（U0.0.5=±1.96），表明年降水量的減少趨勢(shì)不顯著。根據(jù)UF和UB曲線的交點(diǎn)位置，確定典型石漠化地區(qū)年降水量的減少趨勢(shì)有兩個(gè)突變時(shí)間，分別為1985和2004年。

圖3 1971～2013年廣西典型石漠化區(qū)年降水量突變特征

用Mann-Kendall檢驗(yàn)法對(duì)研究區(qū)28站近43a各季降水量進(jìn)行突變檢驗(yàn)分析得出，廣西典型石漠化區(qū)各地的春季降水量分別在1986和2004年發(fā)生突變，但減少趨勢(shì)未達(dá)到α=0.05顯著水平；夏季降水量自1985年左右出現(xiàn)突變，1994年開始明顯增加，但直至2013年其增加趨勢(shì)未達(dá)到α=0.05顯著水平；秋季降水量在1990年開始發(fā)生突變，1991年開始降水量減少趨勢(shì)明顯，2003-2011年其減少趨勢(shì)達(dá)到了α=0.05顯著性水平（U0.0.5=±1.96）；冬季降水量自1977年以來(lái)出現(xiàn)增加趨勢(shì)，但增加趨勢(shì)直到2013年都未達(dá)到α=0.05顯著水平。

3 結(jié)果與討論

（1）近43a廣西典型石漠化地區(qū)的年降水量總體呈不顯著的減少趨勢(shì)，與廣西全區(qū)的年降水量變化趨勢(shì)一致，但降水年際變化較大。70年代和90年代為多雨期，80年代和00年代以后為少雨期。同時(shí)，各季降水量都具有明顯的階段性，春、夏、秋季呈減少趨勢(shì)，其中秋季減少較明顯，為-15.7mm/10a，春季和夏季次之，分別為-13.4mm/10a和-1.8mm/10a；冬季呈略增加趨勢(shì)，為3.9mm/10a。

（2）從突變特征來(lái)看，典型石漠化區(qū)年降水量（1985和2004年）與春季降水量（1986年和1994年）、夏季降水量（1990年和2005年）、秋季降水量（1990年）和冬季降水量（1977年）突變時(shí)間不同，年降水量比春、夏、秋季的減少突變時(shí)間偏早，比冬季降水增加突變偏晚，且年降水量與春、夏、秋季減少的突變都發(fā)生在80年代中后期。

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Responses of Precipitation Changes in Typical Karst Area of Guangxi to Global Warm ing during 1971-2013

Zou Mei-li，Liao Xue-ping，Zou Xiu-hua

The spatial and temporal variation characteristics of precipitation were analyzed by using climate tendency coefficient and climatic inclination rate and Mann-Kendall catastrophe，based on the annual average precipitation and seasonal average precipitation of 28 meteorological stations in Guangxi from 1971 to 2013.Under the global warming，the annual average precipitation and seasonal average precipitation in typical karst area of Guangxi have an decreasing trend while the climate inclination rate of it did not reach a significant level，but the decadal variation is fluctuated.The 70's and 90's were raining periods and 80's and 00's were dry periods.Meanwhile，seasonal precipitation showed obviously periodic features.Precipitation of spring，summer and autumn showed a trend of decrease while winter showed increase.In terms of catastrophe，annual precipitation appeared earlier than that of the seasonal，but the catastrophe of annual precipitation and seasonal precipitation both appeared in mid and late 1980's.

global warming，typical karst area，precipitation，Mann-Kendall catastrophe test climate tendency coefficient，

P46

A

1673-8411（2016）01-0072-04

2015-10-15

廣西壯族自治區(qū)氣象局氣象科研計(jì)劃重點(diǎn)項(xiàng)目（桂氣科201503）

周美麗（1979-），女，廣西巴馬人，工程師，碩士，主要從事氣候變化與極端氣候研究.E-mail：zhouml04@126.com