萬(wàn)州區(qū)山地降水與海拔高度的關(guān)系初步分析

袁久坤 周英

（重慶市萬(wàn)州區(qū)氣象局，重慶 404100）

萬(wàn)州區(qū)山地降水與海拔高度的關(guān)系初步分析

袁久坤 周英

（重慶市萬(wàn)州區(qū)氣象局，重慶 404100）

通過(guò)對(duì)萬(wàn)州山區(qū)各海拔高度自動(dòng)監(jiān)測(cè)站降水量的統(tǒng)計(jì)分析以及相關(guān)顯著性檢驗(yàn)，得到一年中主要降水月份和不同降水過(guò)程下萬(wàn)州山區(qū)降水量隨海拔高度變化的大致分布，大致的最大降水高度以及初步建立降水隨海拔高度的變化的定量關(guān)系，為預(yù)報(bào)業(yè)務(wù)服務(wù)中降水模式的降水預(yù)報(bào)量訂正以及面雨量和地方可降水資源統(tǒng)計(jì)業(yè)務(wù)的開展提供科學(xué)依據(jù)。

降水 海拔高度 關(guān)系 分析

山地降水的分布很復(fù)雜，它既與大氣侯條件有關(guān)，又受地形和海拔高度的影響，而在同一個(gè)地區(qū)小范圍內(nèi)的氣侯條件、地形條件基本相似，因此降水量的大小主要是受海拔高度變化的影響。一般而言，降水量和降水日數(shù)隨山地海拔高度增加而增加。在一定高度以上的山地，由于氣流中水汽含量減少，降水量又隨高度增加而減少。降水量達(dá)到最大值的高度稱為最大降水高度。

目前在降水預(yù)報(bào)模式中，除了模式本身對(duì)降水的預(yù)報(bào)準(zhǔn)確率外，模式預(yù)報(bào)的降水主要考慮的是在一個(gè)平面內(nèi)的情況，沒(méi)有考慮山區(qū)海拔高度變化的影響。而這樣的模式預(yù)報(bào)的降水對(duì)于山區(qū)來(lái)說(shuō)，與實(shí)況有較大誤差，尤其是在計(jì)算面雨量等業(yè)務(wù)上是很不可靠的。此外，在統(tǒng)計(jì)水資源的分布工作中，如果沒(méi)有較為準(zhǔn)確的降水隨海拔高度變化的詳細(xì)資料，也會(huì)帶來(lái)較大誤差。

本文利用渝東北部萬(wàn)州境內(nèi)的自動(dòng)氣象站所監(jiān)測(cè)到的的不同海拔高度的降水量，分析其與海拔高度變化的關(guān)系，得到較為準(zhǔn)確的降水隨海拔高度分布變化，并初步建立降水和海拔高度的關(guān)系方程。

1　主要資料和處理方法

本文主要利用2013～2015年萬(wàn)州各地不同海拔高度的自動(dòng)氣象站5～9月采集的降水量和2014、2015年共三次典型降水過(guò)程的雨量資料以及各站點(diǎn)的海拔高度進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析。在資料的處理上，通過(guò)人工和地面測(cè)報(bào)業(yè)務(wù)軟件審核的方式剔除了故障站點(diǎn)的不可信數(shù)據(jù)，得到各站5～9月的分月平均降水量資料以及2014、2015年共三次典型降水過(guò)程的雨量資料與對(duì)應(yīng)海拔高度的資料序列。

主要用到的檢驗(yàn)方法和統(tǒng)計(jì)量：

相關(guān)系數(shù)（n為資料序列個(gè)數(shù)，Xi為站點(diǎn)海拔高度序列，為平均；Yi為站點(diǎn)雨量，為平均）：

相關(guān)系數(shù)的t統(tǒng)計(jì)量（n為資料序列個(gè)數(shù)，r為相關(guān)系數(shù)，n-2為檢驗(yàn)自由度）：

如果序列的相關(guān)系數(shù)t統(tǒng)計(jì)量大于某一信度下的臨界值，則稱該Xi、Yi序列在α顯著性水平下的顯著性檢驗(yàn)通過(guò)。

2　海拔高度和降水量的關(guān)系分析

2.15～9月各站點(diǎn)月降水量隨海拔高度變化的總體分布情況

從圖1可看出，5～9月萬(wàn)州各站點(diǎn)月降水量的分布與海拔高度有較大關(guān)系。在海拔200～800米的高度內(nèi)，各站點(diǎn)的月降水量大致在50～400毫米，海拔800～1100米的高度內(nèi)月降水量大致在100～600毫米，而海拔高度大于1100米，月降水量下降到僅有100～300毫米。以上說(shuō)明：萬(wàn)州各地月降水量在海拔200～800米內(nèi)受海拔高度的變化影響不明顯；而在800～1100米之間，首先是最低降水量上升到100毫米左右，其次月降水量最大也升到650毫米左右，說(shuō)明存在隨海拔高度增大月降水量增多的趨勢(shì)；海拔高度大于1200米，站點(diǎn)月降水量明顯下降至100～300毫米，說(shuō)明萬(wàn)州山區(qū)最大降水高度大致在海拔1100米左右。

2.25～9月逐月降水量隨海拔高度的變化分布情況

從圖2可看出，5月份萬(wàn)州各站點(diǎn)月降水量在海拔200～800米的高度內(nèi)，大致在100～250毫米，海拔800～1100米的高度內(nèi)月降水量大致在150～250毫米，而海拔高度大于1100米則月降水量下降到僅有150～250毫米。

從圖3可看出，6月份萬(wàn)州各站點(diǎn)月降水量在海拔200～800米的高度內(nèi)，各站點(diǎn)的月降水量大致在150～250毫米，海拔800～1100米的高度內(nèi)月降水量大致在150～350毫米，而海拔高度大于1100米，月降水量下降到僅有200～250毫米。

從圖4可看出，7月份萬(wàn)州各站點(diǎn)月降水量在海拔200～800米的高度內(nèi)，各站點(diǎn)的月降水量大致在80～160毫米，海拔800～1100米的高度內(nèi)月降水量大致在100～160毫米，而海拔高度大于1100米，月降水量下降到僅有120毫米。

從圖5可看出，8月萬(wàn)州各站點(diǎn)月降水量在海拔200～800米的高度內(nèi)，各站點(diǎn)的月降水量大致在100～250毫米，海拔800～1100米的高度內(nèi)月降水量大致在150～300毫米，而海拔高度大于1100米，月降水量下降到僅有150毫米。

表1　降水量與站點(diǎn)海拔高度的相關(guān)性檢驗(yàn)表

表2　選取的典型降水過(guò)程總降水量與站點(diǎn)海拔高度的相關(guān)性檢驗(yàn)表

表3　方程顯著性檢驗(yàn)表

從圖6可看出，9月份萬(wàn)州各站點(diǎn)月降水量在海拔200～800米的高度內(nèi)，各站點(diǎn)的月降水量大致在150～250毫米，海拔800～1100米的高度內(nèi)月降水量大致在180～300毫米，而海拔高度大于1100米，月降水量下降到僅有200毫米。

2.35～9月降水量與海拔高度的相關(guān)分析

如表1，通過(guò)（1）、（2）式統(tǒng)計(jì)檢驗(yàn)表明，除7月份降水量與海拔高度的相關(guān)性只在α=0.05的顯著性水平下通過(guò)顯著性檢驗(yàn)外，其余均通過(guò)了α=0.02的顯著性水平下的顯著性檢驗(yàn)。表明萬(wàn)州山地站點(diǎn)海拔高度與月降水量之間存在較好的相關(guān)關(guān)系。換句話說(shuō)，也就是海拔高度對(duì)月（5～9）降水總量有顯著的影響。

從表2可看出，就單一降水過(guò)程而言：大的降水過(guò)程或持續(xù)時(shí)間較長(zhǎng)的降水過(guò)程（20140825-0903）使得各海拔高度降水趨于接近，因此海拔高度和降水量的相關(guān)性不顯著；較大的降水過(guò)程（20140809-0811）也有各海拔高度降水趨于平均的不利影響，但還是能部分體現(xiàn)出海拔高度變化對(duì)降水的影響，因此在較低的顯著性水平下通過(guò)顯著性檢驗(yàn)；而較為一般性的降水過(guò)程（20150714-0716）能較好的體現(xiàn)出海拔高度對(duì)降水的影響，因此能在較高的顯著性水平下通過(guò)顯著性檢驗(yàn)。

3　海拔高度和降水量的方程關(guān)系式

根據(jù)表1、表2的顯著性檢驗(yàn)，通過(guò)篩選建立降水量與海拔高度的方程如下：

5月： = 23.595ln（） + 38.254 6月： = 195.07e0.0001

7月： = 0.0173 + 107.63

8月： = 8E-052- 0.0556 + 167.34

9月： = 3E-052+ 0.0049 + 180.5

20150714～0716降水過(guò)程： = -5E-052+ 0.0722 + 58.832

從表3看出，除6、7月份降水量與海拔高度的方程在α=0.05顯著性水平下通過(guò)顯著性檢驗(yàn)外，5、8、9月份和20150714-0716過(guò)程降水與海拔高度的方程通過(guò)了α=0.01顯著性水平下的顯著性檢驗(yàn)。

4　結(jié)語(yǔ)

通過(guò)對(duì)萬(wàn)州境內(nèi)自動(dòng)氣象站降水量與海拔高度的關(guān)系的分析，初步得到降水量隨海拔高度分布變化的規(guī)律：

（1）總體上：在海拔200～800米的高度內(nèi)，各站點(diǎn)的月降水量大致在50～400毫米，海拔800～1100米的高度內(nèi)月降水量大致在100～600毫米，而海拔高度大于1100米，月降水量下降到僅有100～300毫米。萬(wàn)州山區(qū)最大降水高度大致在海拔1100米左右，表明了該地低空幅合對(duì)于形成降水的重要性。

（2）各月的降水隨海拔高度的分布變化基本一致，都能通過(guò)相關(guān)性檢驗(yàn)，在最大降水高度下，存在顯著的隨海拔升高降水增多的正相關(guān)。

（3）在單一的降水過(guò)程上，降水量與海拔高度的相關(guān)關(guān)系在較大程度上受天氣過(guò)程大小的影響，一般程度的降水過(guò)程其降水量受海拔高度升高降水增多較為顯著。

（4）降水量與海拔高度的關(guān)系方程顯著性檢驗(yàn)表明，各月降水與一般程度的降水同海拔高度的關(guān)系方程能在較高顯著性水平下通過(guò)檢驗(yàn)，有較大實(shí)用價(jià)值。

［1］傅抱璞.地形和海拔高度對(duì)降水的影響［J］.地理學(xué)報(bào)，1992（4）.

［2］伍立群，李學(xué)輝.高山地區(qū)年降水量隨高程變化分析［J］.云南地理環(huán)境研究，2004，4（16）：2.

［3］玄海燕，黎鎖平，劉樹群.區(qū)域降水量與經(jīng)緯度及海拔關(guān)系的分析［J］.甘肅科學(xué)學(xué)報(bào)，2006，12（l8）：4.