1994—2014年淮安市降水特征分析

王騰飛，喬前東，夏網(wǎng)萍，盧 波，陳佳義

(1.江蘇省淮安市淮安區(qū)氣象局，江蘇淮安 223200；2.江蘇省淮安市氣象局，江蘇淮安 223001;3.江蘇省漣水縣氣象局，江蘇漣水 223400)

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1994—2014年淮安市降水特征分析

王騰飛1，喬前東1，夏網(wǎng)萍2，盧 波1，陳佳義3

(1.江蘇省淮安市淮安區(qū)氣象局，江蘇淮安 223200；2.江蘇省淮安市氣象局，江蘇淮安 223001;3.江蘇省漣水縣氣象局，江蘇漣水 223400)

根據(jù)1994—2014年淮安市盱眙、金湖、淮安區(qū)、洪澤、淮陰區(qū)、漣水6站降水資料，統(tǒng)計(jì)分析近21年來淮安市降水變化特征。結(jié)果表明，近21年淮安市降水分布特征為南多北少，年降水主要分布在6—8月；Mann-Kendall突變檢驗(yàn)顯示，近21年淮安市年降水量從1996年起呈顯著上升趨勢；而暴雨過程主要發(fā)生在6—8月，占暴雨過程總數(shù)的84.4%；暴雨過程降水量南部高于中北部，而日降水強(qiáng)度則北部高于南部。

降水；暴雨；Mann-Kendall檢驗(yàn)；特征分析；淮安市

淮安市地處蘇北腹地，淮河下游，降水充沛，但在近年來全球變暖、氣候變化的大背景下，暴雨頻繁出現(xiàn)，區(qū)域內(nèi)農(nóng)田積澇、城市內(nèi)澇現(xiàn)象時(shí)有發(fā)生，暴雨強(qiáng)降水對農(nóng)業(yè)生產(chǎn)、城市建設(shè)以及地區(qū)發(fā)展有越來越顯著的影響。前人對全國乃至江蘇省內(nèi)區(qū)域年代際降水特征已展開了大量的研究[1-5]，結(jié)果表明近50年來江蘇省年降水量呈緩慢上升趨勢，但近年乃至未來有下降趨勢。為了進(jìn)一步針對性地研究淮安地區(qū)近年來降水情況，更好地服務(wù)于該地區(qū)農(nóng)業(yè)生產(chǎn)、城市建設(shè)和社會發(fā)展，筆者根據(jù)淮安市6個(gè)代表站點(diǎn)1994—2014年日降水量數(shù)據(jù)，采用算術(shù)平均、加權(quán)平均、M-K非參數(shù)檢驗(yàn)[6]等方法，對近21年來淮安地區(qū)降水變化特征進(jìn)行分析，以期為降水資源利用、積澇內(nèi)澇排除提供依據(jù)。

1 資料與方法

1.1 研究區(qū)概況 淮安市地處江蘇省北部中心地域，位于黃淮平原和江淮平原，地勢平坦，地形地貌以平原為主。境內(nèi)河湖交錯(cuò)，水網(wǎng)縱橫，京杭大運(yùn)河、蘇北灌溉總渠、淮河入海水道等9條河流在境內(nèi)縱貫橫穿，全國五大淡水湖之一的洪澤湖大部分位于該市境內(nèi)。全市受季風(fēng)氣候影響，四季分明，雨量集中，雨熱同季，冬冷夏熱，春溫多變，秋高氣爽。氣溫分布基本呈南高北低狀。

1.2 數(shù)據(jù)與方法

1.2.1 數(shù)據(jù)來源。資料選取淮安市6個(gè)國家站1994—2014年日降水觀測資料，資料完整連續(xù)。日降水量≥0.1 mm為降水日，月降水量由逐日降水量統(tǒng)計(jì)得出。定義日降水量≥50 mm為暴雨日，對全市2個(gè)站點(diǎn)同時(shí)出現(xiàn)50 mm以上降水過程的，視為全市出現(xiàn)一次暴雨過程，通過對站點(diǎn)資料進(jìn)行加權(quán)平均得到淮安市暴雨日數(shù)和多年平均暴雨量。

1.2.2 分析方法。根據(jù)日降水實(shí)況資料對1994—2014年淮安市6個(gè)站點(diǎn)降水時(shí)空分布特征進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析，運(yùn)用算術(shù)平均方法對時(shí)間序列進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析，利用加權(quán)平均方法對區(qū)域分布進(jìn)行分析，并通過ArcGIS繪圖。對月降水量等級的判斷，采用計(jì)算降水距平百分率(ΔR)。

2 降水時(shí)空特征分析

2.1 月際變化 淮安市各地年降水量多年平均為906.00～1 007.00 mm，降水分布特征是南部多于北部，東部多于西部。1994—2014年淮安地區(qū)全年降水主要分布在夏季(6—8月)，3個(gè)月降水量占全年的56.5%，且月降水量最大值也均出現(xiàn)在這3個(gè)月，以7月最為突出，降水量達(dá)240.38 mm；春秋兩季降水量相差不大，兩季降水量占全年的34.8%，其中秋季略多；冬季降水相對最少，占全年的8.7%，其中1月降水量最少，為24.73 mm。 1994—2014年多年平均月降水量極值相差較大，特別是在冬季(12月—次年2月)，最小降水量約0，月最大降水量達(dá)92.31 mm，9月最大值達(dá)219.04 mm，而最小降水量為3.63 mm，變化幅度較大，3—10月整體變化幅度相對平穩(wěn)(圖1)。

從表1可以看出，近21年淮安市5、7—8、12月降水量正常年份較多，其中5月降水量有11年為正常年份；而1、6、10、11月異常年份明顯高于其他月份，其中10月異常年份最多，11月異常偏少年份遠(yuǎn)高于其他月份。整體分析來看，除正常年份外，21年中大部分降水量等級均屬于偏少或顯著偏少，而在異常年份部分，異常偏多年份數(shù)高于異常偏少年份。

圖1 1994—2014年淮安市降水月分布Fig.1 The monthly distribution of rainfall in Huaian City during 1994-2014

表1 1994—2014年淮安市月降水量異常年份

2.2 年際變化 由圖2可見，1994—2014年淮安市年際降水量曲線起伏較大，多年平均降水量為977.13 mm，最大年降水量出現(xiàn)在2003年，達(dá)1 399.48 mm，最小值出現(xiàn)在2004年，為564.23 mm。1994—2004年年降水量變化幅度較大，而2005—2014年年際變化相對較小，年降水量基本維持高位，其中1994—2004年平均降水量為915.82 mm，2005—2014年平均降水量為1 044.56 mm。21年來淮安市歷年年降水距平波動顯著，共有11年降水量呈現(xiàn)負(fù)距平，10年呈現(xiàn)正距平分布。其中2003、2004年是正負(fù)距平相差最大的2個(gè)年份，分別達(dá)43%和-42%；其余各年正負(fù)距平分布范圍均為-30%～30%，其中，0～10%的有3年，10%～20%的有6年，20%～30%有10年，由此可見，近21年淮安市年際降水距平正負(fù)變化范圍基本在30%。

圖2 1994—2014年淮安市年降水量(a)及其距平百分率(b)分布Fig.2 Annual precipitation(a)and percentage of anomaly(b)in Huaian City during 1994-2014

2.3 區(qū)域分布 從圖3可看出，淮安市年降水量1994—2004年呈現(xiàn)南北部較多、中部較少的趨勢，南部的盱眙、金湖以及北部漣水、淮陰區(qū)降水量較多，中部洪澤、淮安區(qū)相對較少，其中最多降水量為淮安南部盱眙縣的1 028.98 mm，最少為洪澤的943.90 mm。盱眙縣位于淮安市南端，淮河下游，洪澤湖南岸，雨量充沛。淮安南部的金湖由三湖環(huán)繞，年降水量也達(dá)980.20 mm。而2005—2014年降水量區(qū)域分布則呈現(xiàn)出南部較多、北部較少的趨勢。整體而言，近21年淮安市區(qū)域間的降水分布不均，南多北少，前10年少于近10年。

圖3 1994—2004年(a)和2005—2014年(b)淮安市降水量區(qū)域分布Fig.3 Regional distribution of rainfall during 1994-2004(a)and 2005-2014(b) in Huaian City

2.4 M-K突變檢驗(yàn) 經(jīng)分析(圖4)，近21年淮安市年降水量整體呈逐年上升趨勢，未經(jīng)過顯著性檢驗(yàn)；年降水量變化在1996年存在突變且經(jīng)過顯著性檢驗(yàn)，說明淮安地區(qū)年降水量在1996年后轉(zhuǎn)為上升趨勢；2013年前后存在2個(gè)突變點(diǎn)，但受限于樣本容量，突變趨勢并不顯著。

圖4 1994—2014年淮安市年降水量M-K突變檢驗(yàn)Fig.4 M-K mutation test of annual rainfall in Huaian City during 1994-2014

3 暴雨時(shí)空分布特征

3.1 月際變化 淮安地區(qū)每逢夏季主汛期，暴雨時(shí)有發(fā)生，1994—2014年降水達(dá)到暴雨等級以上次數(shù)累計(jì)達(dá)109次，平均每個(gè)站點(diǎn)每年出現(xiàn)49次暴雨過程。暴雨過程主要發(fā)生在6—8月，共計(jì)發(fā)生92次暴雨過程，占全部統(tǒng)計(jì)值的84.4%，以7月最多，占總數(shù)的38.5%(圖5a)。由此可見，淮安地區(qū)暴雨時(shí)段季節(jié)分明，對于農(nóng)業(yè)生產(chǎn)和城市防澇排澇而言，需要著重考慮夏季農(nóng)業(yè)用水和防汛工作。暴雨過程在春秋季節(jié)相對較少，21年里僅有17次，占總次數(shù)的15.6%，冬季未發(fā)生暴雨過程，暴雨按月分布不均勻，季節(jié)性非常顯著。

從多年平均暴雨量逐月分布(圖5b)來看，最高平均暴雨量在7月，達(dá)146.2 mm，6、8月分別達(dá)108.1、123.6 mm，降水量高值集中于6—8月；5月暴雨日月平均降水量略低于4月，全年月平均降水量分布不均。據(jù)統(tǒng)計(jì)，南部站點(diǎn)最早出現(xiàn)暴雨強(qiáng)降水過程提前于北部站點(diǎn)30 d，南部的盱眙、金湖、洪澤在3月就出現(xiàn)暴雨過程，而偏北部的淮安區(qū)、漣水、淮陰區(qū)則在4月才出現(xiàn)暴雨降水過程。

3.2 年際變化 由圖6可見，1994—2014年淮安地區(qū)暴雨過程年降水量年際分布不均勻，變化較大；暴雨降水量最多年份為2007年，達(dá)559.2 mm，2000年為次多值，達(dá)546.9 mm，最少降水量為2004年的63.1 mm，歷年平均暴雨降水量為275.8 mm。單日暴雨降水量為65.9～224.0 mm，最大暴雨日降水量(224.0 mm)發(fā)生在2006年，最小量年份為2004年，平均值為132.8 mm。近21年淮安市暴雨日數(shù)年際分布變化較大，2007年出現(xiàn)最多，為37 d，2004年最少，為5 d，平均每年出現(xiàn)暴雨日20.9 d，其中高于25 d的有5年，≤5 d的有1年。1996—2007年暴雨日數(shù)幾乎一直維持在20 d以上，而從2008年開始趨勢趨于平緩，暴雨日數(shù)顯著減少。

圖5 1994—2014年淮安市暴雨次數(shù)(a)和暴雨量(b)逐月分布Fig.5 Rainstorm occurrence times(a)and rainfall(b)monthly distribution in Huaian City during 1994-2014

圖6 1994—2014年 淮安市暴雨(a)和暴雨日數(shù)(b)年變化Fig.6 Rainstorm(a)and rainstorm days(b)annual change in Huaian City during 1994-2014

3.3 區(qū)域分布 1994—2014年淮安市各站點(diǎn)暴雨降水量分布整體呈南部高、中北部略低的趨勢，其中暴雨日數(shù)各站點(diǎn)之間相差不大，淮陰區(qū)、盱眙、淮安區(qū)、洪澤、金湖、漣水分別為84、75、67、71、67、76 d。年平均最大日暴雨量分布呈現(xiàn)北部較高、南部偏低的趨勢，盱眙、金湖、漣水、淮陰區(qū)分別為162.1、139.2、170.3、174.9 mm，可見暴雨總降水量南部高于中北部，而暴雨日降水量北部高于南部(圖7)。

圖7 1994—2014年淮安市暴雨日降水量空間分布Fig.7 The spatial distribution of rainfall in Huaian City during 1994-2014

4 小結(jié)

(1)1994—2014年淮安市降水量平均為906～1 007 mm。降水分布特征南多北少、東多西少，全年降水主要分布在6—8月。淮安市降水量年代際變化較大，多年平均降水量為977.13 mm，最大年降水量達(dá)1 399.48 mm，最小值為564.23 mm。淮安市年平均降水量地區(qū)分布不均，整體呈現(xiàn)南部多、北部少的趨勢。

(2)Mann-Kendall突變檢驗(yàn)發(fā)現(xiàn)，近21年淮安市年降水量呈逐年上升趨勢，年降水量從1996年突變起呈顯著上升趨勢。

(3)1994—2014年暴雨次數(shù)累計(jì)達(dá)109次，暴雨過程主要發(fā)生在6—8月，共計(jì)發(fā)生92次暴雨過程，占全部統(tǒng)計(jì)值的84.4%；暴雨過程月平均降水量分布不均?；窗彩心喜空军c(diǎn)最早出現(xiàn)暴雨強(qiáng)降水過程提前于北部站點(diǎn)30 d，南部在3月份就出現(xiàn)暴雨過程，而偏北部站點(diǎn)則在4月份才出現(xiàn)暴雨降水過程；暴雨日數(shù)最多為37 d，出現(xiàn)在2007年，最少為5 d，出現(xiàn)在2004年；暴雨過程總降水量南部高于中北部，而暴雨日降水量北部高于南部，這為研究淮安市農(nóng)田積澇、城市內(nèi)澇問題以及降水資源的調(diào)撥運(yùn)用提供參考。

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The Precipitation Characteristics in Huaian City during 1994-2014

WANG Teng-fei1, QIAO Qian-dong1, XIA Wang-ping2et al

(1.Huaian District Meteorological Bureau, Huaian, Jiangsu 223200; 2. Huaian Meteorological Bureau, Huaian, Jiangsu 223001)

Precipitation data from 6 stations of Xuyi, Jinhu, Huaian, Hongze, Huaiyin, Lianshui were used to analyze the variation characteristics of precipitation in Huaian during the period from 1994 to 2014. The results showed that the precipitation in the south of Huaian was more than that in the north of Huaian. The main precipitation was concentrated from Jun. to Aug.; the annual precipitation of Huaian City had a significant upward trend since 1996, according to Mann-Kendall mutation test. The main rainstorm process occurred from Jun. to Aug., accounting for 84.4% of the total number of heavy rain process; rainstorm precipitation in southern area was higher than that in the north, but the daily precipitation in the north was more than that in the south.

Rainfall; Rainstorm; Mann-Kendall test; Feature analysis; Huaian City

王騰飛(1989- )，男，江蘇漣水人，助理工程師，從事氣象服務(wù)與應(yīng)用氣象研究。

2016-10-28

S 161.6

A

0517-6611(2016)36-0206-04