石家莊市降雨量變化趨勢分析

□侯宇

石家莊市降雨量變化趨勢分析

□侯宇

利用石家莊市1985～2014年共30年的降水資料，運用距平百分率、線性趨勢法、滑動平均法和Mann-Kendall檢驗等方法，分析近30年來降雨量變化特征，為預(yù)測降水量未來變化趨勢提供借鑒。

石家莊；降雨量；距平百分率

我國是一個旱澇災(zāi)害發(fā)生率較高的國家，降水時空分布不均且受季節(jié)變化影響較大。在全球氣候變暖的大環(huán)境下，水資源的減少直接威脅到自然環(huán)境和人類生活水平。因此，研究降水量的時空分布變化規(guī)律對社會經(jīng)濟和人民生活的穩(wěn)定有著重要意義。

石家莊市是河北省省會，地處華北平原，是首都北京的南大門，位于113°30′～115°20′E，37°27′～38°47′N，屬溫帶大陸性氣候，降雨主要分布在夏秋季節(jié)，且時空分布不均勻，年總降水量約為400～750mm。

1. 降雨量趨勢分析方法

通過河北省石家莊市30年（1985年～2014年）的降水資料，利用距平百分率、線性趨勢法、滑動平均法和Mann-Kendall檢驗方法，分析石家莊市降水量時空分布變化規(guī)律。

1.1 距平百分率

距平百分率能夠解釋任意一年降雨量和多年平均降雨量的偏離程度，也能體現(xiàn)出降雨量的年際變化程度以及變化過程的波動性。

分析表明，石家莊市降雨量的年際變化呈波動性，降雨量年際豐枯期變化跨度明顯，距平百分率主要集中在±30%之間，且偏枯水年和枯水年占總年份的47%，偏豐水年和豐水年占總年份的33%，平水年占總年份的20%，偏枯水年和枯水年占比重較大，說明該地區(qū)降水總體偏少，缺水相對嚴(yán)重。

從整體變化過程看，1995年之前降雨量的豐枯年基本持平，且歷時較短，基本在1～3年之間；在1996年降雨最大，降雨距平百分率為109%，大于50%，通過歷史調(diào)查，發(fā)生特大洪水；2001年和2014年的降雨距平百分率分別為-42%和-44%，都接近-50%，通過歷史調(diào)查，均出現(xiàn)較大旱情；1997年～2007年，負(fù)距平居多，年降雨量總體偏少；2008年～2012年主要為正距平，年降雨量相對偏多。

1.2 線性趨勢法和滑動平均法

線性趨勢法是依據(jù)最小平方法，用其斜率來表示趨勢上升或下降的預(yù)測手段。

滑動平均法是削弱時間序列的滑動周期，來體現(xiàn)序列的變化趨勢，但由于滑動后的序列比滑動前的序列短，所以不能顯示原序列兩端的信息。

由石家莊市年平均降雨量線性趨勢和滑動平均結(jié)果表明，隨著滑動周期的增大，降雨量曲線變化逐漸減小，趨于平緩。石家莊市年平均降雨量在1985年～2014年總的變化趨勢為下降，從線性趨勢的斜率來看，下降的趨勢變化不大。石家莊市年平均降雨量總體呈波動下降趨勢，與線性趨勢法分析的結(jié)果一致，其中1989年～1991年、1995年～1996年、2006年～2012年主要為上升趨勢，1992年～1994年、1997年～2005年主要為下降趨勢，且年降雨量在1992年、1994年、1996年、2006年存在突變點。

1.3 Mann-Kendall檢驗法

Mann-Kendall檢驗法（以下簡稱MK法）。在M-K法檢驗中,以石家莊市1985年～2014年共30年的降水資料作為樣本，計算得出趨勢檢驗的統(tǒng)計變量S＜0且n＜0，統(tǒng)計變量Z＜0，所以石家莊市年平均降雨量呈下降趨勢，又由于Z＜Z1-（?/2）說明時間序列下降趨勢不顯著。

1.4 Mann-Kendall突變檢驗

Mann-Kendall還可以對時間序列進行突變檢驗，計算得出統(tǒng)計量SK、UFK。按照同樣方法對反序排列進行計算,使得UBk=-UFk。分別繪制出UBk和UFk曲線，如果這兩條曲線在臨界線之間出現(xiàn)交點,那么該點相對應(yīng)的時刻就是突變時刻。

分析表明，石家莊市年平均降雨量的變化趨勢在1989年～1991年、1995年～1996年、2006年～2012年主要為上升趨勢，1992年～1994年、1997年～2005年主要為下降趨勢，但趨勢均不明顯。根據(jù)UBk和UFk曲線交點，可確定石家莊市年平均降雨量突變時間為1992年、1994年、1996年、2006年，與線性趨勢法和滑動平均法分析結(jié)果一致。

2. 結(jié)論與建議

通過距平百分率、線性趨勢法、滑動平均法和Mann-Kendall檢驗法對石家莊市近30年的降雨量進行了相關(guān)分析，結(jié)果表明，石家莊市年平均降雨量呈波動性下降趨勢，但下降趨勢不明顯，通過Mann-Kendall突變檢驗，確定出石家莊市年平均降雨量突變時間為1992年、1994年、1996年、2006年。

通過分析石家莊市年平均降雨量的趨勢變化，說明石家莊市年平均降雨量總體偏少，豐枯水年相對集中，且旱澇災(zāi)害威脅嚴(yán)重，因此，建議加大雨水收集工程，加強暴雨預(yù)報能力，提高突發(fā)事件的應(yīng)急能力?！?/p>

2017-08-07

侯宇，男，漢族，張家口水文水資源勘測局，助理工程師。