1975—2014年本溪地區(qū)暴雨日數(shù)變化趨勢分析

寇思聰+譚政華+楊艷超+韓梅

摘要 利用1975—2014年本溪地區(qū)4個(gè)國家地面氣象站逐日降水資料，采用線性趨勢系數(shù)法、Mann-Kendall突變分析法和Morlet小波分析法對本溪地區(qū)暴雨時(shí)空分布及變化規(guī)律進(jìn)行分析。結(jié)果表明：1975—2014年間，本溪地區(qū)暴雨多發(fā)于7—8月，呈現(xiàn)南多北少的特點(diǎn)，中心位于西南部的草河口和東部的桓仁；年均暴雨日數(shù)5.2 d，年均影響范圍8.4站次；40年間本溪地區(qū)年均暴雨日數(shù)年代際增長顯著；暴雨日數(shù)年際變化較大，呈緩慢增長趨勢；經(jīng)突變分析發(fā)現(xiàn)，1984年前后暴雨日數(shù)發(fā)生突變，目前處在顯著上升期內(nèi)，但由小波分析發(fā)現(xiàn)未來5～10年本溪地區(qū)暴雨日數(shù)可能逐漸減少。

關(guān)鍵詞 暴雨；變化趨勢；突變；暴雨日數(shù)；遼寧本溪；1975—2014年

中圖分類號(hào) P426.61+4 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼 A 文章編號(hào) 1007-5739（2017）06-0210-02

Analysis on Change Trend of Rainstorm Days in Benxi Area From 1975 to 2014

KOU Si-cong 1 TAN Zheng-hua 1 YANG Yan-chao 2 HAN Mei 1

（1 Benxi Meteorological Bureau in Liaoning Province，Benxi Liaoning 117000； 2 Shaanxi Meteorological Service Center）

Abstract Based on the daily precipitation data from 4 meteorological stations in Benxi area from 1975 to 2014，linear trend analysis，Mann-Kendall analysis and Morlet wavelet analysis methods were used to study the temporal and spatial distribution and change trend of rainstorm days in Benxi area. The results showed that from 1975 to 2014，the rainstorm was more likely to appeare between July and August，more in south and less in north. The rainstorm center was located at Caohekou and Huanren. The annual rainstorm days were 5.2 days，and annual influence ranges were 8.4 stations. During 40 years，the decadal rainstorm days showed a significant increasing trend，the annual rainstorm days changed greatly，and increased slowly. With sudden change analysis，it was found that rainstorm days changed suddenly in 1984，rainstorm days are in rising period at present. Morlet wavelet analysis showed that rainstorm days might appear a declining period in Benxi area in the next 5-10 years.

Key words rainstorm；change trend；sudden change；rainstorm days；Benxi Liaoning；1975-2014

暴雨是我國最主要的自然災(zāi)害之一，常給國民經(jīng)濟(jì)和人民生命財(cái)產(chǎn)帶來很大威脅。本溪所處的遼寧東南部山地與丘陵并存，地形復(fù)雜，該區(qū)域是遼寧省年降水量中心，也是遼寧省暴雨主要發(fā)生地之一[1-3]。有研究表明，氣候變暖的背景下，遼寧夏季降水日數(shù)及大雨以上降水日數(shù)長期變化都有減少趨勢，多雨年份往往伴隨著暴雨過程的集中[4-7]；吉 奇等[8]指出，在暖干化趨勢下，本溪可利用降水資源呈現(xiàn)隨機(jī)減少趨勢，而夏季可利用降水占全年降水總量的比重較大。因此，筆者以暴雨日數(shù)變化代表本溪地區(qū)暴雨過程集中度的變化，對其時(shí)空分布規(guī)律進(jìn)行初步探討，以期提高本溪地區(qū)暴雨預(yù)報(bào)準(zhǔn)確率，進(jìn)而減少暴雨帶來的災(zāi)害損失。

1 資料與方法

利用1975—2014年本溪地區(qū)所轄4個(gè)國家地面氣象站（本溪市區(qū)站、小市站、桓仁站、草河口站）20：00至次日20：00（北京時(shí)，下同）逐日降水資料，定義1個(gè)或以上站點(diǎn)日降水量≥50.0 mm即為1個(gè)暴雨日，定義1個(gè)站1 d降水量≥50.0 mm為1站次。主要采用線性趨勢系數(shù)法[9-11]和Mann-Kendall突變分析法[12]對其進(jìn)行分析。

2 結(jié)果與分析

2.1 空間分布

鄒立堯等[13]研究表明，遼寧省東部丹東附近是整個(gè)東北區(qū)域的暴雨多發(fā)地，通過對1975—2014年本溪地區(qū)所轄4個(gè)站暴雨日數(shù)統(tǒng)計(jì)分析，可以看出靠近丹東的草河口站和桓仁站是本溪地區(qū)暴雨頻發(fā)之地（圖1）。主要是由于這2個(gè)站所在地理位置特殊，兩站連線沿著長白山余脈南麓，呈東北西南走向，受到喇叭口地形輻合作用、迎風(fēng)坡地形抬升作用共同影響，容易產(chǎn)生降水并放大降水量[7]。

2.2 時(shí)間變化

2.2.1 暴雨站次月際變化。和大多數(shù)遼寧城市一樣，本溪暴雨也具有發(fā)生時(shí)段集中的特點(diǎn)[14]。1975—2014年間本溪地區(qū)暴雨共計(jì)335站次，均發(fā)生在每年6—10月；最早日期為1984年6月6日，最晚日期為1977年10月29日；7—8月暴雨共計(jì)295站次，占全年的88.06%（表1）。

2.2.2 暴雨日數(shù)年際變化。1975—2014年本溪地區(qū)暴雨日數(shù)共計(jì)208 d，年均暴雨日數(shù)5.2 d；影響范圍335站次，年均影響范圍8.4站次。暴雨日數(shù)年際變化較大，其中最多為12 d（1980年），最少為1 d（1980年、2014年），總體呈緩慢增長趨勢（圖2），20世紀(jì)90年代中期以后暴雨日數(shù)增多較明顯。

2.2.3 暴雨日數(shù)年代際變化。對1975—2014年本溪各年代暴雨日數(shù)求平均后發(fā)現(xiàn)，本溪地區(qū)4個(gè)站各年代中平均每年均有1次或1次以上暴雨發(fā)生，再對其進(jìn)行線性趨勢分析后發(fā)現(xiàn)，年均暴雨日數(shù)年代際增長趨勢明顯，傾向率為0.50 d/10年，且通過α=0.05顯著性水平檢驗(yàn)，其中20世紀(jì)70—80年代增長率達(dá)到30.43%，80年代后增長率回落（圖3）。目前在東北東部及本溪地區(qū)極端降水（大雨）日數(shù)逐漸減少的背景下[15-16]，本溪地區(qū)暴雨日數(shù)卻顯著趨于增多。

2.3 暴雨日數(shù)突變分析

對本溪年暴雨日數(shù)進(jìn)行Mann-Kendall突變分析（圖4），發(fā)現(xiàn)1983年以前UF線<0，說明1983年前暴雨日數(shù)為減少趨勢；1983年之后UF線>0，說明暴雨日數(shù)呈現(xiàn)上升趨勢，1996年以來該上升趨勢超過了顯著性水平0.05（u±0.05=±1.96）的臨界線，暴雨日數(shù)增長迅速。在0.05臨界線之間，UF線與UB線相交于1984年，說明本溪地區(qū)暴雨日數(shù)在1984年前后有一次明顯突變，目前仍在上升期內(nèi)。

2.4 暴雨日數(shù)周期變化

對本溪地區(qū)暴雨日數(shù)進(jìn)行Morlet小波分析，發(fā)現(xiàn)在整個(gè)時(shí)間域上有10～15年的變化周期，并且振蕩周期顯著。此外，在20世紀(jì)80年代中期到90年代中期還存在5年左右的短周期，21世紀(jì)至今短周期變化不明顯（圖5），據(jù)此預(yù)計(jì)未來5～10年本溪逐漸進(jìn)入暴雨日數(shù)少的階段。

3 結(jié)論與討論

1975—2014年間，本溪地區(qū)暴雨多發(fā)于7—8月，呈現(xiàn)南多北少的特點(diǎn)，中心位于西南部的草河口和東部的桓仁，暴雨日數(shù)共計(jì)208 d，年均暴雨日數(shù)5.2 d；影響范圍共計(jì)335站次，年均影響范圍8.4站次。40年間本溪地區(qū)年均暴雨日數(shù)年代際增長顯著，線性傾向率為0.50 d/10年；暴雨日數(shù)年際變化較大，整體呈緩慢增長趨勢。經(jīng)Mann-Kendall突變分析發(fā)現(xiàn)，1984年前后本溪地區(qū)年暴雨日數(shù)增長發(fā)生突變，目前年暴雨日數(shù)在顯著上升期內(nèi)；但由于本溪地區(qū)年暴雨日存在10～15年顯著振蕩周期，預(yù)計(jì)未來5～10年本溪暴雨日數(shù)可能逐漸減少，是否會(huì)出現(xiàn)突變值得進(jìn)一步討論。

4 參考文獻(xiàn)

[1] 曹永強(qiáng)，劉佳佳，高璐.遼寧大雨以上降水日數(shù)分布與趨勢分析[J].地理科學(xué)進(jìn)展，2015，34（8）：1052-1060.

[2] 唐亞平，張凱，李忠嫻，等，1964-2008年遼寧省旱澇時(shí)空分布特征及演變趨勢[J].氣象與環(huán)境學(xué)報(bào)，2011，27（2）：50-55.

[3] 張運(yùn)福，胡春麗，趙春雨，等，東北地區(qū)降水年內(nèi)分配的不均勻性[J].自然災(zāi)害學(xué)報(bào)，2009，18（2）：89-94.

[4] 姜愛軍，杜銀，謝志清，等，中國強(qiáng)降水過程時(shí)空集中度氣候趨勢[J].地理學(xué)報(bào)，2005，60（6）：1007-1014.

[5] 趙春雨，張運(yùn)福，王穎.遼寧省近44年夏季降水變化及區(qū)域特征分析[J].干旱地理，2008，31（1）：56-61.

[6] 李廣霞，陳傳雷，才奎志.遼寧夏季降水變化特征分析[J].氣象與環(huán)境科學(xué)，2008，31（2）：31-34.

[7] 楊青，韓秀君，高松影，等.1960—2011年遼寧省大暴雨時(shí)空分布特征[J].氣象與環(huán)境學(xué)報(bào)，2015，31（1）：34-42.

[8] 吉奇，趙雷，孫雪，等.暖干化趨勢對本溪市可利用降水資源的影響分析[J].山西農(nóng)業(yè)科學(xué)，2014，42（2）：162-165.

[9] 魏鳳英.現(xiàn)代氣候統(tǒng)計(jì)診斷與預(yù)測技術(shù)[M].北京：氣象出版社，2007.

[10] 康雯瑛，焦建麗，王君，等.河南省春季降水量的時(shí)空分布[J].氣象與環(huán)境科學(xué)，2008，31（增刊1）：87-92.

[11] 高鴻，施能等，白彬人，等.1948—2001年全球陸地12～2月降水旱澇長期變化[J].氣象科學(xué)，2004，24（4）：387-397.

[12] 張建軍，周后福，翟菁.合肥氣溫和降水的突變特征分析[J].安徽農(nóng)業(yè)科學(xué)，2007，35（9）：2724-2726.

[13] 鄒立堯，丁一匯.1961—2005年東北暴雨氣候特征分析[J].高原氣象，2010，29（5）：1314-1321.

[14] 鄭秀雅.東北暴雨[M].北京：氣象出版社，1992.

[15] 吉奇，趙雷，高巍，等.本溪山區(qū)極端降水指數(shù)的變化特征[J].中國農(nóng)學(xué)通報(bào)，2015，31（8）：169-173.

[16] 翟盤茂，潘曉華.中國北方近50年溫度和降水極端事件變化[J].地理學(xué)報(bào)，2003，58（增刊1）：1-10.