近55年來中國不同強(qiáng)度降雨的時(shí)序變化特征研究

孔鋒 王一飛 呂麗莉 林霖 劉冬 辛源

摘要采用1961—2015年535個(gè)氣象站點(diǎn)數(shù)據(jù)，根據(jù)中國氣象局頒布的降雨強(qiáng)度等級劃分標(biāo)準(zhǔn)，將降雨事件分為小雨、中雨、大雨、暴雨、大暴雨、特大暴雨6種強(qiáng)度，后三者記為總暴雨，六者合計(jì)為總降雨，從年際雨量和雨日兩方面出發(fā)，將中國整體看做一個(gè)對象，首先計(jì)算1961—2015年535個(gè)站點(diǎn)不同強(qiáng)度降雨逐年雨量和雨日總和；然后計(jì)算不同強(qiáng)度降雨雨量和雨日總和的變化趨勢；最后診斷不同強(qiáng)度降雨雨量和雨日對總降雨雨量和雨日貢獻(xiàn)的變化趨勢。結(jié)果表明，1961—2015年中國小雨呈減少趨勢，大雨和總暴雨呈增加趨勢，總降雨呈現(xiàn)先增加、后減少的“曲棍球”現(xiàn)象。除北方地區(qū)外，中國多數(shù)地區(qū)降雨以增加趨勢為主，并朝著極端化方向發(fā)展。在降雨貢獻(xiàn)率方面，小雨對總降雨的貢獻(xiàn)呈減少趨勢，而其他強(qiáng)度降雨對總降雨的貢獻(xiàn)均呈增加趨勢。暴雨對總暴雨的貢獻(xiàn)在減少，而大暴雨和特大暴雨對總暴雨的貢獻(xiàn)均呈增加趨勢，說明中國暴雨強(qiáng)度在增加。雖然中國不同地區(qū)不同強(qiáng)度降雨對總降雨的貢獻(xiàn)率不同，但多數(shù)地區(qū)強(qiáng)降雨對總降雨的貢獻(xiàn)率呈增加趨勢。通過對比6種不同強(qiáng)度降雨的雨量和雨日，可以發(fā)現(xiàn)中國強(qiáng)降雨事件在增加，降雨強(qiáng)度在朝著極端化方向發(fā)展。

關(guān)鍵詞降雨分級；雨量；雨日；變化趨勢；降雨貢獻(xiàn)率；中國

中圖分類號S161.6；P333.2文獻(xiàn)標(biāo)識碼

A文章編號0517-6611（2017）32-0184-07

Temporal Variation Characteristics of Different Intensities of Rainfall over the Past 55 Years in China

KONG Feng1，2，3，4，WANG Yifei1，L Lili1，2 et al（1.China Meteorological Administration Training Center，China Meteorological Administration，Beijing 100081；2.Development Research Center of China Meteorological Administration，Beijing 100081；3.State Key Laboratory of Earth Surface Processes and Resource Ecology，Beijing Normal University，Beijing 100875；4.Academy of Disaster Reduction and Emergency Management，Ministry of Civil Affairs & Ministry of Education，Beijing 100875）

AbstractUsing the data of 535 meteorological stations from 1961 to 2015，according to the precipitation intensity grading standard issued by the China Meteorological Administration，rainfall events can be divided into light rainfall，moderate rainfall，heavy rainfall，storm rainfall，torrential rainfall and severe storm rainfall，in which the latter three grades constitute total stromrainfall，while all six grades constitute total rainfall.We starting from the annual rainfall amounts and rainfall days，taking 535 stations as a whole.Firstly，we calculate the sum of 535 stations′ rainfall amounts and rainfall days with different intensities year by year from 1961 to 2015.Secondly，we calculate the trend of rainfall amounts and rainfall days with different intensities.Finally，diagnosis the contributions of rainfall amounts and rainfall days with different intensities to total rainfall amounts and rainfall days.The results showed that light rainfall showed a trend of decrease in China from 1961 to 2015，heavy rainfall and the total storm rainfall showed increasing trend，total rainfall showed first increase then decrease trend，which was alike the "hockey" phenomenon.In addition to the northern region，rainfall in most regions of China presented increasing trend and was towards to the direction of extremes.In terms of rainfall contributions，light rainfall′s contribution to total rainfall showed a trend of decrease，but the other intensity rainfalls′ contribution to total rainfall all showed a trend of increase.Storm rainfall′s contribution to total storm rainfall was in decline，while torrential rainfall′s and severe storm rainfall′s contributions to total rainstorm all showed a trend of increase.All these indicate that storm rainfall intensity was increasing in China.Although the contribution rate of different intensity rainfall to the total rainfall was different in different regions of China，the contribution rate of heavy rainfall to the total rainfall in most regions was increasing.Through comparing the rainfall amounts and rainfall days of six different intensities，it could be found that the heavy rainfall events are increasing，the rainfall intensity in China was changing to the direction of extremes.

Key wordsRainfall level；Rainfall amount；Rainfall day；Trend change；Rainfall contribution rate；China

在氣候變化的觀測和評估研究中，不同強(qiáng)度降雨事件的變化越來越受到社會(huì)各界的廣泛關(guān)注[1-3]。IPCC AR5指出，在全球很多地區(qū)的降雨發(fā)生不同程度的變化，其中強(qiáng)降雨事件的頻率在增加，而且預(yù)計(jì)隨著全球變暖，這種增加趨勢會(huì)進(jìn)一步加劇[4]。極端降雨作為降雨事件中的一類事件，是否已經(jīng)顯著影響到整體降雨的過程，目前學(xué)界還在進(jìn)一步研究中。極端降雨增加的同時(shí)，其他不同強(qiáng)度的降雨變化特征都是氣候變化和災(zāi)害風(fēng)險(xiǎn)科學(xué)研究中需要著重關(guān)注的科學(xué)問題之一[3，5-6]。

降雨是全球氣候和水循環(huán)中的重要組成部分，在全球氣候變暖背景下，不同強(qiáng)度降雨出現(xiàn)不同程度的變化趨勢和波動(dòng)特征，在不同地區(qū)對區(qū)域氣候、生態(tài)系統(tǒng)和人居環(huán)境等造成了較為顯著的影響[7-9]。目前學(xué)界對致洪暴雨的研究較為關(guān)注，致洪暴雨事件因其降雨時(shí)段集中，降雨強(qiáng)度非常大，范圍較廣，常會(huì)引起部分地區(qū)的洪澇災(zāi)害，嚴(yán)重影響工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)。對致洪暴雨的研究多從天氣學(xué)角度分析暴雨形成條件和發(fā)生發(fā)展過程，從氣候?qū)W角度分析暴雨的分布特征及其年際和年代際變化的研究相比前者較少[10-12]，而從不同強(qiáng)度降雨貢獻(xiàn)率分析暴雨對總降雨貢獻(xiàn)率變化的研究則較前兩者更少[13]。在全球變暖背景下，極端強(qiáng)降雨平均強(qiáng)度和極端強(qiáng)降雨量都有增加的趨勢，極端強(qiáng)降雨事件也趨于增多，特別是長江流域強(qiáng)降雨過程明顯趨于增多[14]。總降雨量增大的區(qū)域，強(qiáng)降雨和強(qiáng)降雨事件極有可能以更大比例增加，美國、加拿大和日本等區(qū)域降雨研究都證實(shí)了上述結(jié)論[3-4]。研究表明，中國總降雨量變化趨勢不明顯，降雨日數(shù)則顯著減少，降雨強(qiáng)度在增強(qiáng)[15]。在區(qū)域尺度上，華北地區(qū)年降雨量趨于減少，極端強(qiáng)降雨量和極端強(qiáng)降雨平均強(qiáng)度趨于減弱，暴雨事件頻數(shù)顯著減少[16]。西北西部總降雨量趨于增多，極端強(qiáng)降雨量和極端強(qiáng)降雨強(qiáng)度并未發(fā)生顯著變化，但暴雨事件趨于頻繁[17]。長江及長江以南地區(qū)年降雨量和極端強(qiáng)降雨量都趨于增加，極端強(qiáng)降雨量和降雨強(qiáng)度都有所加強(qiáng)，極端強(qiáng)降雨事件增多[18]。長江中下游和華南沿海地區(qū)，年降雨量的增加主要是由降雨強(qiáng)度增加造成的，而中國北方地區(qū)的年降雨量減少主要是因?yàn)榻涤耆諗?shù)的減少，但降雨強(qiáng)度卻增加了[19]。中國西部地區(qū)降雨量的增加主要是由降雨日數(shù)和降雨強(qiáng)度共同增加引起的[20-21]。對長江中下游地區(qū)而言，年總降雨量變化趨勢不明顯，但不同季節(jié)的總降雨量分別有顯著減少（春季）和增加（夏季）的趨勢[22]。在降雨日數(shù)方面，長江中下游地區(qū)除夏季外，其余各季和年的降雨日數(shù)均為顯著減少，且年降雨日數(shù)減少的突變發(fā)生在1977—1978年。年降雨強(qiáng)度增加主要是由于暴雨對降雨總量貢獻(xiàn)的增加，而暴雨對降雨總量貢獻(xiàn)的增加又是由于其對降雨日數(shù)貢獻(xiàn)的增加，因?yàn)楸┯瓯旧韽?qiáng)度的變化趨勢不顯著[23-25]。

綜上可知，一方面，目前不同強(qiáng)度降雨研究多關(guān)注雨量或雨日中的某一方面，且學(xué)界尚未達(dá)成共識[26-31]。另一方面，目前學(xué)界更多關(guān)注某一等級的降雨，尤其是極端降雨的變化，對降雨整體情況的綜合考慮相對較少。降雨量的增加不一定是由降雨強(qiáng)度增加引起的，而可能是由于降雨日數(shù)增加所致[3-4]。因此，單單研究降雨量的變化是不夠的，還應(yīng)對降雨日數(shù)、降雨強(qiáng)度的變化和極值降雨的情況給予關(guān)注，以期對降雨變化的特征有較為全面的把握?；谶@一研究現(xiàn)狀，筆者根據(jù)中國氣象局頒布的降雨強(qiáng)度等級劃分標(biāo)準(zhǔn)，從雨量和雨日2個(gè)降雨屬性，分別研究中國整體小雨、中雨、大雨、暴雨、大暴雨和特大暴雨6種不同強(qiáng)度降雨1961—2015年的年際變化趨勢，并診斷6種不同強(qiáng)度降雨對總降雨貢獻(xiàn)的年際變化特征，同時(shí)針對具有致洪特征的暴雨、大暴雨和特大暴雨3種強(qiáng)度暴雨分別診斷其對總暴雨貢獻(xiàn)的年際變化特征，以期深入了解全球氣候變化背景下近55年來中國降雨時(shí)空格局和水資源的變化特征、規(guī)律及其成因機(jī)制，為極端降雨事件的檢測、評估和預(yù)警提供科學(xué)依據(jù)。

1資料與方法

1.1數(shù)據(jù)來源

IPCC AR5報(bào)告指出，由于多種尺度因素的影響，全球氣候變化會(huì)顯現(xiàn)出年際和年代際差異。短期的氣候趨勢對起始年和終止年的選擇很敏感，一般不能反映長期的氣候變化，所以氣候變化研究一般要基于30年及以上的數(shù)據(jù)資料。該研究采用的降雨數(shù)據(jù)來自中國氣象科學(xué)數(shù)據(jù)共享服務(wù)網(wǎng)地面氣象資料數(shù)據(jù)庫中的中國地面氣候資料日值數(shù)據(jù)集，根據(jù)盡量保留最多站點(diǎn)并保證觀測時(shí)間連續(xù)的原則，確定研究中所用時(shí)間序列為1961—2015年，對相關(guān)數(shù)據(jù)進(jìn)行校驗(yàn)；對于其中缺失的數(shù)據(jù)，利用缺失站點(diǎn)的臨近站點(diǎn)值或相鄰前后年份相加后的均值補(bǔ)缺該日值，插補(bǔ)數(shù)據(jù)占總體數(shù)據(jù)的比例小于0.5%。以上校核完成之后，參考已有的研究成果[14]，如果站點(diǎn)日值缺測超過55年日值1%的站點(diǎn)，則剔除該站點(diǎn)；站點(diǎn)日值缺測小于55年日值1%的站點(diǎn)，利用本站點(diǎn)的年代際該日值均值補(bǔ)缺本站點(diǎn)的缺測日值，最后得到可用的535個(gè)降雨觀測站點(diǎn)，站點(diǎn)分布如圖1所示。

1.2計(jì)算方法

根據(jù)中國氣象局頒布的降雨強(qiáng)度等級劃分標(biāo)準(zhǔn)（表1），按照24 h降雨總量（P）將降雨分為小雨（P<10 mm）、中雨（10 mm≤P<25 mm）、大雨（25 mm≤P<50 mm）、暴雨（50 mm≤P<100 mm）、大暴雨（100 mm≤P<250 mm）和特大暴雨（P≥250 mm）6種不同強(qiáng)度，后三者記為總暴雨，六者記為總降雨。該研究不包含冰雹、降雪。首先將中國整體看作一個(gè)對象，計(jì)算1961—2015年逐年中國和七大地理分區(qū)域內(nèi)所有站點(diǎn)的不同強(qiáng)度降雨雨量和雨日的總和，然后采用線性趨勢方法計(jì)算中國和七大地理分區(qū)（圖1）不同強(qiáng)度降雨雨量和雨日的變化趨勢。同時(shí)采用不同強(qiáng)度降雨雨量和雨日占總降雨雨量和雨日的比例作為不同強(qiáng)度降雨對總降雨的貢獻(xiàn)。采用線性趨勢方法計(jì)算中國和七大地理分區(qū)不同強(qiáng)度降雨對總降雨貢獻(xiàn)的變化趨勢，并采用F檢驗(yàn)進(jìn)行顯著性檢驗(yàn)。F檢驗(yàn)通常用來檢驗(yàn)自變量和因變量之間的線性關(guān)系是否顯著，并在地理和氣象統(tǒng)計(jì)中得到廣泛的應(yīng)用[17，28，31]。

2結(jié)果與分析

2.1不同強(qiáng)度降雨變化診斷

從圖2可看出，1961—2015年中國不同強(qiáng)度降雨雨量在波動(dòng)中呈現(xiàn)出不同的變化趨勢，且在不同時(shí)段波動(dòng)幅度變化差異較大。小雨雨量，1961—2015年在波動(dòng)中呈現(xiàn)出明顯的較為穩(wěn)定的減少趨勢，趨勢值為-411.44 mm/a，通過了0.05顯著性水平的檢驗(yàn)。中雨雨量，1961—1990年呈增加趨勢，1991—2015年則呈減少趨勢，1961—2015年整體上表現(xiàn)出微弱的增加趨勢，趨勢值為24.77 mm/a，未通過0.05顯著性水平的檢驗(yàn)，同時(shí)中雨雨量的年際波動(dòng)幅度相比小雨雨量較大。大雨雨量，整體在波動(dòng)中呈現(xiàn)出增加趨勢，趨勢值為127.02 mm/a，未通過0.05顯著性水平的檢驗(yàn)，1961—1998年大雨雨量呈增加趨勢，1999—2015年則呈微弱減少趨勢。暴雨、大暴雨、特大暴雨和總暴雨雨量1961—2015年在波動(dòng)中呈現(xiàn)出增加趨勢，趨勢值分別為273.75、171.01、19.18和463.94 mm/a，均通過了0.05顯著性水平的檢驗(yàn)?？偨涤暧炅?961—2015年整體呈現(xiàn)出增加趨勢，趨勢值為204.29 mm/a，未通過0.05顯著性水平的檢驗(yàn)；1961—1998年呈現(xiàn)出增加趨勢，而1999—2015年則呈減少趨勢。通過對比不同強(qiáng)度的降雨雨量可以發(fā)現(xiàn)，小雨雨量在減少，大雨和暴雨在增加，其中中雨、大雨和總降雨雨量呈現(xiàn)出先增加、后減少的“曲棍球”現(xiàn)象。

從七大地理分區(qū)（表1）來看，東北地區(qū)除特大暴雨雨量呈減少趨勢外，其他強(qiáng)度降雨均呈不同程度的增加趨勢。北方地區(qū)不同強(qiáng)度降雨雨量則主要以減少趨勢為主，除小雨雨量呈增加趨勢外，其他強(qiáng)度降雨雨量均呈現(xiàn)出不同強(qiáng)度的減少趨勢。西北東部、西部地區(qū)和西藏不同強(qiáng)度降雨雨量則主要以增加趨勢為主，除西北東部和西藏的暴雨雨量呈減少趨勢外，其他強(qiáng)度降雨均呈不同程度的減少趨勢。西南地區(qū)總降雨和弱降雨雨量呈減少趨勢，暴雨以上的強(qiáng)降雨雨量呈不同程度的增加趨勢。東南地區(qū)除特大暴雨雨量呈減少趨勢外，其他強(qiáng)度降雨雨量均呈不同程度的增加趨勢。對比可知，中國西部、西藏和東南地區(qū)不同強(qiáng)度降雨雨量主要以增加趨勢為主，北方地區(qū)以減少趨勢為主，中國不同分區(qū)不同強(qiáng)度降雨雨量表現(xiàn)出不同的變化特征。

1961—2015年中國不同強(qiáng)度降雨雨日與降雨雨量類似，也在波動(dòng)中呈現(xiàn)出不同程度的變化趨勢。小雨雨日，1961—2015年整體在波動(dòng)中呈現(xiàn)出減少趨勢，趨勢值為-136.99 d/a，通過了0.05顯著性水平的檢驗(yàn)；1961—1990年減少微弱，1991—2015年減少則相對顯著。中雨雨日，1961—2015年整體呈現(xiàn)出增加趨勢，趨勢值為29.02 d/a，通過了0.05顯著性水平的檢驗(yàn)；1961—1992年中雨雨日增加趨勢顯著，而1993—2015年則略有減少趨勢。大雨雨日，在1961—2015年整體波動(dòng)中呈現(xiàn)出增加趨勢，趨勢值為7.93 d/a，通過了0.05顯著性水平的檢驗(yàn)，同時(shí)大雨雨日相比小雨雨日和中雨雨日波動(dòng)幅度較大。暴雨、大暴雨、特大暴雨和總暴雨雨日均在波動(dòng)中呈現(xiàn)出增加趨勢，趨勢值分別為3.18、0.99、0.07和4.24 d/a，均通過了0.05顯著性水平的檢驗(yàn)。總降雨雨日，1961—2015年整體呈現(xiàn)出減少趨勢，趨勢值為-95.81 d/a，通過了0.05顯著性水平的檢驗(yàn)，1961—1990年總降雨雨日呈微弱增加趨勢，而1991—2015年則呈顯著增加趨勢。通過對比發(fā)現(xiàn)，小雨雨日呈減少趨勢，大雨和暴雨雨日呈增加趨勢，其中中雨和總降雨雨日呈現(xiàn)出先增加、后下降的“曲棍球”現(xiàn)象。

從七大地理分區(qū)來看，東北、西北和西藏地區(qū)不同強(qiáng)度降雨雨日均呈現(xiàn)出不同程度的增加趨勢。北方地區(qū)不同強(qiáng)度降雨雨日呈現(xiàn)出兩端增強(qiáng)、中間減弱的趨勢，即中雨、大雨和暴雨雨日呈不同程度減少趨勢，而其他強(qiáng)度降雨雨日則呈現(xiàn)出不同程度的增加趨勢。整體來看，北方地區(qū)總暴雨雨日呈減少趨勢，總降雨雨日呈增加趨勢；西南和東南地區(qū)不同強(qiáng)度降雨雨日則呈現(xiàn)出兩端分化趨勢，即弱降雨雨日呈減少趨勢，而強(qiáng)降雨雨日呈增加趨勢，且均是總暴雨雨日呈增加趨勢，而總降雨雨日呈減少趨勢。對比分析表明，中國南方地區(qū)強(qiáng)降雨雨日增多，東北、西北和西藏不同強(qiáng)度降雨雨日均呈增加趨勢，北方地區(qū)中等強(qiáng)度降雨雨日減少，強(qiáng)降雨和小雨雨日減少。

2.2不同強(qiáng)度降雨對總降雨的貢獻(xiàn)

將不同強(qiáng)度降雨雨量占總降雨雨量的比例作為不同降雨對總降雨雨量的貢獻(xiàn)。從圖3可看出，1961—2015年小雨對總降雨雨量的貢獻(xiàn)在波動(dòng)中呈現(xiàn)出減少趨勢，其趨勢值為-0.11%/a，通過了0.05顯著性水平的檢驗(yàn)。中雨雨量對總降雨雨量的貢獻(xiàn)1961—2015年整體在波動(dòng)中呈現(xiàn)微弱減少趨勢，未通過了0.05顯著性水平的檢驗(yàn)，相比小雨，中雨對總降雨雨量的貢獻(xiàn)波動(dòng)幅度較大。1961—2015年大雨、暴雨、大暴雨、特大暴雨和總暴雨對總降雨雨量的貢獻(xiàn)整體在波動(dòng)中呈現(xiàn)增加趨勢，趨勢值分別為0.02%/a、0.06%/a、0.04%/a、0.01%/a和0.10%/a，除大雨外其他均通過了0.05顯著性水平的檢驗(yàn)。通過對比發(fā)現(xiàn)，小雨和中雨對總降雨雨量的貢獻(xiàn)呈減少趨勢，大雨和暴雨對總降雨雨量的貢獻(xiàn)呈增加趨勢。

從七大地理分區(qū)（表2）來看，東北、西藏和西南地區(qū)均是小雨和中雨對總降雨雨量的貢獻(xiàn)率呈減少趨勢，其他強(qiáng)度雨量對總降雨雨量的貢獻(xiàn)率呈不同程度的增加趨勢。東南地區(qū)僅小雨雨量貢獻(xiàn)率呈減少趨勢，其他強(qiáng)度雨量貢獻(xiàn)率均呈不同程度的增加趨勢。可見上述4個(gè)地區(qū)弱降雨雨量貢獻(xiàn)率減少。北方地區(qū)呈兩端增加、中間減少的趨勢，即小雨和大暴雨及以上強(qiáng)度雨量貢獻(xiàn)率呈增加趨勢，其他強(qiáng)度雨量貢獻(xiàn)率則呈減少趨勢。西北東部和西部地區(qū)與北方地區(qū)類似，也呈兩端增加、中間減少的趨勢，尤其是總暴雨雨量貢獻(xiàn)率呈增加趨勢。綜上可見，中國多數(shù)分區(qū)強(qiáng)降雨雨量貢獻(xiàn)率增加。

與不同強(qiáng)度降雨雨量對總降雨雨量的貢獻(xiàn)類似，1961—2015年中國不同強(qiáng)度降雨雨日對總降雨雨日的貢獻(xiàn)也在波動(dòng)中呈現(xiàn)出不同程度的變化趨勢。1961—2015年小雨雨日對總降雨雨日的貢獻(xiàn)在波動(dòng)中呈現(xiàn)出減少趨勢，趨勢值為-0.11%/a，通過了0.05顯著性水平的檢驗(yàn)。中雨雨日對總降雨雨日的貢獻(xiàn)整體在波動(dòng)中呈現(xiàn)出增加趨勢，趨勢值為0.08%/a，通過了0.05顯著性水平的檢驗(yàn)，其中1961—1990年呈顯著增加趨勢，而1991—2015年變化趨勢不顯著。大雨、暴雨、大暴雨、特大暴雨和總暴雨雨日對總降雨雨日的貢獻(xiàn)均在波動(dòng)中呈現(xiàn)出增加趨勢，趨勢值分別為0.02%/a、0.01%/a、>0.01%/a、>0.00%/a和0.01%/a，均通過了0.01顯著性水平的檢驗(yàn)。通過對比可以發(fā)現(xiàn)，中國不同強(qiáng)度降雨雨日對總降雨雨日的貢獻(xiàn)在朝著極端化方向發(fā)展。

從七大地理分區(qū)來看，東北、西藏、西南和東南地區(qū)弱降雨雨日對總降雨雨日的貢獻(xiàn)率呈減少趨勢，強(qiáng)降雨尤其是總暴雨雨日貢獻(xiàn)率均呈增加趨勢。西北東部和西部地區(qū)除中雨和大雨雨日貢獻(xiàn)率呈減少趨勢外，其他強(qiáng)度降雨雨日均呈不同程度的增加趨勢。值得注意的是，北方地區(qū)除小雨雨日貢獻(xiàn)率呈增加趨勢外，其他強(qiáng)度降雨雨日貢獻(xiàn)率均呈減少趨勢，這極有可能加劇北方地區(qū)干旱化進(jìn)程。對比可知，除北方地區(qū)外，其他地區(qū)總暴雨雨日貢獻(xiàn)率均呈增加趨勢。

2.3不同強(qiáng)度暴雨對總暴雨的貢獻(xiàn)

進(jìn)一步采用不同強(qiáng)度暴雨雨量占總暴雨雨量的比例作為不同強(qiáng)度暴雨雨量對總暴雨雨量的貢獻(xiàn)。從圖4可看出，1961—2015年暴雨雨量對總暴雨雨量的貢獻(xiàn)在波動(dòng)中呈現(xiàn)減少趨勢，趨勢值為-0.06%/a，未通過0.05顯著性水平的檢驗(yàn)。大暴雨和特大暴雨雨量對總暴雨雨量的貢獻(xiàn)均在波動(dòng)中呈現(xiàn)增加趨勢，趨勢值分別為0.05%/a和0.01%/a，均未通過0.05顯著性水平的檢驗(yàn)。通過對比發(fā)現(xiàn)，不同強(qiáng)度暴雨中，大暴雨和特大暴雨雨量對總暴雨雨量的貢獻(xiàn)呈增加趨勢，而暴雨雨量對總暴雨雨量的貢獻(xiàn)呈減少趨勢。

從七大地理分區(qū)（表3）來看，西北東部和西部大暴雨雨量對總暴雨雨量貢獻(xiàn)率呈減少趨勢，其他強(qiáng)度暴雨貢獻(xiàn)率呈增加趨勢。東北、北方、西藏、西南和東南地區(qū)除暴雨雨量貢獻(xiàn)率呈減少趨勢外，其他強(qiáng)度暴雨雨量貢獻(xiàn)率呈增加趨勢，尤其是東南地區(qū)增加最多。

與不同強(qiáng)度暴雨雨量對總暴雨雨量的貢獻(xiàn)類似，以不同強(qiáng)度暴雨雨日占總暴雨雨日的比例作為不同強(qiáng)度暴雨雨日對總暴雨雨日的貢獻(xiàn)。1961—2015年中國暴雨雨日對總暴雨雨日的貢獻(xiàn)在波動(dòng)中呈現(xiàn)減少趨勢，趨勢值為-0.03%/a，未通過0.05顯著性水平的檢驗(yàn)。大暴雨雨日和特大暴雨雨日對總暴雨雨日的貢獻(xiàn)均在波動(dòng)中呈現(xiàn)增加趨勢，趨勢值分別為0.03%/a和>0.00%/a，均未通過0.05顯著性水平的檢驗(yàn)。以上對比進(jìn)一步說明了中國降雨雨日在朝著極端化方向發(fā)展。從七大地理分區(qū)來看，不同強(qiáng)度暴雨雨日對總暴雨雨日的貢獻(xiàn)率與不同強(qiáng)度暴雨雨量對總暴雨雨量的貢獻(xiàn)率相類似。

3結(jié)論

采用535個(gè)氣象站點(diǎn)數(shù)據(jù)診斷了1961—2015年中國不同強(qiáng)度降雨的變化趨勢及其對總降雨貢獻(xiàn)率的變化，得到如下主要結(jié)論：

（1）1961—2015年中國不同強(qiáng)度降雨在波動(dòng)中呈現(xiàn)出不同程度的變化趨勢。近55年小雨雨量在減少，中雨、大雨、暴雨、大暴雨、特大暴雨、總暴雨和總降雨雨量在增加，其中中雨、大雨和總降雨雨量呈現(xiàn)出先增加、后減少的“曲棍球”現(xiàn)象。近55年小雨和總降雨雨日在減少，中雨、大雨、暴雨、大暴雨、特大暴雨和總暴雨雨日在增加，其中中雨和總降雨雨日呈現(xiàn)出先增加、后下降的“曲棍球”現(xiàn)象。中國西部、西藏、西南和東南地區(qū)不同強(qiáng)度降雨雨量和雨日主要以增加趨勢為主，且強(qiáng)降雨均呈增加趨勢，而北方地區(qū)以減少趨勢為主，中國降雨在朝著極端化方向發(fā)展。

（2）1961—2015年中國不同降雨對總降雨的貢獻(xiàn)在波動(dòng)中呈現(xiàn)出不同程度的變化趨勢。近55年小雨雨量對總降雨雨量的貢獻(xiàn)在減少，中雨雨量對總降雨雨量的貢獻(xiàn)呈現(xiàn)微弱減少趨勢，大雨、暴雨、大暴雨、特大暴雨和總暴雨雨量對總降雨雨量的貢獻(xiàn)呈增加趨勢。近55年小雨雨日對總降雨雨日的貢獻(xiàn)在減少，中雨、大雨、暴雨、大暴雨、特大暴雨和總暴雨雨日對總降雨雨日的貢獻(xiàn)整體在波動(dòng)中呈現(xiàn)出增加趨勢。中國不同地區(qū)不同強(qiáng)度降雨對總降雨的貢獻(xiàn)率不同，但多數(shù)地區(qū)強(qiáng)降雨對總降雨的貢獻(xiàn)率呈增加趨勢。

（3）1961—2015年中國暴雨在朝著極端化方向發(fā)展。近55年暴雨雨量對總暴雨雨量的貢獻(xiàn)在減少，大暴雨和特大暴雨雨量對總暴雨雨量的貢獻(xiàn)在增加。近55年中國暴雨雨日對總暴雨雨日的貢獻(xiàn)在減少，大暴雨和特大暴雨雨日對總暴雨雨日的貢獻(xiàn)在增加。中國多數(shù)地區(qū)高強(qiáng)度暴雨對總暴雨貢獻(xiàn)率呈增加趨勢。

4討論

4.1降雨事件三屬性雨量、雨日和雨強(qiáng)是降雨事件3個(gè)密不可分的重要屬性，三者包含了降雨發(fā)生發(fā)展的重要信息。通過深入研究這3個(gè)屬性可以大大加深對降雨本身及其背后物理機(jī)制和氣候背景的認(rèn)識。從整體性的角度出發(fā)，降雨事件的雨量、雨日和雨強(qiáng)彼此之間也不是獨(dú)立存在的，如果將這三者分隔開來、獨(dú)立分析，雖然可以得到降雨的一些重要信息，但這些信息依然只是基于雨量、頻次或強(qiáng)度單個(gè)特征，只包含了降雨事件某一個(gè)方面的信息，而不包含降雨事件的整體信息，也就無法從整體上把握降雨的變化特征。如果一個(gè)地區(qū)的降雨量沒有明顯變化，但是降雨強(qiáng)度增加，極端降雨的頻數(shù)增多，那么導(dǎo)致洪澇的可能性就增加。因此，需要從系統(tǒng)性的角度深入研究不同強(qiáng)度降雨事件的雨量、雨日和雨強(qiáng)的至少2個(gè)屬性特征變化。

4.2不同降雨雨型的厘定和影響診斷降雨包括過程型降雨、對流型降雨和地形降雨。過程型降雨包括了臺風(fēng)降雨以及其他氣旋和天氣過程帶來的降雨[10]。以氣旋降雨為例，我國大部分地區(qū)是溫帶，屬南北氣流交匯地區(qū)，氣旋降雨極為發(fā)達(dá)。各地氣旋降雨所占比率都在60%以上，華中和華北超過80%，即使西北內(nèi)陸也達(dá)70%。我國境內(nèi)的氣旋多發(fā)生在高原以東地區(qū)。在北方形成的有蒙古氣旋、東北低壓和黃河氣旋。在我國，氣旋生成之后，一般向東北方向移動(dòng)出海，有名的江南梅雨就是六七月間的極地氣團(tuán)和熱帶海洋氣團(tuán)交匯于江南地區(qū)所造成的。而對流型暴雨則不僅受到自然因素的影響，也在很大程度上受到局地強(qiáng)烈人類活動(dòng)和城市化進(jìn)程的影響[20]?？梢?，不同雨型表征著不同的降雨過程，其背后的物理過程和成因機(jī)制也不盡相同。因此，降雨研究中不同雨型的厘定對于研究不同強(qiáng)度降雨及其對總降雨的貢獻(xiàn)具有重要的意義。

4.3不同強(qiáng)度降雨變化趨勢和波動(dòng)特征的自然和人文因素研究隨著人類活動(dòng)廣度、強(qiáng)度和深度影響力的不斷擴(kuò)大，特定降雨過程越來越受到自然因素和人類活動(dòng)的雙重影響[3-4]。因此，需要從自然因素和人類活動(dòng)雙重角度入手，重點(diǎn)研究其對不同強(qiáng)度降雨的影響，特別是自然因素和人類活動(dòng)對不同強(qiáng)度降雨變化的相對貢獻(xiàn)。不同雨型表現(xiàn)不同的變化趨勢，該研究發(fā)現(xiàn)小雨在減少，而大雨及暴雨則呈顯著增加趨勢。對于不同雨型降雨，分別受哪些因素影響；哪些雨型受自然因素影響顯著；哪種雨型受人文因素影響顯著；對于不同強(qiáng)度降雨的長期低頻變化趨勢和短期高頻波動(dòng)特征而言，哪些因素在多大時(shí)間和空間尺度上影響著不同強(qiáng)度降雨的這2種變化特征。這些問題不僅是區(qū)域降雨研究中亟需大力定量診斷研究的重要課題之一，而且也是區(qū)域氣候區(qū)劃和影響研究中需要考慮的主要方面之一。

4.4多數(shù)據(jù)、多方法和多尺度的不同強(qiáng)度降雨貢獻(xiàn)診斷幾乎所有氣候要素的變化均呈現(xiàn)出多層次的演變特征，因而以多尺度的方式來研究氣候要素的變化特征十分重要[22]。降雨活動(dòng)具有明顯的年代際變化、年際變化、季節(jié)性變化和季節(jié)內(nèi)振蕩[26]。現(xiàn)有的降雨研究雖然已經(jīng)在一定程度上取得了一些成果，但是還未取得學(xué)界的共識?？梢娙孕璨捎貌煌吹亩喾N分辨率降雨數(shù)據(jù)，采用國際和國內(nèi)的通用方法診斷不同強(qiáng)度降雨的變化趨勢和波動(dòng)特征，尤其是不同強(qiáng)度的降雨對總降雨的貢獻(xiàn)率的診斷能夠反映區(qū)域降雨雨型的動(dòng)態(tài)變化特征。因此，建立不同尺度的降雨模型和時(shí)空變化數(shù)據(jù)平臺，包括多尺度統(tǒng)計(jì)模型和多尺度氣候模式評估中國不同強(qiáng)度降雨變化及其對區(qū)域氣候變化、生態(tài)系統(tǒng)和人居環(huán)境的影響，為我國暴雨洪澇災(zāi)害防御、水資源管理和生態(tài)環(huán)境治理提供科學(xué)依據(jù)。

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