淮河流域蚌埠地區(qū)不同等級(jí)降水日數(shù)時(shí)空演變特征

近年來(lái)，國(guó)內(nèi)許多學(xué)者從降水量、降水日數(shù)和降水強(qiáng)度等方向?qū)邓臍夂蛱卣骱妥兓?guī)律等方面進(jìn)行了大量的研究。王小玲等研究發(fā)現(xiàn)，年降水量在不同區(qū)域有不同的趨勢(shì)變化，但不同強(qiáng)度級(jí)別降水量的趨勢(shì)變化表現(xiàn)出較為一致的特征，強(qiáng)降水量的變化趨勢(shì)最為顯著，降水量的變化主要由強(qiáng)降水量的變化引起。各級(jí)別降水頻率變化對(duì)降水量趨勢(shì)的貢獻(xiàn)遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于強(qiáng)度變化，趨勢(shì)變化主要由降水頻率變化產(chǎn)生。伍紅雨等研究發(fā)現(xiàn)，華南地區(qū)降水量受降水強(qiáng)度的變化影響較大，受降水日數(shù)變化的影響較小。劉金平等分析了京津冀地區(qū)不同等級(jí)降水日數(shù)及其變化趨勢(shì)，研究指出京津冀地區(qū)小雨日數(shù)的空間分布、趨勢(shì)及高低值位置均與降雨日總數(shù)較相似；在一定程度上，小雨日數(shù)的空間分布基本可以表征降雨日總數(shù)的分布特征。在安徽范圍內(nèi)，謝五三、黃勇等對(duì)安徽省降水強(qiáng)度、降水日數(shù)進(jìn)行了研究，但對(duì)蚌埠地區(qū)不同等級(jí)降水日數(shù)的研究尚未發(fā)現(xiàn)。

本文參照郭軍等細(xì)化降水等級(jí)的思路，對(duì)蚌埠地區(qū)不同等級(jí)降水日數(shù)進(jìn)行了研究，分析了蚌埠地區(qū)各等級(jí)降水的時(shí)空分布及演變特征，可為提高蚌埠市降水預(yù)測(cè)能力和應(yīng)對(duì)旱澇災(zāi)害提供信息支撐。

一、數(shù)據(jù)與方法

本文所用數(shù)據(jù)來(lái)源于安徽省氣象局信息中心，為質(zhì)控后的2007～2015年蚌埠地區(qū)61個(gè)氣象觀測(cè)站數(shù)據(jù)中的逐日降水?dāng)?shù)據(jù)，對(duì)其中部分缺測(cè)數(shù)據(jù)通過(guò)插值補(bǔ)齊。

本文在中國(guó)氣象《降水強(qiáng)度等級(jí)劃分標(biāo)準(zhǔn)（內(nèi)陸部分）》的24h降水級(jí)別定義的基礎(chǔ)上，增加了微雨，降水量級(jí)共分為6個(gè)等級(jí)，具體定義見表1。

數(shù)據(jù)分析上，通過(guò)線性傾向估計(jì)法計(jì)算傾向率，分析降水日數(shù)的變化趨勢(shì)。傾向率的算法為:設(shè)某站某氣象要素時(shí)間序列為y1、y2…yn，用多項(xiàng)式表示:

式中:t為時(shí)間，單位為a。

將（1）化為一次直線方程來(lái)定量描述:y（t）=a0+a1t

趨勢(shì)變化率方程為:dy（t）/dt=a1

方程中的系數(shù)可用最小二乘法或經(jīng)驗(yàn)正交多項(xiàng)式來(lái)確定，a1為傾向率，其單位為mm/a。

由于蚌埠地區(qū)區(qū)域氣象站點(diǎn)空間分布較為均勻，本文將所有站點(diǎn)降水?dāng)?shù)據(jù)的算術(shù)平均值應(yīng)用為其區(qū)域的平均值。

二、結(jié)果分析

1.不同等級(jí)降水日時(shí)間變化

（1）不同等級(jí)降水年變化

表2為2007～2015年蚌埠地區(qū)多站平均降水日數(shù)的統(tǒng)計(jì)。由表2可知，2007～2015年蚌埠地區(qū)年平均降水日數(shù)為103.5d，其中微雨和小雨日占降雨日總數(shù)的77.3%，比重最大；中雨日占降雨日總數(shù)的14.1%；大雨日占降雨日總數(shù)的5.4%；暴雨及以上日數(shù)比重最低，只占到總降雨日總數(shù)的3.2%。

2007～2015年蚌埠地區(qū)降水日數(shù)總體上呈增長(zhǎng)趨勢(shì)，但各等級(jí)降水日數(shù)增減趨勢(shì)存在差別。其中高等級(jí)降水日數(shù)減少，低等級(jí)降水日數(shù)增加。過(guò)去9a中蚌埠地區(qū)降水日數(shù)以0.69d/a的速率增長(zhǎng)，即近9a降水量增加了6.6mm。降水日數(shù)最多的年份為2014年（118.0d），較平均值偏多14%；降水日數(shù)最少的年份為2008年（92.0d），較常年值偏少11%。各等級(jí)降水日數(shù)上，微雨日、小雨日呈增加的趨勢(shì)；中雨日基本持平；大雨以上降雨日則呈減少趨勢(shì)，其中暴雨日減少最明顯，減少速率為0.12d/a。

（2）不同等級(jí)降水月季變化

表3為2007～2015年蚌埠地區(qū)多站不同等級(jí)降水日數(shù)的月平均。由表3可知，降水日數(shù)、微雨和小雨日數(shù)、中雨和大雨日數(shù)、暴雨以上日數(shù)四者基本都呈單峰型分布，峰值均出現(xiàn)在7月；總雨日、微雨和小雨日數(shù)在2月及11月各有一個(gè)小的較高值；暴雨以上降水日則主要出現(xiàn)在夏季的6～8月和秋季的9月，其他月份只有零星出現(xiàn)。

季節(jié)變化上，蚌埠地區(qū)四季降水日數(shù)相對(duì)平均，春、夏、秋、冬四季降水日數(shù)分別占總降水日數(shù)的 23.59%、34.44%、24.26%和17.67%。其中，7月降水日數(shù)最多，占年降水日數(shù)的13.14%；1月降水日數(shù)最少，只占年降水日數(shù)的3.7%。

表1 降水量與雨日對(duì)照表（單位：mm）

表2 2007～2015年蚌埠地區(qū)多站平均降水日數(shù)統(tǒng)計(jì)表

表4為2007～2015年蚌埠地區(qū)多站平均降水日數(shù)的各年季變化。由表可知，在過(guò)去的9年間春季降水日數(shù)呈弱增加的趨勢(shì)（0.32d/a），秋季降水日數(shù)呈顯著增加趨勢(shì)（1.65d/a）；夏季降水日數(shù)呈顯著減少的趨勢(shì)（-1.19d/a），而冬季降水日數(shù)無(wú)明顯變化。秋季降水日數(shù)顯著增加主要表現(xiàn)為微雨和小雨日的增加，夏季降水日數(shù)的減少主要表現(xiàn)為暴雨以上日的減少。

2.不同等級(jí)降水日空間分布

圖1為2007～2015年蚌埠地區(qū)不同等級(jí)降水日數(shù)的空間分布，由圖1a可以看出，蚌埠地區(qū)總雨日呈南多北少、東多西少的態(tài)勢(shì)，由西北向東南降水日數(shù)遞增?？傆耆沼邪霾好窐蚝臀搴鱼蓚€(gè)高值區(qū)，最大值分別為119.7d/a和136.4d/a；最小值為蚌埠秦集90.1d/a。

微雨日的空間分布、趨勢(shì)及高值區(qū)位置（圖1b）均與總雨日極為相似，同樣有蚌埠梅橋和五河沱湖為中心的兩個(gè)高值區(qū)，最大值分別為52.6d/a和62.3d/a。

小雨日的空間分布與降雨總?cè)諗?shù)分布略有不同，總體上維持了總雨日南多北少的特征，且更為突出。小雨日沒(méi)有明顯突出的大值區(qū)，自北向南，小雨日逐漸增多。將微雨和小雨日數(shù)累加后，與總雨日的變化趨勢(shì)的一致性極高，高低值區(qū)域分布、趨勢(shì)和極值位置基本重合。微雨和小雨日的空間分布基本代表了蚌埠地區(qū)總雨日的空間分布，表征了總雨日的基本特征。說(shuō)明總雨日的增長(zhǎng)可能是由于微雨和小雨日增長(zhǎng)造成的，這與微雨和小雨日占總雨日的比重大（77.3%）較大有關(guān)。

表3 2007～2015年蚌埠地區(qū)多站不同等級(jí)降水日數(shù)月平均表（單位：d）

表4 2007～2015年蚌埠地區(qū)多站平均降水日數(shù)各年季變化表（單位：d）

圖1 2007～2015年蚌埠地區(qū)不同等級(jí)降水日數(shù)的空間分布圖（單位：d/a）

圖2 2007～2015年蚌埠地區(qū)不同等級(jí)降水日數(shù)增減趨勢(shì)空間分布圖（單位：d/a）

中雨日的空間分布不均，態(tài)勢(shì)上與總雨日相反，呈西多東少的態(tài)勢(shì)。高值區(qū)主要位于懷遠(yuǎn)縣境內(nèi)，以懷遠(yuǎn)北部的龍亢和懷遠(yuǎn)南部唐集為中心，最大值為17.9d/a。

大雨日總體呈北多南少，東多西少態(tài)勢(shì)。有兩個(gè)高值區(qū)，中心分別位于固鎮(zhèn)縣北部的褚集、湖溝和固鎮(zhèn)本站一帶及五河縣東部的武橋、朱頂、新集一線，其中，固鎮(zhèn)本站的大雨日最多，為6.8d/a。大雨日的高值區(qū)分布總體與總雨日和微雨日的低值區(qū)位置相當(dāng)，這可能與固鎮(zhèn)北部和五河?xùn)|部多對(duì)流性降水有關(guān)。

暴雨以上日的空間分布特征不明顯，具有一定的隨機(jī)性。

2007～2015年蚌埠地區(qū)65.6%的站點(diǎn)總雨日呈增多趨勢(shì)（圖2a），除固鎮(zhèn)縣以外，蚌埠市轄區(qū)、懷遠(yuǎn)西部和中部、五河沱湖區(qū)域均出現(xiàn)了正值的高值區(qū)，中心值均接近或者超過(guò)5.0 d/a，其中以懷遠(yuǎn)的龍亢農(nóng)場(chǎng)增多最顯著，達(dá)到8.0 d/a?？傆耆粘蕼p少趨勢(shì)的站點(diǎn)主要分布在懷遠(yuǎn)北部、蚌埠市轄區(qū)和固鎮(zhèn)交界處及蚌埠南部，其中蚌埠的曹老集總雨日的減少趨勢(shì)最為顯著，達(dá)到-3.4 d/a。微雨和小雨日累加后，與總雨日的變化趨勢(shì)基本一致（圖2b），高低值區(qū)的分布、趨勢(shì)和極值位置基本重合。微雨和小雨日不僅表征了蚌埠地區(qū)總雨日的空間分布特征，還表征了蚌埠地區(qū)總雨日變化趨勢(shì)的空間分布特征。在一定程度上，微雨和小雨日表征了蚌埠市總雨日空間分布的一切特征。

其他量級(jí)降水日數(shù)變化趨勢(shì)的空間分布上，隨機(jī)性較大，繼承了懷遠(yuǎn)西部增長(zhǎng)率高值區(qū)的態(tài)勢(shì)，但蚌埠市轄區(qū)總雨日趨勢(shì)的高值區(qū)則變成其低值區(qū)。這也在一定程度上契合了蚌埠地區(qū)低等級(jí)降水日增加，高等級(jí)降水日減少的情況。

三、結(jié)論

（1）2007～2015年蚌埠地區(qū)年平均降水日數(shù)為103.5d，總雨日呈增長(zhǎng)趨勢(shì)，但各等級(jí)降水日數(shù)增減趨勢(shì)存在差別，微雨日、小雨日呈增加的趨勢(shì)；中雨日基本持平；大雨以上日則呈減少趨勢(shì)。

（2）各等級(jí)降水日數(shù)基本都呈單峰型分布，峰值均出現(xiàn)在7月；總雨日、微雨日和小雨日在2月及11月各有一個(gè)小的較高值；暴雨以上日則主要出現(xiàn)在夏季的6～8月和秋季的9月，其他月份只有零星出現(xiàn)。

（3）蚌埠地區(qū)春季降水日數(shù)呈弱增加的趨勢(shì)，秋季降水日數(shù)呈顯著增加趨勢(shì)；夏季降水日數(shù)呈顯著減少的趨勢(shì)，而冬季降水日數(shù)無(wú)明顯變化。秋季降水日數(shù)顯著增加主要表現(xiàn)為微雨日和小雨日的增加，夏季降水日數(shù)的減少主要表現(xiàn)為暴雨以上日的減少。

蚌埠地區(qū)總雨日空間分布上呈南多北少、東多西少的態(tài)勢(shì)，由西北向東南降水日數(shù)遞增。微雨和小雨日與總雨日的變化趨勢(shì)基本一致，高低值區(qū)的分布、趨勢(shì)和極值位置基本重合，在一定程度上，微雨和小雨日基本可以表征總雨日的分布特征；中雨日數(shù)分布態(tài)勢(shì)上與總降水日數(shù)相反，呈西多東少的態(tài)勢(shì)；大雨日數(shù)總體上呈北多南少、東多西少態(tài)勢(shì)，存在兩個(gè)高值中心；暴雨以上日數(shù)的空間分布特征不明顯，具有隨機(jī)性■