近30年石島降水氣候特征分析

林修棟，宋佳穎，程志攀，劉君秀

（1．山東省威海市石島氣象臺，山東威海 264309;2．山東省牟平區(qū)氣象局，山東牟平 264100;3．山東省棲霞市氣象局，山東棲霞 265399）

石島（122°20'～122°30'E、30°31'～36°35'N）位于膠東半島東南端，瀕臨黃海，因“背山靠海，遍地皆石”而得名。海岸線長88．5 km，與日、韓隔海相望，擁有我國北方最大的漁港石島漁港、國家一類開放口岸石島港。石島三面環(huán)海，風(fēng)景秀麗，氣候宜人。地勢西高東低，為山地丘陵，西有土步山，海拔411．9 m，山峰陡峭，溝谷交錯;北有煙臺頭子山，主峰海拔339 m，巖石林立;東臨石島灣，灣內(nèi)水面寬闊;南臨王家灣，灣內(nèi)風(fēng)平浪靜。系建設(shè)漁、商、軍港的優(yōu)良基地。石島屬溫帶季風(fēng)性濕潤氣候，冬無嚴(yán)寒，夏無酷暑，空氣溫潤，四季宜人。區(qū)內(nèi)擁有國家AAAA級風(fēng)景名勝區(qū)——石島赤山和石島灣省級旅游度假區(qū)。崔晶等對威海的春季及歷年的降水進行了分析［1－2］，但目前仍無針對石島的降水分析。盡管年均降水量接近760 mm，石島仍是淡水資源缺乏的地區(qū)，且雨季集中，降水量的年際變化很大，容易出現(xiàn)暴雨洪澇等災(zāi)害。因此，加強對石島降水氣候特征的分析，對進一步加深對石島氣候特點和變化規(guī)律、掌握石島氣候資源、保持石島的社會經(jīng)濟和諧發(fā)展有重要意義。筆者利用1981～2010年石島逐日降水資料，采用統(tǒng)計分析方法對近30年石島降水的氣候特點和變化規(guī)律進行了分析。

1 資料和方法

所使用降水資料均來自于石島國家氣象觀測站實地測量，時間為1981年1月1日～2010年12月31日。按照慣例，季節(jié)劃分為春季（3～5月）、夏季（6～8月）、秋季（9～11月）和冬季（12月～次年2月）。為方便計算，在此采用降水距平百分率來表征一段時間內(nèi)降水量的多寡［3－5］。

2 結(jié)果與分析

2．1 石島降水量變化特征

2．1．1 年際變化。近30年降水資料顯示，石島年平均降水量756．5 mm，年平均降水日數(shù)80 d，最大降水量出現(xiàn)在1990年，年降水量達1 300．0 mm，年降水距平百分率為71．8%;最小降水量是1999年，年降水量僅439．1 mm，年總降水距平百分率為－42．0%。年降水量最多的1990年降水量是年降水量最少年份1999年降水量的2．5倍。由圖1可知，石島降水在20世紀(jì)80年代整體呈增多趨勢;初期偏少，中期～末期偏多，并在1990年達近30年降水量的最大值;90年代降水呈下降趨勢，但比較平緩;在90年代初期～中期降水偏少，經(jīng)歷短暫偏多后，末期又開始偏少;進入21世紀(jì)，除了2002和2006年降水偏少外，其余年份均偏多。

石島年降水量變率明顯，近30年年均降水距平呈增加趨勢，對應(yīng)的降水量變率約為33．4 mm/10a，對于年降水量來說，這一增加趨勢還是非常明顯的。降水量在1981～1992年增加明顯，年均降水量氣候斜率為207．5 mm/10a，降水偏多年和偏少年交替出現(xiàn);1993～2002年呈下降趨勢，氣候斜率為－121．9 mm/10a，以降水偏少年為主;進入2003年，又出現(xiàn)增加的趨勢，氣候斜率為26．8 mm/10a，以偏多年為主?？梢?，石島降水量年際變化振幅較大，在1992和2002年發(fā)生了顯著的氣候突變。通過與ENSO事件進行時間對照，發(fā)現(xiàn)1992和2002年均發(fā)生了較強的ENSO暖事件［6］，這也說明了石島的降水量年際變化具有明顯的階段性和群發(fā)性特征。

2．1．2 年內(nèi)變化。由圖2可知，石島降水主要出現(xiàn)在5～9月份，這5個月的平均降水量達119．1 mm，占全年降水量的79%，這與華北地區(qū)汛期的結(jié)果吻合較好［7］;12月～次年2月月均降水量在15 mm以下。降水最多的8月份可達181．6 mm，次多的7月份也有177．2 mm，占全年降水的近50%，這也是山東的主汛期。

從圖3可以發(fā)現(xiàn)，汛期（5～9月）降水量對年降水量貢獻最少的年份出現(xiàn)在1982年，汛期降水量占年降水量的61%，當(dāng)年汛期降水量是322．7 mm，年降水量是527．4 mm;貢獻最多的年份出現(xiàn)在1988年，為91%，當(dāng)年汛期降水量為619．8 mm，年降水量是678．0 mm?？梢娊?0年來石島汛期降水量占年降水量的比例均在61%以上，曲線較穩(wěn)定地在79%的平均值附近上下震蕩。從圖4可以清楚看出石島的汛期降水量與年均降水量擬合度非常高，2條曲線的走向非常一致，氣候斜率分別為27．0和33．4 mm/10a，汛期降水的多寡基本決定了全年降水量的多寡。

2．1．3 季節(jié)變化。石島降水量季節(jié)分配不均勻，春季平均降水量為125．2 mm，占全年降水量的17%;夏季平均降水量為441．3 mm，占全年的58%;秋季平均降水量為152．1 mm，占全年的20%;冬季平均降水量為37．9 mm，占全年的5%，可見汛期降水是石島降水的最主要貢獻因子。

2．2 石島暴雨氣候特征與變化規(guī)律 研究一個地區(qū)的降水，必須要研究暴雨。有研究表明，我國華北地區(qū)的暴雨與當(dāng)?shù)氐暮禎承蝿菝芮邢嚓P(guān)［8］。下文對石島暴雨的氣候特征進行描述。

2．2．1 暴雨氣候特征。近30年石島暴雨日數(shù)為92 d，年均3 d，其中春季發(fā)生5 d，夏季為71 d，占全年暴雨日數(shù)的77%;秋季為16 d，占年平均降水量的17%;冬季為0 d。與降水量年內(nèi)變化相對應(yīng)，石島暴雨出現(xiàn)在4～9和11月，10月和12月～次年3月沒有出現(xiàn)過暴雨，即石島暴雨出現(xiàn)的時間最早在4月，最晚出現(xiàn)在11月。而30年石島11月份的暴雨日數(shù)僅為1 d，因此石島暴雨年主要出現(xiàn)在4～9月。其中，7、8月份暴雨日數(shù)占全年的60%以上。這與石島所處的地理位置和高空環(huán)流形勢是相關(guān)的。

6～7月，西太平洋副熱帶高壓開始北躍，石島處于副高的西北部邊緣地帶，西南氣流日漸強盛，并帶來充分水汽，石島降水日數(shù)和降雨量開始增多。進入8月，副高再次北躍，脊線越過30°N;此時的臺風(fēng)活動頻繁，由于副高位置偏西偏北，臺風(fēng)容易受其引導(dǎo)氣流影響，接近東海和黃海南部;副高西北邊緣也常處于黃海南部沿海，容易形成強對流天氣，這都可能引起暴雨的發(fā)生，這是7～8月份石島出現(xiàn)暴雨的主要原因。到9月中旬以后，副高脊線東撤南退至華南一帶，石島降水量開始急劇下降。

2．2．2 暴雨變化規(guī)律。從石島暴雨日數(shù)年際變化（圖5）可以看出，近30年暴雨日數(shù)年際變化較大，總體呈波峰－波谷－波峰變化。有3年的暴雨日數(shù)為6 d，分別是1984、1985和1990年;有4年暴雨日數(shù)超過了5 d，分別是1996、2003、2009和2010年;2002年沒有出現(xiàn)暴雨。20世紀(jì)80年代總體暴雨日數(shù)偏多，暴雨日數(shù)最高值均出現(xiàn)在此時期;進入90年代，暴雨日數(shù)明顯下降，除1996年外，其余年份均在平均值以下;進入21世紀(jì)，暴雨日數(shù)明顯增多。

3 結(jié)論

（1）近30年石島最大降水量出現(xiàn)在1990年，最小降水量出現(xiàn)在1999年，1990年降水量是1999年的2．5倍。石島年降水量變率明顯，降水的氣候斜率約為33．4 mm/10a，對于年降水量來說，這一增加趨勢非常明顯。降水量年際變化振幅較大，在1981～1992年增加明顯，1993～2002年呈下降趨勢，進入2003年，又出現(xiàn)增加的趨勢。1992和2002發(fā)生了顯著的氣候突變，這一變化可能與ENSO暖事件有關(guān)。

（2）近30年石島年均降水量為756．5 mm。汛期降水占全年降水量的79%。近30年來石島汛期降水量占年降水量的比例均在61%以上，年際變化比較平緩。汛期降水的多寡基本決定了全年降水量的多寡。

（3）石島7、8月份暴雨日數(shù)占全年的60%以上。這與石島所處的地理位置和高空環(huán)流形勢有關(guān)，副高的進退和臺風(fēng)的北上是造成暴雨的主要因子。

（4）近30年石島暴雨日數(shù)呈總體增加趨勢，其中20世紀(jì)80年代總體暴雨日數(shù)偏多，暴雨日數(shù)最高值均出現(xiàn)在此時期;進入90年代，暴雨日數(shù)明顯下降，除1996年外，其余年份均在平均值以下;進入21世紀(jì)，暴雨日數(shù)明顯增多。

［1］崔晶，張豐啟．威海市春季降水特征［J］．氣象科技，2002（4）:246 －248，251．

［2］湯巖，高春雨．威海地區(qū)年降水量的時間序列分析［J］．國土與自然資源研究，2007（2）:66 －67．

［3］馬振鋒，楊佑洪．成都區(qū)域氣象中心短期氣候預(yù)測業(yè)務(wù)評估［J］．氣象，2001，27（12）:29 －32．

［4］衛(wèi)捷，馬柱國．Palmer干旱指數(shù)、地表濕潤指數(shù)與降水距平的比較［J］．地理學(xué)報，2003（z1）:117－124．

［5］韓海濤，胡文超，陳學(xué)君，等．三種氣象干旱指標(biāo)的應(yīng)用比較研究［J］．干旱地區(qū)農(nóng)業(yè)研究，2009，27（1）:237 －241．

［6］許武成，王文，馬勁松．1951－2007年的 ENSO 事件及其特征值［J］．自然災(zāi)害學(xué)報，2009，18（4）:18 －24．

［7］周連童，黃榮輝．華北地區(qū)降水，蒸發(fā)和降水蒸發(fā)差的時空變化特征［J］．氣候與環(huán)境研究，2006，11（3）:280 －295．

［8］闞貴生，孫榮強．華北地區(qū)旱澇規(guī)律的初步分析［J］．地理科學(xué)，1992，12（2）:118 －127．