西北各省季節(jié)降水變化及其貢獻的差異分析*

孫 悅，高繼卿，楊曉光

西北各省季節(jié)降水變化及其貢獻的差異分析*

孫 悅，高繼卿，楊曉光**

（中國農(nóng)業(yè)大學(xué)資源與環(huán)境學(xué)院，北京 100193）

利用中國西北地區(qū)124個氣象臺站1951?2015年逐日降水資料，通過計算各季節(jié)降水量及降水日數(shù)貢獻率，解析西北五?。▍^(qū)）不同季節(jié)各等級降水量及降水日數(shù)貢獻率差異，明確不同季節(jié)降水量和降水日數(shù)變化對年降水量和降水日數(shù)變化，以及同季節(jié)內(nèi)不同等級降水量和降水日數(shù)變化對當季降水量和降水日數(shù)變化的作用，以探究西北地區(qū)降水的時空變化特征。結(jié)果表明：（1）1951?2015年，西北地區(qū)年降水日數(shù)以0.1d·10a?1（P＜0.01）的速率極顯著減少，各站點年平均降水日數(shù)及線性變化趨勢差異較大；（2）1951?2015年，西北地區(qū)年平均降水量以3.9mm·10a?1（P＜0.01）的速率極顯著增加，變化顯著區(qū)域主要分布在新疆及青海地區(qū)；（3）研究區(qū)域降水季節(jié)分布不均，主要集中在夏季，其中各?。▍^(qū)）夏季降水量貢獻率在50%～63%，降水日數(shù)貢獻率在35%～48%，春秋兩季降水接近，冬季降水最少；各季節(jié)降水均以小雨和中雨為主，各省（區(qū)）兩者降水日數(shù)累計貢獻率均在90%以上，暴雨僅發(fā)生在夏季且降水日數(shù)貢獻率低于1%，秋季各等級降水分布與春季基本一致；（4）夏、秋季節(jié)降水量和降水日數(shù)變化是年降水和降水日數(shù)變化的主要原因，小雨至中雨降水量和日數(shù)變化是導(dǎo)致季節(jié)總降水量和降水日數(shù)變化的最主要原因，而春、冬季降水在年降水、大雨至暴雨在當季（年）降水中不占優(yōu)勢，故其作用不明顯。

中國西北；降水日數(shù)貢獻率；降水量貢獻率；季節(jié)分布；等級變化

全球氣候變暖背景下降水波動性加大[1]。中國西北地處干旱半干旱地區(qū)，水分是當?shù)剞r(nóng)業(yè)生產(chǎn)的主要限制因素，因此，西北地區(qū)降水變化是該區(qū)域氣候變化主要研究內(nèi)容之一。西北地形復(fù)雜，降水空間差異明顯，因此，研究西北地區(qū)降水量、降水強度和頻率的變化具有重要意義[2?5]。前人研究表明，西北地區(qū)年降水量低，時空分布差異較大，且年內(nèi)和年際間波動性大，直接影響農(nóng)業(yè)可持續(xù)發(fā)展[6?10]。降水季節(jié)分布不均，50%以上降水集中在夏季，冬春降水較少[11?13]。氣候變化背景下西北地區(qū)降水日數(shù)明顯減少而降水強度有所增強[2,14?20]，降水量總體呈增加趨勢，且在未來20～30a仍將持續(xù)增加。西北年降水量空間分布呈自東南向西北遞減、自高原向盆地平原遞減趨勢[6]。整體而言，西北地區(qū)降水東西部差異較大，東部呈暖干化趨勢且年降水頻率減少，西部呈暖濕化趨勢且年降水頻率增加[21?26]；各?。▍^(qū)）降水差異明顯，王紅霞等[27]研究表明，甘肅省近42a平均降水量呈減少趨勢，呈東南向西北遞減的特征；新疆降水受地形影響南北疆降水差異顯著，且具有突發(fā)性特點，極端降水事件呈增加趨勢[28]；袁海燕等[29]研究表明，寧夏大部分地區(qū)年降水量逐漸減少，總體呈增加趨勢；近50a來，青海年降水量總體呈小幅增加趨勢，2000年以來降水增加態(tài)勢顯著，其空間分布呈東多西少、南多北少的格局[30]；彭艷等[31]研究表明，近60a來陜西降水量與降水日數(shù)均呈下降趨勢，降水向雨季集中，呈現(xiàn)南多北少的空間分布格局。

前人對于西北降水資源變化特征研究多集中在各?。▍^(qū)）降水量、降水日數(shù)和極端降水等的時空分布特征[27?31]，對各季不同等級降水量及降水日數(shù)貢獻率的分析仍缺乏系統(tǒng)研究，不同季節(jié)降水變化對年降水變化的影響，各等級降水對季節(jié)降水變化的影響尚未見研究報道，因此，本研究以西北五?。▍^(qū)）為研究區(qū)域，著重分析春夏秋冬四季、小雨到暴雨不同等級降水量及降水日數(shù)的變化，明確西北地區(qū)降水構(gòu)成等級、不同等級降水變化規(guī)律以及變化特征，以期為降水資源合理利用和未來種植制度布局提供科學(xué)依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 數(shù)據(jù)來源

研究區(qū)域為西北五?。▍^(qū)）（32.20?48.0°N，75.23?110.22°E），包括陜西省、甘肅省、青海省、寧夏回族自治區(qū)以及新疆維吾爾自治區(qū)，氣象數(shù)據(jù)來源于中國氣象局氣象數(shù)據(jù)共享網(wǎng)（http://www.cma.gov.cn/），包括研究區(qū)域內(nèi)124個氣象站點1951?2015年逐日降水資料，研究區(qū)域和氣象站點分布如圖1所示。

圖1 研究區(qū)域及氣象站點分布

1.2 研究指標與方法

1.2.1 降水等級標準

降水等級參照中國氣象局公布的降水等級標準進行劃分[32?33]，分類統(tǒng)計研究區(qū)域各站點不同年份、不同季節(jié)各等級降水（表1）。

表1 降水等級標準

1.2.2 氣候傾向率

設(shè)某站某氣象要素時間序列為y1、y2、…、yi、…、yn，且

式中，t為時間（a）。以式（1）描述降水隨時間的變化趨勢，趨勢變化率為dy(t)/dt=a1，以a1×10為氣候傾向率，其系數(shù)采用最小二乘法確定[34]。各省（全區(qū)）氣候傾向率由轄區(qū)內(nèi)各站點同年氣象要素平均值，利用式（1）計算得到。

氣候傾向率檢驗通過F檢驗完成，sigF<0.05為顯著相關(guān)，sigF<0.01為極顯著相關(guān)。

1.2.3 降水量和降水日數(shù)貢獻率

依據(jù)中國氣象局降水等級標準[32?33,35]，分等級統(tǒng)計各站點逐年各季節(jié)降水日數(shù)和降水量；各等級降水量貢獻率為某時段內(nèi)不同等級降水量占同時段總降水量的百分比，各季節(jié)降水量貢獻率為該季節(jié)降水量占全年總降水量的百分比，各等級降水日數(shù)貢獻率為某時段內(nèi)不同等級降水日數(shù)占同時段總降水日數(shù)的百分比，各季節(jié)降水日數(shù)貢獻率為該季節(jié)降水日數(shù)占全年總降水日數(shù)的百分比[35]。采用氣象部門常用的季節(jié)劃分方法，以3?5月為春季，6?8月為夏季，9?11月為秋季，12月?翌年2月為冬季。

（1）降水量貢獻率

各等級降水量貢獻率（Cti，%）為

各季節(jié)降水量貢獻率（Cyj，%）為

（2）降水日數(shù)貢獻率

各等級降水日數(shù)貢獻率（Fti，%）為

各季節(jié)降水日數(shù)貢獻率（Fyj，%）為

1.2.4 空間表達

計算各站點降水要素統(tǒng)計量，采用ArcGis10.2軟件進行空間數(shù)據(jù)表達，得到相應(yīng)的空間分布圖。

2 結(jié)果與分析

2.1 各省（區(qū)）季節(jié)降水日數(shù)貢獻率的差異分析

2.1.1 年平均降水日數(shù)及其變化

統(tǒng)計各站各年降水日數(shù)，計算年平均降水日數(shù)及其氣候傾向率，結(jié)果如圖2所示。由圖2a可見，1951?2015年研究區(qū)域年降水日數(shù)平均為75d，全區(qū)33%站點年降水日數(shù)少于50d，集中分布在塔里木盆地、柴達木盆地和新疆東部與甘肅交界地區(qū)；各站降水日數(shù)存在明顯差異，最高值最低值均出現(xiàn)在青海，其中冷湖最少，為12d，久治最多，為173d。新疆、青海、甘肅、寧夏和陜西分別有68%、30%、56%、67%和15%的站點降水日數(shù)少于平均值，12%、56%、32%、0和54%站點降水日數(shù)超過100d，其中，超過100d的站點主要分布在新疆西部沿線、陜西、寧夏、甘肅東南部以及青海南部?？梢姡芯繀^(qū)域內(nèi)各?。▍^(qū)）降水日數(shù)空間差異較大。

由圖2b可見，1951?2015年，各站降水日數(shù)變化趨勢差異明顯，區(qū)域內(nèi)東、西部降水日數(shù)呈相反的變化趨勢，東部地區(qū)多數(shù)站點呈下降趨勢、西部地區(qū)多數(shù)站點為增加趨勢。全區(qū)29.8%的站點顯著增加，30.6%的站點顯著減少，39.5%的站點變化趨勢不顯著。各省（區(qū)）降水日數(shù)變化也具有明顯差異，寧夏89%的站點降水日數(shù)變化顯著，但各站增加和減少的趨勢不同；陜西年降水日數(shù)顯著減少（P＜0.05），且全部站點均通過顯著性檢驗；新疆降水日數(shù)極顯著增加（P＜0.01），其東北部（福海、青河、奇臺等站）呈下降趨勢，塔里木盆地附近以及新疆西部地區(qū)（阿勒泰、溫泉、烏恰、民豐等站）呈上升趨勢；青海降水日數(shù)呈增加趨勢，48%的站點通過顯著性檢驗且集中分布在北部；甘肅降水日數(shù)顯著減少（P＜0.05），東南部（景泰、臨洮、華家?guī)X、武都）及馬鬃山等站顯著減少，中部（永昌、威武）及西部（敦煌、玉門鎮(zhèn)）4站顯著增加。

圖2 1951?2015年各站年降水日數(shù)平均值（a）及其變化趨勢（b）

由表2可見，1951?2015年，全區(qū)平均降水日數(shù)呈極顯著減少趨勢（P＜0.01），每10a減少0.1d。各?。▍^(qū)）的變化趨勢不同，陜西省和甘肅省年降水日數(shù)顯著減少，平均每10a分別減少1.0d（P＜0.05）和0.1d（P＜0.01），新疆降水日數(shù)極顯著增加，平均每10a增加1.3d（P＜0.01），其它省份的線性變化趨勢不顯著。

2.1.2 各季節(jié)降水日數(shù)變化及其貢獻率

由表3可以看出，各季節(jié)降水日數(shù)分布不均，集中發(fā)生在夏季，研究區(qū)域夏季降水日數(shù)平均為29.7d，春秋季降水日數(shù)相差較小，冬季降水日數(shù)最少，僅為10.2d。在五?。▍^(qū)）中，春、秋、冬三季降水日數(shù)均以陜西最高，分別為25.1、29.2、12.9d，夏季降水日數(shù)最高地區(qū)為青海，有44.7d；春、夏、秋三季降水日數(shù)均以新疆最低，分別為12.7、20.5、10.8d，冬季降水日數(shù)最低地區(qū)為寧夏，僅有6.2d。

表2 1951?2015年各?。▍^(qū)）年降水日數(shù)平均值及其變化趨勢

注：*、**分別表示相關(guān)系數(shù)通過0.05、0.01水平的顯著性檢驗。下同。

Note:*is P<0.05，**is P<0.01.The same as below.

表3 1951?2015年五?。▍^(qū)）四季降水日數(shù)及其變化和季節(jié)降水日數(shù)貢獻率

Note: CRPD is contribution rate of precipitation days. The same as table 4.

春秋兩季降水特征相似，降水日數(shù)貢獻率在18%～27%，青海、新疆春季降水日數(shù)貢獻率略大于秋季，其余?。▍^(qū)）則相反，陜西春秋兩季降水日數(shù)貢獻率較全區(qū)平均高；夏季降水日數(shù)的貢獻率為35%～48%，其中夏季貢獻率以青海最高，陜西最低；冬季降水日數(shù)貢獻率較小，其中新疆最高為21%，其余地區(qū)在9%～12%。

1951?2015年，夏、秋季降水日數(shù)變化最為明顯，春季次之，冬季變化最弱。甘、陜、寧、新四?。▍^(qū)）夏季降水日數(shù)變化顯著，甘、陜、新秋季降水日數(shù)變化顯著，且均與各地年降水日數(shù)變化趨勢一致，可見，夏秋兩季降水日數(shù)變化導(dǎo)致了年降水日數(shù)的變化。

2.1.3 四季各等級降水日數(shù)變化及其貢獻率

由表4可見，各?。▍^(qū)）春季降水均以小雨為主，小雨日數(shù)貢獻率在90%以上，中雨次之，大雨及暴雨在春季極少發(fā)生；夏季降水以小雨為主但小雨日數(shù)貢獻率低于春秋冬季節(jié)，夏季中雨到大雨日數(shù)貢獻率在四季中最高，暴雨日數(shù)貢獻率較低，在0～2.5%；各?。▍^(qū)）秋季降水整體與春季近似，均以小雨為主，中雨次之，大雨及暴雨較少，其小雨日數(shù)貢獻率略低于春季，而中雨日數(shù)貢獻率略高于春季；冬季降水少，各省（區(qū)）小雨日數(shù)貢獻率均高于98.9%，地區(qū)間差異較小。

由表4可見，春、秋、冬季小雨日數(shù)與當季總降水日數(shù)變化趨勢一致，夏季陜甘寧小雨日數(shù)、青新中雨日數(shù)與當季總降水日數(shù)變化趨勢一致，表明主要是小雨和中雨變化導(dǎo)致了季節(jié)降水變化，大雨及暴雨對季節(jié)降水日數(shù)變化作用不明顯。1951?2015年，甘肅夏、秋季小雨日數(shù)顯著減少，與當季總降水日數(shù)變化一致，冬、春季變化不明顯；陜西四季小雨日數(shù)均顯著減少，亦與當季總降水日數(shù)變化趨勢一致，秋季暴雨日數(shù)呈上升趨勢（P＜0.05），但暴雨日數(shù)較少，故暴雨變化對當季降水日數(shù)變化作用不明顯；寧夏夏季小雨日數(shù)顯著減少，與當季總降水日數(shù)變化一致，秋季暴雨日數(shù)顯著減少，但未對秋季降水日數(shù)變化起明顯作用；青海春季小雨至大雨日數(shù)均顯著增加，與當季總降水日數(shù)變化趨勢一致；夏季中雨至大雨顯著增加；新疆夏秋兩季小雨至大雨日數(shù)均顯著增加，與當季總降水日數(shù)變化一致，小雨增加趨勢最大，起主要作用。

表4 1951?2015年各?。▍^(qū)）四季各等級降水日數(shù)及其變化和各等級降水日數(shù)的貢獻率

Table 4 Precipitation days of each grade level and their climate trend and their contribution rate to seasonal precipitation days in four seasons in each province（1951?2015）

區(qū)域 Area季節(jié) Season項目Item小雨L中雨M大雨H暴雨S 甘肅Gansu春Spring平均值 Average（d）16.61.20.10.0 傾向率（d·10a?1）Trend rate（d·10y?1）?0.30.00.00.0 貢獻率 CRPD（%）92.56.70.70.0 夏Summer平均值 Average（d）25.23.70.80.1 傾向率（d·10a?1）Trend rate（d·10y?1）?0.6**0.00.00.0 貢獻率 CRPD（%）84.512.42.70.4 秋Autumn平均值 Average（d）16.91.60.20.0 傾向率（d·10a?1）Trend rate（d·10y?1）?0.4*0.00.00.0 貢獻率 CRPD（%）90.58.41.00.0 冬Winter平均值 Average（d）8.20.00.00.0 傾向率（d·10a?1）Trend rate（d·10y?1）?0.20.00.00.0 貢獻率 CRPD（%）99.90.10.00.0 陜西Shaanxi春Spring平均值 Average（d）21.03.40.70.1 傾向率（d·10a?1）Trend rate（d·10y?1）?0.6*?0.10.00.0 貢獻率 CRPD（%）83.613.32.80.3 夏Summer平均值 Average（d）25.56.22.70.9 傾向率（d·10a?1）Trend rate（d·10y?1）?0.8**?0.11.00.1 貢獻率 CRPD（%）72.317.47.82.5 秋Autumn平均值 Average（d）23.44.31.20.2 傾向率（d·10a?1）Trend rate（d·10y?1）?1.1**?0.10.00.0* 貢獻率 CRPD（%）80.314.84.20.7 冬Winter平均值 Average（d）12.70.10.00.0 傾向率（d·10a?1）Trend rate（d·10y?1）?0.6*0.00.00.0 貢獻率 CRPD（%）98.81.10.10.0

（續(xù)表）

區(qū)域 Area季節(jié) Season項目Item小雨L中雨M大雨H暴雨S 寧夏Ningxia春Spring平均值 Average（d）13.21.10.20.0 傾向率（d·10a?1）Trend rate（d·10y?1）0.20.1*0.00.0 貢獻率 CRPD（%）91.37.61.10.0 夏Summer平均值 Average（d）22.43.71.00.2 傾向率（d·10a?1）Trend rate（d·10y?1）?0.7**0.10.00.0 貢獻率 CRPD（%）81.913.53.80.8 秋Autumn平均值 Average（d）15.81.60.20.0 傾向率（d·10a?1）Trend rate（d·10y?1）0.00.10.00.0* 貢獻率 CRPD（%）89.59.31.20.0 冬Winter平均值 Average（d）6.20.00.00.0 傾向率（d·10a?1）Trend rate（d·10y?1）0.10.00.00.0 貢獻率 CRPD（%）99.90.10.00.0 青海Qinghai春Spring平均值 Average（d）22.21.00.00.0 傾向率（d·10a?1）Trend rate（d·10y?1）0.8**0.1**0*0.0 貢獻率 CRPD（%）95.74.20.10.0 夏Summer平均值 Average（d）38.85.40.50.0 傾向率（d·10a?1）Trend rate（d·10y?1）0.40.2**0*0.0 貢獻率 CRPD（%）86.912.11.00.0 秋Autumn平均值 Average（d）20.91.40.10.0 傾向率（d·10a?1）Trend rate（d·10y?1）0.20.00.00.0 貢獻率 CRPD（%）93.46.30.30.0 冬Winter平均值 Average（d）8.40.00.00.0 傾向率（d·10a?1）Trend rate（d·10y?1）?0.30.00.00.0 貢獻率 CRPD（%）99.90.10.00.0 新疆Xinjiang春Spring平均值 Average（d）12.10.60.00.0 傾向率（d·10a?1）Trend rate（d·10y?1）0.20.0*0*0.0 貢獻率 CRPD（%）95.04.70.30.0 夏Summer平均值 Average（d）19.01.20.20.0 傾向率（d·10a?1）Trend rate（d·10y?1）0.5**0.1**0*0.0 貢獻率 CRPD（%）93.06.10.80.0 秋Autumn平均值 Average（d）10.30.40.00.0 傾向率（d·10a?1）Trend rate（d·10y?1）0.2*0.0*0.0**0.0* 貢獻率 CRPD（%）95.64.10.30.0 冬Winter平均值 Average（d）12.10.10.00.0 傾向率（d·10a?1）Trend rate（d·10y?1）0.10.00*0.0 貢獻率 CRPD（%）99.40.50.00.0 全區(qū)Whole area春Spring平均值 Average（d）16.21.10.10.0 傾向率（d·10a?1）Trend rate（d·10y?1）0.10.00.00.0 貢獻率 CRPD（%）24.019.113.43.9 夏Summer平均值 Average（d）25.53.30.70.1 傾向率（d·10a?1）Trend rate（d·10y?1）?0.20.10.00.0 貢獻率 CRPD（%）37.756.669.366.0 秋Autumn平均值 Average（d）15.71.40.20.0 傾向率（d·10a?1）Trend rate（d·10y?1）?0.20.00.00.0 貢獻率 CRPD（%）23.323.320.712.1 冬Winter平均值 Average（d）10.20.00.00.0 傾向率（d·10a?1）Trend rate（d·10y?1）?0.20.00.00.0 貢獻率 CRPD（%）15.00.71.30.0

Note: L is light rain, M is moderate rain, H is heavy rain, S is rainstorm. The same as below.

2.2 各?。▍^(qū)）季節(jié)降水量貢獻率的差異分析

2.2.1 年平均降水量及其變化

統(tǒng)計各站各年降水量，計算年平均降水量及其氣候傾向率，結(jié)果如圖3所示。由圖3a可見，近65a來研究區(qū)域年平均降水量為273.8mm，分布在15.9～923.1mm區(qū)間，最高值出現(xiàn)在陜西佛坪，為923.1mm，最低值出現(xiàn)在新疆吐魯番，為15.9mm。年平均降水量空間差異明顯，陜西佛坪以南地區(qū)降水量在800mm以上，甘肅西北部以及新疆東北部、塔里木盆地南部以及青海西北部阿爾金山南側(cè)地區(qū)降水稀少，其年降水量低于200mm，由于地形影響，新疆西部天山一帶降水量高于新疆其它地區(qū)，昭蘇附近為降水相對高值中心，年平均降水量達504.3mm；研究區(qū)域年降水量空間分布呈東南向西北減少趨勢，甘肅中部山丹、永昌附近至青海都蘭一線兩側(cè)降水量差異明顯，東西差異大于南北差異，這與前人研究結(jié)果一致。

由圖3b可知，1951?2015年，研究區(qū)域年平均降水量極顯著增加（P＜0.01），平均每10a增加3.9mm，變化顯著的區(qū)域主要分布在新疆及青海地區(qū)。新疆有72%的站點通過顯著性檢驗，且其中97%的站點呈顯著增加趨勢；青海年平均降水量在青海湖一帶（托勒、野牛溝、祁連、西寧、諾木洪、都蘭）顯著增加，在柴達木盆地以及青海西南青藏高原部分地區(qū)（伍道梁、托托河、曲麻菜、瑪多）顯著減少。

西北各省（區(qū)）年降水量不同時段平均值與變化趨勢如表5所示。由表5可見，1951?2015年，西北整體年降水量極顯著增加（P＜0.01），其中甘肅（P＜0.01）、青海（P＜0.01）、新疆（P＜0.01）與研究區(qū)整體變化趨勢一致。

圖3 1951?2015年各站年降水量平均值（a）及其變化趨勢（b）

表5 各?。▍^(qū)）年降水量不同時段平均值及其變化趨勢

2.2.2 季節(jié)內(nèi)降水量貢獻率及其變化

由表6可見，研究區(qū)域降水量季節(jié)分布不均，夏季降水量最高為145.6mm，冬季降水最少僅為10.6mm，春秋季降水量差異較小，秋季降水量略高于春季。各季降水量最高地區(qū)均為陜西，除冬季外新疆各季降水量在五省（區(qū)）中均為最低，冬季降水較少，寧夏年平均冬季降水量最低，僅為5.5mm。

降水量貢獻率分布與降水日數(shù)貢獻率基本一致，全年50%～63%的降水量集中在夏季；春季與秋季降水量貢獻率較接近，在17%～27%；除新疆自治區(qū)外，其余省（區(qū)）秋季降水量貢獻率高于春季；冬季，各省（區(qū)）中新疆降水量貢獻率最高，為9%，其余各省（區(qū)）冬季降水量貢獻率僅2%～3%。

表6 1951?2015年各省（區(qū)）四季降水量及其變化和季節(jié)降水量貢獻率

Table 6 The seasonal precipitation amount and their change trend and their contribution rate to annual precipitation amount in four seasons in each province（1951?2015）

季節(jié) Season指數(shù)Index甘肅Gansu陜西Shaanxi寧夏Ningxia青海Qinghai新疆Xinjiang全區(qū)Whole area 春季Spring平均值 Average（mm）56.9132.250.156.632.554.4 傾向率（mm·10a?1） Trend rate（mm·10y?1）?1.1?1.82.23.6**1.0*0.8 貢獻率 CRPA（%）19.019.017.017.023.020.0 夏季Summer平均值 Average（mm）153.4323.6161.7203.461.2145.6 傾向率（mm·10a?1） Trend rate（mm·10y?1）?2.7?1.82.95.9**3.2**1.6 貢獻率 CRPA（%）56.050.057.063.050.055.0 秋季Autumn平均值 Average（mm）66.3184.366.968.826.363.1 傾向率（mm·10a?1） Trend rate（mm·10y?1）?0.9?0.73.22.0*1.4**0.9 貢獻率 CRPA（%）21.027.023.018.018.020.0 冬季W(wǎng)inter平均值 Average（mm）6.720.25.56.713.010.6 傾向率（mm·10a?1） Trend rate（mm·10y?1）?0.1?0.30.3*?0.20.40.0 貢獻率CRPA（%）3.03.02.02.09.05.0

Note：CRPA is the contribution rate of precipitation amount. The same as below.

由表6可見，近65a來，青海、新疆兩地春、夏、秋三季降水量顯著增加，其中夏季增加幅度最大；而近35a來，西北全區(qū)秋季降水量顯著增加，甘肅、寧夏兩地秋季降水量與全區(qū)變化一致，均顯著增加；其它季節(jié)降水量變化不明顯。表明夏秋季節(jié)降水量增加是各省（區(qū)）年降水量增加的主要原因。

2.2.3 季節(jié)內(nèi)各等級降水量貢獻率及其變化

由表7可見，各?。▍^(qū)）四季降水均以小雨為主，中雨次之，大雨及暴雨量貢獻率較低，秋季各等級降水量貢獻率與春季大體一致，冬季降水較少，小雨量貢獻率極高。春季降水以小雨為主，各?。▍^(qū)）小雨量貢獻率均在40%以上，大雨及暴雨量貢獻率較低，青海、新疆大雨和暴雨量貢獻率之和均未達5%，陜西省大雨和暴雨量貢獻率之和最高，為20%。夏季各等級降水小雨量貢獻率最高，但大雨及暴雨量貢獻率相比其它季節(jié)明顯較大；夏季不同省（區(qū)）相同等級降水量貢獻率差異較大，青海和新疆夏季小雨量貢獻率在50%以上，陜西小雨量貢獻率最小，為21%；青海和新疆中雨到大雨降水量貢獻率較低，其它各?。▍^(qū)）其降水量貢獻率累計均超過50%，陜西最高，為60.1%；夏季暴雨量貢獻率除陜西（18.9%）較高外，其它地區(qū)均較低，青海和新疆夏季暴雨量貢獻率不足1%。各地秋季降水整體與春季近似，小雨量貢獻率最高，中雨次之，大雨及暴雨量貢獻率較低；除新疆地區(qū)外，各?。▍^(qū)）秋季小雨量貢獻率普遍低于春季，各地秋季中雨及大雨降水量貢獻率略高于春季。各省（區(qū)）冬季小雨量貢獻率在89.3%～99.2%，陜西最低，寧夏最高；陜西冬季中雨量貢獻率相對較高，為9%，新疆次之，為7%，其余各?。▍^(qū)）在1%～1.6%，各?。▍^(qū)）冬季極少發(fā)生大雨以上強降水，僅陜西和新疆冬季有少量強降水貢獻。

由表7可見，1951?2015年來，甘肅夏季小雨降水量顯著減少，與當季總降水量變化一致；陜西僅夏季小雨、冬季暴雨降水量變化通過顯著性檢驗，但由于其在當季總降水量中不占優(yōu)勢，故對季節(jié)及年降水量變化作用不大；寧夏冬季小雨顯著增加，與當季總降水量變化一致；青海春、夏季小雨至大雨量和秋季小雨量均顯著增加，與當季總降水量變化一致，且小雨至中雨變化幅度最為明顯；新疆春季中雨至大雨、夏季小雨至大雨、秋季各等級降水量均顯著增加且與當季總降水量變化一致，其中小雨和中雨由于增加幅度最大且總量最大因而對季節(jié)（年）降水變化作用最為明顯。綜上可知，研究期內(nèi)，小雨和中雨變化幅度最為明顯，且其降水量在當季（年）總降水量中占比較大，因而導(dǎo)致季節(jié)降水變化。

表7 1951?2015年各省（區(qū)）四季各等級降水量及其變化和各等級降水量的貢獻率

Table 7 Precipitation amount of each grade level and their climate trend and their contribution rate to seasonal precipitation amount in four seasons in each province（1951?2015）

區(qū)域Area季節(jié)Season項目Item小雨L中雨M 大雨H暴雨S 甘肅Gansu春Spring平均值 Average（mm）35.117.44.10.2 傾向率（mm·10a?1） Trend rate（mm·10y?1）?0.5?0.4?0.10.1 貢獻率 CRPA（%）61.730.67.30.4 夏Summer平均值 Average（mm）62.057.126.47.9 傾向率（mm·10a?1） Trend rate（mm·10y?1）?1.5**?0.2?0.70.1 貢獻率 CRPA（%）40.437.217.25.2 秋Autumn平均值 Average（mm）36.923.25.70.5 傾向率（mm·10a?1） Trend rate（mm·10y?1）?0.4?0.20.0?0.1 貢獻率 CRPA（%）55.635.08.50.8 冬Winter平均值 Average（mm）6.60.10.00.0 傾向率（mm·10a?1） Trend rate（mm·10y?1）?0.10.00.00.0 貢獻率 CRPA（%）98.81.20.00.0 陜西Shaanxi春Spring平均值 Average（mm）53.451.823.04.1 傾向率（mm·10a?1） Trend rate（mm·10y?1）?1.0?1.0?0.10.3 貢獻率 CRPA（%）40.339.217.43.1 夏Summer平均值 Average（mm）68.099.794.961.0 傾向率（mm·10a?1） Trend rate（mm·10y?1）?1.1*?1.0?0.60.9 貢獻率 CRPA（%）21.030.829.318.9 秋Autumn平均值 Average（mm）61.367.841.713.6 傾向率（mm·10a?1） Trend rate（mm·10y?1）?1.3?0.9?0.21.6* 貢獻率 CRPA（%）33.336.822.67.4 冬Winter平均值 Average（mm）18.01.80.30.0 傾向率（mm·10a?1） Trend rate（mm·10y?1）?0.3?0.10.10.0 貢獻率 CRPA（%）89.39.01.70.0 寧夏Ningxia春Spring平均值 Average（mm）29.116.24.60.2 傾向率（mm·10a?1） Trend rate（mm·10y?1）0.31.8*0.00.1 貢獻率 CRPA（%）58.132.39.20.4 夏Summer平均值 Average（mm）54.657.734.914.6 傾向率（mm·10a?1） Trend rate（mm·10y?1）0.10.80.21.9 貢獻率 CRPA（%）33.735.721.69.0 秋Autumn平均值 Average（mm）35.824.26.50.5 傾向率（mm·10a?1） Trend rate（mm·10y?1）1.8*1.6*0.1?0.4* 貢獻率 CRPA（%）53.436.29.70.7 冬Winter平均值 Average（mm）5.40.00.00.0 傾向率（mm·10a?1） Trend rate（mm·10y?1）0.4*0.00.00.0 貢獻率 CRPA（%）99.20.80.00.0 青海Qinghai春Spring平均值 Average（mm）42.313.50.80.0 傾向率（mm·10a?1） Trend rate（mm·10y?1）2.3**1.1**0.2*0.0 貢獻率 CRPA（%）74.723.81.50.0 夏Summer平均值 Average（mm）109.678.914.20.8 傾向率（mm·10a?1） Trend rate（mm·10y?1）2.2*3.0**0.7*0.0 貢獻率 CRPA（%）53.938.87.00.4

（續(xù)表）

區(qū)域Area季節(jié)Season項目Item小雨L中雨M 大雨H暴雨S 青海Qinghai秋Autumn平均值 Average（mm）47.119.62.10.0 傾向率（mm·10a?1） Trend rate（mm·10y?1）1.5*0.7?0.10.0 貢獻率 CRPA（%）68.528.53.00.0 冬Winter平均值 Average（mm）6.60.10.00.0 傾向率（mm·10a?1） Trend rate（mm·10y?1）?0.20.00.00.0 貢獻率 CRPA（%）98.41.60.00.0 新疆Xinjiang春Spring平均值 Average（mm）22.68.61.30.1 傾向率（mm·10a?1） Trend rate（mm·10y?1）0.50.4*0.1*0.0 貢獻率 CRPA（%）69.426.63.90.2 夏Summer平均值 Average（mm）36.918.55.30.5 傾向率（mm·10a?1） Trend rate（mm·10y?1）1.6**1.2**0.4*0.0 貢獻率 CRPA（%）60.330.28.60.9 秋Autumn平均值 Average（mm）18.96.40.90.1 傾向率（mm·10a?1） Trend rate（mm·10y?1）0.8**0.4*0.2**0** 貢獻率 CRPA（%）72.024.33.50.2 冬Winter平均值 Average（mm）12.10.90.10.0 傾向率（mm·10a?1） Trend rate（mm·10y?1）0.30.10*0.0 貢獻率 CRPA（%）92.66.80.50.1 全區(qū)Whole area春Spring平均值 Average（mm）33.116.54.30.5 傾向率（mm·10a?1） Trend rate（mm·10y?1）0.30.40.00.1 貢獻率 CRPA（%）23.718.712.54.5 夏Summer平均值 Average（mm）62.350.823.09.4 傾向率（mm·10a?1） Trend rate（mm·10y?1）0.40.8?0.10.5 貢獻率 CRPA（%）44.657.567.381.3 秋Autumn平均值 Average（mm）34.320.46.81.6 傾向率（mm·10a?1） Trend rate（mm·10y?1）0.50.3?0.10.2 貢獻率 CRPA（%）24.623.119.913.9 冬Winter平均值 Average（mm）9.90.60.10.0 傾向率（mm·10a?1） Trend rate（mm·10y?1）0.00.00.00.0 貢獻率 CRPA（%）7.10.70.20.0

3 結(jié)論與討論

3.1 結(jié)論

近65a來，西北地區(qū)年降水量極顯著增加（P＜0.01），降水日數(shù)極顯著減少（P＜0.01），西北降水強度有所增加；降水量顯著增加區(qū)域集中分布在新疆、青海兩地，降水日數(shù)顯著減少區(qū)域集中分布在陜西及附近地區(qū)；降水季節(jié)分布不均，降水日數(shù)貢獻率各季節(jié)分布特征與降水量貢獻率基本一致，均集中在夏季，春秋兩季降水特征近似，冬季降水最少。近65a來，夏秋季節(jié)降水變化顯著且幅度最大，是年降水量變化的主要原因；西北地區(qū)各季節(jié)均以小雨和中雨為主，且在過去65a中變化最為顯著，也是各季節(jié)降水變化的主要原因。

3.2 討論

過去65a，研究區(qū)域雖然降水量增加，但降水日數(shù)減少，表明每次降水強度有所增加，且研究區(qū)域年降水總量除陜西外，其它各省（區(qū)）年均低于300mm，因此區(qū)域干旱氣候特征仍無法緩解，仍需適水種植、大力發(fā)展節(jié)水農(nóng)業(yè)，加強干旱監(jiān)測預(yù)警、加強應(yīng)急防旱避災(zāi)技術(shù)，提高西北地區(qū)農(nóng)業(yè)適應(yīng)干旱的能力[10,14,25,36?39]。由于條件限制，本研究仍存在不足，未能從氣候機理角度出發(fā)，探討西北降水變化與當前全球性氣候事件的關(guān)聯(lián)；未結(jié)合地形等地理信息在降水精細化研究方面進行拓展。本文研究發(fā)現(xiàn)寧夏年降水量增加且降水日數(shù)減少，與袁海燕等[29]研究結(jié)果不一致，固原與寧夏總體趨勢相同，與李淑貞等研究結(jié)果不一致[39]，其主要原因是由于采用氣候資料的年限不同，因降水年際間變化較大，不同時段降水資料分析帶來結(jié)果不同。

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Seasonal Variation about the Occurrence Frequency of Different Types of Precipitation and Their Relative Contribution over Northwest China

SUN Yue，GAO Ji-qing，YANG Xiao-guang

(College of Resources and Environmental Sciences, China Agriculture University, 100193 Beijing, China)

Based on the long-term daily precipitation data measured at 124 meteorological station in Northwest China from 1951 to 2015, the difference of the contribution rate of precipitation amount and precipitation days among different precipitation grades in each season were investigated and the variation characteristics of spatial and temporal were clarified in this study. How the changes of precipitation amount (days) in different seasons affect annual precipitation amount (days) and how the changes of precipitation amount (days) in different grades affect seasonal precipitation amount (days) were also figured out. The results showed that: (1) annual precipitation days decreased significantly with an averaging downward trend of 0.1 days per decade in Northwest China from 1951 to 2015. Significant difference was shown in both precipitation days and its temporal variation among different observation stations. (2) The annual precipitation amount in Northwest China also increased significantly from 1951 to 2015, with an average increasing trend of 3.9mm per decade. (3) Strong seasonal variations were shown in precipitation amount and days, with the most in summer and the least in winter. The contribution rate of summer precipitation amount and days in each province was 50%?63% and 35%?48%. The precipitation amount was similar in spring and autumn. In each season, the light and moderate rain was mainly, which accumulative contribution rate of precipitation days was above 90%. The rainstorm only occurred in summer, which contribution rate was less than 1%. (4) The variation of precipitation amount(days) in summer and autumn was the most important reason for the change of annual precipitation amount(days), and the change of light and moderate rain was the most important reason for the change of total seasonal precipitation amount(days). The precipitation in spring and winter was not dominant in the annual precipitation, and the heavy and rainstorm were not dominant in the current season (annual) precipitation, so their effect were not obvious.

Northwest China; Precipitation amount contribution; Precipitation days contribution; Seasonal distribution; Grade change

10.3969/j.issn.1000-6362.2019.08.002

孫悅,高繼卿,楊曉光.西北各省季節(jié)降水變化及其貢獻的差異分析[J].中國農(nóng)業(yè)氣象,2019,40(8):489-501

2019?01?03

。E-mail：yangxg@cau.edu.cn

“十三五”國家重點研發(fā)計劃（項目編號2017YFC1502801）

孫悅（1995?），女，碩士生，主要從事全球環(huán)境變化研究。E-mail：sunyue.joy.nana@gmail.com