內(nèi)蒙古中東部降水特征分析

摘 要：利用內(nèi)蒙古中、東部共89個(gè)國(guó)家氣象觀測(cè)站1961—2016年逐日降水量資料以及西北太平洋副熱帶高壓脊線資料，對(duì)內(nèi)蒙古中東部地區(qū)降水量時(shí)空分布及降水集中期變化特征進(jìn)行分析。

關(guān)鍵詞：年降水量;降水集中期;開(kāi)始日期;結(jié)束日期;降水集中期強(qiáng)度

中圖分類號(hào)：S161

文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A

DOI：10.19754/j.nyyjs.20191015050

引言

全球氣候變化對(duì)降水的影響十分突出[1]，降水時(shí)空分布的非均勻性在不斷增加[2-4]，極端氣候事件的強(qiáng)度和頻率也在加劇[5]。內(nèi)蒙古由東至西從濕潤(rùn)、半濕潤(rùn)氣候向干旱、半干旱氣候逐漸過(guò)渡，地形復(fù)雜多樣、生態(tài)環(huán)境脆弱[6]，且經(jīng)常同時(shí)受到多個(gè)不同路徑天氣系統(tǒng)的影響[7，8] ，如東部主要受東北冷渦活動(dòng)影響，而中部則受東亞夏季風(fēng)向北推進(jìn)的影響。特別是內(nèi)蒙古中東部地區(qū)分布有2類典型生態(tài)脆弱區(qū)，北方農(nóng)牧脆弱區(qū)和干旱半干旱脆弱區(qū)[9]，生態(tài)系統(tǒng)對(duì)氣候變化敏感。研究降水的分布、降水集中期的變化等對(duì)生態(tài)環(huán)境脆弱區(qū)合理水資源利用、農(nóng)業(yè)生產(chǎn)合理配置等具有重要的影響。

目前對(duì)內(nèi)蒙古降水特征的分析多集中在降水量的時(shí)空分布[10，11]極端降水事件變化[12]和影響[13，14]研究上，對(duì)降水結(jié)構(gòu)及降水集中期水量分配的變化和發(fā)生時(shí)間的變化研究較少。本文對(duì)內(nèi)蒙古中東部地區(qū)降水的時(shí)空分布特征及降水集中期的時(shí)間、強(qiáng)度等特征進(jìn)行研究，以期為水資源合理利用及農(nóng)業(yè)生產(chǎn)合理配置等提供科學(xué)依據(jù)。

1 資料和方法

1.1 數(shù)據(jù)來(lái)源

內(nèi)蒙古中東部地區(qū)（中部：錫林郭勒盟、烏蘭察布市、呼和浩特市、包頭市;東部：呼倫貝爾市、興安盟、通遼市、赤峰市）共89個(gè)國(guó)家氣象觀測(cè)站1961—2016年逐日（前日20∶00至當(dāng)日20∶00）降水量資料來(lái)源于內(nèi)蒙古氣象信息中心的信息化資料庫(kù)，1961—2016年逐日西北太平洋副熱帶高壓脊線資料來(lái)源于國(guó)家氣候中心網(wǎng)站。

1.2 研究方法

在氣候監(jiān)測(cè)業(yè)務(wù)中，內(nèi)蒙古中部屬于華北雨季監(jiān)測(cè)區(qū)域范圍，而東部地區(qū)屬于東北雨季監(jiān)測(cè)區(qū)域范圍，因此本文中內(nèi)蒙古中部降水集中期開(kāi)始、結(jié)束時(shí)間采用《華北雨季監(jiān)測(cè)業(yè)務(wù)規(guī)定（試行）》中方法進(jìn)行判定，東部采用《東北雨季監(jiān)測(cè)業(yè)務(wù)規(guī)定（試行）》中方法進(jìn)行判定，降水集中期綜合強(qiáng)度均采用《華北雨季監(jiān)測(cè)業(yè)務(wù)規(guī)定（試行）》中的雨季綜合強(qiáng)度公式進(jìn)行計(jì)算。

1.2.1 降水集中期開(kāi)始日的判定

內(nèi)蒙古地區(qū)自某日起（中部7月1日開(kāi)始，東部6月1日開(kāi)始），當(dāng)連續(xù)5d平均的西太平洋副熱帶高壓脊線位于N25°以北時(shí)（東部不需考慮此條件），若監(jiān)測(cè)區(qū)內(nèi)某站連續(xù)5d的累計(jì)降水量超過(guò)閾值（中部為25mm，東部為該站6—9月平均日降水量的8倍），且5d內(nèi)至少有1d日降水量超過(guò)閾值（中部為10mm，東部為7mm），則首個(gè)超過(guò)閾值的日期即為該站降水集中期開(kāi)始日，當(dāng)累計(jì)開(kāi)始站點(diǎn)比率達(dá)到或超過(guò)閾值時(shí)（中部為60%，東部為50%），則將該日定為該區(qū)域降水集中期開(kāi)始日。

1.2.2 降水集中期結(jié)束日的判定

降水集中期開(kāi)始后（東部自8月1日起），若監(jiān)測(cè)區(qū)內(nèi)某站截止某日時(shí)，向前連續(xù)10d中逐日5d向前滑動(dòng)累計(jì)降水量均小于閾值（中部為25mm，東部為該站6—9月平均日降水量的5倍），則將該日定為該站降水集中期結(jié)束日。當(dāng)累計(jì)結(jié)束站點(diǎn)比率達(dá)到或超過(guò)閾值時(shí)（中部、東部均為50%），則將該日定為該區(qū)域降水集中期結(jié)束日。

1.2.3 降水集中期強(qiáng)度

降水集中期強(qiáng)度由降水集中期的總降水量、平均降水量和降水集中期長(zhǎng)度權(quán)重求和的大小確定。降水集中期強(qiáng)度指數(shù)（Mi）計(jì)算公式：

其中，L為某年某區(qū)域降水集中期的長(zhǎng)度（日數(shù)）;L0為某區(qū)域降水集中期的氣候平均長(zhǎng)度（日數(shù)）;R為某年某區(qū)域降水集中期內(nèi)監(jiān)測(cè)站總降水量;R0：為某區(qū)域降水集中期內(nèi)監(jiān)測(cè)站總降水量氣候平均值;（R/L）為某年某區(qū)域降水集中期內(nèi)平均日降水強(qiáng)度;（R/L）0為某區(qū)域降水集中期平均日降水強(qiáng)度的氣候平均值。

2 結(jié)果分析

2.1 降水量時(shí)空分布特征

內(nèi)蒙古中東部地區(qū)年降水量地區(qū)間差異顯著，自東向西逐漸減少（圖1），僅錫林郭勒盟西北部、烏蘭察布市北部、包頭市北部地區(qū)不足200mm，其余大部地區(qū)年降水量在200～400mm之間，呼倫貝爾市大部、興安盟大部等地達(dá)400mm以上。年降水量最大的是呼倫貝爾市鄂倫春旗 （542.3mm），最小的是錫林郭勒盟二連浩特（140.1mm）， 二者相差達(dá) 402.2mm。1961—2016年內(nèi)蒙古中東部地區(qū)平均年降水量線性變化趨勢(shì)均不顯著。由歷年降水量距平百分率變化可見(jiàn)（圖 2），中部地區(qū)年降水量變幅在-40.8%～38.7%之間，而東部地區(qū)在-26.5%～53.4%之間，大多數(shù)年份中部地區(qū)年降水量變化幅度較東部地區(qū)更大。中東部地區(qū)進(jìn)入21世紀(jì)后降水量明顯偏少，僅2012年之后有所增加，尤其是東部地區(qū)在1998年降水量距平達(dá)到峰值后降水持續(xù)偏少，為56a來(lái)降水量最少的時(shí)期。

2.2 降水集中期變化特征

2.2.1 時(shí)間變化

對(duì)1961—2016年內(nèi)蒙古中東部歷年降水集中期開(kāi)始、結(jié)束日期進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析，結(jié)果顯示，近56年內(nèi)蒙古中部降水集中期開(kāi)始日期在7月6日—8月13日之間，多年平均值和常年平均值（1981—2010年，下同）均為7月23日;降水集中期結(jié)束日在7月22日—8月28日之間，多年平均值和常年平均值均為8月10日;降水集中期長(zhǎng)度在6～39d之間，多年平均值為20d，常年平均值為19d。56a來(lái)東部降水集中期開(kāi)始日期在6月6日—7月6日之間，多年平均值為6月17日，常年平均值為6月18日;降水集中期結(jié)束日在8月1日—9月13日之間，多年平均值為8月20日，常年平均值為8月19日;降水集中期長(zhǎng)度在33～96d之間，多年平均值為65d，常年平均值為63d。相對(duì)而言，內(nèi)蒙古中部降水集中期開(kāi)始較晚，結(jié)束較早，降水集中期長(zhǎng)度較短，而東部降水集中期開(kāi)始早，結(jié)束晚，降水集中期長(zhǎng)度較長(zhǎng)。

從年際變化來(lái)看，內(nèi)蒙古中部降水集中期開(kāi)始和結(jié)束日期的年際振蕩幅度較大，二者在年際變化上存在顯著的正相關(guān)特征（相關(guān)系數(shù)0.76，P<0.01），即開(kāi)始日期提前，則結(jié)束日期也提前，反之亦然。而東部降水集中期開(kāi)始和結(jié)束日期的年際振蕩幅度較小，二者在年際變化上的相關(guān)關(guān)系不顯著。由降水集中期開(kāi)始、結(jié)束和降水集中期長(zhǎng)度的時(shí)間變化趨勢(shì)來(lái)看（表3），內(nèi)蒙古中部降水集中期開(kāi)始、結(jié)束日期和降水集中期長(zhǎng)度都沒(méi)有顯著的變化趨勢(shì);東部降水集中期結(jié)束日期提前的變化趨勢(shì)顯著（相關(guān)系數(shù)-0.37，P<0.01），而東部降水集中期的開(kāi)始日期和降水集中期長(zhǎng)度均沒(méi)有顯著的變化趨勢(shì)。

2.2.2 強(qiáng)度變化

對(duì)1961—2016年內(nèi)蒙古中部和東部歷年降水集中期雨量進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析，結(jié)果顯示，56a來(lái)中部降水集中期降水量在18.9（2009年）～197.3mm（1964年）之間，多年平均值為76mm，常年平均值為68.7mm;降水集中期綜合強(qiáng)度指數(shù)在-1.47（1986年）～3.16（1964年）之間，多年平均值為0，常年平均值為-0.02。近56a東部降水集中期降水量在91.5（1968年）～450.1mm（1998年）之間，多年平均值為225.6mm，常年平均值為225.1mm;降水集

中期綜合強(qiáng)度指數(shù)在-1.2（1968年）～1.4（1998年）之間，多年平均值和常年平均值均為-0.1。相對(duì)來(lái)說(shuō)，中部降水集中期雨量較少，降水集中期強(qiáng)度大，而東部降水集中期雨量較大，但強(qiáng)度小。

從年際變化來(lái)看，中部降水集中期雨量和降水集中期綜合強(qiáng)度指數(shù)的年際波動(dòng)幅度大，而東部則波動(dòng)幅度較小。56a來(lái)變化趨勢(shì)均不顯著，但階段性特征明顯，特別是東部降水集中期雨量和綜合強(qiáng)度在1998年之后明顯減小。

3 結(jié)論

綜合以上分析結(jié)果可以看出，內(nèi)蒙古中東部地區(qū)降水量有其鮮明的地域特點(diǎn)。主要結(jié)論如下：

內(nèi)蒙古中東部地區(qū)年降水量地區(qū)間差異顯著，呈自東向西遞減的空間分布特征。中部地區(qū)年降水量變化幅度較東部地區(qū)大，進(jìn)入21世紀(jì)后中東部地區(qū)降水量明顯偏少，尤其是東部地區(qū)在1998年之后為56a來(lái)降水量最少的時(shí)期;

中部降水集中期一般于7月下旬開(kāi)始、8月上旬結(jié)束，開(kāi)始較晚，結(jié)束較早，降水集中期長(zhǎng)度較短，56a平均值為20d;而東部降水集中期一般于6月中旬開(kāi)始、8月中旬結(jié)束，開(kāi)始早，結(jié)束晚，降水集中期長(zhǎng)度較長(zhǎng)，56a平均值為65d;

中部降水集中期開(kāi)始和結(jié)束日期有相近的年際波動(dòng)趨勢(shì)，東部降水集中期的結(jié)束日期有顯著提前的趨勢(shì);

中部降水集中期雨量較少，降水集中期強(qiáng)度較大，而東部降水集中期雨量較大，降水集中期強(qiáng)度小。東部降水集中期雨量和雨量強(qiáng)度均在1998年之后明顯減小。

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作者簡(jiǎn)介：

劉林春（1986-），男，工程師。研究方向：短時(shí)臨近預(yù)報(bào)與數(shù)值天氣預(yù)報(bào)研究。