1961—2017年銅仁市降水變化特征分析

何為 廖洪敏 石薇

摘要 ? ?利用銅仁市9個(gè)站點(diǎn)1961—2017年月平均降水資料，利用合成分析、突變檢驗(yàn)、周期檢驗(yàn)等方法，對銅仁市年、季節(jié)的降水變化進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析。結(jié)果表明，銅仁市年降水時(shí)間序列存在16～28年的顯著周期變化;1961—2017年期間銅仁地區(qū)的春季和秋季降水呈顯著減少的趨勢，而夏季和冬季變化不明顯;銅仁市冬季降水存在10年左右的和3年的周期，春季降水存在3年的顯著周期;銅仁地區(qū)冬季和春季降水存在突變點(diǎn)。

關(guān)鍵詞 ? ?降水;年際變化;年代際變化;貴州銅仁;1961—2017年

中圖分類號(hào) ? ?P426.614 ? ? ? ?文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼 ? ?A

文章編號(hào) ? 1007-5739（2020）04-0177-02 ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? 開放科學(xué)（資源服務(wù)）標(biāo)識(shí)碼（OSID）

Abstract ? ?Based on the monthly average precipitation data from 9 stations in Tongren City from 1961 to 2017，the interannual variations of precipitation in Tongren City were analyzed by synthetic analysis，mutation test and cycle test.The results showed that the annual precipitation time in Tongren area had a significant cyclical period of 16-28 years.The spring and autumn precipitation in Tongren area showed a significant decrease trend from 1961 to 2017，while there was no significant change trend in summer and winter.There were 10-year and 3-year cyclical period of winter precipitation in Tongren area，and there was a significant period of 3-year in spring precipitation.There were sudden changes in winter and spring precipitation in Tongren area.

Key words ? ?precipitation;interannual variation;seasonal variation;Tongren Guizhou;1961-2017

20世紀(jì)以來，全球氣候變化顯著，受到全球氣象學(xué)者的高度重視。全球氣候的改變造成了區(qū)域性氣候的改變以及各種極端天氣事件發(fā)生頻率的增加，這是當(dāng)今氣象領(lǐng)域關(guān)注的熱點(diǎn)話題。降水變化是氣候變化研究中的重點(diǎn)關(guān)注領(lǐng)域之一，分析降水的氣候變化特征與變化趨勢，可以為不同時(shí)間尺度的降水預(yù)報(bào)提供有力依據(jù)，為防災(zāi)減災(zāi)提供重要保障。

眾多學(xué)者對我國降水的氣候變化進(jìn)行深入分析。李春輝等[1]提出，近年來厄爾尼諾和拉尼娜事件對我國夏季降水分布產(chǎn)生重要影響。肖艷林等[2]分析了我國降水與副高變化之間的關(guān)系。郭慧等[3]在研究中發(fā)現(xiàn)我國西部降水變化存在較明顯的周期振蕩。1960—2016年貴州高原地區(qū)降水南多北少，呈現(xiàn)下降趨勢，極端降水事件的頻率增加，主要原因是西南季風(fēng)的減弱[4-5]，貴州高原降水在不同時(shí)間尺度上變化有一定規(guī)律性。貴州夏季降水量和年際變率大致呈東北向西南遞增的分布特征。西南地區(qū)短時(shí)強(qiáng)降水多發(fā)生在4—10月，貴州東部是短時(shí)強(qiáng)降水多發(fā)區(qū)之一，近30年短時(shí)強(qiáng)降水頻次呈現(xiàn)增加趨勢[6-7]。

銅仁市位于我國云貴高原與湖南西部丘陵過渡地區(qū)，全市以山地地形為主，屬于喀斯特地貌。銅仁市位于亞熱帶季風(fēng)氣候區(qū)，受季風(fēng)影響，氣候差異顯著。本文利用1961—2017年銅仁市的降水觀測資料對銅仁市的降水氣候變化特征進(jìn)行深入分析，旨在深入了解銅仁市的降水時(shí)間變化特征，為銅仁市在不同時(shí)間尺度和季節(jié)變化上降水變化預(yù)測提供有力依據(jù)。

1 ? ?資料與方法

本文統(tǒng)計(jì)了1961—2017年貴州省銅仁市9個(gè)數(shù)據(jù)完整的國家站的月降水量資料，研究銅仁市近57年降水的年際、年代際變化的氣候特征。采用合成分析、異常分析、M-K突變檢驗(yàn)、功率譜分析以及T檢驗(yàn)等方法進(jìn)行分析。

2 ? ?銅仁市年降水變化特征

對1961—2017年9個(gè)站點(diǎn)平均的降水異常的時(shí)間序列進(jìn)行分析，從圖1可以看出，年異常降水的范圍是-350～450 mm，長期的趨勢是-0.6 mm/a，該趨勢未通過90%的T檢驗(yàn)，意味著銅仁地區(qū)降水的年代際長期趨勢信號(hào)不顯著，但在20世紀(jì)80年代至今存在3個(gè)肉眼可見的“負(fù)-正-負(fù)”的降水趨勢變化，即年代際時(shí)間尺度的變化。

圖2是銅仁地區(qū)9個(gè)站點(diǎn)降水變化的線性趨勢，除江口站以外，其余8個(gè)站點(diǎn)的年降水量均呈減少趨勢，其中松桃站的降水減少趨勢超過95%的T檢驗(yàn)，思南站和德江站的降水減少趨勢超過了90%的T檢驗(yàn)。

圖3是對圖1中異常降水時(shí)間序列的MK檢驗(yàn)結(jié)果，在1970年以前2條實(shí)線存在多個(gè)交點(diǎn)，通常認(rèn)為這樣的交點(diǎn)是不足以稱為顯著突變的，這反映的是序列本身的年際變率，1996年前后以及2013年前后的交點(diǎn)反映了該時(shí)間點(diǎn)存在顯著的降水趨勢突變。

圖4是對圖1異常降水時(shí)間序列的功率譜分析，采用功率譜分析是為了檢驗(yàn)銅仁地區(qū)降水信號(hào)是否具有顯著的周期信號(hào)，縱軸表示信號(hào)功率，橫軸表示的是周期（年），最上方的虛線代表的是95%的信度檢驗(yàn)線，中間的曲線代表的是噪音線，結(jié)果顯示年降水序列存在顯著的16～28年的年代際周期，正對應(yīng)于圖1中20世紀(jì)80年代后降水的長期趨勢變化。

近幾年來銅仁市地區(qū)年降水量異常偏多，而在2002—2013年期間經(jīng)歷了降水偏低的時(shí)期，根據(jù)本文的氣候統(tǒng)計(jì)結(jié)果，預(yù)測在接下來的數(shù)年內(nèi)，銅仁市地區(qū)可能會(huì)出現(xiàn)較多的降水，這一結(jié)果是基于年代際的時(shí)間尺度進(jìn)行分析的，在更短的年際時(shí)間尺度上，并沒有存在顯著的趨勢或周期變化。

3 ? ?銅仁市季節(jié)降水變化特征

通過分析銅仁地區(qū)冬（12月和次年的1月、2月）、春（3月、4月、5月）、夏（6月、7月、8月）、秋（9月、10月、11月）4個(gè)季節(jié)的降水變化特征。研究得出，冬、春、夏、秋4個(gè)季節(jié)的降水變化趨勢分別為0.111、-1.261、1.453、-0.903 mm/a，其中春季降水的變化趨勢通過了95%的信度檢驗(yàn)，雖然夏季降水的變化趨勢數(shù)值最大，但是銅仁地區(qū)夏季氣候態(tài)具有更大的降水，異常降水值也具有最大的范圍，因而夏季趨勢未通過檢驗(yàn)，對比不同季節(jié)的降水異常范圍，筆者發(fā)現(xiàn)春季和秋季的振幅相當(dāng)，冬季最弱，夏季最強(qiáng)。

通過5年滑動(dòng)平均的結(jié)果發(fā)現(xiàn)，對于冬季，在過去的幾十年間存在明顯正負(fù)位相轉(zhuǎn)換，并且這種位相轉(zhuǎn)換的強(qiáng)度似乎變得更強(qiáng)，銅仁地區(qū)近年的冬季降水可能出現(xiàn)偏多的情況。對于春季，在1977—1979年間發(fā)生了1次非常顯著的位相轉(zhuǎn)折，并且在接下來的30～40年內(nèi)，春季降水較20世紀(jì)80年代以前偏少。

冬季時(shí)期銅仁地區(qū)東南部的站點(diǎn)普遍呈現(xiàn)降水增加趨勢，西北部的站點(diǎn)為降水減少趨勢，江口站和銅仁站的降水增加趨勢通過了95%的信度檢驗(yàn)。春季時(shí)期銅仁地區(qū)9個(gè)站點(diǎn)均呈現(xiàn)一致的降水減少趨勢，且多個(gè)站點(diǎn)的趨勢通過95%的信度檢驗(yàn)。夏季時(shí)期9個(gè)站點(diǎn)均呈現(xiàn)一致的降水增加趨勢，沿河站的降水增加趨勢通過了95%的信度檢驗(yàn)。秋季時(shí)期9個(gè)站點(diǎn)均呈現(xiàn)一致的降水減少趨勢，沿河站和德江站的降水減少趨勢通過了95%的信度檢驗(yàn)。整體來看，除冬季以外，其余3個(gè)季節(jié)銅仁地區(qū)站點(diǎn)降水的變化趨勢具有很好的一致性。

通過對銅仁市4個(gè)季節(jié)降水時(shí)間序列的MK檢驗(yàn)，表明冬季降水在1989年左右發(fā)生了1次顯著的突變，春季降水在1977年左右發(fā)生了1次顯著的突變，而夏季和秋季降水不存在明顯的突變。

4 ? ?結(jié)論

（1）銅仁地區(qū)年降水時(shí)間序列存在16～28年的顯著年代際周期變化，1961—2017年間銅仁地區(qū)的春季降水呈顯著減少的趨勢，而其他季節(jié)不存在顯著的變化趨勢，冬季和夏季降水的變率增強(qiáng)。

（2）除冬季以外，其他3個(gè)季節(jié)銅仁地區(qū)9個(gè)站點(diǎn)降水量的線性趨勢呈現(xiàn)很好的一致性。

（3）銅仁地區(qū)冬季降水存在10年左右的和3年的周期，春季降水存在3年的顯著周期。

5 ? ?展望

在未來的研究工作中，將通過計(jì)算銅仁地區(qū)降水與現(xiàn)有多種常用氣候指數(shù)的相關(guān)性，尋找與銅仁地區(qū)降水相關(guān)的影響因子，提高銅仁地區(qū)降水的預(yù)報(bào)準(zhǔn)確性;同時(shí)也會(huì)針對于具有明顯氣候變率的冬、春季，進(jìn)一步分析氣候背景場的水汽和垂直運(yùn)動(dòng)的情況，從而揭示不同時(shí)期降水差異的物理機(jī)制。

6 ? ?參考文獻(xiàn)

[1] 李春輝，李霞，劉燕，等.春季和夏季爆發(fā)型ENSO事件對夏季中國降水的影響[J].氣象與環(huán)境研究，2016，21（3）：258-268.

[2] 肖艷林，池再香，楊冬冬，等.中國東部夏季降水特征及其與西太副高的系[J].中低緯山地氣象，2018，42（3）：44-50.

[3] 郭慧，李棟梁，林紓.近50多年來我國西部地區(qū)降水的時(shí)空變化特征[J].冰川凍土，2013，35（5）：1165-1175.

[4] 夏陽，龍園，任倩，等.云貴高原夏季不同等級極端日降水事件的氣候特征[J].熱帶氣象學(xué)報(bào)，2018，34（2）：239-249.

[5] 趙志龍，羅婭，余軍林，等.貴州高原1960—2016年降水變化特征及重心轉(zhuǎn)移分析[J].地球信息科學(xué)學(xué)報(bào)，2018，20（10）：1432-1442.

[6] 嚴(yán)小東，孫翔，楊春艷，等.貴州近50a來夏季不同等級強(qiáng)降水事件特征研究[J].中低緯山地氣象，2018，42（2）：1-6.

[7] 毛冬艷，曹艷察，朱文劍，等.西南地區(qū)短時(shí)強(qiáng)降水的氣候特征分析[J].氣象，2018，44（8）：1042-4050.