潮州市汛期降水變化特征分析

唐凱 盧堉洵 陳新煜

摘 要：利用潮州市氣象觀測站1980—2019年降水量等資料，采用線性趨勢、累積距平、Mann-Kendall等方法，分析潮州市汛期降水變化特征。結(jié)果表明，潮州市2006—2008年出現(xiàn)汛期降水量峰值，20世紀80年代末—90年代中期左右出現(xiàn)低谷;前后汛期降水量波動明顯，從近40a來看，前后汛期表現(xiàn)不一，前汛期增加趨勢明顯，后汛期則表現(xiàn)為不明顯的下降趨勢;突變檢驗表明，汛期降水量在2012年出現(xiàn)了突變點，說明在2012年出現(xiàn)了明顯的增加趨勢。

關(guān)鍵詞：汛期降水;氣候變化;Mann-Kendall法;潮州市

中圖分類號：S16 ? ? ? 文獻標識碼：A

DOI：10.19754/j.nyyjs.20200530045

引言

工業(yè)革命以來人類活動對自然的干擾加劇，溫室氣體排放增多，大氣污染日益嚴重，影響了氣候變化的速率。在總體氣候變暖的背景下，不同氣候要素的表現(xiàn)也出現(xiàn)了分化，與人類密切相關(guān)的降水量也出現(xiàn)不同的變化，由此導致自然水循環(huán)出現(xiàn)了變化，水資源的時空分布發(fā)生變化。作為作物生長必需的一個重要要素，降水量可以幫助了解地球上各地作物生育發(fā)展的趨勢[1-5]。

目前，已有一些學者[6-11]對廣東省降水量做了一定研究，研究發(fā)現(xiàn)廣東省降水量具有年際變化特征，且在20世紀90年代出現(xiàn)極端降水，降水明顯增加，前汛期和后汛期降水年際變化很大，總體呈現(xiàn)負相關(guān)，從降水量總體來看處于明顯增加趨勢，但有明顯的年際振蕩特征，局部地區(qū)還出現(xiàn)了異常增多的趨勢。潮州市位于廣東省第2大平原潮汕平原，屬于亞熱帶季風氣候，雨量充沛，汛期降水占全年降水量80%以上，整個汛期雨熱同期，是潮州糧食作物的主要生育期。因此，筆者對潮州市汛期降水變化進行研究，以為本區(qū)域內(nèi)作物的水資源調(diào)配提供依據(jù)，以期提高區(qū)域內(nèi)氣候資源利用效率。

1 資料和方法

本文數(shù)據(jù)來源于潮州市氣象觀測站1980—2019年的逐月降水量資料，以4—9月為潮州市的汛期，4—6月為潮州市的前汛期，7—9月為潮州市的后汛期[12]。

應用氣候傾向率的方法[13]，分析潮州市逐年汛期降水量、前汛期降水量和后汛期降水量變化趨勢。運用累計距平來分析潮州市40a來汛期降水量、前汛期降水量和后汛期降水量的變化特征。用距平大于標準差2倍以上來分析潮州市汛期降水量、前汛期降水量和后汛期降水量的年季變化的異常特征。利用Mann-Kendall法[13]對汛期降水量、前汛期降水量和后汛期降水量進行突變檢驗。

2 結(jié)果分析

2.1 汛期降水量的氣候變化趨勢

2.1.1 汛期降水量的逐年變化

圖1為潮州市1980—2019年汛期降水量的逐年變化及線性趨勢圖，圖1中粗實線為潮州市汛期降水量與時間序列的線性擬合，相關(guān)系數(shù)R為0.2828，通過α=0.2顯著性檢驗，可以得出近40a潮州市年汛期降水量的增加趨勢較為顯著。圖2是潮州市1980—2019年前汛期降水量逐年變化曲線與線性趨勢圖，粗實線是潮州市汛期降水量與時間序列的線性擬合，相關(guān)系數(shù)R為0.1312，通過α=0.5顯著性檢驗，說明近40a潮州市前汛期降水量增加趨勢還是比較明顯的。圖3為潮州市1980—2019年后汛期降水量逐年變化曲線與線性趨勢圖，粗實線是潮州市汛期降水量與時間序列的線性擬合，相關(guān)系數(shù)R為0.09，未通過顯著性檢驗，說明近40a潮州市后汛期降水量減少的趨勢不是很明顯。潮州市近40a汛期降水量總體是較為明顯增加的趨勢，近40a潮州市前后汛期降水量趨勢的表現(xiàn)不一。

2.1.2 汛期降水的年際變化趨勢

圖4是潮州市汛期降水量累積距平的時間序列。潮州市汛期降水量1980—1990年一直處于波動性下降的趨勢，一直到20世紀90年代中后期處于波動的狀態(tài)，21世紀一直持續(xù)到2008年潮州市汛期降水量一直處于增加的趨勢，之后到2012年又開始減少，近幾年處于多波動期。圖5是潮州市前汛期降水量累積距平的時間序列，潮州市前汛期降水量1980—1987年一直呈現(xiàn)為多波動的狀態(tài)，一直到2004年一直處于減少的狀態(tài)，2005—2019年又開始呈現(xiàn)明顯的波動性上升趨勢。圖6是潮州市后汛期降水量累積距平的時間序列，潮州市后汛期降水量1980年—20世紀80年代末都是持續(xù)下降的趨勢，20世紀90年代初—2008年一直處于增加趨勢，一直到2019年都是波動性下降的趨勢。整體來看，潮州市汛期降水量、前汛期降水量與后汛期降水量的峰值出現(xiàn)在2005—2010年之間，低谷的時間分布各不相同，近幾年都是呈現(xiàn)較為波動的狀態(tài)。

2.2 汛期降水量的異常分析

本文采用距平大于標準差2倍以上的來分析潮州市近40a來汛期降水量、前汛期降水量與后汛期降水量的異常特征。

從表1中可以看出，潮州市近40a汛期降水量、前汛期降水量與后汛期降水量出現(xiàn)異常偏少的年份都出現(xiàn)在21世紀以后，異常偏多的年份都出現(xiàn)在20世紀90年代末—21世紀初。前汛期降水量出現(xiàn)了1次異常偏少的年份，異常偏少的年份為2002年，比40a平均值偏少391.2mm;后汛期降水量異常偏多和偏少的年份各有1次，偏多的年份為1997年，比40a平均值偏多435.8mm，偏少的年份是2014年，比多年平均值偏少488.7mm。

潮州市近40a蒸發(fā)量出現(xiàn)了2次異常偏多的年份，分別是2006年和2008年，分別比40a平均值多出679.9mm和546.1mm，沒有出現(xiàn)異常偏少的年份。從異常分析來看，2006年汛期降水量出現(xiàn)異常偏多時，前后汛期降水量比常年值偏多368.7mm和329.3mm，2008年汛期降水量出現(xiàn)異常偏多時，前后汛期降水量比常年值偏多317.7mm和228.5mm。由此可見，單一的前汛期降水量或后汛期降水量異常并不會導致整個汛期降水量出現(xiàn)異常，汛期降水量異常只能為前后汛期降水量共同明顯偏多或偏少的情況下。

2.3 汛期降水量變化趨勢突變檢驗

運用Mann-Kendall方法檢測1980—2019年汛期降水量、前汛期降水量與后汛期降水量時間序列的突變狀況。汛期降水量的UF和UB曲線相交之后UF曲線出現(xiàn)了上升趨勢，在2012年超過0.05臨界線，2012年是汛期降水量出現(xiàn)突變的起始年份;前汛期降水量的UF和UB曲線也出現(xiàn)了多個交點，UF曲線在2006年超過0.05臨界線，所以2006年是前汛期降水量出現(xiàn)突變的起始年份;在后汛期降水量的UF和UB曲線出現(xiàn)了多個交點后UF曲線在2010年超過0.05臨界線，2010年是后汛期降水量出現(xiàn)突變的起始年份。

3 結(jié)論

潮州市汛期降水量增加趨勢明顯，2006—2008年出現(xiàn)汛期降水量峰值，20世紀80年代末—90年代中期出現(xiàn)低谷;前后汛期降水量波動明顯，從近40a來看，前后汛期表現(xiàn)不一，前汛期增加趨勢明顯，后汛期則表現(xiàn)為不明顯的下降趨勢。

潮州市年蒸發(fā)汛期降水量出現(xiàn)了2次異常偏多的年份，分別為2006年和2008年，主要是由前汛期降水量與后汛期降水量出現(xiàn)明顯偏多造成的，前汛期或后汛期出現(xiàn)異常的年份并未導致當年的汛期降水量出現(xiàn)異常。

對潮州市汛期降水量、前汛期降水量與后汛期降水量進行突變檢驗，三者都出現(xiàn)了突變點，夏汛期降水量的突變點出現(xiàn)在2012年，前汛期的突變點出現(xiàn)在2006年，后汛期的突變點出現(xiàn)在2010年。

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（責任編輯 賈燦）