烏江中下游流域極端降水頻數(shù)和強度淺析*

張丹丹，黎 榮，劉勛塤，王 棚，許文亞

(1德江縣氣象局，貴州 德江 565200；2黔東南州氣象局，貴州 凱里 556000)

0 引言

烏江中下游流域處于亞熱帶季風區(qū)，地處氣候變化的脆弱地帶，易受到極端降水天氣過程影響，極端降水事件是阻礙社會經(jīng)濟發(fā)展的重大災害性天氣，研究極端降水事件相關參數(shù)的特征和關系是亟亟所需的。王苗等[1]對我國極端降水事件的研究進展進行了綜述，指出極端降水的長期變化特征具有區(qū)域性，王志福等[2]對中國極端降水事件的頻數(shù)和強度特征進行研究，發(fā)現(xiàn)極端降水事件多發(fā)生在35°N以南地區(qū)，并且極端降水持續(xù)時間較長。張艷梅等[3]對貴州主汛期極端降水事件及其環(huán)流特征進行分析，指出貴州主汛期極端降水閾值自北向南逐漸增大，極端降水事件發(fā)生頻數(shù)西部比東部高。高紅梅等[4]對烏江流域降水氣候特征進行分析，指出烏江下游德江一帶暴雨天氣日數(shù)較多。前人學者對極端降水做了大量研究，但針對烏江中下游流域極端降水事件的研究相對較少，本文選取思南、德江、沿河為研究區(qū)域，研究烏江中下游流域發(fā)生極端降水事件的頻數(shù)和強度，總結(jié)歸納極端降水頻數(shù)和強度等相關參數(shù)的特征和變化趨勢，為預測烏江中下游流域發(fā)生極端降水事件提供參考。

1 數(shù)據(jù)與方法

1.1 數(shù)據(jù)

由貴州省氣象信息中心提供的1987—2017年思南、德江、沿河國家站逐日降水數(shù)據(jù)。

1.2 極端降水事件相關定義

本文采用第95位百分位法，將1987—2017年逐年日降水量數(shù)據(jù)按從小到大的升序排列，選取第95位百分位的31年平均值作為極端降水事件發(fā)生的閾值，當某日降水量大于閾值則記為發(fā)生一次極端降水事件。本文定義每年出現(xiàn)極端降水事件天數(shù)之和為極端降水頻數(shù)，極端降水強度為每年出現(xiàn)極端降水事件的日降水量之和與極端降水頻數(shù)之比。本文定義日降水量大于100 mm為典型極端降水事件閾值，將發(fā)生典型極端降水事件的年份定義為典型極端降水事件年。

1.3 MK非參數(shù)檢驗方法

MK檢驗方法[5]是一種非參數(shù)檢驗方法，已廣泛用于分析氣象要素時間序列的長期變化趨勢，MK檢驗不需要樣本遵從一定分布，也不受少數(shù)異常值干擾。本文基于MK檢驗方法檢驗思南、德江、沿河三站近31年極端降水事件頻數(shù)和強度的長期變化趨勢。

2 極端降水事件特征分析

2.1 極端降水頻數(shù)和強度特征

我國氣象規(guī)定日降水量大于50 mm為暴雨量級，通過第95位百分位法對烏江中下游流域三站極端降水閾值進行定義，研究發(fā)現(xiàn)近31年思南、德江、沿河出現(xiàn)極端降水事件的日降水量在31.2 mm到33.5 mm之間均小于50 mm，平均極端降水頻數(shù)為7 d到8 d天，平均極端降水強度在52.3 mm/d到55.3 mm/d之間(表1)。再對日降水量大于100 mm的大暴雨量級的極端降水事件進行統(tǒng)計分析，統(tǒng)計結(jié)果表明思南典型極端降水事件年為10年，且多發(fā)生在7月，德江為17年多發(fā)生在6—7月，沿河為15年多發(fā)生在6—7月，思南、德江、沿河典型極端降水事件年出現(xiàn)概率分別為32%、55%、48%。

表1 近31年烏江中下游流域極端降水事件相關參數(shù)值Tab.1 Parameters of extreme precipitation events in the middleand lower reaches of Wujiang River in recent 31 years

根據(jù)統(tǒng)計分析，近31年思南、德江、沿河發(fā)生極端降水頻數(shù)在2 d到16 d之間(圖1)，極端降水強度在36 mm/d到81.6 mm/d之間(圖2)，烏江中下游沿思南至沿河一帶極端降水頻數(shù)呈先增加后減少的變化趨勢，德江出現(xiàn)極端降水事件為最多，極端降水強度呈增強趨勢(表1)。而三站發(fā)生極端降水事件大于平均極端降水頻數(shù)分別出現(xiàn)了14年、14年、15年，結(jié)果表明烏江中下游流域每年發(fā)生7天以上且強度大于52 mm/d的極端降水事件的概率大于45%。

圖1 近31年烏江中下游流域極端降水頻數(shù)逐年柱形圖Fig.1 Column chart of frequency of extreme precipitation in themiddle and lower reaches of Wujiang River in recent 31 years

2.2 極端降水頻數(shù)和強度長期趨勢

用MK檢驗法檢驗近31年思南、德江、沿河極端降水頻數(shù)和強度的長期變化趨勢，給定顯著性水平α=0.05，臨界值U0.05=±1.96繪制趨勢圖，UF和UB曲線的交點為突變點。由圖3極端降水頻數(shù)變化趨勢思南站1991年后主體呈現(xiàn)出增加趨勢，德江站1992年后呈增加趨勢，沿河站1990年后呈增加趨勢。由圖4極端降水強度變化趨勢思南站2000年后呈增強趨勢，德江站1995年后大體呈增強趨勢，沿河站1997年后呈增強趨勢。

圖2 近31年烏江中下游流域極端降水強度逐年折線圖Fig.2 Line chart of intensity of extreme precipitation in themiddle and lower reaches of Wujiang River in recent 31 years

圖3 近31年烏江中下游流域極端降水頻數(shù)變化趨勢Fig.3 Variation trend of frequency of extreme precipitation in themiddle and lower reaches of Wujiang Rive in recent 31 years

3 結(jié)論

本文主要研究分析1987—2017年近31年烏江中下游流域逐日降水量數(shù)據(jù)。研究結(jié)果表明：

圖4 近31年烏江中下游流域極端降水強度變化趨勢Fig.4 Variation trend of intensity of extreme precipitation in themiddle and lower reaches of Wujiang Rive in recent 31 years

(1)烏江中下游流域極端降水事件閾值為32 mm，年極端降水頻數(shù)多出現(xiàn)在7～8 d，年極端降水強度平均為53.6 mm/d，最大極端降水頻數(shù)為16 d，最強極端降水強度為81.6 mm/d，日降水量100 mm以上的極端降水事件多發(fā)生在6—7月，典型極端降水事件年出現(xiàn)概率為32%以上。

(2)思南、德江、沿河三站極端降水頻數(shù)和強度時間序列上的長期變化趨勢，近31年以來烏江中下游流域極端降水頻數(shù)1992年后呈增加趨勢，極端降水強度2000年后呈增強的趨勢，烏江中下游流域極端降水頻數(shù)和強度整體上呈現(xiàn)出上升的趨勢。

(3)烏江中下游流域思南至沿河一帶，極端降水頻數(shù)呈先增加后減少變化趨勢，極端降水強度呈逐漸增強的變化趨勢，典型極端降水事件年出現(xiàn)概率呈逐漸增加趨勢。本文因站點選擇有限，對于極端降水事件的空間變化趨勢研究還存在局限性，需要進一步研究。