1965—2015年輝縣市降水變化特征

張露雁 賈巍 張西婷 王舒琪

（1 河南省輝縣市氣象局，輝縣 453600；2 河南省新鄉(xiāng)市氣象局，新鄉(xiāng) 453003；3 河南省延津縣氣象局，延津 453200）

0 引言

目前國(guó)內(nèi)針對(duì)降水的研究工作主要集中在大尺度上，我國(guó)北方年降水量年際變化大[1]，1951—1998年華北降水呈現(xiàn)減少的總體趨勢(shì)[2]。1957—2007年河南雨季降水南多北少，東多西少，北部形成以輝縣為中心的降水稀少聚集區(qū)[3]。由于降水量變化趨勢(shì)具有明顯的地域性差異[4-5]，關(guān)于輝縣縣域降水的研究主要側(cè)重于極端天氣個(gè)例的成因分析，內(nèi)容也主要體現(xiàn)在預(yù)報(bào)方面。馬月枝等[5]針對(duì)2016年7月9日特大暴雨做了著重研究，揭示了500 hPa低渦和700 hPa暖切變是其主要影響系統(tǒng)，并分析了其他產(chǎn)生降水效率的環(huán)境條件，但從長(zhǎng)時(shí)間序列上分析降水變率如何，目前還少有這方面的研究。本文使用1965—2015年逐日降水觀測(cè)數(shù)據(jù)，降水量與降水日數(shù)分別按照不同時(shí)間尺度、不同降水強(qiáng)度，對(duì)輝縣降水特征進(jìn)行初步研究。

1 資料與方法

1.1 資料

使用輝縣市氣象局1965—2015年逐日降水?dāng)?shù)據(jù)。降水事件定義為日降水量大于等于0.1 mm。采用氣象學(xué)季節(jié)定義，將3—5月作為春季，6—8月為夏季，9—11月為秋季，本年12月至次年2月作為本年冬季。

不同強(qiáng)度降水量和降水日數(shù)以中國(guó)氣象局頒布的“降水強(qiáng)度等級(jí)劃分標(biāo)準(zhǔn)（內(nèi)陸部分）”中的24 h雨量值范圍為分類的參考依據(jù)。由于本文中2015年冬季統(tǒng)計(jì)值為本年12月至2016年1—2月，而年值統(tǒng)計(jì)到2015年，以及降水量與降水日數(shù)均值與年均值均需四舍五入，所以下文中出現(xiàn)了占比累計(jì)起來不為100%的情況。

1.2 統(tǒng)計(jì)分析

使用線性傾向估計(jì)[6-8]來模擬降水變化趨勢(shì)，使用0.05置信水平來判斷變化趨勢(shì)的顯著性。使用Mann-Kendall（以下簡(jiǎn)稱MK）方法對(duì)降水進(jìn)行突變分析，它是一種非參數(shù)檢驗(yàn)方法，優(yōu)點(diǎn)是不要求數(shù)據(jù)必須呈正態(tài)分布，不受少數(shù)異常值干擾[8-9]。

2 結(jié)果分析

2.1 年、四季降水量和降水日數(shù)的變化

1965—2015年，輝縣市年均降水量為 577.8 mm，年平均降水日數(shù)為73.6 d，二者均未有顯著的變化趨勢(shì)。四季降水變化也均未達(dá)到0.05的顯著水平。四季中夏季降水量占比最大（61.7%），高于全國(guó)平均（56.5%）和黃淮地區(qū)（56.8%）[10]。

1965—2015年，輝縣春、夏、秋、冬的多年平均降水日數(shù)分別為16.4、30.6、18.9、7.6 d，各約占年均總降水日數(shù)的22.3%、41.6%、25.7%、10.3%。其中，春季、夏季、秋季的平均降水日數(shù)均呈減少趨勢(shì)，冬季的平均日數(shù)呈增加趨勢(shì)，但四季均未達(dá)到0.05的顯著水平。輝縣夏季降水減少的趨勢(shì)與豫西和豫西北太行山一線為夏季降水偏少區(qū)的研究[11]相符。冬春季節(jié)降水量通常較少，易發(fā)生干旱，而夏季降水減少的趨勢(shì)更增大了干旱發(fā)生的可能性。

2.2 不同強(qiáng)度降水量和降水日數(shù)的變化特征

輝縣小雨、中雨、大雨、暴雨、大暴雨的多年平均降水量分別為137.8、148.7、139.4、98.0、41.5 mm，分別約占年均總降水量的 23.8%、25.7%、24.1%、17%、7.2%，這說明不同強(qiáng)度的降水量對(duì)全年降水量的貢獻(xiàn)相差較大。各類型降水的降水量變化趨勢(shì)均未達(dá)到0.05的顯著水平。 由于特大暴雨未出現(xiàn)過，所以本文不再討論此降水級(jí)別。

1965—2015年，輝縣小雨、中雨、大雨、暴雨、大暴雨多年平均降水日數(shù)分別為59.6、9.4、4.2、1.5、0.3 d。中雨平均日數(shù)呈增加趨勢(shì)（P＞0.05）；小雨、大雨、暴雨、大暴雨的平均降水日數(shù)均呈減少趨勢(shì)，其中小雨降水日數(shù)減少速率達(dá)到1.9 d/10 a（P＜0.05），其他各級(jí)雨量減少趨勢(shì)均未達(dá)到0.0.5的顯著水平。

2.3 年降水量與降水日數(shù)的突變檢驗(yàn)

圖1為輝縣市1965—2015年的年降水量和年降水日數(shù)序列的MK突變檢驗(yàn)結(jié)果。在給定顯著性水平0.05（圖中上、下兩條直線）下，1965—2015年輝縣市年降水量（圖1a）突變特征不顯著，年降水日數(shù)（圖1b）在2005年有一次突變。

圖1 1965—2015年輝縣市年降水量（a）和降水日數(shù)（b）突變特征Fig. 1 Characteristics of abrupt change in annual precipitation amount (a) and precipitation days (b) in Huixian from 1965 to 2015

2.4 四季降水量與降水日數(shù)的突變檢驗(yàn)

從輝縣市1965—2015年四季降水量（圖2）來看，春季在1983年出現(xiàn)了一次突變，其余3個(gè)季節(jié)均有多個(gè)交叉點(diǎn)，整體突變表現(xiàn)均不顯著。從四季降水日數(shù)（圖略）來看，春季降水日數(shù)在2004年出現(xiàn)了一次突變，秋季降水日數(shù)在1984年出現(xiàn)了一次突變，其余兩季突變不顯著。

3 結(jié)論

1）1965—2015年輝縣的年均降水量為577.8 mm，平均每10年減少1.3 mm；年平均降水日數(shù)為73.6 d，每10年減少0.7 d，均呈不顯著的下降趨勢(shì)。

2）四季降水量和降水日數(shù)差異明顯，夏季降水量和降水日數(shù)比重最大，均呈減少趨勢(shì)； 冬季降水量和降水日數(shù)均呈增加趨勢(shì)；春季、秋季的降水量呈增加趨勢(shì)，降水日數(shù)均呈減少趨勢(shì)。

圖2 1965—2015年輝縣市春季（a）、夏季（b）、秋季（c）和冬季（d）降水量突變特征Fig. 2 Characteristics of abrupt change in spring (a), summer (b), autumn (c) and winter (d) precipitation in Huixian from 1965 to 2015

3）中雨降水量與降水日數(shù)呈增加趨勢(shì)，小雨、大雨、暴雨、大暴雨降水量和降水日數(shù)都是呈減少趨勢(shì)。小雨降水日數(shù)比重最大，呈顯著減少趨勢(shì)，由此判斷小雨降水日數(shù)的減少造成了全年降水日數(shù)的減少。

4）年降水量突變特征不顯著，年降水日數(shù)在2005年有一次突變；春季降水量和降水日數(shù)分別在1983年和2004年出現(xiàn)突變，秋季降水日數(shù)在1984年出現(xiàn)了一次突變，其余兩季均無突變。