東南地區(qū)降水變率特征研究

何靜曉 李長順

【摘 要】文章采用福建、浙江、江西和廣東4省共55個(gè)代表站近20年的降水資料，并通過相對(duì)變率、變異系數(shù)法等方法對(duì)東南地區(qū)的降水變率進(jìn)行分析，結(jié)果表明：①東南地區(qū)降水的季節(jié)分布特征為汛期和臺(tái)風(fēng)季降水較多，秋冬季降水較少，沿海地區(qū)的降水分布呈雙峰型特征，內(nèi)陸地區(qū)的降水分布呈單峰型特征。②汛期和臺(tái)風(fēng)季降水變率較小;相反的秋冬季降水變率較大。③福建、廣東兩省沿海的降水變率較大，其余地區(qū)的降水變率則相對(duì)較小。④近20年華南地區(qū)的降水變率年際變化并不明顯，但由于2003年東南地區(qū)出現(xiàn)大范圍的嚴(yán)重干旱，造成21世紀(jì)初的降水變率明顯增大，特別是浙江省的變化更加明顯。通過對(duì)東南地區(qū)降水變率的分析，可以為東南地區(qū)合理蓄水、用水提供科學(xué)依據(jù)。

【關(guān)鍵詞】東南地區(qū);降水變率特征;氣象

【中圖分類號(hào)】P426 【文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼】A 【文章編號(hào)】1674-0688（2020）11-0055-03

0 引言

眾所周知，中國東南部是東亞季風(fēng)的盛行區(qū)，也是中國降水較豐富的地區(qū)之一[1]，東南部地區(qū)（本文指福建、浙江、江西和廣東4省）的汛期（4～6月）和臺(tái)風(fēng)季（7～9月）降水占一年中總降水量的80%以上，秋冬季降水則不足20%。因此，春夏季節(jié)降水量的多少直接影響整個(gè)東南部地區(qū)工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)和人民生活的用水問題。

當(dāng)前，受氣候變化的影響，在過去的50年中，中國全國年降水量呈減少的趨勢(shì)，氣候變暖，極端天氣事件不斷增多，尤其是洪澇與干旱事件的頻繁發(fā)生導(dǎo)致年際之間的降水量波動(dòng)變大，從而影響不同地區(qū)的水資源及其利用[2-4]。降水變率可以衡量某一區(qū)域在某一時(shí)刻的降水量的變動(dòng)程度，該指標(biāo)可以反映出某一地區(qū)在某一時(shí)間的降水變化，對(duì)該指標(biāo)進(jìn)行分析可以在氣候變化背景下掌握某一地區(qū)降水的變化特征[5]。

東南地區(qū)是中國經(jīng)濟(jì)較發(fā)達(dá)的地區(qū)之一，降水的變化對(duì)該區(qū)域有著重要的影響。東南地區(qū)的降水多寡除受西風(fēng)帶系統(tǒng)和西南暖濕氣流的共同影響外，也是易受臺(tái)風(fēng)影響的區(qū)域[6-8]。因此，研究中國東南部地區(qū)降水變率特征，可為我們進(jìn)一步尋找降水因子和預(yù)報(bào)指標(biāo)打下堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)，同時(shí)為合理蓄水和用水提供科學(xué)的依據(jù)。

1 資料來源與計(jì)算方法

1.1 資料來源

綜合考慮氣象資料的嚴(yán)謹(jǐn)性和代表性及各省氣象數(shù)據(jù)時(shí)間尺度和氣象站點(diǎn)數(shù)據(jù)的可得性和完整性，本研究采用1990—2009年福建省（20個(gè)代表站）及其相鄰的浙江?。?1個(gè)代表站）、江西?。?1個(gè)代表站）和廣東?。?3個(gè)代表站）近20年的逐月降水資料進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析。

1.2 降水變率的計(jì)算方法

1.2.1 相對(duì)變率

降水絕對(duì)變率是指某一時(shí)期的實(shí)際降水量與多年同期平均降水量之差，稱為降水絕對(duì)變率。然而，為了便于不同地區(qū)進(jìn)行比較，我們采用相對(duì)變率的計(jì)算方法，即降水絕對(duì)變率與多年同期平均降水量的百分比：

式（1）中：CV為降水相對(duì)變率;Xi為某站逐年降水量;為某站累年平均降水量;n為資料年數(shù)。

1.2.2 變異系數(shù)法

相對(duì)變率法主要用于單站降水變率的統(tǒng)計(jì)分析，對(duì)于區(qū)域性平均降水狀況，采用變異系數(shù)法。即

式（2）中：CV為降水變率;σ為某地區(qū)降水量的標(biāo)準(zhǔn)差，為某地區(qū)某一時(shí)間降水量的平均值。

2 近20年東南地區(qū)降水變化特征

2.1 東南地區(qū)降水的空間分布

為了研究東南地區(qū)降水變率特征，要先了解該地域的降水氣候特征。中國的東南部地區(qū)每年的春季受西南暖濕氣流和南海季風(fēng)槽的影響，雨帶最先形成于華南地區(qū)的廣東省和福建省的南部地區(qū)（4月前后），也稱華南前汛期。到了初夏（5月前后），由于北方冷空氣減弱，南方暖濕氣流的加強(qiáng)，因此雨帶北抬至福建省中北部及江西省中南部地區(qū)。隨著西南暖濕氣流的進(jìn)一步加強(qiáng)和北方冷空氣的繼續(xù)減弱，雨帶進(jìn)入長江中下游地區(qū)的浙江省和江西省的北部地區(qū)，此時(shí)正值梅子的成熟季節(jié)，所以也稱梅雨季。7月份，中國東南部的雨季基本結(jié)束，整個(gè)東南地區(qū)轉(zhuǎn)入副熱帶高壓控制下，天氣晴熱少雨。在7～9月的夏季中，東南部地區(qū)的水資源主要依賴臺(tái)風(fēng)。因此，夏季臺(tái)風(fēng)影響個(gè)數(shù)和強(qiáng)度直接決定夏季降水量的多少。東南地區(qū)近20年來，降水量較大區(qū)域出現(xiàn)在江西省北部和福建省西北部及廣東沿海;年降水較少的地區(qū)分布在浙江省沿海和福建省沿海。江西省北部地區(qū)和福建西北部地區(qū)的降水中心發(fā)生在每年的5～6月，主要是由西風(fēng)帶系統(tǒng)引起的汛期強(qiáng)降水造成的。廣東沿海的降水中心主要是華南前汛期和臺(tái)風(fēng)季降水共同造成的。

2.2 降水的季節(jié)變化

將4個(gè)省轄區(qū)內(nèi)所有代表站的月平均降水量進(jìn)行平均代表該省的月平均降水量，可分析各省降水的季節(jié)性變化（如圖1所示）：1～3月和10～12月的降水量是一年中最少的，即東南地區(qū)秋冬季降水較少。4～6月的汛期（或梅雨季）的降水是全年最多的，浙江、福建和廣東3省的沿海地區(qū)在7～9月的臺(tái)風(fēng)季還出現(xiàn)降水的次高峰期。所以不難看出，在浙江、福建和廣東3省的沿海地區(qū)年內(nèi)降水是呈雙峰型分布特征，而江西省和其他省的內(nèi)陸地區(qū)因受臺(tái)風(fēng)影響較小，所以年內(nèi)降水呈單峰型分布特征。

2.3 降水的年代際變化

通過對(duì)4個(gè)省份年降水量的分析我們可以看到（如圖2所示）：2002年以前東南地區(qū)年降水量相對(duì)較多，2003年以后年降水量相對(duì)較少，特別是2003—2004年東南地區(qū)出現(xiàn)50年一遇較大范圍的嚴(yán)重干旱，年降水量明顯偏少，同樣1991年也出現(xiàn)了干旱天氣，年降水量也相對(duì)較少。

3 近20年東南地區(qū)降水變率特征分析

3.1 降水變率的季節(jié)變化

通過對(duì)東南地區(qū)4省的降水氣候特征進(jìn)行分析后，我們采用變異系數(shù)法計(jì)算該地區(qū)的逐月平均降水變率。由圖3得知：東南地區(qū)秋冬季和初春降水變率最大，尤其是福建和廣東兩省的特征分布更明顯。例如，福建省和廣東省10月份的降水變率都達(dá)到1.2以上，這是因?yàn)?0月份東南地區(qū)沿海的降水是由西風(fēng)帶系統(tǒng)降水和晚臺(tái)風(fēng)降水組成的，不同年份由于冷空氣強(qiáng)度的不同導(dǎo)致東南地區(qū)沿海的降水量有明顯的差別;此外，東南地區(qū)沿海有可能受到晚臺(tái)風(fēng)的影響導(dǎo)致某些年份明顯偏多，加上降水平均值較小，導(dǎo)致該地區(qū)降水變率大。初春時(shí)期，我國大部仍處于冬季風(fēng)的影響，但福建和廣東兩省有的年份則受到西南暖濕氣流的影響出現(xiàn)較明顯的降水過程，導(dǎo)致該地區(qū)初春時(shí)期的降水變率也較大。

相反，汛期和臺(tái)風(fēng)季的降水變率卻相對(duì)較小。這主要是由于汛期和臺(tái)風(fēng)季的降水總量較大，盡管每年降水也出現(xiàn)不同程度的變化，但降水變率卻相對(duì)較小。不過7月份正是汛期降水和臺(tái)風(fēng)季降水的過渡時(shí)期，由于汛期結(jié)束時(shí)間和臺(tái)風(fēng)影響時(shí)間的不同，因此各年的降水變化相對(duì)較大，從而導(dǎo)致7月份的降水變率相對(duì)較大。

3.2 降水變率的年代變化

為了分析東南地區(qū)四省降水變率的年代變化，以5年為一時(shí)間單位計(jì)算各省每5年的降水變率（如圖4所示）。分析結(jié)果表明：近20年華南地區(qū)的降水變率年際變化并不明顯，但2003—2004年東南地區(qū)出現(xiàn)50年一遇的大范圍的嚴(yán)重干旱，使得21世紀(jì)初的降水變率明顯加大，特別是浙江省的變化更加明顯。

從圖4中還可看出：福建和廣東兩省的降水變率不但相對(duì)較大，而且年代變化也相似。這主要是由于福建省和廣東省同處華南沿海地區(qū)，在初春時(shí)期易受到西南暖濕氣流加強(qiáng)的影響而出現(xiàn)較明顯的降水過程。此外，在福建省的西北部和廣東省的北部分別有武夷山脈和南嶺山脈，由于山脈對(duì)南下冷空氣產(chǎn)生地形阻擋，使不同強(qiáng)度的冷空氣在少雨季節(jié)降水的不確定性被放大，因而降水變率較大且年代變化相似。

此外，從浙江省歷年降水量變化可知，它不但在東南地區(qū)4省中降水量是最小的，而且年際變化也最小。但該省2002年的降水量是歷年最多的，2003年降水量又是歷年最少的，導(dǎo)致它在21世紀(jì)初的降水變率明顯加大。

3.3 降水變率的空間分布特征

通過計(jì)算東南4省各代表站的年平均相對(duì)變率，可得到東南地區(qū)降水變率的空間分布。江西和浙江兩省的降水變率則相對(duì)較小，而福建、廣東兩省沿海的降水變率相對(duì)較大。主要原因是盡管東南地區(qū)秋冬季和春季降水受西風(fēng)帶系統(tǒng)的影響較為明顯，但是福建西北部和廣東北部存在地形山脈的阻擋，導(dǎo)致不同年份降水量的不穩(wěn)定性增大;此外，福建、廣東兩省沿海地區(qū)除受西風(fēng)帶系統(tǒng)影響外，還受西南暖濕氣流強(qiáng)弱的變化影響比較明顯，使秋冬季和初春季節(jié)的降水年際變化較大，從而導(dǎo)致該地區(qū)降水變率加大。

4 分析結(jié)論

（1）東南地區(qū)降水的季節(jié)分布特征為汛期和臺(tái)風(fēng)季降水較多，秋冬季降水較少，沿海地區(qū)的降水分布呈雙峰型特征，內(nèi)陸地區(qū)的降水分布呈單峰型特征。

（2）對(duì)降水變率的季節(jié)性分布而言，汛期和臺(tái)風(fēng)季降水量較多，盡管歷史降水量也有明顯變化，但降水變率卻較小;相反的秋冬季節(jié)由于平均降水量較小，有的年份也會(huì)出現(xiàn)明顯的降水過程，所以降水變率反而較大。

（3）對(duì)降水變率的空間分布而言，江西和浙江兩省的秋冬季和春季降水主要受西風(fēng)帶系統(tǒng)的影響，降水相對(duì)穩(wěn)定，所以降水變率則相對(duì)較小;而福建、廣東兩省沿海除受西風(fēng)帶系統(tǒng)影響外，受西南暖濕氣流強(qiáng)弱的變化影響更加明顯，即秋冬季和初春季節(jié)的降水年際變化較大，所以降水變率較大。

（4）近20年東南地區(qū)的降水變率年際變化并不明顯，但2003年東南地區(qū)出現(xiàn)50年一遇的大范圍的嚴(yán)重干旱，造成21世紀(jì)初的降水變率明顯加大，特別是浙江省的變化更加明顯。

參 考 文 獻(xiàn)

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