泉州市1968—2018年降水氣候特征變化初探*

吳蘭妹 韋英英 陳 琳 朱 藝 嚴(yán) 韜

(泉州市氣象局，福建 泉州 362000)

1 概述

降水是常規(guī)觀測的要素之一，也是目前預(yù)報與服務(wù)的重要內(nèi)容。降水的氣候變化特征對局地旱澇的發(fā)生發(fā)展有重要影響，因降水導(dǎo)致的連陰雨、強降水，干旱的出現(xiàn)，對工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)、供水、電力、交通等和人民群眾的日常生活均有顯著影響。不同區(qū)域降水的變化特征及其影響是當(dāng)前全球氣候變化研究的重要內(nèi)容之一。關(guān)于不同區(qū)域降水的時空變化特征，國內(nèi)外已經(jīng)進(jìn)行了大量研究，王遵婭等[1]、陳隆勛等[2]、翟盤茂等[3]利用再分析以及極值預(yù)測等研究方法，發(fā)現(xiàn)我國平均降水強度極端偏高的區(qū)域有擴大趨勢。王英等[4]則對全球氣候變化背景下中國降水空間格局的變化特征進(jìn)行了研究。楊宏青等[5]通過對我國長江流域1960—2001年降水變化趨勢的研究發(fā)現(xiàn)，該流域夏、冬季雨量增加趨勢顯著,春、秋季雨量呈下降趨勢，年暴雨日數(shù)和暴雨量呈大范圍增加趨勢。劉可群等[6]分析了湖北省1960—2004年降水氣候變化特征，發(fā)現(xiàn)在湖北范圍內(nèi)發(fā)生的強降水過程，次數(shù)和降水強度都有增加趨勢。李建平等[7]對黃岡市1961—2005年氣溫和降水變化進(jìn)行診斷分析后發(fā)現(xiàn)，該市年降水量也呈增多趨勢。目前關(guān)于泉州地區(qū)降水時空特征演變及周期的研究較少。

泉州市地處東南沿海，具有汛期時間長、降水多的特點。本文通過整理泉州市1968—2018年的降水資料，采用線性分析、累積距平、小波分析等方法，對51年來泉州市月雨日數(shù)、月等級降水日數(shù)、月降水量、月日最大降水量、月最長連續(xù)降水日數(shù)、降水量月際差異和周期性演變的變化趨勢及特征進(jìn)行分析，通過研究泉州市降水變化趨勢及極端降水情況，為指導(dǎo)泉州市農(nóng)業(yè)生產(chǎn)以及合理利用本地區(qū)氣候資源進(jìn)行決策提供科學(xué)的參考依據(jù)。

2 資料與方法

2.1 資料與分析要素

資料選取泉州市1968—2018年的降水觀測資料；分析要素：月降水日數(shù)、月等級降水日數(shù)、月降水量、月日最大降水量、月最長連續(xù)降水日數(shù)、降水量月際差異和周期性演變。

2.2 分析方法

線性分析、累積距平、小波分析等。

3 結(jié)果與分析

3.1 1968—2018年泉州市各月降水日數(shù)的變化特征

近51年來，泉州市總降水日數(shù)為7742天，平均每年為146.08天，即全年2/5時間有降水。月總降水日數(shù)最多出現(xiàn)在3月、4月和5月，這3個月的總降水日數(shù)分別為801天、838天和838天。

月降水日數(shù)最多為25天，出現(xiàn)在2005年5月。月降水日數(shù)最少為0天，出現(xiàn)在1968年1月和1979年10月。3月、4月、5月平均降水日數(shù)最多，分別為15.11天、15.81天和15.81天，1月平均降水日數(shù)最少，只有8.72天(圖1)。

圖1 1968—2018年泉州市各月降水日數(shù)

由表1可知，近51年泉州僅11月份的降水日數(shù)呈下降趨勢，趨勢系數(shù)為-0.03d/a,減弱趨勢并不明顯，其余各月的降水日數(shù)均呈增加趨勢，其中7月份雨日增加最多，為0.58 d/a。

表1 1968—2018年泉州市各月降水日數(shù)的變化趨勢 單位:d/a

3.2 1968—2018年泉州市月等級降水日數(shù)占比

從圖2可以看出，51年來泉州市降水以小雨量級為主，中雨量級較多，大雨量級居中，暴雨及特大暴雨量級極少。

圖2 1968—2018年泉州市月等級降水日數(shù)所占百分比統(tǒng)計

統(tǒng)計1968—2018年泉州市月等級降水日數(shù)的變化趨勢(表2)，可以明顯看到，小量級降水呈現(xiàn)逐漸減少趨勢，中等量級降水日數(shù)基本持平，大量級降水日數(shù)則有所增加。由于降水量在100～149.9mm的僅有3天，故未計算其趨勢系數(shù)。

表2 1968—2018年泉州市月等級降水日數(shù)變化趨勢 單位:d/a

3.3 1968—2018年泉州市月降水量分布及變化特征

1968—2018年泉州市年平均降水量為1161.4mm。由圖3可知，泉州市1～12月平均降水量呈現(xiàn)出先增大、后減小的趨勢，其中6月份的月平均降水量最大，為177.4mm，7月次之為161.4mm；12月的月平均降水量最小，為28.2mm。近50年泉州市月降水量最大為521.3mm(2003年8月)，最小為0mm(1973年1月和1979年10月)。

圖3 1968—2018年泉州市月平均降水量分布

泉州市1月、2月、4月、6月、7月和8月月降水量呈增加趨勢(表3)，其中1月和7月的增加趨勢較為明顯，趨勢系數(shù)在0.33及以上。其它各月降水量呈減少趨勢，減少趨勢最明顯的是9月。其次是3月和10月。

表3 1968—2018年泉州市各月降雨量的變化趨勢 單位:d/a

3.4 1968—2018年泉州市日最大降水量

近51年泉州市日降水量極大值出現(xiàn)在2003年8月，為338.8mm。極小值為0.0mm ，出現(xiàn)在1968年1月和1979年10月。

圖4 1968—2018年泉州市日最大降水量圖

3.5 1968—2018年泉州市月最長連續(xù)降水日數(shù)

近51年泉州市月最長連續(xù)降水日數(shù)大部分維持在10天左右，最長為15天(1983年7月)，最短為0天(1968年1月，1979年10月)。

從表5可以看出，泉州市6月、8月和12月最長連續(xù)降水日數(shù)呈下降趨勢，1月、5月和11月最長連續(xù)降水日數(shù)呈增加趨勢，并且1月和11月最長連續(xù)降水日數(shù)增加的趨勢比較明顯，其它各月基本持平。

表5 1968—2018年泉州市月最長連續(xù)降水日數(shù)變化趨勢 單位:d/a

3.6 1968—2018年泉州市降水量變化周期分析

圖5顯示了泉州51年來汛期降水量在不同時間尺度上的周期震蕩，正值用實線代表降水偏多；負(fù)值用虛線代表降水偏少，小波系數(shù)為零處則對應(yīng)降水量突變節(jié)點。圖5上部20年以上尺度變化的小波變換系數(shù)均很小，沒有明顯的高低值中心，說明該尺度范圍的周期性非常弱。

表4 1968—2018年泉州市月最長降水日數(shù)平均值、最大值和最小值 單位:天

圖5 1968—2018年泉州市降水的交叉譜圖

由小波分析結(jié)果可得(圖6)，泉州市近51年的降水以2年左右周期最為明顯，為第1主周期，均勻分布于整個階段，6～8年為第2主周期。主周期表明，未來幾年降水將處于偏多期。從小波變化可以看到，20世紀(jì)60年代降水周期是2.5年，20世紀(jì)70年代降水周期是3年左右，20世紀(jì)70年代到90年代中期降水周期是6～8年，之后的降水周期并不明顯。

圖6 1968—2018年泉州市降水的小波功率譜圖

4 結(jié)論

通過整理泉州市1968—2018年的降水資料，采用線性分析、累積距平、小波分析等方法，分析51年來泉州市月雨日數(shù)、月等級降水日數(shù)、月降水量、月日最大降水量、月最長連續(xù)降水日數(shù)、降水量月際差異和周期性演變，強降水天氣的強度和概率得到如下結(jié)論。

①除11月雨日呈減少趨勢外，泉州市各月雨日呈增加趨勢，月總降水日數(shù)最多出現(xiàn)在3月、4月和5月，1月平均雨日最少。小量級降水減少，大量級降水增加。

②1月、5月和11月最長連續(xù)降水日數(shù)呈增加趨勢，其中1月和11月的增加趨勢很明顯，6月、8月和12月呈減少趨勢，其余各月基本持平。

③降水的時間分布不均，6月和7月降水居多，12月份降水最少，近50年來，1月、2月、4月、6月、7月和8月月降水量呈增加趨勢，其他各月降水量呈減少趨勢。

④不同時間段的降水周期有一定差異，20世紀(jì)60年代降水周期是2.5年，20世紀(jì)70年代降水周期是3年左右，20世紀(jì)70年代到90年代中期降水周期是6～8年，后期周期性不明顯。