近58a長江源地區(qū)不同等級降水的變化特征分析

蔡玉琴，梅 朵，史廣艷，王烈福

(青海省格爾木市氣象局，青海 格爾木 816099)

1 引言

長江源地區(qū)(32°30'N～35°40'N，90°30' E～94°00'E)地處高原腹地，是三江源區(qū)的重要組成部分，流域控制面積約1.4×105km2，平均海拔4 000 m，年均氣溫-3.0～5.5 ℃，最暖月份為7月，平均溫度3.0～17.3 ℃，年降水量為221.5～515.0 mm。主要以牧業(yè)為主。研究長江源地區(qū)不同等級降水變化特征，可以為長江源地區(qū)牧業(yè)提供有力的氣象服務(wù)保障，為決策部門提供有價值的氣象服務(wù)信息。

近年來，許多學(xué)者對降水量、降水日數(shù)和降水強度的變化特征等進行了大量的研究。林云萍等[1]認(rèn)為，中國各區(qū)域最小降水量級(0.1～4.9mm)的降水，其降水日數(shù)的變化起主導(dǎo)作用；而各區(qū)域最大降水量級(>100mm)的降水，其降水強度的變化起決定性的作用。王穎等[2]認(rèn)為，中國年降水日數(shù)明顯減少，且降水日數(shù)比降水量的減少明顯。王展等[3]研究發(fā)現(xiàn)中國年降水量減少的區(qū)域，認(rèn)為降水量的變化主要是由于降水日數(shù)減少引起的；年降水量增加的區(qū)域，降水量的變化與降水日數(shù)和降水強度均有一定的關(guān)系。郭軍等[4]研究發(fā)現(xiàn)環(huán)渤海地區(qū)年及四季降水日數(shù)均呈減少趨勢，降水日數(shù)的減少主要是由于微雨和小雨日數(shù)的顯著減少，降水強度略增加。王傳輝等[5]對青藏高原42a汛期降水日數(shù)的研究發(fā)現(xiàn)，總降水日數(shù)和小雨日數(shù)以減少趨勢為主，總降水日數(shù)的變化主要受小雨日數(shù)的影響。目前對青藏高原降水的研究主要是針對降水總量變化特征的研究[6，7]，對青藏高原不同等級降水進行的研究較少。本文基于長江源沱沱河氣象站逐日降水資料，對不同等級降水量、降水日數(shù)和降水強度的變化特征進行了分析，以期詳細(xì)掌握降水資源狀況，為降水資源的合理利用、生態(tài)環(huán)境建設(shè)及社會經(jīng)濟發(fā)展提供參考依據(jù)，對于評估氣候變化的可能性影響提供數(shù)據(jù)支撐。

2 數(shù)據(jù)與方法

本文選取長江源區(qū)沱沱河氣象站1962～2019年逐日降水資料，分別統(tǒng)計不同等級降水量和降水日數(shù)。根據(jù)中國氣象局降水等級劃分標(biāo)準(zhǔn)，小雨(0.1～9.9mm)，中雨(10.0～24.9mm)和大到暴雨(≥25.0mm)。季節(jié)劃分采用：春季(3～5月)，夏季(6～8月)，秋季(9～11月)和冬季(12～次年2月)。利用線性趨勢[8]分析不同等級降水量、降水日數(shù)和降水強度的變化。

3 分析與結(jié)果

3.1 年和不同等級降水量和降水日數(shù)特征

1962～2019年長江源地區(qū)累積降水量17 094.1 mm，58年平均降水量為294.7 mm；總降水日數(shù)為6 211 d，年平均降水日數(shù)為107.1 d，有降水日的日平均降水量僅為2.8 mm。小雨降水量多年平均為207.9 mm，占總降水量的70.5%，小雨日數(shù)多年平均為101.1 d，占總降水日數(shù)的比例最大，為94.4%；中雨降水量多年平均為70.0 mm，占總降水量的23.8%，中雨日數(shù)多年平均為5.6 d，比例為5.2%；大到暴雨降水量多年平均為9.2 mm，比例為3.1%，大到暴雨日數(shù)多年平均為0.3 d，比例僅為0.3%。由此得知，隨著降水量級的增加，降水量和降水日數(shù)呈減小趨勢，降水強度呈增強趨勢(表1)。

表1 1962～2019年長江源地區(qū)年和不同等級降水的統(tǒng)計

3.2 降水量、降水日數(shù)和降水強度的變化

3.2.1 年際變化 圖1為長江源地區(qū)年降水量、年降水日數(shù)和降水強度的變化趨勢，由此得知，近58年長江源地區(qū)年降水量、年降水日數(shù)和降水強度均呈波動增加趨勢，氣候傾向率分別為12.16 mm/10a 、3.032 d /10a和0.034(mm/d)/10a，年降水量和年降水日數(shù)通過了0.05的顯著檢驗，年降水強度沒有通過顯著性檢驗，說明長江源地區(qū)年降水量和年降水日數(shù)增加趨勢明顯。年降水量多年平均為294.7 mm，最多的年份出現(xiàn)在2009年，為503 mm，最少年份出現(xiàn)在1994年，為162.7 mm，相差近3倍左右；年降水日數(shù)多年平均為107.1 d，最多的年份出現(xiàn)在1997年，為136 d，最少年份出現(xiàn)在1984年，為67 d，相差1倍左右；年降水強度多年平均為2.7 mm/d，最強降水強度出現(xiàn)在2009年，為4.0 mm/d，最弱降水強度出現(xiàn)在1997年，為1.8 mm/d。

圖1 1962～2019年長江源地區(qū)年降水量、年降水日數(shù)及降水強度的變化趨勢

3.2.2 不同等級降水量、降水日數(shù)和降水強度的變化 表2 為1962～2019年長江源地區(qū)不同等級降水量、降水日數(shù)及降水強度的趨勢系數(shù)。由此得知，小雨、中雨的降水量均呈增加趨勢，氣候傾向率分別為7.743 mm /10a、6.164 mm /10a，小雨、中雨降水量均通過0.05的顯著性檢驗，大到暴雨呈減少趨勢，氣候傾向率為-1.539 mm /10a。小雨降水量多年平均207.9 mm，最多的年份出現(xiàn)在2012年，為295.8 mm，最少年份出現(xiàn)在1984年，為118.6 mm；多年平均中雨降水量為70.0 mm，最多的年份出現(xiàn)在2009年，為187.2 mm，最少年份出現(xiàn)在1994年；近58a中大到暴雨累計降水量為526.8 mm，最多的降水量為 61.2 mm，出現(xiàn)在1972年。

表2 1962～2019年長江源地區(qū)不同等級降水量、降水日數(shù)及降水強度的趨勢系數(shù)

由表2得知，1962～2019年長江源地區(qū)小雨、中雨的降水日數(shù)均呈增加趨勢，氣候傾向率分別為2.598 d/10a、0.493 d/10a，小雨、中雨通過0.05顯著性檢驗；大到暴雨呈減少趨勢，氣候傾向率為-0.038 d /10a，沒有通過顯著性檢驗。小雨降水日數(shù)多年平均101.1d，最多的年份出現(xiàn)在1997年，為135 d，最少年份出現(xiàn)在1984年，僅為64 d；中雨降水日數(shù)多年平均為5.6 d，最多的年份出現(xiàn)在2009年，為14 d，最少年份出現(xiàn)在1997年，僅為1.0 d；近58a中有13a出現(xiàn)大到暴雨，總共出現(xiàn)16次，平均3.5a出現(xiàn)一次。

近58a小雨降水強度呈增加趨勢，氣候傾向率為0.022 mm/d/10a，中雨、大到暴雨降水強度呈減少趨勢，氣候傾向率分別為-0.122(mm/d)/10a、-0.476(mm/d)/10a，均未通過顯著性檢驗。小雨降水強度多年平均為2.0 mm/d，最強的年份為2002年、2009年(2.6mm/d)，最弱年份為1986年(1.5mm/d)；中雨強度多年平均為13.7 mm/d，最強的年份為1988年(17.7mm/d)，最弱年份為1970年、1996年(11.3mm/d)。

3.2.3 季節(jié)變化 長江源地區(qū)四季分明，各季節(jié)降水特征明顯不同。隨著全球及區(qū)域氣候變化，各季節(jié)的降水也隨之發(fā)生變化。通過計算58a間各季節(jié)降水量、降水日數(shù)和降水強度的變化趨勢后發(fā)現(xiàn)(見表3)，四季降水量和降水日數(shù)均呈增加趨勢，春季增加尤為明顯，且降水量增加趨勢大于降水日數(shù)。夏、秋、冬季降水量和降水日數(shù)增加趨勢不明顯。

3.2.4 年代變化 表4為1962～2019年長江源地區(qū)不同降水量和降水日數(shù)的年代變化。由此得知，年降水量20世紀(jì)60～70年代呈增加趨勢，80年代開始減少，90年代出現(xiàn)極小值261.8 mm，21世紀(jì)初期呈顯著增加趨勢，21世紀(jì)10年代又開始減少。年降水日數(shù)與年降水量變化趨勢不同步，年降水日數(shù)呈逐年代增加趨勢。小雨降水量呈逐年代增加趨勢，小雨降水日數(shù)除21世紀(jì)初期減少，其余年代均呈增加趨勢。中雨降水量在20世紀(jì)60～70年代呈增加趨勢，80年代開始減少，90年代出現(xiàn)極低值55.3 mm，21世紀(jì)初期增加明顯，21世紀(jì)10年代又開始減少，中雨日數(shù)與中雨降水量的變化趨勢一致。大到暴雨降水量呈增—減—增—減—增—減趨勢，80年代增加最明顯，90年代減少最明顯。大到暴雨降水日數(shù)年代變化趨勢與大到暴雨降水量同步。

表4 1962～2019年長江源地區(qū)不同等級降水量和降水日數(shù)的年代變化

3.3 不同等級降水對總降水的貢獻

不同等級降水量變化與降水日數(shù)和降水強度間關(guān)系密切且關(guān)系復(fù)雜。為更好的認(rèn)識不同等級降水與總降水之間的關(guān)系，分別計算出不同等級降水量(日數(shù))對總降水量(日數(shù))的貢獻率。

3.3.1 不同等級降水量的貢獻 不同等級降水量與總降水量的百分比，能反映不同等降水量對總降水量的貢獻。近58a長江源地區(qū)小雨降水量貢獻率最大，為70.5%；中雨降水量貢獻率明顯小于小雨降水量貢獻率，其值為26.4%；大雨到暴雨量貢獻率最低，只有3.1%。以上表明，小雨降水量在長江源地區(qū)占主導(dǎo)地位。

3.3.2 不同等級降水日數(shù)的貢獻 進一步分析不同等級降水日數(shù)在總降水日數(shù)中的貢獻率。近58a長江源地區(qū)小雨降水日數(shù)貢獻率最大，為94.4%；中雨降水日數(shù)貢獻率明顯小于小雨降水日數(shù)貢獻率，其值為5.3%；大雨到暴雨日數(shù)貢獻率最低，只有0.3%。由此可見，長江源地區(qū)降水日數(shù)的增減基本上受到小雨日數(shù)的影響。

4 結(jié)論與討論

(1)58a來長江源地區(qū)隨著降水量級的增加，其降水量和降水日數(shù)均呈減少趨勢，降水強度呈增強趨勢。

(2)長江源地區(qū)年降水量、年降水日數(shù)和降水強度均呈波動增加趨勢，年降水量和年降水日數(shù)增加趨勢明顯。

(3)小雨、中雨的降水量和降水日數(shù)呈顯著增加趨勢，大到暴雨降水量和降水日數(shù)呈減少趨勢；小雨降水強度呈增加趨勢，中雨和大到暴雨降水強度呈減少趨勢。

(4)四季降水量和降水日數(shù)均呈增加趨勢，春季增加較明顯，且降水量增加趨勢大于降水日數(shù)。夏、秋、冬季降水量和降水日數(shù)增加趨勢不明顯。

(5)長江源地區(qū)小雨降水量(日數(shù))貢獻率最大、中雨降水量(日數(shù))貢獻率其次，大到暴雨降水量(日數(shù))貢獻率最小，因此降水量和降水日數(shù)的增減主要受小雨的影響。

1962～2019年長江源地區(qū)降水量和降水日數(shù)呈顯著增加趨勢，這與青海[6，7]、天峻地區(qū)[9]、柴達木盆地[10]的研究結(jié)果基本吻合，而與中國[2，3]、環(huán)渤海地區(qū)[4]、青藏高原[5]的研究結(jié)論相差很大，有的結(jié)論甚至相反，說明降水受地理位置、地理環(huán)境、地域差異、地形等因素影響。即使同一地區(qū)選擇的站點數(shù)目不一樣，資料起止年限不同，都會對研究結(jié)果產(chǎn)生影響。因此對導(dǎo)致不同等級降水變化的具體原因還得待進一步研究。