贛北地區(qū)六十年來秋季降水特征與未來風(fēng)險(xiǎn)分析預(yù)估*

段沙麗

(九江市氣象局，江西 九江 332000)

秋季既是收獲的季節(jié)，也是越冬作物播種的季節(jié)。贛北地區(qū)是江西重要的棉油輪作區(qū)，也是重要的水稻種植區(qū)，秋季降水異常偏多或偏少，對(duì)棉花、晚稻的產(chǎn)量形成與收獲以及油菜播種，都會(huì)造成不利影響。而且，雨水的多少、強(qiáng)弱，對(duì)空氣質(zhì)量也會(huì)產(chǎn)生直接影響。

闕志萍，等[1]分析了1961～2015年江西全省平均及5個(gè)分區(qū)代表站(每區(qū)1個(gè))秋季降水量的線性、周期性及突變性特征；顧薇，等[2]分析了1958～2008年我國秋季降水年際變化的特征和可能成因；秦嶺，等[3]揭示了全球季風(fēng)的春秋季風(fēng)降水強(qiáng)度(年較差)年際變化的主模態(tài)；吳拓，等[4]分析了近60 a贛北地區(qū)棉花生長季(4月～7月上旬)降水的韻律特征。文獻(xiàn)未見秋季不同量級(jí)降水年際或年代際變化特征分析的報(bào)道。

本研究以贛北地區(qū)秋季(9～11月)不同量級(jí)降水日數(shù)、最長連續(xù)無降水日數(shù)、累計(jì)降水量等為研究對(duì)象，分析近60多年當(dāng)?shù)厍锛窘邓淖兓卣?，并開展風(fēng)險(xiǎn)預(yù)估，以更好地服務(wù)于鄉(xiāng)村振興與生態(tài)環(huán)境保護(hù)。

1材料與方法

1.1資料來源與處理

氣象數(shù)據(jù)來源于國家氣象信息中心CIMISS氣象數(shù)據(jù)統(tǒng)一服務(wù)接口，時(shí)間序列為1960～2020年，代表站為1959年以來有連續(xù)氣象觀測(cè)的9個(gè)地面氣象臺(tái)站(不含高山站)。陰雨日數(shù)指1 d(或24 h)降水量≥0.1 mm的降水日數(shù)；1 d(或24 h)降水量為0.1～9.9 mm指小雨，為10.0～24.9 mm指中雨，為25.0～49.9 mm指大雨；為50.0～99.9 mm指暴雨，為100.0～249.9 mm指大暴雨，為≥250.0 mm指特大暴雨。

1.2研究方法

以秋季降水量以及秋季不同量級(jí)降水量日數(shù)為研究對(duì)象，使用線性回歸方法，診斷分析研究對(duì)象的線性變化趨勢(shì)和顯著性，把線性相關(guān)的顯著水平p稱為“氣候線性變化趨勢(shì)傾向顯著水平”；把擬合線斜率b稱為“趨勢(shì)傾向率”[5-12]。使用小波方法，分析研究對(duì)象的周期性變化特征，根據(jù)各尺度周期方差，篩選振蕩周期；使用M-K檢驗(yàn)方法，判別研究對(duì)象突變發(fā)生情況[6, 13]。

2 結(jié)果與分析

2.1線性變化特征

2.1.1季降水量

1960～2020年秋季降水量，全區(qū)域(九江市)平均為212.4 mm。其中，全區(qū)域秋季平均降水量最多的年份為1972年和2005年，超過490 mm(占年降水量的30%)，最少的年份為2019年，不足60 mm(不足年降水量的5%)，年變化呈極不顯著的線性遞增趨勢(shì)，如圖1。

圖1 秋季降水量線性趨勢(shì)擬合圖

秋季單站降水量最多的年份超過600 mm(湖口站1972年，瑞昌、永修2站2005年)，最少的年份不足40 mm(都昌站1979、2019年，湖口、永修站2019年)。秋季單站降水量年變化，除湖口站呈不顯著線性遞減趨勢(shì)外，其余8站均呈不顯著的線性遞增趨勢(shì)，如表1。

表1 秋季單站降水量年線性變化相關(guān)分析

2.1.2不同量級(jí)降水日數(shù)

資料分析表明，1960～2020年秋季陰雨日數(shù)，全區(qū)平均為26.6 d；以2020年40.8 d為最多，2000年40.5 d次之；以1979年12.8 d為最少。其中：小雨日數(shù)全區(qū)平均為19.9 d，以1975年32.5 d為最多，1960年4.9 d為最少；中雨日數(shù)全區(qū)平均為4.0 d，以1961年8.0 d為最多，1979年0.6 d為最少；大雨日數(shù)全區(qū)平均為1.4 d；以1981年3.7 d為最多，1979年0.1 d為最少；暴雨及大暴雨累計(jì)日數(shù)全區(qū)平均為1.0 d，以2005年3.2 d為最多，有12 a秋季未出現(xiàn)暴雨。1960年以來，全區(qū)秋季未出現(xiàn)特大暴雨，有11 a出現(xiàn)大暴雨，其中1981、1984、2005年出現(xiàn)區(qū)域性(≥3站)大暴雨。

全區(qū)秋季陰雨日數(shù)年變化呈不顯著的線性遞減趨勢(shì)，趨勢(shì)傾向顯著水平為0.702，趨勢(shì)傾向率約為30 a減少1 d，如圖2-A。其中：0.1～9.9 mm降水日數(shù)呈不顯著的線性遞減趨勢(shì)，如圖2-B；10.0～49.9 mm降水(即中至大雨)日數(shù)呈不顯著的線性遞增趨勢(shì)，如圖2-C；≥50.0 mm降水日數(shù)呈不顯著的線性遞減趨勢(shì)，如圖2-D。

圖2 贛北地區(qū)1960～2020年秋季不同量級(jí)降水日數(shù)線性趨勢(shì)擬合圖

2.1.3最長連續(xù)無降水日數(shù)

盡管最長連續(xù)無降水日數(shù)與干旱程度不完全成正比，但其持續(xù)時(shí)間越長，干旱肯定越嚴(yán)重。贛北地區(qū)秋季最長連續(xù)無降水日數(shù)歷年平均為19 d，歷史最大值為52.2 d(其中永修站達(dá)61 d)，其年變化呈不顯著的線性遞增趨勢(shì)，如圖3。

圖3 最長連續(xù)無降水日數(shù)線性趨勢(shì)擬合圖

2.2周期性變化特征

2.2.1季降水量

圖4表明，1960～2020年贛北地區(qū)秋季降水量變化，存在尺度為14 a的主振蕩周期與3～5 a的次振蕩周期，且主振蕩周期在1960～2010年的各個(gè)年代均有明顯表現(xiàn)。因此可以推斷，未來7～10 a當(dāng)?shù)厍锛窘邓孔兓赡苓M(jìn)入偏少的振蕩周期。

圖4 贛北地區(qū)1960～2020年秋季降水量小波分析圖

2.2.2不同量級(jí)降水日數(shù)

1960～2020年，贛北地區(qū)秋季陰雨日數(shù)年變化，存在3～5 a的主振蕩周期和14～15 a的次振蕩周期，如圖4-A。進(jìn)一步的分析表明，未來7～10 a當(dāng)?shù)厍锛娟幱耆諗?shù)年變化，可能進(jìn)入偏少的周期。

圖5-B～D表明，當(dāng)?shù)?.1～9.9 mm降水日數(shù)年變化，存在3 a的主振蕩周期和22～23 a的次振蕩周期；10.0～49.9 mm降水日數(shù)年變化，存在14 a的主振蕩周期和2 a次振蕩周期以及28 a的長周期；50.0～249.9 mm日數(shù)存在5 a的主振蕩周期和10 a的次振蕩周期以及25～26 a的長周期。分析圖5-B～D可以預(yù)測(cè)，未來7～10 a當(dāng)?shù)厍锛拘∮?、中雨和大雨日?shù)年變化，可能進(jìn)入偏少的振蕩周期；而暴雨以上強(qiáng)降水日數(shù)，則可能進(jìn)入增多的振蕩周期。

圖5 歷年秋季不同量級(jí)降水日數(shù)小波分析圖

2.2.3最長連續(xù)無降水日數(shù)

小波分析結(jié)果表明，近61 a贛北地區(qū)秋季最長連續(xù)無降水日數(shù)年變化，存在3～5 a的主振蕩周期、13 a的次振蕩周期以及22～23 a的長周期。未來10 a，當(dāng)?shù)厍锛咀铋L連續(xù)無降水日數(shù)年變化，可能進(jìn)入偏多的周期。

圖6 歷年秋季最長連續(xù)無降水日數(shù)小波分析圖

2.3突變分析

2.3.1季降水量

M-K檢驗(yàn)分析表明，1960～2020年贛北地區(qū)秋季降水量年變化特征未發(fā)生突變，如圖7。

圖7 歷年秋季降水量M-K檢驗(yàn)分析圖

2.3.2不同量級(jí)降水日數(shù)

贛北地區(qū)近61 a，秋季陰雨日數(shù)年變化，在1981年出現(xiàn)突變點(diǎn)，2007～2011年和2013～2014年出現(xiàn)減少的突變，如圖8-A。其中，小雨日數(shù)年變化，在1981年出現(xiàn)突變點(diǎn)，2007～2011年和2013～2014年出現(xiàn)減少的突變，與陰雨日數(shù)的節(jié)奏相似，如圖8-B；而中雨至大雨以及暴雨至大暴雨日數(shù)年變化特征，均未出現(xiàn)突變，如圖8-C～D。

圖8 歷年秋季不同量級(jí)降水日數(shù)M-K檢驗(yàn)分析圖

2.3.3最長連續(xù)無降水日數(shù)

由圖9可知，贛北地區(qū)秋季最長連續(xù)無降水日數(shù)年變化，1960～1970年代呈減少的趨勢(shì)，在1967年出現(xiàn)突變點(diǎn)，1978年達(dá)到減少的突變狀態(tài)。此后，呈增多的趨勢(shì)，未出現(xiàn)突變。

圖9 贛北地區(qū)秋季最長連續(xù)無降水日數(shù)M-K檢驗(yàn)分析圖

2.4年代際分析

2.4.1季降水量

由表2可知，當(dāng)?shù)厍锛窘邓孔疃嗟氖?980年代，最少的是1960年代和1990年代，前者較后者偏多近3成(約100 mm)，1970、1990和2010年代居中。

表2 全區(qū)各站秋季降水量年代際分布(mm)

2.4.2不同量級(jí)降水日數(shù)

由表3可知，秋季陰雨日數(shù)1970、1980及2010年代偏多，為28 d左右，1990及2000年代偏少，最大年代際差為5.8 d。其中：小雨日數(shù)1990及2000年代偏少，1980、2010年代偏多，最大年代際差為5.5 d；中大雨日數(shù)1970、1990及2000年代偏少，1970、1980年代偏多，最大年代際差為1.9 d，波動(dòng)較??；暴雨至大暴雨日數(shù)2010年代偏少，1980年代偏多，兩者相差為0.4 d，波動(dòng)較小。

表3 秋季不同量級(jí)降水日數(shù)年代際分布(d)

2.4.3最長連續(xù)無降水日數(shù)

秋季最長連續(xù)無降水日數(shù)，2000年代最長，1990年代最短，兩者相差2.4 d，如表4。

表4 秋季最長連續(xù)無降水日數(shù)年代際分布(d)

3 結(jié)論與討論

近61 a，贛北地區(qū)秋季降水量呈不顯著的線性遞增趨勢(shì)，未出現(xiàn)突變，周期性振蕩特征明顯。

秋季陰雨日數(shù)與小雨日數(shù)，均呈不顯著的線性遞增趨勢(shì)，年代際變化存在一定的波動(dòng)，且在2000年代后期至2010年代前期出現(xiàn)過階段性的減少突變，周期性振蕩特征明顯；秋季中大雨日數(shù)呈不顯著的線性遞增趨勢(shì)，年代際波動(dòng)較小，未出現(xiàn)突變，周期性振蕩特征明顯；秋季暴雨至大暴雨日數(shù)呈不顯著的線性遞減趨勢(shì)，年代際波動(dòng)較小，未出現(xiàn)突變，周期性振蕩特征明顯。

秋季最長連續(xù)無降水日數(shù)呈不顯著的線性遞增趨勢(shì)，年代際波動(dòng)較平穩(wěn)，有短期減少的突變，周期性振蕩特征明顯。

未來7～10 a，當(dāng)?shù)厍锛颈┯曛链蟊┯耆諗?shù)可能進(jìn)入偏多的振蕩周期，其他因子均進(jìn)入偏少的振蕩周期，干旱與突發(fā)性強(qiáng)降水的風(fēng)險(xiǎn)并存。