張家口近40年降水量變化特征分析

王新寧 張俊霞 段雯瑜 郭旭暉

摘要 利用1981—2020年張家口地區(qū)14個站點(diǎn)的的逐日降水資料，采用線性趨勢、線性回歸、多項式擬合、Mann-Kendall突變檢驗和t檢驗等方法，分析張家口地區(qū)降水量的變化特征。結(jié)果表明：張家口地區(qū)降水量有顯著的年際和年代際變化，且呈現(xiàn)震蕩遞增的趨勢，上升速率12.8 mm/年;受地形影響，降水量整體偏少且集中在夏季，降水分布不均;突變分析得出降水量在1986、1995和2015年發(fā)生突變。

關(guān)鍵詞 張家口;降水量;變化特征;Mann-Kendall突變檢驗

中圖分類號：P426 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A 文章編號：2095–3305（2021）01–0090–02

降水量是影響人們生活、自然環(huán)境、農(nóng)牧業(yè)生產(chǎn)、生態(tài)系統(tǒng)等的重要因素，也是關(guān)鍵氣候變量之一。隨著全球變暖、氣候變遷，區(qū)域降水量的特征變化成為國內(nèi)外眾多學(xué)者的研究熱點(diǎn)。韓進(jìn)軍等[1]研究了影響柴達(dá)木盆地降水量變化的動力因素。張鑫等[2]對東北三省1961—1990年和1991—2018年兩個時間段降水量變化進(jìn)行了分析。此外，還有很多學(xué)者運(yùn)用小波分析和MK突變檢驗等方法研究降水量的變化特征[3-6]。但針對張家口地區(qū)近年來降水量變化特征的研究相對較少。

張家口市地處華北平原向內(nèi)蒙古高原過渡地帶，屬于東亞大陸季風(fēng)性氣候。全區(qū)西北高，東南低，陰山山脈貫穿其中部，將全區(qū)分為壩上和壩下兩大部分。壩上地區(qū)，海拔高度一般在1 200～1 600 m，地勢平坦，多內(nèi)陸湖淖，包括的縣區(qū)有：張北縣、尚義縣、康?？h、沽源縣和崇禮區(qū)的北部。壩下山巒起伏，兼有山地、盆地、丘陵、河谷等多種地形。本研究采用線性趨勢、線性回歸、多項式擬合、Mann-Kendall突變檢驗和t檢驗等方法分析張家口1981—2020年的降水量變化特征。

1 資料來源和研究方法

利用1981—2020年張家口市縣14個站點(diǎn)（康保、尚義、張家口、沽源、張北、宣化、萬全、崇禮、懷安、赤城、涿鹿、蔚縣、懷來、陽原）（圖1）的逐日氣象資料，采用線性趨勢、線性回歸、多項式擬合和t檢驗等方法分析張家口地區(qū)降水量的變化特征及規(guī)律，采用Mann-Kendall法對降水時間序列進(jìn)行突變分析。

2 結(jié)果

2.1 降水量變化特征

張家口地區(qū)近40年平均降水量為393.7 mm，40年間降水量為279.5～ 543.0 mm。張家口地區(qū)降水的主要來源是來自太平洋的暖濕氣流，水汽經(jīng)過長途跋涉到達(dá)張家口地區(qū)，受小五臺山和軍都山阻擋，氣流越山后水汽含量已經(jīng)很小，因此年降水量較少，只有華北平原的2/3[7]。

張家口地區(qū)降水量年際變化顯著，且呈現(xiàn)震蕩遞增的趨勢，上升速率12.8 mm/年;極小值279.5 mm出現(xiàn)在1997年，極大值543.0 mm出現(xiàn)在1995年;張家口地區(qū)降水量年代際變化也很大，總體呈增加—減小—增加的變化趨勢，谷值出現(xiàn)在20世紀(jì)末和21世紀(jì)初，峰值出現(xiàn)在20世紀(jì)90年代中前期和21世紀(jì)10年代末期（圖2）。

張家口地區(qū)降水主要集中在夏季，夏季平均降水量為245.0 mm，春季平均降水量為61.6 mm，秋季平均降水量為79.3 mm，冬季平均降水量7.9 mm，其中夏季降水量占全年的62.2%，且以分布不均勻的雷陣雨為主（圖3）。此外，張家口地區(qū)降水分布不均，年平均降水量最多的是崇禮為473.1 mm，最少的是康保為344.2 mm。這是由于張家口地域廣闊，地形復(fù)雜，壩上因地勢高，暖濕空氣經(jīng)軍都山和壩頭的兩次聚然阻擋，水汽來源不豐富，降水量較少，年降水量為330～400 mm，壩下降水量的分布趨勢和地形密切相關(guān)，地域間差異很大。山區(qū)因地形對暖濕空氣的抬升作用，降水較多，年降水量在400～500 mm。北面崇禮至龍關(guān)的多雨中心年降水量在450 mm以上。河谷地帶降水皆較周圍少，年降水量在400 mm以下。宣化至涿鹿一線是一個相對少雨中心，年降水量不足400 mm。陽原西城一帶，由于東南部有恒山余支阻擋水汽的輸送，年降水量只有340 mm。

2.2 年降水量突變分析

利用Mann-Kendall突變檢驗法對張家口地區(qū)1981—2020年的年降水量進(jìn)行突變分析，采用t檢驗去除非氣候突變點(diǎn)的干擾[8]，取置信度95%，闕值±1.96，結(jié)果顯示UF與UB曲線在信度區(qū)間內(nèi)在1986年、1995年和2015年共3個突變點(diǎn)。1986至20世紀(jì)90年代中前期年降水量呈現(xiàn)上升趨勢，1995至21世紀(jì)初年降水量下降趨勢，2015年之后年降水量又呈現(xiàn)上升趨勢（圖4）。

3 結(jié)論

利用線性回歸、多項式擬合、Mann-Kendall等方法對張家口地區(qū)1981—2020年降水量變化特征進(jìn)行分析得知：張家口地區(qū)年降水量相對較少，且主要集中在夏季，近40年年平均降水量為393.7 mm，40年間降水量為279.5～543.0 mm，年際變化顯著，且呈現(xiàn)震蕩遞增的趨勢，上升速率12.8 mm/年。張家口地區(qū)降水分布不均，年平均降水量最多的是崇禮為473.1 mm，最少的是康保為344.2 mm。利用Mann-Kendall方法分析得到1986年、1995年和2015年是突變年份。1986至20世紀(jì)90年代中前期年降水量呈現(xiàn)上升趨勢，1995至21世紀(jì)初年降水量呈現(xiàn)下降趨勢，2015年之后年降水量又呈現(xiàn)上升趨勢。

參考文獻(xiàn)

[1] 韓進(jìn)軍，王建萍，陳亮，等.影響柴達(dá)木盆地降水量變化的主要天氣動力因素[J].干旱區(qū)研究，2020（2）：314-324.

[2] 張鑫，曹蕾，杜靜，等.東北三省1961—1990年與1991—2018年降水量變化綜合觀測[J].江蘇農(nóng)業(yè)科學(xué)，2020（21）：282-287.

[3] 王濤，霍彥峰，羅艷.近300a來天山中西部降水與太陽活動的小波分析[J].干旱區(qū)研究，2016（4）：708-717.

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責(zé)任編輯：黃艷飛

Analysis on the Charac-teristics of Precipitation Changes in Zhangjiakou in the past 40 years

WANG Xin-ning et al （Zhangjiakou Meteorological Bureau， Zhangjiakou， Hebei 075000）

Abstract Using the daily precipitation data of 14 stations in Zhangjiakou area from 1981 to 2020， linear trend， linear regression， polynomial fitting， Mann-Kendall mutation test and t test were used to analyze the change characteristics of precipitation in Zhangjiakou area. The results show that the precipitation in Zhangjiakou area has significant inter-annual and inter-decadal changes， and presents an increasing trend of fluctuations， with a rising rate of 12.8 mm/year. Due to the topography， the overall precipitation is relatively small and concentrated in summer， and the precipitation is unevenly distributed; The mutation analysis showed that the precipitation had abrupt changes in 1986， 1995 and 2015.

Key Words Zhangjiakou; Precipitation; change

characteristics; Mann-Kendall mutation test