1960—2017年河西地區(qū)降水時(shí)空變化特征

王秀娜， 丁永建，3， 王 建， 趙傳成

（1.中國(guó)科學(xué)院西北生態(tài)環(huán)境資源研究院內(nèi)陸河流域生態(tài)水文重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，甘肅蘭州730000；2.中國(guó)科學(xué)院大學(xué)，北京100049；3.中國(guó)科學(xué)院西北生態(tài)環(huán)境資源研究院冰凍圈科學(xué)國(guó)家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，甘肅蘭州730000；4.鹽城師范學(xué)院城市與規(guī)劃學(xué)院，江蘇鹽城224002；5.蘭州城市學(xué)院地理與環(huán)境工程學(xué)院，甘肅蘭州730070）

0 引言

全球氣候變化和頻繁的人類(lèi)活動(dòng)對(duì)全球水文循環(huán)產(chǎn)生了深遠(yuǎn)的影響［1-2］，而干旱地區(qū)作為全球氣候變暖響應(yīng)最敏感的地區(qū)之一，水循環(huán)和生態(tài)系統(tǒng)受到的影響更為顯著［3-5］。降水是全球水循環(huán)的基本組成部分［6］，也是氣候和水文研究最為重要的輸入變量之一，對(duì)于干旱、半干旱地區(qū)而言，降水的變化直接關(guān)系到地表徑流和區(qū)域干濕狀況的變化［7-9］。中國(guó)西北地區(qū)當(dāng)前正處于由暖干向暖濕轉(zhuǎn)型的階段，且全區(qū)根據(jù)轉(zhuǎn)型趨勢(shì)的不同分為顯著轉(zhuǎn)型區(qū)、輕度轉(zhuǎn)型區(qū)和未轉(zhuǎn)型區(qū)三種類(lèi)型［10］，祁連山及其北側(cè)中西段地區(qū)為顯著轉(zhuǎn)型區(qū)，而甘肅、青海邊緣戈壁荒漠地區(qū)屬于輕度轉(zhuǎn)型地區(qū)，且將來(lái)可能會(huì)有所變化［11-12］。

現(xiàn)階段已經(jīng)廣泛展開(kāi)不同區(qū)域降水總量時(shí)空變化的研究工作，青藏高原東部、南部地區(qū)降水線性增長(zhǎng)率顯著高于區(qū)內(nèi)其他區(qū)域，站點(diǎn)則表現(xiàn)為不同程度的下降趨勢(shì)，年際變率介于5.90～26.59 mm·（10a）-1［13-14］；新疆和田地區(qū)小、中降水量和降水日數(shù)的增加是降水年際增加的主要原因［15］；河西地區(qū)降水量、極端降水事件和徑流量變化趨勢(shì)在空間上表現(xiàn)出顯著的東西差異和南北差異，東部地區(qū)降水量變化最為顯著，增幅在20 mm·（10a）-1以上［16-20］，差異的形成主要受海拔和下墊面影響。河西地區(qū)處于亞洲夏季風(fēng)與西風(fēng)帶之間的氣候過(guò)渡地帶［21］，年均蒸發(fā)量可達(dá)2 000～3 000 mm以上，氣候非常干燥，水資源極為珍貴，生態(tài)環(huán)境脆弱，土地承載力非常有限［22-24］，針對(duì)降水日特別是不同級(jí)別降水日數(shù)及強(qiáng)度的變化的研究相對(duì)薄弱。本研究利用河西地區(qū)18個(gè)國(guó)家基本氣象站1960—2017年逐日降水?dāng)?shù)據(jù)，綜合分析了區(qū)內(nèi)多年降水時(shí)空變化特征及不同量級(jí)降水日數(shù)及降水強(qiáng)度的變化趨勢(shì)，有助于深入了解和掌握河西地區(qū)降水變化特征，為區(qū)域更合理的利用水資源及制定防災(zāi)減災(zāi)政策提供參考。

1 研究區(qū)概況

本文研究區(qū)域包含河西三大內(nèi)陸河流域（36.8°～43.0°N、92.9°～104.5°E），文中稱(chēng)河西地區(qū)，由疏勒河流域、黑河流域和石羊河流域三個(gè)內(nèi)陸河流域組成，巴丹吉林沙漠和騰格里沙漠也位于區(qū)內(nèi)，區(qū)域面積31.72×104km2。研究區(qū)深處亞歐大陸腹地，位于青藏高原東北邊緣下行地帶（圖1），由于自然條件惡劣，區(qū)內(nèi)國(guó)家氣象站非常稀少（約0.63個(gè)氣象站/10 000 km2），且分布極不均勻，多數(shù)氣象站集中在海拔1 000～2 000 m的綠洲區(qū)。研究區(qū)氣候以干旱大陸性氣候?yàn)橹?，年平均氣?～9℃，降水稀少，時(shí)空分布極不均勻，已有研究表明4—9月降水量約占全年降水量90%［25］，空間上表現(xiàn)出隨海拔從南部山區(qū)到北部荒漠地帶以及隨經(jīng)度由東南到西北逐漸減少的變化趨勢(shì)。

圖1 河西地區(qū)氣象站及地形分布Fig.1 Geographical location of the Hexi region along with the spatial distribution of meteorological stations

2 數(shù)據(jù)來(lái)源與預(yù)處理

研究數(shù)據(jù)來(lái)源于中國(guó)氣象數(shù)據(jù)網(wǎng)（http：//data.cma.cn/）地面氣候資料日值數(shù)據(jù)集（V3.0），選取河西地區(qū)18個(gè)氣象站1960—2017年逐日降水資料，氣象站點(diǎn)空間分布見(jiàn)圖1，基本信息見(jiàn)表1。中國(guó)地面氣候資料日值數(shù)據(jù)集（V3.0）包含中國(guó)824個(gè)基本氣象站1951年1月以來(lái)的氣象數(shù)據(jù)，數(shù)據(jù)均經(jīng)過(guò)國(guó)家氣象信息中心質(zhì)量控制［26-27］。

表1 河西地區(qū)氣象站點(diǎn)基本信息Table 1 Basic information of meteorological stations in the Hexi region

數(shù)據(jù)集中日降水?dāng)?shù)據(jù)記錄的是北京時(shí)間前一天20：00至當(dāng)日20：00之間的總降水量，將日降水量大于等于0.1 mm統(tǒng)計(jì)為降水日，降雪等固體降水轉(zhuǎn)化為液體降水統(tǒng)計(jì)，參考全國(guó)、甘肅省降水分級(jí)標(biāo)準(zhǔn)［28］，將研究區(qū)日降水?dāng)?shù)據(jù)劃分為6個(gè)等級(jí)：零星小雨（0.1 mm≤日降水＜1 mm）、小雨（1 mm≤日降水＜5 mm）、小到中雨（5 mm≤日降水＜10 mm）、中雨（10 mm≤日降水＜25 mm）、大雨（25 mm≤日降水＜50 mm）、暴雨（日降水≥50 mm）。本研究季節(jié)劃分標(biāo)準(zhǔn)：春季為3—5月，夏季為6—8月，秋季為9—11月，冬季為12月至次年2月。

研究中采用線性?xún)A向趨勢(shì)分析評(píng)價(jià)降水的變化趨勢(shì)。

式中：yi為第i年的觀測(cè)值；xi為年份序列號(hào)；回歸系數(shù)b和常數(shù)a通過(guò)最小二乘法估算?；貧w系數(shù)b的正負(fù)號(hào)表示降水的趨勢(shì)傾向，若b大于0（小于0），說(shuō)明隨時(shí)間x的增加y呈上升趨勢(shì)（下降趨勢(shì)）；b×10稱(chēng)為氣候傾向率，單位為某要素單位·（10a）-1。

為消除降水?dāng)?shù)據(jù)的隨機(jī)波動(dòng)，采用5年趨勢(shì)滑動(dòng)和10年趨勢(shì)滑動(dòng)方法求得降水新序列，然后再計(jì)算其傾向趨勢(shì)。其中5年趨勢(shì)滑動(dòng)采用式（2），10年趨勢(shì)滑動(dòng)采用式（3）。

式中：y'i為第i個(gè)新序列值；yi為原序列值。對(duì)于新序列兩段數(shù)據(jù)采取彈性滑動(dòng)窗口，比如5年趨勢(shì)滑動(dòng)中第1個(gè)值，采用1～3年平均值；第2個(gè)值，采用1～4年平均值；第3個(gè)為正常5年滑動(dòng)平均。

在計(jì)算區(qū)域平均降水參數(shù)時(shí)，考慮到氣象站在空間分布上的不均勻性，為更精確描述各參數(shù)值，引入泰森多邊形法進(jìn)行計(jì)算［29-30］。泰森多邊形通過(guò)ArcGIS軟件（Analysis ToolsProximityCreate Thiessen Polygons）實(shí)現(xiàn)，河西地區(qū)各站點(diǎn)泰森多邊形控制面積及其權(quán)重見(jiàn)表1。降水強(qiáng)度是用來(lái)描述一定時(shí)期內(nèi)降水量的指標(biāo)，通過(guò)總降水量除以總降水日數(shù)求得，單位為mm·d-1。

3 結(jié)果與討論

3.1 降水特征

根據(jù)河西地區(qū)1960—2017年逐日降水資料，計(jì)算得到各站點(diǎn)多年平均降水量34.8～393.1 mm；根據(jù)泰森多邊形法計(jì)算得到區(qū)域多年平均降水量99.0 mm。區(qū)內(nèi)南部高海拔山區(qū)的祁連、托勒、野牛溝和烏鞘嶺站降水量相對(duì)較高，多年平均降水量介于265.0～393.1 mm，其中祁連站年降水量最高；最北部站點(diǎn)額濟(jì)納旗降水量最低，多年平均降水量?jī)H為34.8 mm，約為祁連站的8.9%。區(qū)內(nèi)降水空間差異性顯著，南部山區(qū)降水量顯著高于北部戈壁荒漠區(qū)，總體表現(xiàn)為降水量從東南向西北的遞減特征［圖2（a）］。對(duì)比圖2（a）和（b），河西地區(qū)各站點(diǎn)多年平均降水量與氣候傾向率顯示出較為一致的空間分布規(guī)律：在多年平均降水量高的站點(diǎn)，降水增加趨勢(shì)顯著，氣候傾向率相對(duì)較高；二者的相關(guān)系數(shù)為0.8601，通過(guò)0.01顯著性水平檢驗(yàn)。

通過(guò)逐年趨勢(shì)、5年趨勢(shì)滑動(dòng)和10年趨勢(shì)滑動(dòng)，對(duì)河西地區(qū)年平均降水量進(jìn)行線性?xún)A向分析。結(jié)果表明，河西地區(qū)年降水量逐年趨勢(shì)、5年趨勢(shì)滑動(dòng)和10年趨勢(shì)滑動(dòng)的相關(guān)系數(shù)分別為0.6711、0.9225和0.9615，10年趨勢(shì)滑動(dòng)的相關(guān)系數(shù)最高，結(jié)果均通過(guò)0.01顯著性水平檢驗(yàn)，三者b值的變化在5%以?xún)?nèi)［圖3（a）］。即河西地區(qū)年平均降水量呈現(xiàn)明顯的上升趨勢(shì)，10年趨勢(shì)滑動(dòng)求得年平均降水量的氣候傾向率為8.72 mm·（10a）-1。本研究得到的氣候傾向率基本與林婧婧等［31］計(jì)算的河西走廊20世紀(jì)80年代中期以來(lái)降水量增加趨勢(shì)8.10 mm·（10a）-1吻合。以10年滑動(dòng)降水變化趨勢(shì)為例，說(shuō)明河西地區(qū)各站點(diǎn)年降水量變化趨勢(shì)［圖2（b）］：各站點(diǎn)年降水量線性?xún)A向趨勢(shì)不盡一致，僅有位于最北端的額濟(jì)納旗年降水量無(wú)變化趨勢(shì)，西北的馬鬃山年降水量呈逐年減少的趨勢(shì)，氣候傾向率為-2.02 mm·（10a）-1；其他各站點(diǎn)均表現(xiàn)為逐年增加的趨勢(shì)，氣候傾向率介于2.04～49.75 mm·（10a）-1，其中，野牛溝降水增加趨勢(shì)最顯著，為49.75 mm·（10a）-1，其次為托勒、烏鞘嶺和祁連，分別為41.93 mm·（10a）-1、38.80 mm·（10a）-1和24.20 mm·（10a）-1。總體來(lái)說(shuō)，河西地區(qū)南部山區(qū)降水表現(xiàn)為較顯著的增加趨勢(shì)，山區(qū)向戈壁荒漠的過(guò)渡區(qū)降水量也呈現(xiàn)增加趨勢(shì)，北部荒漠區(qū)降水變化不明顯或?yàn)闇p少趨勢(shì)。

圖2 1960—2017年河西地區(qū)多年平均降水量及氣候傾向率空間分布Fig.2 Spatial distribution of average annual precipitation and its variability in the Hexi region during 1960—2017

圖3 1960—2017年河西地區(qū)降水變化Fig.3 Annual variations of precipitation in the Hexi region during 1960—2017

河西地區(qū)多年平均月降水量呈現(xiàn)單峰分布，降水量從5月開(kāi)始顯著增加，7月達(dá)到峰值，10月后顯著下降，12月至次年2月降水稀少（圖4）。5—10月夏秋汛期降水量占年降水量89.2%，冬季降水較少，僅占年降水量的3.1%。研究區(qū)大部分站點(diǎn)多年平均月降水量最大值出現(xiàn)在7月，僅有武威、民勤兩站出現(xiàn)在8月。河西地區(qū)屬于溫帶大陸性干旱氣候，夏季降水主要受侵入本地的夏季風(fēng)和西風(fēng)帶影響，帶來(lái)大量水汽，通常在7月水汽通量達(dá)到峰值，隨后便開(kāi)始下降。

圖4 河西地區(qū)月平均降水量Fig.4 Average monthly precipitation in the Hexi region

河西地區(qū)各季節(jié)降水量均呈現(xiàn)顯著上升趨勢(shì)，但春季和秋季的降水日數(shù)顯著增加，降水強(qiáng)度無(wú)明顯變化；夏季降水日數(shù)無(wú)明顯變化，降水強(qiáng)度顯著增加，冬季降水日數(shù)和降水強(qiáng)度均顯著增加（表2）。

表2 1960—2017年河西地區(qū)各季節(jié)降水年際變化趨勢(shì)Table 2 Interannual variation trend of seasonal precipitation in the Hexi region during 1960—2017

3.2 降水日數(shù)總體分布

根據(jù)1960—2017年逐日降水資料，河西地區(qū)多年平均降水日數(shù)36.7天，平均降水強(qiáng)度2.70 mm·d-1。其中零星小雨日數(shù)17.3天，占降水總?cè)諗?shù)的47.1%；其次為小雨，平均降水日數(shù)為13.3天，占降水總?cè)諗?shù)的36.2%；小到中雨降水日數(shù)為4.0天，占比10.9%；中雨2.0天，占比5.4%；大雨及以上降水占比0.5%；小于5 mm降水日數(shù)約占總降水日數(shù)的

83.3%。

對(duì)河西地區(qū)平均降水日數(shù)進(jìn)行逐年、5年趨勢(shì)滑動(dòng)和10年趨勢(shì)滑動(dòng)線性?xún)A向分析。結(jié)果表明，逐年、5年趨勢(shì)滑動(dòng)和10年趨勢(shì)滑動(dòng)相關(guān)系數(shù)分別為0.7315、0.8669和0.8833，均通過(guò)0.01顯著性水平檢驗(yàn)［圖3（b）］。河西地區(qū)平均降水日數(shù)呈現(xiàn)明顯的上升趨勢(shì)，10年趨勢(shì)滑動(dòng)求得年平均降水日數(shù)的增幅為3.18 d·（10a）-1。

同樣對(duì)河西地區(qū)平均降水強(qiáng)度進(jìn)行線性?xún)A向分析。結(jié)果表明，逐年線性?xún)A向分析結(jié)果不能通過(guò)0.1顯著性水平檢驗(yàn)，5年趨勢(shì)滑動(dòng)分析結(jié)果僅能通過(guò)0.05顯著性水平檢驗(yàn)，10年趨勢(shì)滑動(dòng)分析結(jié)果能通過(guò)0.01顯著性水平檢驗(yàn)［圖3（c）］。河西地區(qū)平均降水強(qiáng)度呈現(xiàn)減弱趨勢(shì)，10年趨勢(shì)滑動(dòng)求得平均降水強(qiáng)度的變化速率為-0.04 mm·d-1·（10a）-1。

河西地區(qū)多年平均降水量與各級(jí)別平均降水日數(shù)均呈現(xiàn)顯著性相關(guān)，且通過(guò)0.01顯著性水平檢驗(yàn)。其中，多年平均降水量與中雨級(jí)別的降水日數(shù)相關(guān)性最高，相關(guān)系數(shù)為0.9953，其次是小雨降水日數(shù)，相關(guān)系數(shù)為0.9898，再次為小到中雨降水日數(shù)，相關(guān)系數(shù)為0.9881，大雨及以上降水日數(shù)相關(guān)系數(shù)為0.8699。雖然中雨降水日數(shù)僅占全年降水日數(shù)的5.4%，但與全年降水量的相關(guān)性最大，貢獻(xiàn)最強(qiáng)，影響最大。其次小雨降水日數(shù)占全年降水日數(shù)36.1%，對(duì)全年降水量的貢獻(xiàn)也較高。雖然區(qū)域內(nèi)發(fā)生大雨及以上級(jí)別降水日數(shù)少，但因高強(qiáng)度降水事件極易引發(fā)洪水、滑坡等次生災(zāi)害，也應(yīng)引起足夠重視。

河西地區(qū)降水日數(shù)空間分布總體表現(xiàn)為以托勒至張掖一線為界，東南多、西北少的特征（圖5）。西北部零星小雨、小雨級(jí)別降水日數(shù)普遍較低，額濟(jì)納旗、敦煌和瓜州小雨級(jí)別降水日數(shù)年均小于8.1天，東南部民勤站零星小雨、小雨級(jí)別降水日數(shù)也明顯少于周邊地區(qū)，西北部馬鬃山零星小雨級(jí)別降水日數(shù)明顯偏多；小到中雨、中雨級(jí)別降水日數(shù)以酒泉—金塔—鼎新一線，西北部的大部分地區(qū)年均不足1.0天，東南地區(qū)年均高于2.0天，相較于東南地區(qū)的其他站點(diǎn)，武威、民勤中雨級(jí)別降水日數(shù)明顯偏低，年均少于臨近地區(qū)1.0天；大雨及以上級(jí)別降水日數(shù)空間分布以托勒至張掖一線為界，東南部大雨降水日數(shù)明顯高于全區(qū)平均，西北部大雨降水日數(shù)明顯偏低。

圖5 1960—2017年河西地區(qū)年均降水強(qiáng)度及不同級(jí)別的年均降水日數(shù)空間分布Fig.5 Spatial distribution of average precipitation intensity and different level rain days in the Hexi region during 1960—2017

與降水量年內(nèi)分布特征相似，河西地區(qū)各站點(diǎn)不同級(jí)別降水日數(shù)也表現(xiàn)出顯著的季節(jié)變化特征。圖6為根據(jù)1960—2017年逐日降水資料分季節(jié)統(tǒng)計(jì)的河西地區(qū)各站點(diǎn)不同級(jí)別降水日數(shù)分布圖。結(jié)果顯示河西地區(qū)各站點(diǎn)降水日主要集中在夏季，約占總降水日數(shù)的54.6%；春季與秋季降水日數(shù)接近，但是中雨及以上降水日秋季高于春季；冬季降水量最少，以零星小雨、小雨量級(jí)的降雪為主，沒(méi)有中雨及以上量級(jí)的降雪。

圖6 1960—2017年河西地區(qū)分季節(jié)統(tǒng)計(jì)的各站點(diǎn)不同級(jí)別降水日數(shù)分布Fig.6 Seasonal distribution of different level rain days in the Hexi region during 1960—2017

3.3 不同級(jí)別降水日數(shù)及平均降水強(qiáng)度線性?xún)A向

（1）零星小雨

各站點(diǎn)零星小雨級(jí)別降水日數(shù)均呈現(xiàn)出增加趨勢(shì)，10年趨勢(shì)滑動(dòng)增幅為0.6～9.7 d·（10a）-1，區(qū)域平均增幅為1.70 d·（10a）-1，空間分布呈現(xiàn)東南部站點(diǎn)增幅大，西北部站點(diǎn)增幅較小的特征，其中烏鞘嶺增長(zhǎng)趨勢(shì)最明顯，增幅為9.7 d·（10a）-1，其次為野牛溝，增幅為5.1 d·（10a）-1，額濟(jì)納旗增長(zhǎng)趨勢(shì)最弱，增幅為0.6 d·（10a）-1。在零星小雨級(jí)別平均降水強(qiáng)度10年趨勢(shì)滑動(dòng)分析中，除高臺(tái)、托勒和民勤沒(méi)有表現(xiàn)出明顯的傾向性外，其余站點(diǎn)均表現(xiàn)出較強(qiáng)線性?xún)A向性，均可通過(guò)0.05顯著性水平檢驗(yàn)；部分站點(diǎn)零星小雨平均降水強(qiáng)度下降，降幅為每百年0.02～0.10 mm·d-1，部分站點(diǎn)零星小雨降水強(qiáng)度增強(qiáng)，增幅為每百年0.03～0.08 mm·d-1，區(qū)內(nèi)零星小雨級(jí)別平均降水強(qiáng)度整體表現(xiàn)為下降趨勢(shì)，降幅為每百年0.02 mm·d-1（圖7）。

圖7 1960—2017年河西地區(qū)零星小雨年降水日數(shù)及年均降水強(qiáng)度傾向率空間分布Fig.7 Spatial distribution of average annual sporadic light rain days and precipitation intensity variabilities in the Hexi region during 1960—2017

（2）小雨

各站點(diǎn)小雨降水日數(shù)呈現(xiàn)出明顯的增加趨勢(shì)，10年趨勢(shì)滑動(dòng)增幅為0.3～5.3 d·（10a）-1，區(qū)域平均增幅為1.13 d·（10a）-1。在小雨級(jí)別平均降水強(qiáng)度10年趨勢(shì)滑動(dòng)分析中，瓜州、玉門(mén)鎮(zhèn)、山丹、永昌四站沒(méi)有顯著的變化趨勢(shì)，其他站點(diǎn)均表現(xiàn)出顯著的線性?xún)A向性，通過(guò)0.05顯著性水平檢驗(yàn)，大部分站點(diǎn)小雨級(jí)別平均降水強(qiáng)度表現(xiàn)出逐年下降的趨勢(shì)，降幅為每百年0.16～0.94 mm·d-1，僅有鼎新、民勤和金塔表現(xiàn)出逐年增強(qiáng)的趨勢(shì)，增幅分別為每百年0.50 mm·d-1、0.28 mm·d-1和0.16 mm·d-1，區(qū)內(nèi)小雨級(jí)別平均降水強(qiáng)度整體表現(xiàn)為下降趨勢(shì)，降幅為每百年0.21 mm·d-1（圖8）。

圖8 1960—2017年河西地區(qū)小雨年降水日數(shù)及年均降水強(qiáng)度傾向率空間分布Fig.8 Spatial distribution of average annual light rain days and precipitation intensity variabilities in the Hexi region during 1960—2017

（3）小到中雨

小到中雨降水日數(shù)10年趨勢(shì)滑動(dòng)分析中，僅民勤沒(méi)有顯著的變化趨勢(shì)，其他站點(diǎn)均表現(xiàn)出顯著的線性?xún)A向性，通過(guò)0.1顯著性水平檢驗(yàn)，其中，額濟(jì)納旗、馬鬃山、瓜州和鼎新小到中雨降水日數(shù)呈現(xiàn)減少趨勢(shì)，降幅為0.04～0.19 d·（10a）-1，其他站點(diǎn)的小到中雨降水日數(shù)呈現(xiàn)增長(zhǎng)趨勢(shì)，增幅為0.01～1.68 d·（10a）-1，區(qū)域內(nèi)總體呈現(xiàn)增加趨勢(shì)，平均增幅為0.16 d·（10a）-1。在小到中雨平均降水強(qiáng)度10年趨勢(shì)滑動(dòng)分析中，鼎新、野牛溝、山丹、烏鞘嶺有逐年降低趨勢(shì)，降幅為每百年0.19～0.80 mm·d-1，酒泉、高臺(tái)、托勒、永昌、武威和民勤為增強(qiáng)趨勢(shì)，增幅為每百年0.11～1.00 mm·d-1，區(qū)內(nèi)小到中雨級(jí)別平均降水強(qiáng)度整體表現(xiàn)為上升趨勢(shì)，升幅為每百年0.07 mm·d-1（圖9）。

圖9 1960—2017年河西地區(qū)小到中雨年降水日數(shù)及年均降水強(qiáng)度傾向率空間分布Fig.9 Spatial distribution of average annual light to moderate rain days and precipitation intensity variabilities in the Hexi region during 1960—2017

（4）中雨及以上

河西地區(qū)發(fā)生中雨及以上級(jí)別降水事件次數(shù)較少，大部分站點(diǎn)年均不足1次，在分析降水日數(shù)隨時(shí)間變化中為無(wú)效數(shù)據(jù)，故在中雨分析中選擇年均中雨強(qiáng)度降水日數(shù)4天及以上的站點(diǎn)，不再分析大雨及以上降水隨時(shí)間變化特征。中雨強(qiáng)度降水日數(shù)年均4天及以上的站點(diǎn)僅有6個(gè)，為托勒、野牛溝、祁連、山丹、永昌和烏鞘嶺。

在中雨級(jí)別降水日數(shù)10年滑動(dòng)分析中（表3），6站均表現(xiàn)出顯著增加趨勢(shì)，增幅0.01～1.23 d·（10a）-1，其中山丹通過(guò)0.05顯著性水平檢驗(yàn)，其他5站均能通過(guò)0.01顯著性水平檢驗(yàn)。在中雨級(jí)別平均降水強(qiáng)度10年趨勢(shì)滑動(dòng)分析中，托勒和祁連表現(xiàn)出顯著的增強(qiáng)趨勢(shì)，增幅分別為每百年2.34 mm·d-1和2.36 mm·d-1；永昌和烏鞘嶺為顯著下降趨勢(shì)，降幅分別為每百年1.22 mm·d-1和0.88 mm·d-1，均能通過(guò)0.01顯著性水平檢驗(yàn)，野牛溝和山丹無(wú)明顯變化趨勢(shì)。

表3 1960—2017年河西地區(qū)中雨年際變化趨勢(shì)Table 3 Interannual variation trend of moderate rain in the Hexi region during 1960—2017

上述分析結(jié)果顯示，河西地區(qū)平均降水強(qiáng)度變化速率為-0.04 mm·d-1·（10a）-1，而零星小雨和小雨級(jí)別平均降水強(qiáng)度的變化速率分別為-0.002 mm·d-1·（10a）-1和-0.021 mm·d-1·（10a）-1，小到中雨級(jí)別平均降水強(qiáng)度變化速率為0.007 mm·d-1·（10a）-1，可以推測(cè)中雨及以上級(jí)別降水的平均降水強(qiáng)度呈現(xiàn)下降趨勢(shì)。

4 結(jié)論

通過(guò)分析河西地區(qū)1960—2017年降水量、降水日數(shù)、平均降水強(qiáng)度的年際變化、年內(nèi)分布及不同級(jí)別降水降日數(shù)及降水強(qiáng)度的變化趨勢(shì)，初步得到河西地區(qū)降水變化特征：

（1）河西地區(qū)多年平均降水量為99.0 mm，呈現(xiàn)明顯上升趨勢(shì)，平均傾向率為8.72 mm·（10a）-1，二者顯著相關(guān)。各站點(diǎn)多年平均降水量34.8～393.1 mm，南部山區(qū)降水量顯著高于北部戈壁荒漠區(qū)。多年平均月降水量為單峰分布，5—10月夏秋汛期降水量占年降水量89.2%，各季節(jié)降水量均呈現(xiàn)顯著上升趨勢(shì)。

（2）區(qū)內(nèi)平均降水日數(shù)為36.7天，呈現(xiàn)明顯的上升趨勢(shì)，增幅為3.18 d·（10a）-1。各站點(diǎn)降水日數(shù)空間分布表現(xiàn)為以托勒至張掖一線為界，東南多、西北少的特征，降水日主要集中在夏季，約占總降水日數(shù)的54.6%。平均降水強(qiáng)度2.70 mm·d-1，呈現(xiàn)減弱趨勢(shì)，變化速率為-0.04 mm·d-1·（10a）-1。

（3）零星小雨和小雨降水日數(shù)均呈現(xiàn)增加趨勢(shì)，增幅分別為1.70 d·（10a）-1和1.13 d·（10a）-1，二者平均降水強(qiáng)度均為下降趨勢(shì)，降幅為每百年0.02 mm·d-1和0.21 mm·d-1。小到中雨級(jí)別降水日數(shù)和降水強(qiáng)度呈現(xiàn)增加趨勢(shì)，降水日數(shù)增幅為0.16 d·（10a）-1，平均降水強(qiáng)度升幅為每百年0.07 mm·d-1。河西地區(qū)發(fā)生中雨及以上的降水事件較少，大部分站點(diǎn)年均不足1次，降水日數(shù)長(zhǎng)期變化趨勢(shì)不明顯，綜合分析得知中雨及以上級(jí)別降水的平均降水強(qiáng)度呈現(xiàn)下降趨勢(shì)。