近49年那曲市汛期降水變化特征

邊瑪羅布 達(dá)瓦澤仁 央美 扎西羅杰 次旺

摘要 利用那曲市6個(gè)氣象站1971—2019年汛期（5—9月）逐日、逐月、逐年降水資料，分別采用滑動(dòng)平均法、累計(jì)距平、Mann-Kendall突變檢驗(yàn)等方法，研究降水的趨勢(shì)性及周期性變化。結(jié)果表明，近49年來那曲市汛期降水量增幅為14.231 mm/10 a;20世紀(jì)70年代初至90年代初汛期降水有弱的增長，90年代末汛期降水量增長較明顯，進(jìn)入21世紀(jì)初以后汛期除嘉黎縣有較明顯的增漲趨勢(shì)外，其余各站汛期降水量呈減弱趨勢(shì);各站點(diǎn)汛期降水的累積距平為負(fù)距平，汛期降水呈偏少狀態(tài)，從累積距平的變化趨勢(shì)來看歷年汛期降水總體呈波動(dòng)上升的變化態(tài)勢(shì);根據(jù)Mann-Kendall突變檢驗(yàn)來看近49年各站點(diǎn)汛期降水呈增長趨勢(shì)，結(jié)合每個(gè)站點(diǎn)的累積距平有且只有一次突變，各站點(diǎn)全是降水增多突變;近49年那曲市汛期降水空間分布特征呈由東向西遞減，且汛期降水主要集中在每年的7月份;汛期雨日占全年雨日的73.0%，汛期小雨（≥0.1 mm）的雨日占整個(gè)汛期雨日的88.0%。

關(guān)鍵詞 汛期;降水量;變化特征;那曲市

中圖分類號(hào) S 161.6? 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼 A? 文章編號(hào) 0517-6611（2021）23-0217-04

doi：10.3969/j.issn.0517-6611.2021.23.061

Variation Characteristics of Precipitation in Flood Season of Nagqu in Recent 49 years

Bianmaluobu1， Dawazeren2， Yangmei2 et al

（1.Tibet Meteorological Observatory，Lhasa，Tibet 850000;2.Naqu Meteorogical Bureau，Nagqu，Tibet? 852000）

Abstract Using the daily， monthly and yearly precipitation data of the 6 weather stations in Nagqu City during the flood season （May-September） from 1971 to 2019， the moving average method， cumulative anomaly， Mann-Kendall mutation test and other methods were used to study the trend and periodic changes of precipitation.The results showed that the precipitation in Nagqu City during the flood season had increased by 14.231 mm/10a in the past 49 years;there was a weak increase in the precipitation during the flood season from the early 1970s to the early 1990s， and the increase in the precipitation during the flood season in the late 1990s was more obvious;after the beginning of the 21st century， except for Jiali County， which had a more obvious trend of increase during the flood season， the precipitation at the rest of the stations showed a weakening trend during the flood season.The cumulative anomaly of the precipitation during the flood season at each station was negative， and the precipitation during the flood season is relatively less.From the trend of the cumulative anomaly， the overall precipitation during the flood season has fluctuated and increased over the years;from the change trend of the cumulative anomaly， the overall precipitation in the flood seasons over the years had shown a fluctuating and rising trend.According to the Mann-Kendall mutation test， the precipitation at each station during the flood season had shown an increasing trend in the past 49 years. Combined with the cumulative anomaly at each station， there was only one mutation， and all stations had a sudden increase in precipitation.In the past 49 years， the spatial distribution of precipitation during the flood season in Nagqu City showed a decreasing trend from east to west， and the precipitation during the flood season was mainly concentrated in July each year.Rainy days in the flood season accounted for 73.0% of the annual rainy days， and rainy days with light rain （≥0.1 mm） in the flood season accounted for 88.0% of the rainy days in the entire flood season.

Key words Flood season;Precipitation;Change characteristics;Nagqu City

作者簡介 邊瑪羅布（1993—），男，西藏那曲人，助理工程師，從事中短期天氣預(yù)報(bào)和氣象服務(wù)工作。通信作者，助理工程師，從事氣候變化與監(jiān)測(cè)研究。

收稿日期 2021-04-01;修回日期 2021-05-07

在全球變暖的氣候大背景下，青藏高原受天然的地勢(shì)地形和獨(dú)特的氣候影響，高原地面降水年際變化大，干濕季分明，周順武等[1]研究發(fā)現(xiàn)高原全年的降水主要集中在汛期（5—9月），大部分地區(qū)汛期降水量占全年降水量的80%以上。高原氣象工作者對(duì)青藏高原降水進(jìn)行了大量研究[1-6]，高原降水具有顯著的時(shí)空變化特征，高原地面降水呈增多趨勢(shì)，其中藏北一帶增多較明顯。汛期是出現(xiàn)各類氣象災(zāi)害或氣象次生災(zāi)害的高發(fā)期，如雷電、冰雹、短時(shí)強(qiáng)降水、洪澇、滑坡和泥石流等。而那曲市重要的牧業(yè)生產(chǎn)生活活動(dòng)均在汛期，如采挖蟲草、轉(zhuǎn)移牧場(chǎng)、各類工程建筑的最佳工期、各類農(nóng)牧事活動(dòng)等。所以研究歷年汛期降水資料，將對(duì)未來進(jìn)一步做好汛期降水預(yù)報(bào)有很大的幫助，從而可以減少農(nóng)牧民在汛期農(nóng)牧事活動(dòng)期間的財(cái)產(chǎn)損失和人畜傷亡。

藏北那曲每年的降水主要集中在汛期（5—9月），與高原其他地方是相似的。央美等[7-9]研究提出那曲降水量逐年在增加，夏季增加最明顯，其中那曲西部增加速度較快。

筆者依據(jù)那曲市6個(gè)氣象基準(zhǔn)站為研究站點(diǎn)，利用1971—2019年汛期（5—9月）逐日、逐月的降水資料，分析近49年來那曲市汛期降水時(shí)空分布與汛期降水趨勢(shì)。

1 資料與方法

1.1 資料來源

該研究選取那曲市6個(gè)氣象站為研究站點(diǎn)，所采用的數(shù)據(jù)是1971—2019年實(shí)測(cè)汛期降水量，數(shù)據(jù)資料可靠。根據(jù)站點(diǎn)所在位置分為中部、東部、西部3個(gè)區(qū)域，索縣和嘉黎縣為東部，那曲縣和安多縣為中部，申扎縣和班戈縣為西部。

1.2 研究方法

1.2.1 滑動(dòng)平均法。

滑動(dòng)平均法也稱移動(dòng)平均法。對(duì)序列x1，x2，…，xn 的幾個(gè)前期值和后期值取平均，得到光滑化的新序列yt，其數(shù)學(xué)式表示為：

yt=12I+1Ii=-Ixt+i（1）

當(dāng)I=2時(shí)為5點(diǎn)滑動(dòng)平均，I=3時(shí)為7點(diǎn)滑動(dòng)平均，以此類推。

1.2.2 累積距平。

累積距平也是一種常用的、由曲線直觀判斷變化趨勢(shì)的方法。對(duì)于序列x，其某一時(shí)刻t的累積距平表示為：

t=ti=1（xi-） （t=1，2，…，n）

=1xni=1xi（2）

將n個(gè)時(shí)刻的累積距平值全部算出，即可繪出累積距平曲線進(jìn)行趨勢(shì)分析。

1.2.3 Mann-Kendall突變檢驗(yàn)[10]。

對(duì)于具有n個(gè)樣本量的時(shí)間序列x，構(gòu)造一秩序列：

Sk=ki=1ri（k=2，3，…，n）（3）

其中

ri=1xi>xj

0xi≤xj（j=1，2，…，i）

可見秩序列Sk是第i時(shí)刻數(shù)值大于第j時(shí)刻值個(gè)數(shù)的累計(jì)數(shù)。

在時(shí)間序列隨機(jī)獨(dú)立的假定下，定義統(tǒng)計(jì)量：

UFk=Sk-E（Sk）var（Sk）（k=1，2，…，n）（4）

式中，UF1=0，E（Sk）、var（Sk）是累計(jì)數(shù)Sk的均值和方差，在x1，x2，…，xn相互獨(dú)立且具有相同連續(xù)分布時(shí)，它們可由下式算出：

E（Sk）=k（k-1）4

var（Sk）=k（k-1）（2k+5）72（k=2，3，…，n）（5）

UFi為標(biāo)準(zhǔn)正態(tài)分布，它是按時(shí)間序列x序列x1，x2，…，xn計(jì)算出的統(tǒng)計(jì)量序列，給定顯著水平α，查正態(tài)分布表，若|UFi|>Uα，則表明序列存在明顯的趨勢(shì)變化。

按時(shí)間序列x逆序xn，xn-1，…，x1，再重復(fù)上述過程，同時(shí)使UBk=-UFk（k=n，n-1，…，1），UB1=0。

這一方法的優(yōu)點(diǎn)在于不僅計(jì)算簡便，而且可以明確突變開始的時(shí)間，并指出突變區(qū)域。

2 結(jié)果與分析

2.1 汛期降水趨勢(shì)分析

利用線性趨勢(shì)和5年滑動(dòng)平均對(duì)那曲市降水進(jìn)行趨勢(shì)分析，從圖1可以看出，1971—2019年那曲各站汛期降水量總體呈上升趨勢(shì)，升幅為14.231 mm/10 a;從滑動(dòng)平均變化曲線來看，1971—2004年呈波動(dòng)上升趨勢(shì)，其中1990年汛期降水經(jīng)歷一次較強(qiáng)的下降期，2005年后汛期降水量呈減弱趨勢(shì)。

再從單站變化曲線來看（圖略），那曲市中部兩站（那曲縣、安多縣）汛期降水量變化趨勢(shì)相似，1971—2004年汛期降水量有較為明顯的增加，其中20世紀(jì)90年代末增加最明顯;進(jìn)入21世紀(jì)后汛期降水量波動(dòng)較明顯，總體呈減弱趨勢(shì)。那曲市西部兩站（申扎縣、班戈縣）汛期降水量變化趨勢(shì)相似，1971—1991年汛期降水量波動(dòng)較明顯，總體呈增加趨勢(shì);1994—2011年汛期降水量增加較明顯;2012年后汛期降水量總體呈減弱趨勢(shì);其中2015年初夏那曲西部及安多縣出現(xiàn)過晴熱少雨的干旱天氣。那曲市東部兩站（索縣、嘉黎縣）汛期降水量增減趨勢(shì)較為相似，均是呈雙峰型，雖然波峰、波谷的時(shí)間略有不同，但是趨勢(shì)是相似的;且2003年出現(xiàn)了49年內(nèi)汛期最大的降水量（表1），達(dá)到了峰值。

2.2 汛期降水的累積距平

從圖2可以看出，6個(gè)站點(diǎn)的累積距平曲線為單谷型的，且累積距平為負(fù)距平，波谷一般出現(xiàn)在20世紀(jì)90年代初至21世紀(jì)初。

那曲市汛期降水累積距平以負(fù)值為主，汛期降水呈偏少狀態(tài)，但是從累積距平變化曲線來看，歷年汛期降水總體呈波動(dòng)上升的變化態(tài)勢(shì)。20世紀(jì)90年代初至21世紀(jì)初均達(dá)到了谷底，表明20世紀(jì)90年代汛期降水呈偏少狀態(tài)，且20世紀(jì)90年代偏少最為明顯，2002—2019年汛期降水累積距平呈增漲趨勢(shì)，但仍然處于偏少狀態(tài)。

累積距平的曲線變化形態(tài)較直觀，總體呈一個(gè)單谷型曲線，說明49年來那曲市汛期降水經(jīng)歷了一次顯著的波動(dòng)，那曲市汛期降水累積距平曲線的谷值是在1998年。各站點(diǎn)的顯著波動(dòng)具體時(shí)間將結(jié)合Mann-Kendall方法再進(jìn)一步確定。

2.3 汛期降水的突變檢驗(yàn)

采用Mann-Kendall法檢驗(yàn)1971—2019年那曲市6個(gè)站點(diǎn)汛期降水量的突變，給定顯著性水平α=0.05，即μ0.05=1.96，計(jì)算結(jié)果如圖3所示。從圖3可以看出，中部的那曲和安多以及西部的班戈和申扎都是降水增加趨勢(shì)，發(fā)生突變時(shí)間略有不同;東部的索縣和嘉黎雖然沒有中西部那么相似，但汛期降水變化趨勢(shì)仍為增加。

根據(jù)那曲市6個(gè)站點(diǎn)的汛期降水M-K方法分析，UF的值大于0，表明汛期降水呈增加趨勢(shì)，近49年各站點(diǎn)汛期降水呈增加趨勢(shì)。根據(jù)UF和UB曲線的交點(diǎn)位置來判斷汛期降水是否有突變，為了更準(zhǔn)確地確定突變時(shí)間點(diǎn)，結(jié)合累積距平變化曲線，近49年各站點(diǎn)的汛期降水有且只有一次突變，分別為那曲1986年、安多1987年、班戈2002年、申扎1996年、索縣1999年和嘉黎1987年，且各站全是降水增多突變。

2.4 汛期降水分布特征

2.4.1 汛期降水時(shí)空分布特征。

西藏夏季降水量最多，根據(jù)近49年那曲市5—9月月平均降水量資料分析（圖4），那曲市汛期降水量主要集中在7月份，降水量最少的為5月份，5—9月份降水量分布由西向東遞增。整個(gè)汛期降水量空間分布特征呈東部>中部>西部，平均來說汛期每月降水量東部大于100 mm、中西部在50～100 mm。那曲汛期降水具有顯著的時(shí)空變化特征。

2.4.2 汛期雨日變化分布特征。

從1971—2019年那曲市6個(gè)站點(diǎn)汛期雨日變化情況來看（圖5），汛期雨日東部100 d以上，中部90 d左右，西部80 d左右;雨日最多的出現(xiàn)在1974年的嘉黎縣，達(dá)126 d，也就是占整個(gè)汛期的82.3%;最少的為2015年的班戈縣，為53 d，僅占整個(gè)汛期的34.6%。

各站點(diǎn)有小幅的增長趨勢(shì)，其中安多縣增幅最大，為1.4 d/10 a;班戈縣增幅最小，為0.3 d/10 a。

從近49年全年降水各雨日的占比（表2）可以看出，出現(xiàn)小雨（≥0.1 mm）的概率索縣最高，為91.6%;出現(xiàn)中雨（≥10.0 mm）和大雨（≥25.0 mm）的概率均是嘉黎縣最高，分別為17.5%和1.5%。那曲市汛期出現(xiàn)小雨的概率最高，平均達(dá)88.0%;其次是中雨，有11.1%的概率，最后出現(xiàn)大雨和暴雨（≥50.0 mm）的概率不足2%。

3 結(jié)論與討論

（1）近49年來那曲市汛期降水量增幅在14.231 mm/10 a;1971—2004年呈波動(dòng)上升趨勢(shì)，其中，1990年汛期降水經(jīng)歷一次較強(qiáng)的下降期，2005年后汛期降水量呈減弱趨勢(shì)。

（2）那曲市各站點(diǎn)的汛期降水累積距平均為負(fù)值，汛期降水呈偏少的狀態(tài)，但是從累積距平變化趨勢(shì)來看歷年汛期降水總體呈波動(dòng)上升的變化態(tài)勢(shì)。

（3）近49年那曲市汛期降水呈增加趨勢(shì)，每個(gè)站點(diǎn)有且只有一次突變，且各站點(diǎn)全是降水增多突變。

（4）近49年那曲市整個(gè)汛期降水空間分布特征呈由東向西遞減，且汛期降水主要集中在7月份;那曲市汛期雨日占全年雨日的73.0%，汛期小雨（≥0.1 mm）雨日占整個(gè)汛期雨日的88.0%。

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