三江平原降水時空變化特征

摘要：了解流域降水時空變化特征是深入探索流域水文氣候變化規(guī)律的基礎。本文運用線性趨勢分析法和空間插值法對三江平原1959—2019年月降水數(shù)據(jù)進行分析，系統(tǒng)揭示三江平原降水的時空變化特征。結果表明，1959—2019年，三江平原年降水呈增加趨勢，季節(jié)降水集中分布在7—8月；在空間維度上，年降水和四季降水總體都呈中部向東南和西北減少的對稱分布特征，夏季降水在中部地區(qū)為負增長，春季降水增速最大，平均增速為5.43 mm/10 a，冬季降水次之，平均增速為1.26 mm/10 a。

關鍵詞：三江平原；降水；時空變化

中圖分類號：P426.614 文獻標識碼：A 文章編號：1008-9500（2023）08-00-03

DOI：10.3969/j.issn.1008-9500.2023.08.012

spatiotemporal variation characteristics of precipitation

in the Sanjiang Plain

LI Lin， ZHANG Zhenqing

（College of Geography and Environmental Science， Tianjin Normal University， Tianjin 300000， China）

Abstract： Understanding the spatiotemporal variation characteristics of precipitation in a watershed is the foundation for in-depth exploration of the laws of hydrological and climate change in the watershed. This paper uses linear trend analysis method and spatial interpolation method to analyze the monthly precipitation data of Sanjiang Plain from 1959 to 2019， systematically revealing the spatiotemporal variation characteristics of precipitation in Sanjiang Plain. The results show that from 1959 to 2019， the annual precipitation in the Sanjiang Plain showed an increasing trend， with seasonal precipitation concentrated from July to August; in terms of spatial dimensions， both annual and seasonal precipitation showed a symmetrical distribution pattern of decreasing from central to southeast and northwest， summer precipitation showed negative growth in the central region， with the highest growth rate in spring with an average growth rate of 5.43 mm/10 a， followed by winter precipitation with an average growth rate of 1.26 mm/10 a.

Keywords： Sanjiang Plain; precipitation; spatiotemporal variation

三江平原是我國緯度最高的平原，位于東亞夏季風邊緣地區(qū)，獨特的地理位置使該地成為對全球變化響應敏感的地區(qū)。作為我國重要的商品糧基地和國家級生態(tài)功能區(qū)，三江平原的氣候變化研究對維護國家糧食安全和生態(tài)保護具有重要作用[1-2]。近年來，已有學者從不同角度對三江平原氣候變化問題開展研究，但是此類研究多側重于三江平原單一維度降水變化特征，時間和空間雙重維度降水變化研究較少[3]。本研究通過三江平原1959—2019年的月降水數(shù)據(jù)，深入分析三江平原降水的時空變化特征。

1 研究區(qū)概況

三江平原是由黑龍江、松花江和烏蘇里江三條一級河流沖積而成的廣闊的沖積平原，是我國緯度最高的平原[4-5]。該區(qū)位于43°50′N～48°27′N，129°11′E～135°05′E之間。受西伯利亞高壓和西風帶影響，本區(qū)屬于溫帶濕潤、半濕潤大陸性季風氣候區(qū)，年均溫度為4 ℃，年降水量為500～600 mm，降水主要集中在7—8月，全年無霜期約為145 d，并伴有長達5個月的冰凍期（11月至次年3月）[6]。

2 數(shù)據(jù)來源與方法

本文以三江平原內(nèi)7個氣象站點60年（1959—2019年）的月降水數(shù)據(jù)為研究資料，為保證數(shù)據(jù)長度的穩(wěn)定性和均一性，對各個站點氣候數(shù)據(jù)的時間一致性進行檢驗[7]。7個氣象站點分別為鶴崗站、寶清站、富錦站、依蘭站、佳木斯站、雞西站和虎林站。本文運用線性趨勢分析法和空間插值法，分析三江平原1959—2019年月降水數(shù)據(jù)，從而明確降水時空變化特征[8]。數(shù)據(jù)處理和繪圖工具有ArcGIS軟件、Excel2021軟件、Origin2019軟件和Matlab2018軟件。

3 結果分析

3.1 降水的時間變化趨勢

對1959—2019年逐月降水數(shù)據(jù)進行線性回歸分析，結果發(fā)現(xiàn)，本區(qū)多年平均降水量為358.23 mm，年降水量在241.13～582.44 mm之間波動，降水量波動變化大，如圖1所示。對年平均降水進行線性擬合，結果發(fā)現(xiàn)，1959—2019年，本區(qū)域降水呈增加趨勢，其降水的線性傾向率為5.9 mm/10 a。2019年是研究期內(nèi)降水最多的年份，年降水量為582.44 mm，1975年為年降水量最少的年份，降水量為241.13 mm。

1974—1980年，年降水普遍較少；1980—1998年，年降水波動變化；1998年以來，年降水呈增加趨勢。降水的年內(nèi)變化差異顯著，降水主要集中在7月和8月，平均降水量分別為123.02 mm和124.49 mm，分別占年降水量的21.69%、21.95%。

三江平原四季的平均降水量分別為31.87 mm、110.54 mm、39.49 mm和6.81 mm，四季降水量分別占年降水量的17%、58%、21%和4%。降水季節(jié)分配不均，呈單峰型分布，四季降水年際變化較大，如圖1所示。春季降水呈增加趨勢，線性傾向率為2.3 mm/10 a，春季降水量少且波動變化不大；夏季降水線性增加趨勢不明顯，降水傾向率為0.27 mm/10 a，降水總體波動較大，夏季降水最大年份為2019年（199.87 mm），最少為1970年（66.47 mm），降水的最大振幅為133.40 mm；秋季降水呈減少趨勢，降水的傾向率為-0.34 mm/10 a，降水波動大，出現(xiàn)多個峰值，例如，2012年、1972年和1994年秋季降水分別為81.40 mm、80.32 mm和77.30 mm，2001年秋季降水最小值為15.30 mm；冬季降水的傾向率最大（7.8 mm/10 a），降水呈顯著增加趨勢，冬季降水總體較少，所以降水年振幅不大。

3.2 三江平原降水的空間分布特征

1959—2019年，三江平原降水量區(qū)域差異明顯，如圖2所示，主要表現(xiàn)為西北部部分地區(qū)降水較多，中部降水較少。其中，降水量最多的是鶴崗站（641.46 mm），最少的是寶清站（527.04 mm），降水區(qū)域差異明顯。年降水傾向率空間分布表明，西北和南部地區(qū)年降水量呈增加趨勢，中部呈減少趨勢，甚至呈負增長。其中，寶清站年降水傾向率為-5.86 mm/10 a，鶴崗站年降水傾向率呈增加趨勢，為12.88 mm/10 a，依蘭站和富錦站年降水傾向率較小，分別為1.46 mm/10 a和1.37 mm/10 a。年降水量的空間變化與年降水傾向率的空間變化基本一致。

春季降水空間變化表現(xiàn)為東南多、中部少，降水從西北和東南向中部減少；夏季降水從西北向東南減少；秋季降水和冬季降水空間變化基本一致，具體表現(xiàn)為從東南向東北減少，與冬季相比，秋季降水量更多。降水增加幅度明顯的是冬季，空間分布呈中部向西北和東南部對稱減小的趨勢；春季降水傾向率的空間變化與冬季一致，但是降水的增加幅度小；夏季降水傾向率的空間差異最大，中部部分地區(qū)呈負增長，降水增加區(qū)域主要集中在西北小部分地區(qū)；秋季降水增加幅度總體較小。四季降水的空間分布和四季降水傾向率的空間變化基本保持一致。雖然夏季降水的增加幅度不高，但是夏季是對年降水量貢獻最多的季節(jié)。

4 結論

本文利用三江平原1959—2019年月降水數(shù)據(jù)，分析其時空變化特征。三江平原年降水波動變化大，降水總體呈上升趨勢，降水年傾向率為5.9 mm/10 a，季節(jié)降水變化顯著，夏季降水占年降水量的比重最大（58%），冬季比重最?。?%）。冬季和春季降水呈增加趨勢（7.8 mm/10 a，2.3 mm/10 a），夏季降水線性增加趨勢不明顯（0.27 mm/10 a），秋季降水呈減少趨勢（-0.34 mm/10 a）。三江平原年降水量的空間變化表現(xiàn)為西北部小興安嶺小部分地區(qū)降水較多，中部降水較少，與年降水傾向率的空間變化基本一致，降水量變化區(qū)域差異明顯。冬季降水的增幅最大，其次為春季、夏季和秋季。秋季降水、冬季降水和降水傾向率的空間變化基本一致，具體表現(xiàn)為從東南向東北減少，但是春季降水的增加幅度?。幌募窘邓畠A向率的空間差異最大，中部部分地區(qū)呈負增長；秋季降水增加幅度總體較小。

參考文獻

1 劉吉平，趙丹丹，田學智，等.1954—2010年三江平原土地利用景觀格局動態(tài)變化及驅(qū)動力[J].生態(tài)學報，2014（12）：3234-3244.

2 尤李俊，王少麗，劉長榮，等.1957—2019年三江平原降雨洪澇特征分析：以綏濱縣為例[J].水資源與水工程學報，2022（4）：40-49.

3 劉春艷，張 科，劉吉平.1976—2013年三江平原景觀生態(tài)風險變化及驅(qū)動力[J].生態(tài)學報，2018（11）：3729-3740.

4 王宗明，宋開山，劉殿偉，等.地形因子對三江平原土地利用/覆被變化的影響研究[J].水土保持通報，2008（6）：10-15.

5 李士峰，崔廣臣，楊國順.三江平原洪澇災害及治理措施[J].水利水電科技進展，2000（1）：65-67.

6 Minxue H，Mitchel R，Michael A，et al.Changes in Extremes of Temperature，Precipitation，and Runoff in California's Central Valley During 1949—2010[J].Hydrology，2017（1）：1-26.

7 迪麗努爾·托列吾別克，姚俊強，毛煒嶧，等.1951—2020年阿富汗氣候變化特征分析[J].干旱區(qū)研究，2022（4）：1036-1046.

8 宋曉林.1950s以來撓力河流域徑流特征變化及其影響因素[D].長春：中國科學院研究生院（東北地理與農(nóng)業(yè)生態(tài)研究所），2012：11-12.