滕州市近50年水資源氣候特征分析

張美玲 陳昭玉 夏云海

摘要根據(jù)滕州市1956~2005年的氣象資料,分析了騰州市近50年水資源的基本特征、變化趨勢(shì)、階段性和突變特征。結(jié)果發(fā)現(xiàn):近50年來(lái),滕州年及夏季水資源呈顯著減少趨勢(shì),水資源變化有明顯的階段性和年代際變化特征,豐枯期交替變化。1976年發(fā)生年水資源偏豐向偏枯的氣候突變,突變后年水資源平均值減少了39%。通過(guò)相關(guān)分析發(fā)現(xiàn),水資源與降水量和蒸發(fā)量具有顯著正相關(guān)性。

關(guān)鍵詞水資源;氣候特征;山東騰州

中圖分類號(hào)P468.0+24文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼A文章編號(hào) 1007-5739(2009)14-0265-02

滕州市是魯南地區(qū)重要的工業(yè)和農(nóng)業(yè)基地之一,經(jīng)濟(jì)發(fā)達(dá),水資源需求相當(dāng)大,而且還在不斷增加,但水資源的供需矛盾日趨嚴(yán)重,已經(jīng)成為制約經(jīng)濟(jì)持續(xù)發(fā)展的主要因素。了解滕州市水資源的氣候特征及其發(fā)展趨勢(shì),對(duì)保持經(jīng)濟(jì)發(fā)展和穩(wěn)定都具有重要意義。

1資料與方法

利用滕州市1956~2005年月平均氣溫及月降水量資料,用高橋浩一郎公式[1]計(jì)算并分析了滕州市水資源50年來(lái)變化特征。

目前常用的氣象水文變化趨勢(shì)分析方法有線性回歸、累積距平以及Mann-Kendall檢驗(yàn)法、滑動(dòng)t檢驗(yàn)[2]等。在水文氣象序列中使用非參數(shù)檢驗(yàn)方法比使用參數(shù)檢驗(yàn)方法在非正態(tài)分布的數(shù)據(jù)和檢驗(yàn)中更為適合。

2結(jié)果與分析

2.1水資源的基本氣候特征

滕州市1956~2005年水資源特征量如表1所示。可以看出,滕州市近50年水資源年平均值為275.4mm;極大值為737.4mm,出現(xiàn)在1957年;極小值為37.5 mm,出現(xiàn)在2002年,極差達(dá)到699.9mm。從各季水資源來(lái)看,夏秋季水資源與年水資源顯著相關(guān),特別是夏季水資源與年水資源相關(guān)系數(shù)高達(dá)0.942,達(dá)到極顯著水平。夏季水資源最豐富,占全年的73%;秋季次之,占全年的14%;春季第3,占全年的10%;冬季最少,占全年的3%。變差系數(shù)以冬季最大,秋季次之,春季第3,夏季最小。

2.2水資源年及四季變化趨勢(shì)分析

近50年來(lái)滕州市年水資源呈顯著減少趨勢(shì)(圖1、表2),氣候傾向率為-33.0mm/10a。MK統(tǒng)計(jì)量高達(dá)-3.187,達(dá)到0.002的顯著水平。從各季來(lái)看,春、秋、冬季水資源變化趨勢(shì)并不顯著,只有夏季水資源呈極顯著減少趨勢(shì),氣候傾向率為-34.3mm/10a。

2.3水資源的階段性變化及突變分析

累積距平曲線(圖2)顯示年水資源變化有明顯的階段性,豐枯期交替變化,大體經(jīng)歷了3個(gè)豐水期和2個(gè)枯水期:1956~1975年是豐水期,正距平年占60%,正距平平均值達(dá)到199.0mm,負(fù)距平平均值僅為-91.1mm;1976~1990年是枯水期,負(fù)距平年占93%;1991~1993年是第2個(gè)豐水期,正距平年占68%;1994~2002年是第2個(gè)枯水期,負(fù)距平年占100%,持續(xù)9年;2003~2005年是第3個(gè)豐水期,正距平年占100%,持續(xù)3年。

用滑動(dòng)t檢驗(yàn)對(duì)滕州年水資源進(jìn)行突變分析發(fā)現(xiàn),年水資源在9～16年的氣候變化尺度上,均有顯著水平超過(guò)0.01的年份,對(duì)比分析發(fā)現(xiàn),當(dāng)n1=n2=16時(shí),突變最為顯著,突變點(diǎn)為1976年,顯著水平達(dá)到0.003。突變前1956～1975年年水資源平均值為358.3mm,突變后1976～2005年平均值為220.1mm,減少了39%。

2.4水資源的年代際變化特征

騰州市1956~2005年水資源距平值的年代際變化如表3所示。可以看出,年及夏季水資源距平變化是極為一致的:20世紀(jì)50年代后期至70年代均為正距平,20世紀(jì)80~90年代為負(fù)距平,2001~2005年為正距平。春季及冬季水資源基本接近正負(fù)交替變化,秋季水資源除20世紀(jì)60年代為正距平外,其余年代均為負(fù)距平。

2.5影響水資源的氣候因子

影響水資源的主要?dú)夂蛞蜃佑薪邓俊⒄舭l(fā)量、平均氣溫等。通過(guò)相關(guān)分析發(fā)現(xiàn)(表4),影響水資源最顯著的因子為降水量,兩者呈正相關(guān),年及四季相關(guān)系數(shù)均達(dá)到了0.001的極顯著水平;其次是蒸發(fā)量,兩者也呈正相關(guān),年及四季相關(guān)系數(shù)均達(dá)到了0.05的顯著水平,其中春、秋、冬3季達(dá)到了0.001的極顯著水平;平均氣溫對(duì)水資源的影響相對(duì)較小,兩者相關(guān)系數(shù)未通過(guò)顯著性檢驗(yàn)。

3結(jié)論

(1)近50年來(lái)滕州年水資源平均值為275.4mm,四季中夏季水資源最豐富,占全年的73%。年及夏季水資源呈顯著減小趨勢(shì),氣候傾向率分別為-33.0mm/10a、-34.3mm/10a。

(2)年水資源變化有明顯的階段性,豐枯期交替變化,可分為3個(gè)豐水期和2個(gè)枯水期。1976年發(fā)生由年水資源偏豐向偏枯的氣候突變,突變后年水資源平均值減少了39%。年及夏季水資源具有極為一致的年代際變化特征。

(3)通過(guò)相關(guān)分析發(fā)現(xiàn),年及各季水資源與降水量及蒸發(fā)量均具有顯著正相關(guān),與平均氣溫相關(guān)不顯著。

(4)相關(guān)分析還發(fā)現(xiàn),作為對(duì)滕州市水資源負(fù)貢獻(xiàn)的蒸發(fā)量與其也有相關(guān)性,這說(shuō)明降水量大,蒸發(fā)量也大,但仍抵消不了降水量的正貢獻(xiàn),決定各季水資源變化的主要因素是降水量的多寡。

4參考文獻(xiàn)

[1] 高紹鳳,陳萬(wàn)隆,朱超群,等.應(yīng)用氣候?qū)W[M].北京:氣象出版社,2001.

[2] 丁裕國(guó),江志紅.氣象數(shù)據(jù)時(shí)間序列信號(hào)處理[M].北京:氣象出版社,1998.