玉屏縣 51a降水事件變化趨勢及突變分析

吳麗華,楊 明,楊文雄

(貴州省玉屏侗族自治縣氣象局,貴州 玉屏 554000)

玉屏縣 51a降水事件變化趨勢及突變分析

吳麗華,楊 明,楊文雄

(貴州省玉屏侗族自治縣氣象局,貴州 玉屏 554000)

統計分析玉屏縣 1959—2009年降水量,結果表明:51a來玉屏縣的年降水量與全國年降水量變化趨勢一樣不顯著,但春、秋季的降水量呈線性下降趨勢,夏季降水量則呈線性上升趨勢。年日最大降水量無顯著的趨勢性變化,其暴雨日數呈增多趨勢,中等雨日和有量雨日呈減少趨勢。近 51a玉屏縣降水量、年最大降水、中等雨日數、有量雨日數、暴雨日數均無明顯突變發生,但暴雨量對總降水量的貢獻變大。

降水事件;變化趨勢;突變分析

1 引言

在全球氣候變曖背景下,近 100a全國年降水量變化趨勢不顯著,但年代際波動較大,20世紀初和30—50年代年降水量偏多,20年代和 60—80年偏少,近 50a來全國的年平均降水量同樣沒有呈現顯著變化趨勢[1]。但近 20a來降水呈增加趨勢。近50a來,中國年降水量變化趨勢存在明顯的區域差異,長江中下游和東南地區年降水量平均增加了 60～130mm,西部大部分地區的年降水也有比較明顯的增加,華北、西北東部等地區年降水量呈下降趨勢[1]。與降水相關的極端天氣氣候事件具有明顯的區域性,長江中下游流域和東南丘陵地區夏季暴雨日數增多較明顯[1]。貴州區域年降水量 20世紀70年代和 90年代較多,80年代最少,其年降水低于歷史平均[2]。在這樣大背景下,玉屏的降水事件變化又發生了怎樣的變化,是否是與全國氣候變化有一致性,本文利用玉屏縣地面觀測站 1959—2009年的降水資料,應用統計學方法進行分析研究。

2 方法

2.1 氣候傾向率

平均降水的氣候傾向率采用一次線性方程表示,即:

式中 Ti為平均降水,ai為時間,a1×10為氣候傾向率,表示平均降水每 10年的變化率。

2.2 累計距平和信噪比

氣候突變是氣象要素變化過程中存在的某種不連續現象,因此常用累積距平曲線來確定它,即使用指標:

式中 xi為降水歷年值降水時多年平均氣候值。若指標絕對值達到最大時,對應的 t為突變年份。

為了檢驗轉折是否達到氣候突變的標準,對轉折年份計算它們的信噪比 S/N,計算公式如下:

式中,x1、x2和 s1、s2分別為轉折年份前后兩階段降水量的平均值和標準差。當 S/N>1.0時認為存在氣候突變,最在信噪比的時間定義為氣候突變出現的時間。

3 氣候傾向率

3.1 年、季降水量

根據近 51a降水的氣候傾向率分析(表 1),玉屏縣 51a來年降水幾乎沒有趨勢性變化,春、秋兩季的降水量呈下降趨勢,下降速率分別為 15.6mm/10a和9.8mm/10a,夏季降水量呈線性上升趨勢,上升速率25.5mm/10a,冬季降水量沒有趨勢性變化,春季降水量自 20世紀 90年代后下降趨勢明顯,夏季自 90年代開始表現為大部分年份降水量高于平均值(圖略)。

圖 1為玉屏縣 51a降水量的標準化系列和 9年二項式平滑曲線及線性擬合直線,從圖中可以看出,20世紀 60年代和 90年代降水為偏多時段,70 -80年代為降水偏少時段,降水最多的年份是 1967年,最少的年份是 1985年,1990年以來,大部分年份的降水均高于常年。

表 1 玉屏縣 51年降水的氣候傾向率(單位:mm/10a)

圖 1 年降水量變化曲線

3.2 年最大日降水量

圖 2給出了玉屏縣逐年日最大降水量時間變化序列,年日最大降水量沒有出現顯著的趨勢性變化,但年代際波動較大,20世紀 70～80年代和 2000年代初年為偏少階段,60年代后期和 80年代后期為相對偏多階段,年日最大降水量最在值出現在1960年,為 226.2mm,年日最大降水量變化趨勢與年降水量變化具有一致性。

圖 2 年日最大降水變化曲線

3.3 中等雨日

中等雨日即 10mm≤日降水量 <50mm的降水日數,圖 3給出了玉屏縣中等雨日隨時間的變化趨勢,中等雨日數在減少,以 0.2d/10a趨勢速率減少。玉屏縣中等強度降水日數年平均為 33d,20世紀 60至 70年代中等雨日偏多,80年代相對偏少。2000年后呈下降趨勢。

3.4 有量降水日數

日降水量≥0.1mm的降水日數定義為雨日,圖4是玉屏縣有量降水日的時間序列,有量降水日呈減少趨勢,以 2.1d/10a趨勢速率減少。20世紀 60年代及 80年代有量雨日偏少,70年代及 90年代有量雨日偏多,2000年后有量雨日顯著減少。

圖 3 中等雨日變化曲線

圖 4 有量雨日變化曲線

3.5 暴雨日數

將 20時～20時降水量≥50mm的降水事件都歸為暴雨。圖 5給出了 1959～2009年玉屏縣玉屏縣暴雨日數變化。玉屏縣暴雨日數呈增多趨勢,以0.2d/10a趨勢速率增加。在 1a中,暴雨出現在 4～11月份,主要集中在 5～8月。年平均暴雨日2.3d,最多的年份有 5d暴雨日,無暴雨日的年份有1961、1977、1981、1983、1993、2000年共 6a。

圖 5 暴雨日數變化曲線

4 突變分析

利用(2)式和 (3)式計算玉屏縣年降水量、各季降水量、年最大降水、中等雨日數、有量雨日數、暴雨日數的信噪比,分析突變年份(表略),結果表明:其信噪比均 <0.5,無明顯突變發生。

5 小結

①近 51a玉屏縣年降水量沒有趨勢性變化,僅表現為年代際波動,20世紀 60年代和 90年代降水量為偏多時段,70-80年代降水量為偏少時段。春、秋季的降水量呈線性下降趨勢,下降速率分別為 15.6mm/10a和 9.8mm/10a,夏季降水量呈線性上升趨勢,上升速率 25.5mm/10a,冬季降水量沒有趨勢性變化。

②近 51a玉屏縣年日最大降水量變化趨勢與年降水量變化具有一致性。

③近 51a玉屏縣中等雨日和有量雨日呈減少趨勢,暴雨日數呈增多趨勢,暴雨量對總降水量的貢獻變大。

④近 51a玉屏縣降水量、年日最大降水、中等雨日數、有量雨日數、暴雨日數均明顯突變發生。

[1] 《氣候變化國家評估報告》科學出版社 .2007.摘要:3 -4.

[2] 于俊偉,等 .貴州年近 50a降水資源的評估[J].貴州氣象,2005,29(S1):24-25.

[3] 廖雪萍,覃衛堅,唐炳莉,等,廣西近 50年暴雨日數變化分析[J].氣象,2007,33(12):39-45.

[4] 陳莉,李帥,周吉,等 .近 40年湖南省極端強降水氣候變化趨勢與突變特征[J].氣象,2008,34(1):80-85.

P468

B

2010-09-10

吳麗華 (1964-),女,工程師,主要從事氣象服務工作。

1003-6598(2010)增刊 -0141-02