漢江上游降雨變化時空分析

劉俊新，侯欽磊，陳姍姍

(西北大學，陜西 西安 710127)

資源環境的可持續性是當今和未來一段時間自然地理學研究的主要領域之一，丹江口水庫是南水北調中線工程的水源地，研究漢江上流降雨變化趨勢，對維系漢江流域水資源和生態環境的可持續發展具有積極意義，為南水北調中線工程調水提供基本的數據和科學依據。

秦嶺南側的漢江為長江左岸最大的一級支流，漢江發源于陜西省西南部漢中市寧強縣北的米倉山，漢江上游地區是指漢江河源至丹江口段，此地區北依秦嶺，南鄰米倉山和大巴山，身居秦巴山地腹內，是典型的生態環境脆弱地帶。漢江流域是長江中游最大的支流，位居秦嶺以南，屬北亞熱帶季風氣候區且氣候垂直分布明顯，流域幅員廣闊，光、熱和水資源空間差異大，加上區內垂直地帶性十分顯著，從而形成了多樣化的氣候地帶，是我國降雨變率比較大、多旱澇災害的地區之一。而降雨量異常變化是漢江流域旱澇災害的最主要原因。

本文選取漢江上游陜西省境內的寧強、勉縣等25個氣象站點1959～2009年，共計51年的降雨資料對漢江上游地區降雨的年際變化、年內分配、降雨趨勢、降雨突變點和降雨的空間變化等特征進行分析和檢驗。

1 研究方法

本文所使用的研究方法主要有M-K(Mann-Kendall)突變點檢驗法［1］、Spline空間插值法［2］及其他數理統計方法。

M-K突變點檢驗法用于分析降雨時間序列中的突變點;樣條函數法(Spline)能夠在空間插值時準確地通過實測樣點擬合出連續光滑的表面，用于展現降雨變化的空間分布特征。

氣象要素的變化趨勢采用一次線性方程表示，即:

式中:Y為氣象要素，t為時間(本文為1959-2009年);a1為線性趨勢項，a1*10表示氣象要素每10a的變化量，a1的系數為正，則表明是增量，反之亦然。

2 徑流特征

一般來講，由于受水汽來源、水汽通道、大氣候背景和地形起伏等影響，降雨變化相對于氣溫變化更為復雜，更具有地域特征;與對氣溫變化規律的認識相比，全球變化背景下對降雨變化規律的認識還很不深入，這是由降雨系統本身的多變性、區域地形地貌的復雜性等所致［3］。

2.1 漢江上游降雨年際變化

圖1 漢江上游降雨年際變化分布圖

從圖1可以看出，漢江上游地區多年平均降雨量除少數年分外其余年份基本上都大于800 mm，屬于我國的濕潤地區;從曲線的趨勢可以看出多年平均降雨量的波動狀況也比較大，容易形成旱澇災害。多年平均降水較豐富，但降雨不穩定最大降水與最小降水之間差值較大，降雨變差系數較大，容易形成旱澇災害。

表1 漢江上游地區多年降雨變化特征值表(1959年～2009年)

圖2 年降雨量變化的M-K突變檢驗

從圖2可以看出，降水第一次突變發生在1963年，1963年后呈明顯的下降狀態，之后呈波動狀態，1978年后呈上升狀態，之后也呈波動狀態;第二次突變發生在1989年，1989后降雨開始下降，最近幾年突變點不明顯。

2.2 1959～2009降雨變化趨勢分析

2.2.1 年降雨變化趨勢

整個研究區1959～2009的年降雨變化傾向率為-13.5 mm/10a，年降雨變化傾向率除石泉、寧陜、略陽為正外，其余地區均為負值，表明研究區的年降雨量有減小的趨勢，減小量集中在2～4 mm/a。漢江徑流主要是靠降雨補給，通過研究區的年降雨變化傾向率可以看出未來漢江徑流量的變化存在有減小的趨勢，但減小的趨勢不是很明顯。

2.2.2 春季年均降雨變化趨勢

研究區1959～2009年的春季年均降雨變化傾向率為-11 mm/10a，研究區的春季降雨呈現出減小的趨勢，減小量大部分區域集中在-1.6～ -05 mm/a。春季降雨變化減小量以寧陜、石泉、略陽為最小，其他地方較大，可以看出春季降雨對漢江徑流量的變化不會產生大的影響。

2.2.3 夏季年均降雨變化趨勢

整個研究區1959～2009年的夏季年均降雨變化傾向率為7.8 mm/10a，整體上呈增加的趨勢。石泉、漢陰、紫陽和安康等地的夏季降雨增加率為15～20 mm/10a，總體上看漢江上游地區石泉以上段的夏季降雨存在有減小的趨勢，石泉至白河段的夏季降雨增加。

2.2.4 秋季年均降雨變化趨勢

整個研究區1959～2009年秋季年均降雨傾向率為-13.8 mm/10a，整個區域的的秋季降雨傾向率處于 -3.5～0之間，呈下降趨勢;漢江干流流經區域秋季降雨的減小量大部分位于-1.5～ -1 mm/a之間，對漢江徑流變化的影響不大。

2.2.5 冬季年均降雨變化趨勢

整個研究區1959～2009冬季年均降雨變化傾向率為1 mm/10a，整體上是一個增加的趨勢。相對于全年及其它三個季節的平均降雨變化傾向來說，冬季降雨變化傾向最小，冬季降雨變化傾向最明顯的區域是有略陽、石泉、鎮巴、南鄭形成的一個近似“馬鞍形”的區域。

3 結論

經年降雨量變化的M-K突變檢驗，研究區降水第一次突變發生在1963年，1963年后呈明顯的下降狀態，之后呈波動狀態，1978年后呈上升狀態，之后也呈波動狀態;第二次突變發生在1989年，1989后降雨開始下降，最近幾年突變點不明顯。降雨在空間分布上呈現出由南至北逐漸減小的空間分布特征。

而在年平均降雨變化傾向率上，年、春季、夏季、秋季和冬季的依次為 -13.5 mm/10a、-11 mm/10a、7.8 mm/10a、-13.8 mm/10a、1 mm/10a，可以看出對全年降水影響最大的是秋季降水。

［1］魏風英.現代氣候統計診斷預測技術.北京:氣象出版社，1999.

［2］賈文雄，何元慶，李宗省等.祁連山區氣候變化的區域差異特征及突變分析.地理學報，2008，63(3):257-269.

［3］中國氣象局.中國氣候與環境演變.北京:氣象出版社，2006.