長興區域降水變化及趨勢分析

姚斌

(長興縣水文站，浙江長興313100)

0引言

自20世紀90年代中期以來，人們越來越關注氣候系統中的年代變化規律［1－3］。全球變化的區域響應一直是氣候變化研究的一個熱點問題，有關專家研究了1954—2000年中國年、季、月的時空分布和變化趨勢［4］。長興地區屬于亞熱帶季風氣候，年降雨量豐富，年雨日較多，其中西北部山區是屬于長興地區的暴雨中心之一。本文利用長興縣水文站所轄9個國家級雨量觀測站點1976—2011年逐月的降水資料，根據地形特點和城市化進程的差異，將該地區分為山區和平原，利用降水量距平百分率及EMD方法，分析降水的變化特征，該研究對今后該地區一個時期內防汛抗旱、科學應對氣候變化、指導水利建設和農業生產等方面都有重要意義。

1 資料及方法

本文選取了1976—2011年長興地區9個雨量站點的逐月降水量資料，建立了以年及四季為計算周期的降水時間序列。具體的季節的劃分為:3—5月為春季，6—8月為夏季，9—11為秋季，12月—次年2月為冬季。采用降水距平百分率的計算方法。

設R1(i=1，2…，36)為某站(或區域平均)某月(某季或某年)的降水序列，則對應的第i年的降水距平百分率為

式中M為該降水序列的平均計算值。采用建立線性回歸方程的方法來分析降水距平百分率的變化趨勢，

式中a、b為回歸系數，ξ為殘差。降水距平百分率趨勢系數為降水距平百分率與自然數列1，2，3…n的相關系數。b表示降水距平百分率變化速率的大小。當趨勢系數rxt為正時，表示在計算尺度內降水量趨于增加，反之則為減少。

采用EMD方法(具體方法見文獻［5］)該地區降水量未來的變化趨勢。

2 季節降水序列的趨勢分析

從全年來看，兩地的降水距平百分率變化基本一致見表1，兩地降水序列的減少趨勢都很平緩;春季、夏季、秋季和冬季兩地區降水百分率的變化趨勢與全年一致;其中山區的降水變化速率較平原為大。從圖1中可見，兩地區相關序列的變化基本一致。

表1 各個季節降水距平百分率趨勢

圖1 逐年降水距平百分率趨勢的時間序列

3 逐月降水序列趨勢分析

從表2中可以看出，平原和山區變化基本類似，除了3、4、5、9、10月降水有負趨勢以外，兩地區其余月份趨勢均為正，但各月變化趨勢并不顯著。

表2 逐月降水距平百分率變化和趨勢

4 年降水序列趨勢分析

4.1 年代際變化

表3反映了該地區降水量距平幾個年代的變化數值。從表中反映的數值來看，在1990年代以前，平原與山區降水量均為正距平，降水量都有增加趨勢，1990年代以后降水距平變為負值;且平原地區最近2年為降水負距平，山區卻為正距平，說明在近些兩地年降水量的增減變化出現的時間方面，存在差異。與山區相比，平原地區降水減少的時間要早，但幅度卻少。

表3 各年代降水量距平

4.2 年降水量的EMD分析

分別得到了IMF分量5個，另外需要說明的是，R表示的是趨勢分量。從各個分量的代表意義來看，實際上通過各IMF分量來反映不同尺度降水序列的變化，事實上一個窄波段的信號只是代表一個IMF分量。從計算的結果來看，IMF1表示一個2—3年尺度的振蕩，IMF2表示大約5 a左右的氣候變化速率，IMF3表示約7—8年中長期的氣候波動，IMF4表示尺度約20年左右的長期變化速率。從最后分析計算的結果來看，R的數值顯示了長興地區降水量將趨于減少。

圖2 平原地區年降水量EMD分解的各內模函數分量

5 探討與總結

平原和山區的年降水距平百分率趨于減少，但與平原相比，山區降水量減少的趨勢更加明顯;從變化趨勢來看，春季、夏季、秋季和冬季兩地區降水百分率的變化與年變化基本一致;1990年代之后的降水距平百分率趨勢的變幅，平原區與山區明顯不同;從年代降水量負距平出現的時間來看，山區是早于平原地區的，而其變化幅度也大于平原地區;長興地區1990年代以來的年降水量趨于減少，并且它具有4個較為明顯的變化周期，分別為2～3 a、5 a左右、7～8 a和20 a左右;根據本文分析計算，可以推斷未來的長興地區年降水量將逐漸下降。

本文分析的結果表明山區和平原地區降水量序列呈現不同的變化趨勢，作者認為這與影響該地區的鋒面氣流背景具有極大的關系，當然相關地區的地形特征以及人類活動影響趨大，也是導致平原地區降水變幅明顯的重要原因。當然，本文中的結論只是探討性的，其普遍性有待進一步探討。另外，文中并沒有涉及其他相關氣象資料對降水變化趨勢的影響，這將是今后研究工作的方向。

［1］紀玲玲，林振山，王昌雨，強學民.福建泉州地區降水量長期變化和未來趨勢分析［J］.熱帶氣象學報，2008，24(4):399－403.

［2］孫鳳華，楊素英，任國玉.東方地區降水日數強度和持續時間的年代際變化［J］.應用氣象學報，2007，18(5):610－618.

［3］李崇銀.氣候動力學引論:第二版［M］.北京:氣象出版社，2000:515.

［4］王穎，施能，顧駿強，等.中國雨日的氣候變化［J］大氣科學，2006，30(1):162－10.

［5］林振山，鄧子旺.近四百年北半球氣溫變化的分析:EMD方法的應用［J］.熱帶氣象學報，2004，20(1):90－98.