近50年桐城市降水特征初步分析

摘要 基于桐城市氣象觀測站1961～2010年降水資料，探討了桐城市50年的降水變化特征，對其年際動態變化、年內分配以及年代距平分布和豐枯變化特征進行了闡述，并采用皮爾遜Ⅲ型頻率曲線分析降水頻率。結果表明，桐城市多年平均年降水量為1 262.3 mm，多年平均降水量變差系數為0.239；降水量年際、年內變化均極不均勻，汛期（5～8月）降水量大約占全年降水量的40%～80%，其中降水主要集中在6和7月；20世紀70年代中后期開始年降水量有緩慢下降趨勢，幅度在100 mm以內；60年代中后期～90年代初期降水波動較為劇烈，自2008年之后，處于一個上升階段。

關鍵詞 降水特征；頻率分析；桐城

中圖分類號 S161.6 文獻標識碼 A 文章編號 0517-6611（2014）17-05590-02

桐城市位于安徽省中部偏西南、長江北岸、大別山東麓，屬于暖溫帶向亞熱帶的過渡帶氣候型，為亞熱帶濕潤季風氣候。四季分明，“春暖”、“夏炎”、“秋爽”、“冬寒”感覺明顯。降水季節分配很不均勻，全年降水量的近70%集中在4～8月份，期間常有暴雨天氣。

桐城市現有國土面積1 472 km2，其中耕地面積達3.5萬hm2，主要農作物有水稻、油菜、小麥、棉花等。農業生產過程離不開溫度、水分等各種氣象因子的影響，而一個地區水分的主要來源是自然降水[1-2]。降水通過對作物本身的供水以及對地下水的供給，對當地的農業生產產生重要影響[3]，但目前還沒有針對該地區降水特征的相關研究，因此，筆者試圖通過分析桐城市近50年來降水資源的變化特征，尋找其時間分布規律及周期頻率，為該地區農作物生長管理提供科學決策的依據，也為進一步研究降水與地下水動態、糧食產量關系等深入分析提供基礎。

1 資料與方法

1.1 資料來源

資料來源于安徽省桐城國家基準站所測的1961～2010年的逐日降水量資料。根據氣象學上常規劃分，四季可劃分為春季（3～5月份）、夏季（6～8月）、秋季（9～11月）、冬季（12月～次年2月）。

1.2 分析方法

采用算術平均法和累計距平法對降水量的年際和年代際變化進行分析，累計距平是一種常用的由曲線直接判斷變化趨勢的方法，當累計距平曲線呈上升趨勢，表示距平增加，要素值也為上升趨勢，否則為下降趨勢。采用年降水量的模比差積曲線分析年降水量的變化趨勢；采用皮爾遜Ⅲ型[4-5]分析降水的頻率。

1.2.1 差積曲線。

依據每年的年降水量與多年平均年降水量，分別計算每年的模比系數[6]，再求其差值并逐年依次累加繪成的過程線，稱為差積曲線。差積曲線不同的形狀反映了不同的降水周期，其計算公式為：Ki=Hi/H0、C= n i=1 （Ki-1），式中，Ki為第i年年降水量的模比差積系數（i=1，2，3，…，n）；Hi為第i年年降水量；H0為多年平均年降水量；C為年降水量模比差積系數差值的代數和。年降水量的模比差積曲線能較好地反應降水的年際間的豐枯變化情況。當一段時間內差積曲線總的趨勢是下降的，說明此時期為枯水期；當一段時間內差積曲線總的趨勢是上升的，說明此時期為豐水期。

1.2.2 降水的頻率分析。

根據降水資料，對參數進行分析，用皮爾遜Ⅲ型[4-5]最佳適線法確定。其中變差系數（Cv）是衡量數據系列相對離散程度的一個參數，變差系數越大表明數據系列越離散。為進一步反映數據系列在均值兩邊的對稱程度，計算了本站降水量數據系列的偏態系數（Cs），以考察系列的不對稱程度。

2 結果與分析

2.1 降水總體特征

由圖1可見，1961～2010年桐城市平均年降水量為1 262.3 mm，其中1991年為百年罕見的洪澇年，年降水量達2 137.1 mm，降水量貢獻主要來自當年6～7月份，月降水量分別為342.8、642.5 mm；最旱年發生在1978年，年降水量僅687.6 mm，最大值與最小值變幅達1 449.5 mm，極值比為3.11。從5年滑動平均來看，從20世紀70年代中后期開始年降水量的總趨勢有所下降，但非常緩慢，減少不超過100 mm；1987～ 1991 年的平均降水量最大，為1 523.9 mm，1964～1968年的平均降水量最小，為974.8 mm，二者相差549.1 mm。

桐城市降水量年際變化較大，年際分配不均勻。50年中，年降水量超過1 800 mm的年份出現過3 次，年降水量<900 mm 的年份出現過5次，1993年以后震蕩趨于平緩。

2.2 降水量年內分配

2.2.1 月變化。由表1可知，桐城市降水主要集中于4～8月份，達869.9 mm，占全年降水量的68.8%；6月份降水量最大，達221.4 mm，7月份次之，為214.8 mm，5和8月份相近，分別為149.5和157.0 mm，最小為12月份，降水量僅26.8 mm；1～6 月份降水量逐月增加，6～12 月降水量逐月減少，為明顯的單峰型；5～6 月份的降水量明顯增加，8～9 月份的降水量明顯減少。

2.2.2 季變化。夏季（6～8月）多年平均總降水量為593.2 mm，占全年降水量的46.9%，秋季（9～11月）為186.8 mm，占14.8%，冬季（12月～次年2月）和春季（3～5月）分別為116.4和365.9 mm，分別占全年降水量的9.3%和29.0%。

2.2.3 汛期變化。

桐城地區汛期主要包括每年5～8月份，歷年汛期降水量大約占全年降水量的40%～80%，從占年降水量的程度來看，最高為1999年，汛期降水量為1 193.8 mm，占全年降水量的78%，最低為1992年，汛期降水量為349.6 mm，占全年降水量的39%。汛期降水通常集中在6和7月，這2個月的降水量占汛期水量的60%左右，占全年降水量的35%左右。

2.3 降水量距平分布

經統計，近50年桐城市降水量偏多占15年，偏少占17年，正常18年；降水偏少3 成以上的年份占5年，降水偏多3成以上的年份占6年，但大多發生在20世紀60年代中后期和70年代中后期～80年代前期。1961～ 2010年桐城市出現過1965～1968、1984～1986和2004～2008年3個枯水時段。

從表2可以看出，20世紀80～90年代降水量比多年均值偏多，60、70年代以及進入21世紀以來降水量比多年均值偏少，但所統計的所有年代距平情況均在正常范圍內。

2.4 年降水量變化趨勢分析

從圖2可以看出，1964～1968年差積曲線為下降段（枯水段），1969～1975年為不穩定上升段（豐水段），1976～1978、1984～1986和1993～2008年為下降段，1979～1983和1987～1991年為上升段，在每一個上升段或下降段之間基本均會出現若干個下降或上升的波動段出現，其中20世紀60年代中后期～90年代初期波動較為劇烈，自2008年之后，處于一個上升階段。

2.5 降水的頻率分析

運用頻率曲線軟件進行選型配線，得出桐城市多年平均降水量變差系數Cv=0.239、偏態系數Cs=0.630、偏差系數和變差系數的倍率R=Cs/Cv=2.64，從而得到不同保證率下年降水量分布情況，保證率在2%、5%、10%、20%、50%、75%、90%、95%下的年降水量分別為2 032、1 843、1 691、1 515、1 224、1 035、896、820 mm。

可見，桐城市50年的降水量較為離散，其中Cs>0表明降水量大于均值（1 262.3 mm）比小于均值出現的機會小，即50%以上的年份不能保證降水量達到多年平均值，不過依然可以保證1 224 mm/a，滿足農業的用水需求量。

3 結論

（1）桐城市多年平均年降水量為1 262.3 mm；最大年降水量（1991年的2 137.1 mm）與最小年降水量（1978年的687.6 mm）極值比達3.11；20世紀70年代中后期開始年降水量有緩慢下降趨勢，幅度在100 mm以內；年際變化明顯，1993年以后震蕩趨于平緩。

（2）桐城市降水量年內分配極不均勻，主要集中于4～8月份，達869.9 mm，占全年降水量的68.8%；每年的5～8月份為該地區的主汛期，歷年汛期降水量大約占全年降水量的40%～80%，其中汛期降水主要集中在6和7月，占汛期總降水量的60%左右，這2個月也是防汛防澇的關鍵。

（3）桐城市豐枯水時段變化頻繁，且有連續數年降水偏多或偏少的現象；20世紀60年代中后期～90年代初期波動較為劇烈，自2008年之后，處于一個上升階段。

（4）在全球變暖的大背景和人類活動的共同影響下，區域極端天氣發生越來越頻繁，降水量的變化趨勢及其與其他因素的關系有待進一步的研究。

參考文獻

[1] 李發東，宋獻方，張秋英，等.40年來欒城降水變化特征分析[J].水文，2006（1）：80-81.

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[3] 孫振華，馮紹元，楊忠山，等.1950～2005年北京市降水特征初步分析[J].灌溉排水學報，2007，26（2）：12-16.

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