湖南省極端降水的氣候變化特征

高沁 唐林 鄭葉子

摘要 根據湖南省91個地面觀測站點1970～2012年的逐日降水資料，應用年降水量、最大日降水量、最大連續5 d降水量、濕日數等參數統計分析了近43年來湖南極端降水的氣候變化特征。結果表明，全省年平均降水量年代際特征不明顯，部分站點降水量隨年代際呈增加（或下降）趨勢；20世紀90年代是近43年平均年降水量最多的時段，80年代是近43年平均年降水量最少的時段。

關鍵詞 極端降水；氣候變化特征；湖南省

中圖分類號 S161.6 文獻標識碼 A 文章編號 0517-6611（2015）27-174-04

Climate Change Characteristics of Extreme Precipitation in Hunan

GAO Qin1， TANG Lin1， ZHENG Ye-zi2

（1. Hunan Weather Modification Office， Changsha， Hunan 410007； 2. Xiangtan Meteorological Bureau， Xiangtan， Hunan 411100）

Abstract According to the data of daily precipitation from 91 stations in Hunan during 1970-2012， characteristics of extreme precipitation and climate change in recent 43 years were analyzed by calculating maximum daily precipitation， maximum precipitation within continuous 5 days， moist days and so on. The results show that decadal characteristics of the total average annual precipitation in Hunan Province is not obvious； Part of the site precipitation showed a trend of increase （or down） with decadal. The 1990s was the decade of most abundant precipitation for nearly 42 years. The 1980s was the decade of least precipitation for nearly 43 years.

Key words Extreme precipitation； Climate change characteristics； Hunan Province

極端降水事件是我國主要氣象災害之一，也是對社會危害最為嚴重的災害之一。極端氣候事件的變化存在明顯的區域差異，有些地區呈增強的趨勢，而有些地區呈減弱的趨勢。近些年許多國內外氣象工作人員對極端降水事件進行了深入研究，且提出了很多可行性數理方法，發現了不少事實和規律[1-3]。

湖南地處108°47′～114°15′E、24°39′～30°08′ N，屬于亞熱帶季風氣候，降水較豐沛，是我國雨水較多的省份之一，年平均降水量為1 200～1 700 mm，但時空分布不均，明顯集中在某一段時間，這段時間稱為雨季，雨季一般只有3個月（4～6月），卻集中了全年降水量的50%～60%。降水分布不勻也體現在有時出現時間短、強度大、雨量多的極端強降水，常以暴雨（1 d降水量≥50 mm）和連續性暴雨、大暴雨（1 d降水量≥100 mm）或特大暴雨（1 d降水量≥200 mm）等極端降水形式出現，極端強降水是直接造成洪澇災害的原因。筆者在此利用湖南省91個地面觀測站點1970～2012年的逐日降水資料，應用年降水量、最大日降水量、最大連續5 d降水量、濕日數等參數統計分析近43年來湖南極端降水的氣候變化特征。

1 資料與方法

1.1 資料來源

資料來自湖南97個地面觀測站點1970～2012年的逐日降水資料，均通過了均一性檢驗。選取資料年代較長、代表性較好的91個站點（圖1）。

圖1 湖南省91個氣象站點分布

1.2 極端降水定義與計算

極端降水閾值的定義常用方法分別有分級法、標準差法和百分位法，在此主要采用百分位法。該方法為當前使用最廣泛的一種方法，翟盤茂等[4]根據地面氣象臺站的日降水量，采用某個百分位值作為極端降水的閾值，超出閾值則認為發生極端降水事件。此方法可根據不同氣象臺站的日降水量確定不同地區的極端降水事件的閾值。在此采用年降水量、最大1 d降水量、最大連續5 d降水量、濕日數、大雨以上日數、日降水≥50 mm的天數（暴雨日數）等指標研究湖南極端降水事件的時空變化特征。

2 結果與分析

2.1 極端降水的空間分布特征

根據湖南91個地面觀測站點1970～2012年的逐日降水資料分析表明，湖南各縣（市）降水量為1 145.7（新晃）～1 719.4 mm（桂東）；湖南平均最大日降水量為95.2 mm，各縣（市）為71.4（城步）～118.1 mm（桑植）。湖南平均最大連續5 d降水量為151.9 mm，各縣（市）為120.3（城步）～186.5 mm（桑植）；湖南平均濕日數為110.6 d，各縣（市）為94.7（澧縣）～133.1 d（桂東）；湖南平均大雨以上日數為14.8 d，各縣（市）在10.7（新晃）～19.2 d（桂東）；湖南平均暴雨日數為3.7 d，各縣（市）為2.2（城步）～5.7 d（安化）。

2.2 極端降水的時間變化特征

2.2.1 極端降水的年代際變化。

2.2.1.1 年降水量。由湖南年平均降水量的逐年變化曲線（圖2a）可見，湖南多年平均降水量1 392.3 mm，最大值為2002年的1 891.7 mm，最小值為2011年的981.2 mm；近43年降水量無明顯變化趨勢，其中20世紀90年代以后降水偏多。由7年滑動平均曲線可以看出，降水量經歷了2降1升的過程。20世紀90年代初～2005年前后降水量偏多，70年代初～90年代初、2005年以后降水量偏少。

2.2.1.2 最大日降水量。湖南平均最大日降水量逐年變化曲線（圖2b）顯示，湖南多年平均最大日降水量為95.6 mm，最大值為1996年的121.5 mm，最小值為1978年的76.1 mm；近43年平均最大日降水呈明顯增加趨勢，傾向率達3.9 mm/10a（達到0.01的信度水平）。從7年滑動平均曲線可以看出，20世紀90年代以后平均最大日降水量偏多，其余時段偏少。

2.2.1.3 最大連續5 d降水量。

湖南平均最大連續5 d降水量逐年變化曲線（圖2c）顯示，湖南多年平均最大連續5 d降水量為152.4 mm，最大值為1998年的198.0 mm，最小值為1978年的117.5 mm；近43年平均最大連續5 d降水呈明顯增加趨勢，傾向率達6.5 mm/10a（達到0.01的信度水平）。從7年滑動平均曲線可以看出，20世紀90年代以前平均最大連續5 d降水量偏少，之后偏多。

2.2.1.4 濕日數。湖南平均濕日數逐年變化曲線（圖2d）顯示，湖南多年平均濕日數為111.0 d，最多為2002年的133.4 d，最少為2011年的88.5 d；近43年平均濕日數呈減小趨勢，傾向率為-2.3 d/10a。7年滑動平均曲線表明，20世紀70年代初～80年代初、80年代末～2000年前后平均濕日數偏多，80年代初～80年代末、2000年以后平均濕日數偏少。

2.2.1.5 大雨以上日數。湖南平均大雨以上日數逐年變化曲線（圖2e）顯示，湖南多年平均大雨以上日數為14.9 d，最多為2002年的22.7 d，最少為2011年的9.2 d；近43年傾向率為0.2 d/10a，平均大雨以上日數呈明顯上升。7年滑動平均曲線表明，20世紀90年代初～2005年前后平均大雨以上日數偏多，80年代初～90年代初、2005年以后平均大雨以上日數偏少。

2.2.1.6 暴雨日數。湖南平均暴雨日數逐年變化曲線（圖2f）顯示，湖南多年平均暴雨日數為3.7 d，最多為2002年的6.7 d，最少為1985年的2.2 d；近43年傾向率達0.2 d/10a，平均暴雨日數呈明顯上升。7年滑動平均曲線表明，20世紀90年代中期～2005年前后平均暴雨日數偏多，70年代初～90年代中期、2005年以后平均暴雨日數偏少。

2.2.2 降水量的年代際變化。

從湖南不同年代際平均年降水量及平均年降水量距平的空間分布（圖3）可看出，20世紀70年代湘東南、湘東及湘北偏西地區平均年降水量≥1 450 mm，湘北、湘西、衡邵盆地部分地區平均年降水量≤1 300 mm，其他地區平均年降水量為1 300～1 450 mm；全省除湘東南、湘西部分地區平均年降水量偏多外，其他地區均偏少，其中常德、益陽、岳陽、株洲等地區平均年降水量偏少4%以上，永州南部、郴州南部等地區平均年降水量偏多4%以上。

80年代湘西北偏東地區、湘東部分地區平均年降水量≥1 400 mm，湘中、湘西南部分地區降水量≤1 250 mm，其他地區平均年降水量為1 250～1 400 mm；全省平均年降水量湘西北大部分地區平均年降水量均偏多，其他地區偏少，其中懷化中部平均年降水量偏少8%以上，益陽南部、長沙、湘潭、株洲北部、永州南部、郴州南部平均年降水量偏少4%以上，湘西自治州、張家界、常德平均年降水量偏多4%以上。

90年代湘東部分地區、湘北偏北地區平均年降水量≥1 600 mm，湘北、湘西、衡邵盆地平均年降水量≤1 450 mm，其他地區平均年降水量為1 450～1 600 mm；全省除個別站點平均年降水量偏少外，其他地區平均年降水量均偏多，其中岳陽、長沙、湘潭、懷化中部偏多8%以上，除湘西自治州、張家界、常德、永州南部、郴州南部等地區，其他地區平均年降水量偏多4%以上。

2000～2012年湘東南部分地區、湘北偏北地區平均年降水量≥1 450 mm，湘北、湘西和衡邵盆地部分地區平均降水量≤1 350 mm，其余地區為1 350～1 450 mm；全省除少數站點平均年降水量偏少外，其他地區平均年降水量均偏多，除個別地區外，其他地區平均年降水距平百分率均為-4%～4%。

由此可見，90年代是近43年平均年降水量最多的時段，80年代是近43年平均年降水量最少的時段。

3 結論

（1）1970～2012年湘中以南、湘西北部分站點降水量呈下降趨勢，其他地區均呈增加的趨勢；除湘北和湘西南部分地區最大日降水量下降外，其他地區均呈增加趨勢。

（2）1970～2012年湖南省年平均降水量無明顯變化趨勢，20世紀90年代是近43年平均年降水量最多的時段，80年代是近43年平均年降水量最少的時段。

參考文獻

[1] 戴澤軍，宇如聰，陳昊明.湖南夏季降水日變化特征[J].高原氣象，2009，28（6）：1463-1470.

[2] 羅伯良，張超，林浩.近40年湖南極端強降水氣候變化趨勢與突變特征[J].氣象，2008，34（1）：80-85.

[3] 張劍明，黎祖賢，章新平，等.湖南區域干旱模糊評價[J].地理科學進展，2009，28（4）：629-635.

[4] 翟盤茂，潘曉華.中國北方近50年溫度和降水極端事件變化[J].地理學報，2003，58（9）：1-10.