近60年合肥市降雨特性分析

黃 明，朱正南 (安徽建筑大學環境與能源工程學院，安徽合肥 230601)

隨著我國城市化進度的加快以及氣候變化的影響，多地城市呈現出不同的降雨趨勢，旱澇災害頻發。降雨量是旱澇災害發生的主要原因，同時也是農業生產安排的依據，因此研究城市降雨分布規律和變化趨勢，對未來氣候變化分析以及其區域內的水文和生態環境分析具有極其重要的參考價值，也對加深認識旱澇災害規律具有重要意義，同時為應對未來氣候變化帶來的挑戰提供重要的科學依據。近些年來，國內外學者為應對極端氣候變化進行了大量的研究［1－4］，如張紅等利用最小二乘法、線性回歸對安徽省1980～2010年多個氣象要素進行逐年分析［1］;田紅等采用滑動平均值分析了我國江淮流域的降雨趨勢［3］;Andrea等利用M-K趨勢檢驗法分析了阿根廷季節降雨量［5］。筆者利用1954～2013年合肥市氣象觀測站降雨資料，采用Mann-Kendall趨勢分析法和Mann-Kendall突變檢驗法［6］分析了合肥市的降雨變化。

1 資料與方法

降雨基礎數據來自于中國氣象科學數據共享服務網的《中國地面國際交換站氣候資料數據集》，研究中選用合肥市氣象觀測站1954～2013年的20:00～次日20:00降雨量資料。采用Mann-Kendall趨勢分析和Mann-Kendall突變檢驗法［6］，對近60年合肥市年、季和月的降雨特性進行分析。

2 結果與分析

2．1 降雨分布特性分析

2．1．1 年降雨特性。通過對合肥市氣象觀測站的基礎降雨資料統計和分析，發現近60年來合肥市平均降雨量為1 000 mm，最大降雨量為1 737 mm，最小降雨量為525 mm，最大降雨量和最小降雨量分別發生在1991和1955年，總降雨天數為6 908 d;年降雨量主要集中在900～1 200 mm，累計頻率為56．6%，年降雨量低于900 mm的累計頻率為26．7%，年降雨量高于1 200 mm的累計頻率為16．7%。

2．1．2 季、月降雨特性。經統計，近60年合肥市年降雨量季節性比較明顯，降雨主要集中在第1、第2季度，4～8月份降雨量均超過了800 mm，11月～次年2月份降雨量較少，未超過全年降雨量的20%，降雨最多是7月份，達182 mm，6～8月份構成了常年降雨的高峰季節，占全年降雨量的44．5%，這主要是因為合肥市屬亞熱帶濕潤性季風氣候，地處中緯度地帶，位于江淮之間，夏季雨量比較充沛。

2．2 降雨趨勢分析

2．2．1 年、季降水量變化趨勢。根據Mann-Kendall檢驗法，采用Matlab語言編程計算，結果發現(表1)，在顯著性水平α分別取0．05和0．10時，合肥市年降雨量均沒有呈現明顯的變化趨勢，夏季和冬季降雨量均呈現出明顯的上升趨勢，增加速率分別為2．352 4和1．034 5 mm/a，且均通過95%和90%的顯著性檢驗，夏季增加速度最快;春季和秋季分別呈下降和上升趨勢，但變化趨勢不明顯。總體上，合肥市年降雨量雖沒有呈現明顯的變化趨勢，但Z＞0，表明年降雨量有增加的趨勢，增加速率為1．435 2 mm/a。

由圖1可見，近60年合肥市年降雨量變化較為劇烈，20世紀60年代初～70年代初年降雨量變化劇烈，降雨趨勢時增時減，UFk和UBk存在5個交點，進入70年初期以后，年降雨量呈增加趨勢，增加趨勢不是很明顯，均介于臨界值±1．96之間，但進入21世紀初后，時間序列發生多次突變，UFk和UBk存在4個交點，突變開始時間是2001年。春季和秋季降雨的統計量變化劇烈，在秋季發生的突變次數最多，UFk和UBk存在14個交叉點，統計量變化最為劇烈，說明秋季降雨還在發生變化，夏季和冬季的UFk和UBk沒有交點，變化幅度小。20世紀80年初期后，春季降雨呈下降趨勢，而夏季降雨量開始呈現上升趨勢，而從90年中期開始，冬季降雨量一直處于上升趨勢，上升趨勢較為顯著，這很大程度上與全球氣候變暖有關。

表1 1954～2013年合肥市年、季降雨量趨勢分析

圖1 1954～2013年合肥市年和季降雨統計量變化

表2 1954～2013年合肥市月降雨量趨勢分析

圖2 1954～2013年合肥市特征月降雨統計量變化

2．2．2 月降水量變化趨勢。通過對降雨資料整理和分析， 采用Matlab語言編程計算出月降雨量的變化趨勢，結果發現(表2)，近60年合肥市各月降雨變化趨勢與季降雨變化趨勢基本一致，如夏季的Z為正值，6、7、8月Z值也均為正值。當顯著性水平α取0．05時，僅1和8月降雨量呈明顯的上升趨勢，通過置信度為95%的顯著性檢驗，當α取0．10時，1、2、6、8月降雨量呈明顯的上升趨勢，通過置信度為90%的顯著性檢驗。除4、5、9月降雨量呈下降趨勢以外，其他各月降雨量均呈上升趨勢，特別是6、7、8月降雨量增加速率很大程度上高于其他月的速率。由圖2可見，1、2、5、8月的UFk和UBk沒有交點，變化幅度較小，其余各月的UFk和UBk均有交點，表明其變化幅度較大，特別是6、9、10月份UFk和UBk均有多個交點，表明這3個月降雨量變化最為劇烈。

3 結論

(1)合肥市多年平均降雨量為1 000 mm，年降雨量主要集中在900～1 200 mm，降雨主要集中在第1、第2季度，7月份降雨量最多。

(2)近60年來合肥市年降雨量變化較劇烈，發生5次突變，年降雨量總體呈上升趨勢，但未通過顯著性水平α取0．05和0．10檢驗，上升趨勢不明顯。

(3)近60年來合肥市春季降雨呈下降趨勢。春季和秋季的降雨統計量變化劇烈，夏季和冬季呈明顯的上升趨勢。

(4)12個月份中，6、9、10月份降雨統計量最為劇烈，發生多次突變;除4、5、9月份呈下降趨勢以外，其他月份均呈上升趨勢，其中1、2、6、8月份呈明顯的上升趨勢。

［1］張紅，黃勇，劉慧娟．安徽省近30年氣候變化的空間特征［J］．生態環境學報，2012，21(12):1935 －1942．

［2］王效瑞，徐敏．安徽省夏季降雨量的若干統計特征［J］．安徽師范大學學報，2002，25(3):281 －285．

［3］田紅，李春，張士洋．近50年我國江淮流域氣候變化［J］．中國海洋大學學報，2005，35(4):539 －544．

［4］陳曉宏，劉德地，王兆禮．降雨空間分布模式識別［J］．水利學報，2006，37(6):711 －716．

［5］ANDREA I P，KARMA L L．Recent rainfull and runoff variability in Central Argentina［J］．Quaternary International，2006，158:127 －139．

［6］KENDALL M G．A new measure of rank correlation［J］．Biometrika，1938，430:81－93．