煙臺市多年降水時序變化特征研究

李太利

（蓬萊市水務局，山東蓬萊 265600）

煙臺市多年降水時序變化特征研究

李太利

（蓬萊市水務局，山東蓬萊 265600）

本文以煙臺市氣象站實測數據為基礎，采用數學統計方法分析了1961—2015年區域降水時序變化特征。結果表明，煙臺市降水年內和年際分配非常不均勻。月尺度降水峰值出現在7月份，季節尺度降水峰值出現在夏季；年際降水呈線性下降趨勢，同時經歷了顯著的“豐--＞枯--＞豐--＞豐”的周期變化過程，降水突變發生在1967年和2008年。結合不同季節的變化特征分析結果，煙臺市降水變化特征在絕大程度上由夏季決定。

煙臺市；氣候變化；降水；時序變化

煙臺市位于山東半島的北部，是環渤海經濟圈內重要節點城市、山東半島藍色經濟區骨干城市、“一帶一路”國家戰略重點建設港口城市，地理區位優勢極其重要。2015年國內生產總值6 446.1億元，總量在山東省居第2位，在全國大中城市位居第20位，是山東省重要的經濟大市，經濟地位較高。然而，煙臺市是山東省嚴重的水資源短缺城市之一，人均和畝均水資源量分別只有432 m3和328.1 m3，僅為全國的15.9%和21.6%。水資源短缺已經成為制約煙臺市經濟和社會發展的嚴重“瓶頸”之一，水資源供需矛盾日益突出。降水作為煙臺市水資源的重要來源之一，其變化對區域經濟社會可持續發展有著密切的關系。本文以煙臺市市域范圍內的氣象站實測降水資料為基礎，對近60年來區域降水的年內和年際變化特征進行分析研究。研究結果對系統掌握煙臺市水資源演變特征、實現以水資源可持續利用保障經濟社會可持續發展目標具有重要意義。

1 基礎數據與研究方法

項目研究所有資料均來自于中國氣象局國家氣象信息中心，包括煙臺市境內的11個氣象站1961—2015年逐日實測資料。

煙臺市各個氣象站逐日降水資料缺失率均在1%以下，對于缺失的數據采用時間和空間插值2種方法處理。11個氣象站的逐日資料均采用Von Neumann Ration（N）、Comulative Deviations （Q/n-0.5，R/n-0.5），Bayesian Procedures（U，A）3種統計方法進行均一性檢驗，均通過95%置信度檢驗。

本文重點研究煙臺市近60年來降水量的時序變化特征，采用泰森多邊形法對氣象站進行空間分割。煙臺市面降雨量采用站降雨量與該站相對應泰森多邊形面積比重相乘獲得。趨勢變化特征采用線性方程、5年滑動平均方法進行分析，突變變化趨勢采用Mann-kendall方法進行檢驗。

2 降水年內變化特征

根據統計，煙臺市1961—2015年多年平均年降水量為686.5 mm。年內逐月降水呈現單峰型分布特征，峰值出現7月份，多年平均降水量為178.5 mm，占全年平均降水量的26.0%；其次為8月份，平均降水量為161.5 mm，占多年平均降水量的23.5%。

就季節而言，夏季（6~8月）降水量約410.0 mm，占全年降水量的59.7%，其次為秋季（9~11月）約136.1 mm，占全年降水量的19.8%，再次為春季（3~5月）的103.0 mm和冬季（12~次年2月）的37.4 mm，分別占全年的15.0%和5.5%。結合煙臺市月降水和季節降水分布，可以說明區域年內降水分配極其不均勻。

3 降水年際變化特征

煙臺市年降水年際變化非常不均勻，變異系數Cv值為0.21，年最大降水量為1 021.9 mm （1964年），最小降水量為400.2 mm（1999年），極值比為2.55。

繪制煙臺市1961—2015年年降水量的線性與5年滑動平均趨勢圖，見圖1。由圖1可知，煙臺市從20世紀60年代以來，降水呈線性下降趨勢，下降速率為14.8 mm/10 a。根據5年滑動平均曲線，煙臺市降水呈現明顯的周期性變化特征，大體經歷了一個“豐--＞枯--＞豐--＞豐”的過程。其中1961—1965年、1971—1978年、2003—2015年處于豐水期，1966—1970年、1979—2002年處于枯水期。豐水期的3個期段（1961—1965年、1971—1978年、2003—2015年）多年平均降水量分別為836.6 mm、775.9 mm、723.6 mm；枯水期的2個期段（1966—1970年、1979—2002年）多年平均降水量分別為650.5 mm和612.9 mm。

圖1 1961—2015年煙臺市年降水線性與5年滑動平均趨勢圖

采用MK法分析年際降水的突變變化特征，1961—2015年煙臺市降水MK統計值為-1.07，存在2個突變點。第一個突變點發生在1967年，1967年之后煙臺市降水呈現震蕩型下降趨勢；第二個突變點發生在2008年，之后呈現緩慢上升趨勢，但是在2014年之后又下降。

分別對煙臺市四季降水過程進行分析可知，煙臺市降水春季（3～5月）和冬季（12～次年2月）降水呈現線性緩慢上升趨勢，上升速率分別為0.5 mm/10 a和0.9 mm/10 a；而夏季（6～8月）和秋季（9～11月）降水則呈現明顯的線性下降趨勢，下降速率分別為8.2 mm/10 a和8.1 mm/10 a。根據不同季節的5年滑動平均曲線可以看出，煙臺市春季、夏季和秋季降水與年降水量一樣，表現出“豐--＞枯--＞豐--＞豐”的周期變化過程，豐枯轉折的時間點也基本一致；而冬季沒有特別明顯的豐枯變化過程。采用MK方法分別分析四季的突變特征，春季降水的MK統計值為1.02，突變點發生在2001年，之前降水震蕩變化，上升或下降趨勢不明顯，之后上升趨勢明顯。夏季降水的MK統計值為-0.97，突變點發生在1967年和2007年，1967年之后降水呈現震蕩性下降趨勢，2007年之后呈現上升趨勢，但2014年之后又下降。秋季降水的MK統計值為-1.69，突變點發生在1975年，之后下降趨勢非常明顯。冬季降水的MK統計值為0.85，突變點發生在1979年，整個過程降水是呈現震蕩型上升趨勢。

4 結語

1）1961—2015 年煙臺市多年平均降水量約686.5 mm，年內降水非常不均勻。就季節而言，夏季降水最多，占全年降水量的19.8%，降水峰值出現在7月份，占全年總降水量的26.0%。

2）煙臺市降水年際變化也非常不均勻。1961—2015年降水呈現線性下降趨勢，且經歷了明顯的“豐--＞枯--＞豐--＞豐”周期性變化過程。降水過程存在2個突變點，分別為1967年和2008年。就季節而言，夏、秋降水呈明顯的線性下降趨勢，而春、冬季則呈緩慢的線性上升趨勢。春季、夏季和秋季同樣經歷與年降水一樣的周期變化過程，冬季則沒有。同時，四個季節中只有夏季的突變點與年降水基本保持一致，這說明煙臺市年降水在絕大程度上還是由夏季決定的。

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1009-6159（2017）-04-0007-02

山東省自然科學青年基金項目（ZR2015EQ004）、國家自然科學青年基金項目（41501053）和（41501030）聯合資助。

（責任編輯 崔春梅）

2016-12-14

李太利（1979—），男，工程師