我國十大流域不同等級降水的變化趨勢分析

曾燕　譚云娟　邱新法

摘要：利用我國612個氣象站1961—2010年逐日降水量資料，分析我國十大流域不同等級降水量的年度、季節變化趨勢。結果表明，近50年來我國不同等級降水存在明顯的季節和地區差異。全國十大流域中，西北諸河流域具有明顯的變濕趨勢，即年降水量呈現明顯的上升趨勢，其不同等級降水，即小雨、中雨和極端降水的降水量也體現出一致上升的趨勢。遼河流域、海河流域和黃河流域呈變干趨勢，即年降水量呈現下降趨勢，其中遼河流域主要是由小雨和夏季中雨的降水量下降引起；海河流域由小雨、暴雨（或極端降水）的降水量下降引起；黃河流域主要由小雨、中雨的降水量下降引起。就不同級別降水的降水量變化趨勢而言，小雨和極端降水的降水量變化趨勢較為突出，小雨的降水量在全國東部大部分地區，即遼河流域、海河流域、黃河流域、淮河流域、長江流域和珠江流域均呈下降趨勢；極端降水的降水量在我國西部與東南大部分地區，即西北諸河流域、淮河流域、長江流域東部、東南諸河流域、西南諸河流域和珠江流域東部均呈上升趨勢。

關鍵詞：不同等級降水；十大流域；降水量；極端降水；流域；趨勢分析

中圖分類號： S161.6文獻標志碼： A

文章編號：1002-1302（2017）14-0189-06

我國幅員遼闊，地理跨度較大，降水南多北少，呈現出明顯的季節和區域特性，且不同等級的降水量各不相同。因此，研究我國不同區域不同等級降水量的年度、季節變化趨勢，對掌握我國大范圍旱澇變化規律具有重要的指導意義。

目前已有部分學者對不同等級降水的特征進行了分析。朱堅等將我國東部地區劃分為華南、江淮、華北、東北等4個區域，重點討論了各地區不同強度降水量的變化情況[1]。林云萍等將我國劃分為西北西部、西北東部、青藏高原、川西高原、四川盆地、西南地區、東北地區、華北平原、黃土高原、江淮地區、江南地區、東南地區等12個區域，分析了不同區域9個不同等級降水的變化趨勢[2]。高理等利用近52年山東省降水資料，從不同等級強降水日數、強度等的時空變化特征的角度分析了山東省夏季的降水特點[3]。李菲等分析了寧夏地區不同等級降水量的年度、季節變化特征[4]。徐新創等將我國劃分為東北、黃淮海、西北、西藏、西南、長江中下游、東南等7個區域，分析了我國不同區域不同等級降水的年際、年代際的變化趨勢，以及不同等級降水變化在降水量增量中的貢獻[5]。以上學者大多以行政區為對象，研究不同等級降水年際、年代際的變化趨勢，而對我國不同流域不同等級降水的變化趨勢研究較少。本研究采用水利部流域水系劃分標準[6]，將我國劃分為十大流域，分別是松花江流域、遼河流域、海河流域、黃河流域、淮河流域、長江流域、珠江流域、東南諸河流域、西南諸河流域、西北諸河流域，并以此十大流域為研究對象，利用我國氣象站逐日降水資料，對1961—2010年我國不同流域不同等級降水量年度、季節的變化趨勢進行探討，且在此基礎上進一步對極端降水的年度、季節變化趨勢進行分析。

1資料與方法

1.1資料來源與處理

降水數據來源于中國氣象科學數據共享服務網提供的我國824個氣象站1951年至今的逐日降水量資料，經過了初步的質量控制。選取能完整包含1961—2010年，并且在該時段內無漏測數據的612個臺站的降水觀測數據作為本研究的基礎資料。

1.2研究方法

1.2.1氣候傾向率

將研究區內氣象臺站的x要素（降水量）與時間序列t進行線性趨勢擬合，其趨勢變化用一次線性方程表示，即

1.2.4極端降水閾值的確定

我國幅員遼闊，氣候類型多樣，從南到北、從東至西降水量差異巨大，因此，簡單地用日降水量劃分降水等級對全國而言不盡合理，尤其是對降水量偏少的西北地區而言，日降水量為25 mm的概率較小，據此，采用極端降水這一指標。根據世界氣象組織的規定，將>90%分位點或<10%分位點的事件定義為極端事件。本研究以95%分位點值作為極端值的閾值來分析極端降水事件，其具體判定方法[10]：把每個站1961—2010年逐年濕日（日降水量≥0.1 mm）降水量從小到大進行排序，選取每個序列的第95個百分位值，將其50年平均值作為該站極端強降水事件的閾值，當該站某日降水量超過極端強降水事件的閾值時，稱為極端強降水事件。在此基礎上，統計各站逐年極端降水事件日數及其對應降水量。對極端降水閾值的確定，采用Bonsal等提出的方法[11]：例如氣象要素x有n個值，將這n個值按升序排列：x1，x2，…，xm，…，xn，某個值≤xm的概率計算公式如下：

2不同等級降水的變化趨勢分析

以通過統計檢驗作為站點降水量發生顯著變化的評判標準，由圖1可知，近50年來我國小雨年降水量具有非常清晰的變化格局，西部為增加趨勢，東部為下降趨勢；小雨年降水量呈顯著上升趨勢的站點主要分布在西北諸河流域，呈顯著下降趨勢的站點主要分布在長江流域、珠江流域、黃河流域、淮河流域、海河流域及遼河流域。中雨年降水量在西部依然為上升趨勢，處于我國地勢第二階梯的黃土高原、四川盆地、云貴高原為下降趨勢；中雨年降水量顯著上升的站點主要分布在西北諸河流域，降水量顯著下降的站點主要分布在長江流域中部、黃河流域中部與東部、珠江流域西部。大雨年降水量變化趨勢在全國無明顯的分布格局，降水量顯著上升的站點主要分布在西北諸河流域和長江流域東部。由于暴雨的判斷標準為日降水量P≥50 mm，西部很多氣象臺站日降水量達不到此級別，因此，其站點主要分布于東部；暴雨年降水量顯著上升的站點主要分布在長江流域，暴雨年降水量顯著下降的站點主要分布在海河流域。

由圖2可知，近50年來我國春季小雨降水量顯著上升的站點主要分布在松花江流域，降水量顯著下降的站點主要分布在淮河流域、長江流域東部、黃河流域東部和東南諸河流域。夏季小雨降水量顯著上升的站點主要分布在西北諸河流域，降水量顯著下降的站點主要分布在松花江流域、遼河流域、海河流域、珠江流域。秋季全國小雨降水量變化趨勢有明顯的時空分布格局，東部小雨降水量為下降趨勢，西部小雨降水量為上升趨勢；秋季小雨降水量顯著上升的站點主要分布在西北諸河流域，小雨降水量顯著下降的站點主要分布在松花江流域、海河流域、黃河流域、長江流域、淮河流域、珠江流域及東南諸河流域。冬季全國小雨降水量變化趨勢依然有明顯的時空分布格局，除珠江流域外，全國大部冬季小雨降水量呈上升趨勢；冬季小雨降水量顯著上升的站點主要分布在西北諸河流域、松花江流域、淮河流域、長江流域東部及黃河流域西部，降水量顯著下降的站點主要分布在珠江流域。

由圖3可知，近50年來我國春季中雨降水量顯著上升的站點主要分布在西南諸河流域、西北諸河流域、松花江流域、海河流域和長江流域西部，降水量顯著下降的站點主要分布在長江流域中部與東部、黃河流域南部。夏季中雨降水量顯著上升的站點主要分布在西北諸河流域、長江流域的中部與東部，降水量顯著下降的站點主要分布在遼河流域、海河流域、珠江流域西部、西南諸河流域東部。秋季全國中雨降水量的變化趨勢有明顯的時空分布格局，西北內陸地區為上升趨勢，淮河以南的我國東南區域為下降趨勢；秋季中雨降水量顯著上升的站點主要分布在西北諸河流域和海河流域，降水量顯著下降的站點主要分布在長江流域、黃河流域、珠江流域。冬季中雨降水量全國大部分地區為上升趨勢，降水量顯著上升的站點主要分布在長江流域、東南諸河流域、西北諸河流域、松花江流域。

由圖4可知，近50年來我國各流域春季大雨降水量總體無明顯的區域性變化特征。夏季大雨降水量顯著上升的站點主要分布在長江流域東部和東南諸河流域，降水量顯著下降的站點主要分布在海河流域。秋季大雨降水量顯著下降的站點主要分布在淮河流域和長江流域中部，大雨降水量上升的站點沒有明顯的區域特征。冬季達到大雨級別的站點不多，冬季大雨降水量變化趨勢有明顯的時空分布格局，我國東南部為上升趨勢，降水量顯著上升站點主要分布在長江流域。

由圖5可知，近50年來我國各流域春季暴雨降水量總體無明顯的區域變化特征。夏季暴雨降水量顯著上升的站點主要分布在長江流域、東南諸河流域和珠江流域，降水量顯著下降的站點主要分布在海河流域。秋季暴雨降水量除在長三角區為顯著上升的趨勢外，其余各流域秋季暴雨降水量總體無明顯的變化特征。冬季暴雨降水量變化趨勢有明顯的時空分布格局，我國東南部為上升趨勢，降水量顯著上升的站點主要分布在長江流域。

3極端降水的變化趨勢分析

按照“1.2”節中給出的極端降水的定義與確定方法，統計各氣象站極端降水的變化趨勢。由圖6可知，近50年來我國年極端降水量變化趨勢明顯，西部和東南部年極端降水量為上升趨勢，賀蘭山以東、秦嶺淮河一線以北為下降趨勢；極端降水量顯著上升的站點主要分布在西北諸河流域、淮河流域、長江流域東部、東南諸河流域、西南諸河流域和珠江流域東部，極端降水量顯著下降的站點主要分布在海河流域、黃河流域的汾河與沁丹河子流域。由圖7可知，近50年來我國春季極端降水量顯著上升的站點主要分布在西北諸河流域、西南諸河流域，極端降水量顯著下降的站點主要分布在長江流域中部和秦嶺山脈區域。我國夏季極端降水量總體變化趨勢表現為東南部和西北部為上升趨勢，東北部為下降趨勢；夏季極端降水量顯著上升的站點主要分布在西北諸河流域、東南諸河流域、長江流域、淮河流域、珠江流域，極端降水量顯著下降的站點主要分布在海河流域。秋季極端降水量除西部為顯著上升趨勢外，全國大部分地區為下降趨勢；秋季極端降水量顯著上升的站點主要分布在西北諸河流域，顯著下降的站點主要分布在黃河流域、長江流域西部與中部、長三角區域。全國冬季出現極端降水的站點較少，極端降水量總體為上升趨勢；冬季極端降水量顯著上升的站點主要分布在長江流域、東南諸河流域、西北諸河流域。

4結論與討論

通過上述分析，近50年來我國十大流域不同等級降水的年度、季節降水量的變化趨勢可以總結為表1，其中總降水量的年變化趨勢來源于文獻[12]的分析結果。由表1可知，全國十大流域中，西北諸河流域的年降水量為明顯的上升趨勢，其不同等級的降水，即小雨、中雨、極端降水降水量的變化趨勢也體現出非常好的一致性，均為明顯的上升趨勢，因此該流域具有明顯的變濕趨勢。全國十大流域中，遼河流域、海河流域和黃河流域年降水量為下降趨勢，其中遼河流域年降水量下降主要是由小雨、夏季中雨降水量的下降引起，海河流域年降水量下降由小雨、暴雨（或極端降水）降水量的下降引起，黃河流域年降水量下降主要由小雨、中雨降水量的下降引起。就不同級別降水的變化趨勢相比而言，小雨、極端降水降水量的變化趨勢比較突出；小雨降水量在全國東部大部分地區呈下降趨勢，主要體現在遼河流域、海河流域、黃河流域、淮河流域、長江流域和珠江流域；極端降水降水量在我國西部與東南大部分地區呈上升趨勢，主要體現在西北諸河流域、淮河流域、長江流域東部、東南諸河流域、西南諸河流域和珠江流域東部。

參考文獻：

[1]朱堅，張耀存，黃丹青. 全球變暖情景下中國東部地區不同等級降水變化特征分析[J]. 高原氣象，2009，28（4）：889-896.

[2]林云萍，趙春生. 中國地區不同強度降水的變化趨勢[J]. 北京大學學報（自然科學版），2009，45（6）：18-25.

[3]高理，胡桂芳，鄒瑾. 近52年山東省夏季不同等級降水的變化特征分析[C]//第30屆中國氣象學會年會論文集. 南京，2013：1-7.

[4]李菲，張明軍，李小飛，等. 1962—2011年來寧夏不同等級降水的變化特征[J]. 生態學雜志，2013，32（8）：2154-2162.

[5]徐新創，張學珍，戴爾阜，等. 1961—2010年中國降水強度變化趨勢及其對降水量影響分析[J]. 地理研究，2014，33（7）：1335-1347.

[6]水利部水資源研究及區劃辦公室，全國水資源初步成果匯總技術小組. 中國水資源初步評價[M]. 北京：[出版者不詳]，1981.