1961—2015年西寧市降水變化特征分析

石明章+索生睿+祁棟林

摘要 利用1961—2015年西寧市4站逐日降水量資料，采用線性趨勢分析方法，分析了西寧市降水量、降水日數及降水集中度的變化特征。結果表明，西寧市降水量和降水日數存在明顯的月際和季節變化特征，降水量表現為單峰型，降水日數表現為弱雙峰型，5—9月降水量和降水日數占全年的比例分別約83.8%和67.2%。近55年來西寧市年降水量呈現增加趨勢，降水日數和降水集中度表現為減小趨勢。西寧市各站降水量、降水日數和降水集中指數（PCI）的趨勢變化特征各異，二十里鋪站降水量和降水日數均呈增加趨勢，大通站、湟中站和湟源站降水量表現為增加趨勢而降水日數為減少趨勢，降水集中度大通站為增加趨勢，二十里鋪站、湟中站和湟源站表現為減少趨勢。

關鍵詞 降水；變化特征；降水集中度；氣候傾向率；青海西寧；1961—2015年

中圖分類號 P468.0+24 文獻標識碼 A 文章編號 1007-5739（2018）02-0198-03

隨著全球變暖所帶來的負面影響日益突出，氣候變化所誘發的環境問題受到人們的廣泛關注，諸多學者對青藏高原各類氣象要素（如降雨、氣溫、蒸發等）進行了大量研究，并取得了一系列進展[1-6]。降雨作為水資源的一個重要方面，其多寡和分布直接影響到區域經濟的發展。

西寧市位于青藏高原東北部，平均海拔為2 261.2 m；坐落于湟水干流與南北川支流的匯合處，市區周圍四面環山，座落于東北—西北、東南—西南的十字河川谷地，總的地勢西北高、東南低。西寧市屬于典型的高原內陸半干旱性氣候特征，具有多風少雨、晝夜溫差大、四季不分明的氣候特點。為了更好地了解西寧市降水變化，本文利用1961—2015年青海省西寧市4個氣象站降水資料，分析其變化的特征，以期為西寧市合理利用氣候資源、優化產業布局、促進農業生產提供科學依據。

1 資料與方法

1.1 資料來源

本文選用1961—2015年西寧市二十里鋪、大通、湟中和湟源4個地面氣象站逐日降水量數據，以4站算術平均值作為同期西寧市的平均狀況，資料由青海省氣象信息中心提供，地面氣象站基本信息如表1所示。季節劃分時間：以3—5月、6—8月、9—11月、12月至翌年2月分別代表春、夏、秋、冬。降水日數為日降水量≥0.1 mm日數的總和。以1981—2010年平均值為氣候平均值。

1.2 方法

1.2.1 PCI的計算方法。降水集中度PCI[7]定義如下：

式（1）中pi為第i月的降水量。由式（1）可知，若年降水量都集中在1個月內，則PCI值為100，達到最高；若年降水量均勻分配在12個月，則PCI值達到最小，約為0.08。在實際應用中，國際上多定義當PCI≤10時，表示其年降水量的月分配較為均勻；當11≤PCI<20時，表示其年降水具有季節性，即年內降水具有一定集中性；而當PCI≥20時，則可認為該地區年降水在年內的分布具有異常集中性，降水的月變化大。利用式（1），通過各站逐月降水量可計算得出各站各年的PCI值，并以4站各年PCI值的算術平均值代表西寧市PCI值。

1.2.2 分析方法。采用一元線性回歸方法和變異系數[8]分析近55年西寧市降水量、降水日數和集中度變化趨勢和波動幅度。

2 結果與分析

2.1 降水的月際、季節變化

由圖1可以看出，西寧市月平均降水量和降水日數分別在1.8～95.0 mm、2.9～17.2 d之間，降水量表現為單峰型分布，降水日數表現為弱雙峰型，一年中5—9月為降水量和降水日數的相對高值期，11月至翌年3月是相對低值期，4月開始逐漸增加，8月達降水量全年最大值，7月達降水日數全年最大值，之后逐月波動下降，5—9月是全年降水量和降水日數最大的5個月，占全年的比例分別約為83.8%和67.2%。

春、夏、秋、冬平均降水量分別為94.5、260.2、103.3、6.9 mm，占全年的比例分別為20.3%、56.0%、22.2%、1.5%，而春、夏、秋、冬平均降水日數分別為26.6、49.0、28.9、10.9 d，占全年的比例分別為23.0%、42.5%、25.1%、9.4%。四季降水量的變異系數分別為0.34、0.20、0.29、0.47，四季降水日數的變異系數分別為0.21、0.10、0.21、0.38，可以看出西寧市降水量和降水日數存在著明顯的季節變化，夏季最大，秋季、春季次之，冬季最小，而變異系數在冬季最大，春季、秋季次之，夏季最小。

2.2 降水的年變化

由圖2可知，近55年西寧市平均年降水量為464.9 mm，最大降水量為1967年的663.2 mm，最小降水量為1991年的312.4 mm，最大降水量約為最小降水量的2.1倍，近55年西寧市平均年降水日數為115.4 d，最多降水日數為1967年的141.3 d，最少降水日數為1972年的93.8 d，最多降水日數約為最少降水日數的1.5倍，說明西寧市年際降水差異較大，存在明顯的豐水年和枯水年。1960—1975年平均年降水量呈減少趨勢，1980年以后降水量呈增加趨勢，總的線性傾向率為6.7 mm/10年，見圖2（a）；降水日數的階段性變化與降水量的變化相反，1960—1975年平均年降水日數均呈增多趨勢，1980年以后降水日數呈減少趨勢，總的線性傾向率為-1.2 d/10年，見圖2（b），降水量和降水日數均未通過0.05的顯著性檢驗，表明西寧市年降水量和降水日數的變化趨勢不明顯。

由表2可知，1961—2015年西寧市四季降水均呈現增加趨勢，氣候傾向率在0.1～4.0 mm/10年之間，冬季降水日數呈增加趨勢，其他3季均表現為減少趨勢，四季降水量和降水日數均未通過0.05的顯著性檢驗。

由圖2（c）可知，近55年來西寧市降水集中度整體表現為減小趨勢，減小速率為-0.06/10年，未通過0.05的顯著性檢驗。降水集中度多年平均值為16.9，最大值出現在1979年，為22.6；最小值出現在1982年，為13.9，表示其年降水具有季節性，即年內降水具有一定集中性。降水集中度的線性趨勢與3次多項式曲線幾乎重合，表明階段變化不明顯。endprint

2.3 降水的年代際變化

由表3可知，在20世紀60年代、70年代和90年代降水量為負距平，80年代與氣候平均值基本持平，21世紀00年代為正距平；降水日數在20世紀70年代、90年代和21世紀00年代為負距平，20世紀60年代和80年代為正距平；降水集中度在20世紀70年代和90年代為正距平，60年代與氣候平均值持平，80年代和21世紀00年代為負距平。

2.4 降水的空間分布和變化特征

由表4可知，西寧市多年平均降水量湟中站最大，為533.5 mm，大通站和湟源站次之，二十里鋪站最小，為387.2 mm。降水量變異系數最大為二十里鋪站（0.20），大通站最小（0.15），4站降水量均變現為增加趨勢，二十里鋪站降水量增加趨勢明顯，氣候傾向率為13.3 mm/10年，大通站、湟中站和湟源站增加趨勢均未通過0.05的顯著性檢驗；多年平均降水日數大通站最多（128.1 d），湟中站和湟源站次之，二十里鋪最少（99.1 d），降水日數變異系數最大為湟中站和湟源站（均為0.12），二十里鋪站和大通站最小（均為0.11），二十里鋪站降水日數呈現為增多趨勢（2.0 d/10年），大通站、湟中站和湟源站降水日數表現為減少趨勢（-3.8～-1.2 d/10年），其中大通站通過0.001的顯著性檢驗。西寧市多年平均降水集中度湟中站最小（16.0），大通站和湟源站次之，二十里鋪站最大（17.6），降水集中度的變異系數最大為大通站（0.13），最小為湟中站和湟源站（均為0.10），大通站降水集中度表現為增大趨勢，二十里鋪站、湟中站和湟源站表現為減小趨勢，但4站均未通過0.05的顯著性檢驗。

3 結論

利用1961—2015年逐日降水數據，通過統計分析西寧市降水量、降水日數和降水集中指數的分布和變化特征，得到如下結果：

（1）西寧市降水量和降水日數存在明顯的月際和季節變化特征，降水量表現為單峰型，降水日數表現為弱雙峰型，5—9月為全年降水量和降水日數最大的5個月，占全年的比例分別約為83.8%和67.2%。

（2）近55年來西寧市年降水量呈現增加趨勢，降水日數和降水集中度表現為減小趨勢。

（3）近55年西寧市各站降水量、降水日數和降水集中指數（PCI）的趨勢變化特征各異。二十里鋪站降水量和降水日數均呈增加趨勢，大通站、湟中站和湟源站降水量表現為增加趨勢而降水日數為減少趨勢，降水集中度大通站為增加趨勢，二十里鋪站、湟中站和湟源站表現為減少趨勢。

4 參考文獻

[1] 王遵婭，丁一匯，何金海，等.近50年來中國氣候變化特征分析[J].氣象學報，2004，62（2）：230-236.

[2] 盧鶴立，邵全琴，劉紀遠.近44年來青藏高原夏季降雨時空分布特征[J].地理學報，2007，62（9）：946-958.

[3] 王堰，李雄，繆啟龍.青藏高原近50年來氣溫變化特征的研究[J].干旱區地理，2004，27（1）：41-46.

[4] 劉曉東，張敏鋒，惠曉英，等.青藏高原當代氣候變化特征及其對溫室效應的響應[J].地理科學，1998，18（2）：113-121.

[5] 姚莉，吳慶梅.青藏高原氣候變化特征[J].氣象科技，2002，30（3）：162-164.

[6] 韋志剛，黃榮輝，董文杰.青藏高原氣溫和降水的年際和年代際變化[J].大氣科學，2003，27（2）：157-170.

[7] 段亞雯，朱克云，馬柱國，等.中國區域1961—2010年降水集中指數（PCI）的變化及月分配特征[J].大氣科學，2014，38（6）：1124-1136.

[8] 魏鳳英.現代氣象統計診斷與預測技術[M].北京：氣象出版社，2007.endprint