1957—2013年陜北地區降水特征分析

李 斌，王 莉， 姜仁貴

1 引言

陜北黃土高原降水時空分布不均、雨強大，歷時短，山洪來勢兇猛，陡漲陡落。暴雨災害成為制約當地經濟社會發展的重要因素。1994年8月，北洛河上游的吳旗、志丹一帶突降暴雨、引起山洪爆發，形成百年一遇的特大暴雨洪水。2013年7月，陜北延安遭遇持續強降雨過程，造成大量山體和房窯滑塌，多人傷亡，損失慘重。2017年7月下旬，榆林地區的強降水帶來嚴重損失。國內諸多學者對暴雨及降水特征進行研究。陸文秀等[1]研究珠江流域降水分布，發現全年降水量呈微弱上升趨勢。王剛等[2]通過研究發現海河流域短歷時極端降水強度有增大趨勢，而長歷時極端降水強度有顯著減少趨勢。陜北黃土高原由于其特殊的地理地貌，也引起了學者的關注。王心睿等[3]使用曼肯德爾法評估了黃土高原極端降水事件的時空變化特征，發現陜北荒漠區降水總體呈現遞減趨勢。李志[4]王濤等[5]通過分析發現陜北黃土高原地區各極端降水指數空間上均呈自東南向西北的遞減趨勢。本文分析陜北地區降水量及降水日數變化特征，以期為合理開發利用水資源、防汛減災提供參考。

2 數據與方法

2.1 研究區概況

陜北地區是中國黃土高原的中心部分，包括陜西省的榆林市和延安市。該區域地勢西北高、東南低，總面積92521.4 km2，海拔900～1500 m，平均海拔1000 m。

2.2 數據來源

本文所采用的數據[6]為1957～2013年陜北地區的榆林、神木、定邊、靖邊、吳旗、橫山、綏德、延安、延長、洛川10個氣象站逐日降水資料。數據來源于中國氣象科學數據共享服務網。定義：小雨（0～9.9mm/d）、中雨（10～24.9mm/d）、大雨（25～49.9mm/d）、暴雨（≥50 mm/d）。

圖1 研究區及站點分布

2.3 研究方法

借鑒當前國內外主要水文氣象分析方法，本文采用線性傾向估計，累積距平，滑動平均等分析研究區降水特征。

3 結果分析

3.1.1 陜北降水變化趨勢

該區域降水變化趨勢如圖2所示。年均降水量為452.5 mm，整體呈減少趨勢，趨勢方程為y=-0.8268x+476.44。平均降水量1964年最大，為754.8 mm；平均降水量1965年最小，為260 mm。各站年降水量負距平百分率在-74.7%～-39.1%之間，正距平百分率在45.2%～90.9%之間。年降水量最大值為最小值2.9倍，最大值為平均值的1.7倍。各站降水以2～17mm/10a的速率減少。延長站減少幅度最大，為17mm/10a；定邊站減少幅度最小，為2mm/10 a。

圖2 陜北地區降水變化趨勢

3.1.2 年代變化特征

陜北各站降水量年代變化如表1所示：60年代降水較多，70年代降水減少，80年代降水有所增加，90年代以來降水明顯減少。2000年以來，降水明顯增加，各站年降水量接近或大于多年平均值；和上世紀90年代相比，榆林、橫山、延安、延長、洛川等站降水增加了近兩成。

表1 陜北各站降水量年代變化 單位:mm

3.1.3 降水季節分布

陜北地區季節降水分布如圖3所示。研究區四季降水量分別占全年的17%、57%、24%和2%，降水主要集中于夏季，且季節降水量差異大。春季降水占全年降水百分比在0.6%～49.1%之間；神木站1965年春季降水53.2 mm，占全年降水108.4 mm的49.1%。夏季降水占全年降水的26.3%～84.9%；定邊站1959年夏季降水356 mm，占全年降水的84.9%。秋季降水占全年降水百分比在4.6%～49.0%；綏德站1983年秋季降水231.3 mm，占全年降水471.8 mm的49.0%。冬季降水占全年降水百分比均小于13.5%。

圖3 陜北地區季節降水分布

3.1.4 季節降水變化

表2為陜北地區各站季節降水變化趨勢。結果表明：西部定邊降水呈現增加趨勢，其余地區降水呈現減少趨勢。研究區大部分站近50年春季、夏季、秋季降水呈減少趨勢。春季降水減少傾向率小于7.1 mm/10 a；神木、靖邊降水變化不明顯；延長站春季降水減少趨勢最為突出為7.1 mm/10 a，洛川站春季降水減少趨勢為6.6 mm/10a。研究區西部的定邊站、南部的洛川站夏季降水有增加趨勢；其余站點夏季降水呈減少趨勢，降水量減少傾向率分別為0.6～8.7/10 a。神木站和定邊站的秋季降水有增加的趨勢；其他站點秋季降水呈減少趨勢，減少傾向率為0.2～5.3 mm/10 a。冬季降水，除吳旗、綏德、延長有略微減少趨勢外，其余地方冬季降水呈微弱增加趨勢，變化趨勢不明顯。

表2 陜北地區各季節降水變化趨勢 單位:mm/10 a

3.2 降水日數時空變化特征

為全面研究陜北地區降水日數的變化趨勢，分別選取全年總降水日數（日降水量≥0.1 mm）的不同量級降水日數進行分析。

3.2.1 降水日數變化特征

研究區所有站點年降水日數在42 d～147 d之間。榆林站1995年降水日最少，為42d；最多的是1964年吳旗站，為147 d。在所有降水日里，小雨日數29d～124d之間，占總降水日數的73.1%～88.1%，平均為82.2%。小雨日數最少的是1995年榆林站29d；最多的是1964年延長站114d。年中雨日數2d～27d，占總降水日數的9.5%～19.4%，平均為13.2%；洛川站1983年中雨日數為27d，年大雨以上日數小于12 d；占總降水日數9.4%以下；最多的是1990年洛川站12 d和延安站2013年12 d.

1957～2013年陜北地區降水日數變化趨勢表3所示。各站、小雨日數、中雨日數和總降水日數均呈現減少趨勢。大雨以上日數變化不明顯，中雨日數最大減少傾向率為3 d/50a，小雨日數減少傾向率為3～15 d/50 a，總降水日數以1 d～17 d/50 a的速率減少。總降水日數減少最為明顯的延長站，減少傾向率最大為17 d/50 a。

3.2.2 近年降水特征

盡管研究區小雨及中雨日數占總降水日數比例大，但是，近年來該區域暴雨頻發。2012年7月27日晚，榆林北部接連三次暴雨過程，暴雨中心區24小時降雨量達到200年一遇。2013年夏季延安市遭受強暴雨襲擊；7月份延安降水量最大點寶塔區甘谷驛，月降水量達到656 mm;榆林市最大雨量也達到406 mm。2017年7月23日16時至18時，榆林中心城區出現強降雨過程，兩小時降雨量累計71.3 mm，其中16時至17時一小時內的降雨量達到57.9mm，達到暴雨標準，一小時內的降雨強度歷史少見。強降水影響人們生活生產，對人民生命財產帶來威脅，各部門要加強防范，進行防汛工程和非工程設施建設，不斷提高快速反應能力。

表3 陜北地區降水日數變化趨勢 單位:d/50 a

4 結論

本文分析陜北地區降水量及降水日數特征，得出以下結論：

（1）陜北地區年均降水量為452.5 mm，整體呈減少趨勢；春、夏、秋、冬四季降水分別占全年降水量的17%、57%、24%和2%，降水主要集中于夏季。春季、夏季、秋季降水呈減少趨勢，冬季降水變化趨勢不明顯。

（2）研究區總降水日數、小雨日數、中雨日數均呈現減少趨勢，大雨日數和暴雨日數變化不明顯。

（3）陜北地區是重要能源化工基地，區內油、煤、氣儲量豐富，為了積極應對氣候變化帶來的挑戰，應嚴格水資源管理、在節水的同時，進行水源工程建設，提高抗旱減災能力，促進經濟社會發展。

[1]陸文秀,劉丙軍,陳俊凡,等.近50a來珠江流域降水變化趨勢分析[J].自然資源學報2014,29(1):80-89.

[2]王剛,嚴登華,張冬冬,等.海河流域1961年-2010年極端氣溫與降水變化趨勢分析,南水北調與水利科技,2014,12(1):1-6.

[3]王心睿,楊倩文,劉登峰,等.陜北荒漠區降水量演變規律研究[J].水資源與水工程學報,2015,26（6）:66-76.

[4]李志,鄭粉莉,劉文兆,等.1961-2007年黃土高原極端降水事件的時空變化分析[J]自然資源學報2010,25(2):291-299.

[5]王濤,楊強,于冬雪,等.陜北黃土高原地區極端降水事件時空分布特征[J].云南地理環境研究,2014,26（4）:7-14.

[6]中國氣象科學數據共享服務網,中國地面國際交換站氣候資料日值數據集（1957-2013年）.