淮河流域蚌埠地區不同等級降水日數時空演變特征

近年來，國內許多學者從降水量、降水日數和降水強度等方向對降水的氣候特征和變化規律等方面進行了大量的研究。王小玲等研究發現，年降水量在不同區域有不同的趨勢變化，但不同強度級別降水量的趨勢變化表現出較為一致的特征，強降水量的變化趨勢最為顯著，降水量的變化主要由強降水量的變化引起。各級別降水頻率變化對降水量趨勢的貢獻遠遠大于強度變化，趨勢變化主要由降水頻率變化產生。伍紅雨等研究發現，華南地區降水量受降水強度的變化影響較大，受降水日數變化的影響較小。劉金平等分析了京津冀地區不同等級降水日數及其變化趨勢，研究指出京津冀地區小雨日數的空間分布、趨勢及高低值位置均與降雨日總數較相似；在一定程度上，小雨日數的空間分布基本可以表征降雨日總數的分布特征。在安徽范圍內，謝五三、黃勇等對安徽省降水強度、降水日數進行了研究，但對蚌埠地區不同等級降水日數的研究尚未發現。

本文參照郭軍等細化降水等級的思路，對蚌埠地區不同等級降水日數進行了研究，分析了蚌埠地區各等級降水的時空分布及演變特征，可為提高蚌埠市降水預測能力和應對旱澇災害提供信息支撐。

一、數據與方法

本文所用數據來源于安徽省氣象局信息中心，為質控后的2007～2015年蚌埠地區61個氣象觀測站數據中的逐日降水數據，對其中部分缺測數據通過插值補齊。

本文在中國氣象《降水強度等級劃分標準（內陸部分）》的24h降水級別定義的基礎上，增加了微雨，降水量級共分為6個等級，具體定義見表1。

數據分析上，通過線性傾向估計法計算傾向率，分析降水日數的變化趨勢。傾向率的算法為:設某站某氣象要素時間序列為y1、y2…yn，用多項式表示:

式中:t為時間，單位為a。

將（1）化為一次直線方程來定量描述:y（t）=a0+a1t

趨勢變化率方程為:dy（t）/dt=a1

方程中的系數可用最小二乘法或經驗正交多項式來確定，a1為傾向率，其單位為mm/a。

由于蚌埠地區區域氣象站點空間分布較為均勻，本文將所有站點降水數據的算術平均值應用為其區域的平均值。

二、結果分析

1.不同等級降水日時間變化

（1）不同等級降水年變化

表2為2007～2015年蚌埠地區多站平均降水日數的統計。由表2可知，2007～2015年蚌埠地區年平均降水日數為103.5d，其中微雨和小雨日占降雨日總數的77.3%，比重最大；中雨日占降雨日總數的14.1%；大雨日占降雨日總數的5.4%；暴雨及以上日數比重最低，只占到總降雨日總數的3.2%。

2007～2015年蚌埠地區降水日數總體上呈增長趨勢，但各等級降水日數增減趨勢存在差別。其中高等級降水日數減少，低等級降水日數增加。過去9a中蚌埠地區降水日數以0.69d/a的速率增長，即近9a降水量增加了6.6mm。降水日數最多的年份為2014年（118.0d），較平均值偏多14%；降水日數最少的年份為2008年（92.0d），較常年值偏少11%。各等級降水日數上，微雨日、小雨日呈增加的趨勢；中雨日基本持平；大雨以上降雨日則呈減少趨勢，其中暴雨日減少最明顯，減少速率為0.12d/a。

（2）不同等級降水月季變化

表3為2007～2015年蚌埠地區多站不同等級降水日數的月平均。由表3可知，降水日數、微雨和小雨日數、中雨和大雨日數、暴雨以上日數四者基本都呈單峰型分布，峰值均出現在7月；總雨日、微雨和小雨日數在2月及11月各有一個小的較高值；暴雨以上降水日則主要出現在夏季的6～8月和秋季的9月，其他月份只有零星出現。

季節變化上，蚌埠地區四季降水日數相對平均，春、夏、秋、冬四季降水日數分別占總降水日數的 23.59%、34.44%、24.26%和17.67%。其中，7月降水日數最多，占年降水日數的13.14%；1月降水日數最少，只占年降水日數的3.7%。

表1 降水量與雨日對照表（單位：mm）

表2 2007～2015年蚌埠地區多站平均降水日數統計表

表4為2007～2015年蚌埠地區多站平均降水日數的各年季變化。由表可知，在過去的9年間春季降水日數呈弱增加的趨勢（0.32d/a），秋季降水日數呈顯著增加趨勢（1.65d/a）；夏季降水日數呈顯著減少的趨勢（-1.19d/a），而冬季降水日數無明顯變化。秋季降水日數顯著增加主要表現為微雨和小雨日的增加，夏季降水日數的減少主要表現為暴雨以上日的減少。

2.不同等級降水日空間分布

圖1為2007～2015年蚌埠地區不同等級降水日數的空間分布，由圖1a可以看出，蚌埠地區總雨日呈南多北少、東多西少的態勢，由西北向東南降水日數遞增?？傆耆沼邪霾好窐蚝臀搴鱼蓚€高值區，最大值分別為119.7d/a和136.4d/a；最小值為蚌埠秦集90.1d/a。

微雨日的空間分布、趨勢及高值區位置（圖1b）均與總雨日極為相似，同樣有蚌埠梅橋和五河沱湖為中心的兩個高值區，最大值分別為52.6d/a和62.3d/a。

小雨日的空間分布與降雨總日數分布略有不同，總體上維持了總雨日南多北少的特征，且更為突出。小雨日沒有明顯突出的大值區，自北向南，小雨日逐漸增多。將微雨和小雨日數累加后，與總雨日的變化趨勢的一致性極高，高低值區域分布、趨勢和極值位置基本重合。微雨和小雨日的空間分布基本代表了蚌埠地區總雨日的空間分布，表征了總雨日的基本特征。說明總雨日的增長可能是由于微雨和小雨日增長造成的，這與微雨和小雨日占總雨日的比重大（77.3%）較大有關。

表3 2007～2015年蚌埠地區多站不同等級降水日數月平均表（單位：d）

表4 2007～2015年蚌埠地區多站平均降水日數各年季變化表（單位：d）

圖1 2007～2015年蚌埠地區不同等級降水日數的空間分布圖（單位：d/a）

圖2 2007～2015年蚌埠地區不同等級降水日數增減趨勢空間分布圖（單位：d/a）

中雨日的空間分布不均，態勢上與總雨日相反，呈西多東少的態勢。高值區主要位于懷遠縣境內，以懷遠北部的龍亢和懷遠南部唐集為中心，最大值為17.9d/a。

大雨日總體呈北多南少，東多西少態勢。有兩個高值區，中心分別位于固鎮縣北部的褚集、湖溝和固鎮本站一帶及五河縣東部的武橋、朱頂、新集一線，其中，固鎮本站的大雨日最多，為6.8d/a。大雨日的高值區分布總體與總雨日和微雨日的低值區位置相當，這可能與固鎮北部和五河東部多對流性降水有關。

暴雨以上日的空間分布特征不明顯，具有一定的隨機性。

2007～2015年蚌埠地區65.6%的站點總雨日呈增多趨勢（圖2a），除固鎮縣以外，蚌埠市轄區、懷遠西部和中部、五河沱湖區域均出現了正值的高值區，中心值均接近或者超過5.0 d/a，其中以懷遠的龍亢農場增多最顯著，達到8.0 d/a。總雨日呈減少趨勢的站點主要分布在懷遠北部、蚌埠市轄區和固鎮交界處及蚌埠南部，其中蚌埠的曹老集總雨日的減少趨勢最為顯著，達到-3.4 d/a。微雨和小雨日累加后，與總雨日的變化趨勢基本一致（圖2b），高低值區的分布、趨勢和極值位置基本重合。微雨和小雨日不僅表征了蚌埠地區總雨日的空間分布特征，還表征了蚌埠地區總雨日變化趨勢的空間分布特征。在一定程度上，微雨和小雨日表征了蚌埠市總雨日空間分布的一切特征。

其他量級降水日數變化趨勢的空間分布上，隨機性較大，繼承了懷遠西部增長率高值區的態勢，但蚌埠市轄區總雨日趨勢的高值區則變成其低值區。這也在一定程度上契合了蚌埠地區低等級降水日增加，高等級降水日減少的情況。

三、結論

（1）2007～2015年蚌埠地區年平均降水日數為103.5d，總雨日呈增長趨勢，但各等級降水日數增減趨勢存在差別，微雨日、小雨日呈增加的趨勢；中雨日基本持平；大雨以上日則呈減少趨勢。

（2）各等級降水日數基本都呈單峰型分布，峰值均出現在7月；總雨日、微雨日和小雨日在2月及11月各有一個小的較高值；暴雨以上日則主要出現在夏季的6～8月和秋季的9月，其他月份只有零星出現。

（3）蚌埠地區春季降水日數呈弱增加的趨勢，秋季降水日數呈顯著增加趨勢；夏季降水日數呈顯著減少的趨勢，而冬季降水日數無明顯變化。秋季降水日數顯著增加主要表現為微雨日和小雨日的增加，夏季降水日數的減少主要表現為暴雨以上日的減少。

蚌埠地區總雨日空間分布上呈南多北少、東多西少的態勢，由西北向東南降水日數遞增。微雨和小雨日與總雨日的變化趨勢基本一致，高低值區的分布、趨勢和極值位置基本重合，在一定程度上，微雨和小雨日基本可以表征總雨日的分布特征；中雨日數分布態勢上與總降水日數相反，呈西多東少的態勢；大雨日數總體上呈北多南少、東多西少態勢，存在兩個高值中心；暴雨以上日數的空間分布特征不明顯，具有隨機性■