潁河水系降水量演變趨勢研究

黃振離

【摘要】本文根據實際觀測的降水量系列資料，通過世界氣象組織推薦并已廣泛應用的Mann-Kendall非參數統計方法，區分潁河水系是處于自然波動還是存在確定的變化趨勢，得出研究結果，供水生態環境保護工作參考。

【關鍵詞】Kendall檢驗法；潁河水系；降水量；變化趨勢

聯合國政府間氣候變化專門委員會（IPCC）2014年11月在丹麥哥本哈根發布了IPCC第五次評估報告的《綜合報告》，指出人類對氣候系統的影響是明確的，而且這種影響在不斷增強，在世界各個大洲都已觀測到種種影響。相比之前的評估報告，本報告更為肯定地指出一項事實，即溫室氣體排放以及其他人為驅動因子已成為自20世紀中期以來氣候變暖的主要原因。

從某種意義上講，水資源是一種可循環利用的再生資源。降水是水文循環過程中重要的部分，也是水資源評價中的重要因子，氣候變暖必將對降水、徑流以及蒸發等水文循環造成影響，導致水資源的時空差異，進而影響我國以及其他國家的社會經濟的發展和生態環境的演變。因此，對地區降水的演變趨勢進行研究分析顯得十分必要。

潁河水系屬于北暖溫帶大陸性季風氣候，受大陸氣團和季風的影響，降水量的年際和月際變化都很大，時常造成旱澇災害的發生。近年來，潁河水系旱澇災害頻繁，特別是旱災出現十分頻繁，而夏季往往以洪澇災害的出現為主，對經濟社會的發展及人民生活質量的提高產生了巨大的不利影響。本文根據實際觀測的降水量系列資料，通過世界氣象組織推薦并已廣泛應用的Mann-Kendall非參數統計方法，區分潁河水系是處于自然波動還是存在確定的變化趨勢，得出研究結果，從而供水生態保護工作參考。

1.1資料來源與方法介紹

1.1.1資料來源

本文選擇潁河水系15個監測站點1951-2013年的逐月降水資料進行了整理分析，分析匯總出一長時間序列的月、季節、年降水量數據資料。這些站點在整個潁河水系分布均勻，具有良好的代表性，其匯總分析的結果能反映潁河水系的整體降水特征。

1.1.2方法介紹

本項目主要采用了非參數Mann-Kendall趨勢分析檢驗法（以下簡稱M-K法）、累積距平法以及線性趨勢分析法對1951-2013年的月降水量數據進行了全面的研究分析。M-K法具有適用范圍廣，人為因素影響小，定量化程度高的優點，可用于檢驗不符合正態分布特征的變量，不受少數異常值的影響，常常被用來評估氣候要素時間序列趨勢的研究中，其檢驗統計量的公式如下：

當z值為正值時表示正相關趨勢變化，為增加趨勢；z值為負值時表示負相關趨勢變化，為減少趨勢；值在大于等于1.28、1.64、2.32時，分別表示通過了置信度90%、95%、99%的顯著性檢驗。

1.2降水量的年際變化趨勢研究

1.2.1潁河水系各年降水情況

統計分析，潁河水系多年平均降水量為664.9mm，在1951-2013年間有29年的降水量處于平均水平之上，其他年份的降水量均低于多年平均水平。

由于受季風年際差異的影響，潁河水系年際間降水量差異較大，經常會出現豐水年和枯水年。潁河水系降水變率較大，這也必將導致潁河水系河川徑流的年際差異。潁河水系降水量在1964年達到1156.9mm，為統計數據序列中的最高值，而1961年潁河水系全年降水量為458.3mm，為統計數據序列中的最小值，僅占1964年全年降水量的39.6%。

1.2.2潁河水系年際降水變化

1951-2013年的降水量M-K趨勢分析表明：年均降水量在年際間表現出了負相關趨勢變化，但減少趨勢不太明顯，沒有通過任何顯著性檢驗，僅表現為微弱的負趨勢變化。從1950s-2010s的降水量M-K趨勢分析結果中可以明顯的看出：年均降水量在年代際間呈現出負相關趨勢變化，降水量減少的趨勢通過了置信度90%的顯著性檢驗，表現為較明顯的負趨勢變化。

1.3降水量的年代際變化趨勢研究

1.3.1潁河水系各年代降水情況

潁河水系1950s-2010s的平均降水量為674.2mm，相比1951-2013年的平均降水量（700.2mm）減少了26mm。在這7個年代中有5個年代的平均降水量均在平均水平之上，并且可以看到這幾個年代降水量呈現出下降的走勢，2000s-2010s下降幅度最為明顯，由758.0mm（2000s）下降到610.0mm（2010s），下降幅度為19.5%。

1.3.2潁河水系年代際降水變化

從圖1-3降水量的M-K趨勢分析結果中也可以得出潁河水系年代際降水量呈現負相關趨勢變化，并且通過了置信度90%的顯著性檢驗，降水量的減少趨勢較明顯。

1.4小結

主要采用了非參數Mann-Kendall趨勢分析檢驗法對1951-2013年潁河水系降水情況進行了全面分析，進而研究潁河水系降水量的演變趨勢。在本章中，主要對潁河水系降水量的的年代際變化、年際變化、月降水變化以及季節變化進行了研究分析，以此來得到潁河水系降水量的演變趨勢。主要的研究成果為：

（1）潁河水系降水量在年際間表現出了負相關趨勢變化，但減少趨勢不太明顯；

（2）潁河水系各個季節降水量呈現出負相關趨勢變化，但負變化趨勢不太明顯；