近51年我國區(qū)域降水特征分析

董雪峰 賴欣 董偉 朱珺 董莉

摘要：利用中國584個測站1961年～2011年的日降水資料，將我國分為八個區(qū)，得到全國和八區(qū)年降水量的時間序列，用三個降水指標(biāo)：降水量、降水頻率和平均日降水強(qiáng)度，并將指標(biāo)分為年和四季兩類分別研究，分析了中國近51年降水的長期趨勢和年際變化特征。結(jié)果表明：我國年及四季降水量呈現(xiàn)從東南沿海向西北內(nèi)陸逐減的分布特征;我國年降水量和降水頻率呈減少趨勢，平均日降水強(qiáng)度呈增長趨勢;四季降水三個降水指標(biāo)的變化存在區(qū)域性差異;年變化上西北西部較其他七個區(qū)變化顯著，三個降水指標(biāo)都呈顯著增長趨勢;高原三個降水指標(biāo)都呈弱的增長趨勢;西南平均日降水強(qiáng)度呈增長趨勢，降水頻率呈減少趨勢，降水量的變化有東西差異，東部降水量呈減少趨勢，西部呈增長趨勢;其他五個區(qū)的三個降水指標(biāo)呈不同的變化趨勢。研究結(jié)果為研究者深入了解我國降水特征提供了參考。

關(guān)鍵詞：氣候分區(qū);降水量;降水頻率;平均日降水強(qiáng)度

中圖分類號：P426 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A DOI編號：10.14025/j.cnki.jlny.2019.04.055

1概述

我國位于亞洲的東部，氣候特征多樣，特別是降水特征存在明顯的地域差異。對中國降水的研究有：閔燦認(rèn)為引起中國近40年降水總量增加的主要因素是極端降水量的增加。李紅梅閉提出近40年盛夏長江流域降水量和降水頻率呈增大趨勢，而在華北地區(qū)呈減少趨勢。虞俊認(rèn)為近50年來中國平均年總降水量略有減少。翟盤茂提出中國南部的東北部，北部和四川盆地大部的年降水總量減少，長江流域和東南沿海的年降水總量增加。陳隆勛等對中國降水研究表明，近40～50年來中國年降水量呈減少趨勢，西部降水量呈增長趨勢，其中西北最明顯，而西南部分地區(qū)呈減少趨勢。王小玲。引認(rèn)為引起降水量變化的主要因素是強(qiáng)降水量的變化，降水頻率變化對降水量變化的貢獻(xiàn)遠(yuǎn)大于強(qiáng)度變化，降水量趨勢變化主要由降水頻率的趨勢變化產(chǎn)生的。任國玉的研究表明長江中下游地區(qū)年和夏季降水量呈現(xiàn)增加趨勢，黃河流域降水表現(xiàn)出微弱減少趨勢。李帥。提出近54年來中國冬季降水日數(shù)減少。賴欣指出中國區(qū)域夏季降水量和降水強(qiáng)度呈增加趨勢，而降水頻率呈減小趨勢。

近年來，與氣候變化相關(guān)的各類氣候事件頻發(fā)，對農(nóng)業(yè)生產(chǎn)和人民生活的影響越來越大，深入了解氣候變化特征顯得愈發(fā)重要。降水變化是氣候變化的重要特征之一。選用中國51年的日降水觀測資料并用三個降水指標(biāo)：降水量，平均日降水強(qiáng)度，降水頻率，較為細(xì)致的將指標(biāo)分為年和四季5個方面來分析我國的降水特征，研究結(jié)果為研究者深入了解中國降水特征提供了參考。

2資料與方法

2.1資料

選用我國1961年～2011年584個測站的逐日降水觀測資料，對缺測嚴(yán)重的測站進(jìn)行剔除，對缺測較少測站的資料進(jìn)行簡單的插補(bǔ)，資料中微量降水不予計算。

2.2方法

2.2.1我國氣候區(qū)的劃分為了分析降水特征的地域差異，按文獻(xiàn)嘲的方法，將全國分為八個地區(qū)（圖1a）。圖中位于內(nèi)蒙古北側(cè)的斜線和位于東經(jīng)1200的豎線大致沿著半干旱區(qū)和半濕潤區(qū)的分界線。東西部的分界線是位于東經(jīng)107.50的豎線。西北地區(qū)用位于東經(jīng)102.5°的豎線分為東部和西部。根據(jù)中國主要雨季自南向北的推進(jìn)過程，將東部分為4個區(qū)。高原和西南地區(qū)的分界線是位于東經(jīng)97.5°的豎線，盡量把云、貴、川三省包含在西南地區(qū)中。

2.2.2指標(biāo)的確定分析指標(biāo)是：降水量、降水頻率、平均日降水強(qiáng)度。全年（四季）平均日降水強(qiáng)度為年（四季）降水量與降水天數(shù)之比。降水頻率為有降水（≥0.1mm）的日數(shù)與數(shù)據(jù)總?cè)諗?shù)之比。將每個指標(biāo)分為全年（平年365d、閏年366d）和春季（3月、4月、5月），夏季（6月、7月、8月），秋季（9月、10月、11月），冬季（1月、2月和上一年12月）共5種。

2.2.3分析方法采用的分析方法為線性傾向估計與相關(guān)系數(shù)檢驗法””。公式如下：

趨勢系數(shù)是表示降水序列和自然數(shù)列相關(guān)性程度的系數(shù)，利用相關(guān)系數(shù)的檢驗方法來檢驗趨勢系數(shù)的顯著性，顯著性檢驗水平均設(shè)置為10%（檢驗是否通過90%的信度）。

3降水特征分析

3.1降水量特征

3.1.1降水量的空間分布從圖1可知，我國年降水量（b）的地域分布極不均勻?？傮w上呈現(xiàn)從東南沿海向西北內(nèi)陸遞減的分布特征，地區(qū)差別很大，大致是沿海多于內(nèi)陸，低緯多于高緯。由于地理條件等各方面因素的影響個別地區(qū)有所差異。華南地區(qū)是我國年降水量的高值區(qū)，年降水量在1600～1800（mm），廣東省可達(dá)2100（mm）以上。西北西部地區(qū)是中國年降水量的低值區(qū)，新疆東部和南部等地的年降水量均不足200（mm）。西南地區(qū)年降水量的分布有南北差異，西北部年降水量在600～800（mm）之間，而其東南部則在1200～1400（mm），在四川雅安甚至可以達(dá)到1500（mm）以上。東北和高原地區(qū)的年降水量在400～600（mm）。華北地區(qū)年降水量在600～800（mm）。

四季降水量（圖2夏（a），冬（b），春秋圖略）的空間分布和年降水量類似，但季節(jié)分布不均勻，即同一地區(qū)的降水量，夏季最多，春季和秋季次之，冬季最少，例如：長江中下游地區(qū)的夏季降水量在500（mm）以上，而冬季降水量只有150（mm）左右，且越往北降水量的季節(jié)差異越明顯。夏季和秋季降水量的高值區(qū)均位于華南沿海，而春季和冬季降水量的高值區(qū)分別位于華南地區(qū)中部和江浙交界處。夏秋兩季，在華西地區(qū)（四川、重慶和陜西）有一個降水量的相對高值區(qū)。

3.1.2降水量的時間變化從圖3可知：我國年降水量（a）在西北西部、長江中下游、高原和東南沿海呈增長趨勢，其中西北西部增長顯著，降水傾向率達(dá)到10（mm/1）以上。中國年降水量在西南東部、華北和華南西部地區(qū)呈現(xiàn)減少趨勢，其中西南東部地區(qū)減少顯著，降水傾向率為-30（mm/10a）。東北和內(nèi)蒙古年降水量的變化不明顯且不顯著。西南地區(qū)年降水量的變化存在東西差異，東部降水量呈現(xiàn)減少趨勢，而西部呈弱的增長趨勢。春季降水量（b）呈現(xiàn)北增南減的特征，西南西部至長江中下游以北呈增長趨勢，其中高原地區(qū)增長顯著，降水傾向率高值區(qū)為5（mm/10a），長江中下游、華南和西南東部地區(qū)降水量呈減少趨勢，其中陜西和貴州省減小顯著，降水傾向率達(dá)一15（mm/10a）。夏季降水量（c）呈現(xiàn)東南和西北增加，中部減少的特征，西北、高原、長江中下游、華南和西南地區(qū)西北部呈增長趨勢，其中青海增長顯著，降水傾向率高值區(qū)達(dá)40（mm/10a），東北至西南地區(qū)的斜線上呈減小趨勢，其中京津冀地區(qū)減少顯著，降水傾向率達(dá)-10（mm/10a）。秋季降水量（d）在西南西部至長江中下游以北呈增長趨勢，但都不明顯，長江中下游、華南、西南東部和陜甘寧交界處呈減小趨勢，西南東部地區(qū)減小顯著，降水傾向率達(dá)-20（mm/10a）。春夏秋三季，西北和高原地區(qū)降水量雖呈增長趨勢，但都不明顯。冬季降水量（e）除在云南南部等地呈減小趨勢外，其他地區(qū)均呈現(xiàn)增長趨勢，其中新疆西北部和東北地區(qū)顯著，降水傾向率高值區(qū)達(dá)8（mm/10a）。

3.2平均日降水強(qiáng)度的特征

3.2.1平均日降水強(qiáng)度的空間分布從圖1（b）可知：長江中下游和華南地區(qū)，全年的平均日降水強(qiáng)度在8～12（mm/d），廣東省的日平均降水強(qiáng)度可達(dá)到14（mm/d）以上。西北西部地區(qū)的平均日降水強(qiáng)度在2～3（mm/d），新疆東南部的平均日降水強(qiáng)度甚至不足1（mm/d）。華北和東北地區(qū)的平均日降水強(qiáng)度接近，分別在5～7和4～7（mm/d）。西北東部和高原地區(qū)的日平均降水強(qiáng)度接近，分別在3～5和3～4（mm/d）。四個季節(jié)的平均日降水強(qiáng)度（圖2夏（c）、冬（d）、春秋圖略）的低值區(qū)均在西北西部和高原地區(qū)。四季平均日降水強(qiáng)度高值區(qū)的分布存在季節(jié)差異，春夏冬三季平均日降水強(qiáng)度的高值區(qū)位于江浙和兩廣地區(qū)，而秋季全部位于長江下游至華南的沿海。

3.2.2平均日降水強(qiáng)度的時間變化從圖4可知：我國全年的平均日降水強(qiáng)度（a）除在新疆、內(nèi)蒙古和四川省的部分地方出現(xiàn)微弱的減少趨勢外，其他地區(qū)均呈現(xiàn)不同程度的增長趨勢，其中新疆北部、青海東北部、西南南部和長江下游地區(qū)相對顯著，趨勢系數(shù)高值區(qū)達(dá)40%。中國四季平均日降水強(qiáng)度（b～e）的變化總體上和全年的變化趨勢一致，中國大部在各季節(jié)均呈現(xiàn)不同程度的增長趨勢，只有在春季（b）的新疆西部、甘肅東南部和西北部以及貴州省有明顯的減小，趨勢系數(shù)低值區(qū)為一10%，其他三季呈現(xiàn)減小趨勢的范圍很小且都不明顯。

3.3降水頻率特征

3.3.1降水頻率的空間分布從圖1可知：我國年降水頻率（c）的分布和降水量、降水強(qiáng)度的分布類似，年降水頻率的高值區(qū)大致位于西南、長江中下游和華南地區(qū)，年降水頻率均在0.4以上，兩廣和貴川地區(qū)可達(dá)到0.45以上，四川東南部甚至達(dá)到0.5以上。我國年降水頻率的低值區(qū)位于西北西部地區(qū)，新疆的南部和東部、甘肅西北部的降水頻率均不足0.05。個別地區(qū)，由于地理環(huán)境等因素的影響也會有所差異，例如：新疆北部地區(qū)年平均降水頻率大于其南部地區(qū)，西南地區(qū)中東部地區(qū)年平均降水頻率大于其南部地區(qū)。

四季降水頻率（圖2夏（e）、冬（f）、春秋圖略）與年降水頻率的空間分布類似。四季降水頻率的低值區(qū)均位于西北西部地區(qū)，但高值區(qū)的分布存在季節(jié)差異，春季和冬季降水頻率的高值區(qū)位于華南地區(qū)，夏季降水頻率的高值區(qū)則位于西南地區(qū)，秋季降水頻率高值區(qū)位于云貴川至兩湖一帶，并且在長江流域的北邊沿著華北和長江中下游地區(qū)的分界處四個季節(jié)均有一條降水頻率的相對高值區(qū)。

3.3.2降水頻率的時間變化從圖5可知：我國年降水頻率（a）在西北西部和高原大部呈增長趨勢，趨勢系數(shù)高值區(qū)達(dá)40%，在全國其他地區(qū)都呈現(xiàn)不同程度的減小趨勢，長江以南地區(qū)趨勢系數(shù)均低于一40%，其中西南東部和長江中下游西南部最為顯著，趨勢系數(shù)為-60%。春（b）秋（d）兩季降水頻率除在西北西部和高原地區(qū)呈增長趨勢外，全國其他地區(qū)呈不同程度的減小趨勢，春季的長江中下游和夏季的西南東部減小顯著，趨勢系數(shù)分別為-40%和-70%。秋季降水頻率除在西北西部、高原和長江下游地區(qū)呈增長趨勢外，全國其他地區(qū)呈減少趨勢，其中東北地區(qū)減少顯著，趨勢系數(shù)低值區(qū)為-50%。冬季（e）降水頻率在西南、長江中下游和華南地區(qū)呈減小趨勢，其他地區(qū)呈現(xiàn)不同程度的增長趨勢，其中西北西部和高原地區(qū)增長明顯，趨勢系數(shù)高值區(qū)達(dá)40%。

從圖6可知：我國年降水量（a）呈現(xiàn)弱減少趨勢，中國四季降水量除秋季降水減少外，其他三個季節(jié)無明顯變化。西北西部（b）年降水量呈現(xiàn)大幅度增長趨勢，秋季降水增長明顯，其他三季變化不明顯，秋季降水量的變化對年降水量變化的影響最大。西南地區(qū)（c）年降水量呈減少趨勢，夏季降水對年降水影響最大。其他六個區(qū)降水量的年際變化（圖略）是：東北、華北和西北東部地區(qū)的年降水量呈減少趨勢，長江中下游、高原和華南地區(qū)的年降水量呈增長趨勢。水量呈現(xiàn)增長趨勢的有長江中下游、高原、華南、西北西部地區(qū)，其中西北西部地區(qū)增長顯著（通過95%顯著性檢驗），年降水量的傾向率為7.68（mm/10a），年降水量明顯增加。東北、華北、西北東部、西南地區(qū)的年降水量呈減少趨勢，其中西南地區(qū)減少顯著（通過95%顯著性檢驗），年降水量的傾向率為-13.6（mm/10a），降水量大幅度減少。

5結(jié)論

一是近51年我國年和四季三個降水指標(biāo)均呈現(xiàn)東南沿海高，西北內(nèi)陸低的分布特征。

二是近51年我國年降水量和降水頻率呈現(xiàn)減少趨勢，全年的平均日降水強(qiáng)度呈現(xiàn)增長趨勢。

三是我國春季和秋季降水除在西南東南部、長江中下游、華南地區(qū)呈減少趨勢外，其他地區(qū)呈增長趨勢，降水頻率除在西北西部和高原呈增長趨勢外，其他地區(qū)呈減小趨勢。春季平均日降水強(qiáng)度除在甘肅東南部和貴州出現(xiàn)明顯減少趨勢外，其他地區(qū)呈增長趨勢，秋季平均日降水強(qiáng)度呈普遍增長趨勢。夏季降水量除在東北、華北和西南東南部呈減少趨勢外，其他地區(qū)呈增長趨勢，降水頻率除西北西部、高原、長江中下游地區(qū)外，其他地區(qū)呈現(xiàn)減少趨勢，平均日降水強(qiáng)度呈普遍增長趨勢。冬季降水量、平均日降水強(qiáng)度均呈增長趨勢，降水頻率除西南、華南地區(qū)外，全國其他地區(qū)呈增長趨勢。

四是西北西部地區(qū)相比較其他七個區(qū)變化顯著。西北西部地區(qū)的年和四季降水量、平均日降水強(qiáng)度和降水頻率均呈現(xiàn)出增長趨勢。長江中下游、華南、西北東部地區(qū)平均日降水強(qiáng)度、降水量呈現(xiàn)增長趨勢，降水頻率呈現(xiàn)減少趨勢，其中華南地區(qū)的變化最顯著，平均日降水強(qiáng)度顯著增長，降水頻率顯著減少。東北、華北地區(qū)平均日降水強(qiáng)度呈現(xiàn)增長趨勢，年降水量、降水頻率都呈現(xiàn)減少趨勢。其中華北地區(qū)變化顯著，降水量和降水頻率都顯著減少。高原地區(qū)三個降水指標(biāo)都呈現(xiàn)出增加趨勢，但是增長趨勢都很弱。西南地區(qū)平均日降水強(qiáng)度呈增加長勢，降水頻率呈減小趨勢，降水量的變化地區(qū)差異，西南地區(qū)東部呈現(xiàn)顯著減少趨勢，西部呈現(xiàn)弱的增長趨勢。