內蒙古中東部降水特征分析

摘 要：利用內蒙古中、東部共89個國家氣象觀測站1961—2016年逐日降水量資料以及西北太平洋副熱帶高壓脊線資料，對內蒙古中東部地區降水量時空分布及降水集中期變化特征進行分析。

關鍵詞：年降水量;降水集中期;開始日期;結束日期;降水集中期強度

中圖分類號：S161

文獻標識碼：A

DOI：10.19754/j.nyyjs.20191015050

引言

全球氣候變化對降水的影響十分突出[1]，降水時空分布的非均勻性在不斷增加[2-4]，極端氣候事件的強度和頻率也在加劇[5]。內蒙古由東至西從濕潤、半濕潤氣候向干旱、半干旱氣候逐漸過渡，地形復雜多樣、生態環境脆弱[6]，且經常同時受到多個不同路徑天氣系統的影響[7，8] ，如東部主要受東北冷渦活動影響，而中部則受東亞夏季風向北推進的影響。特別是內蒙古中東部地區分布有2類典型生態脆弱區，北方農牧脆弱區和干旱半干旱脆弱區[9]，生態系統對氣候變化敏感。研究降水的分布、降水集中期的變化等對生態環境脆弱區合理水資源利用、農業生產合理配置等具有重要的影響。

目前對內蒙古降水特征的分析多集中在降水量的時空分布[10，11]極端降水事件變化[12]和影響[13，14]研究上，對降水結構及降水集中期水量分配的變化和發生時間的變化研究較少。本文對內蒙古中東部地區降水的時空分布特征及降水集中期的時間、強度等特征進行研究，以期為水資源合理利用及農業生產合理配置等提供科學依據。

1 資料和方法

1.1 數據來源

內蒙古中東部地區（中部：錫林郭勒盟、烏蘭察布市、呼和浩特市、包頭市;東部：呼倫貝爾市、興安盟、通遼市、赤峰市）共89個國家氣象觀測站1961—2016年逐日（前日20∶00至當日20∶00）降水量資料來源于內蒙古氣象信息中心的信息化資料庫，1961—2016年逐日西北太平洋副熱帶高壓脊線資料來源于國家氣候中心網站。

1.2 研究方法

在氣候監測業務中，內蒙古中部屬于華北雨季監測區域范圍，而東部地區屬于東北雨季監測區域范圍，因此本文中內蒙古中部降水集中期開始、結束時間采用《華北雨季監測業務規定（試行）》中方法進行判定，東部采用《東北雨季監測業務規定（試行）》中方法進行判定，降水集中期綜合強度均采用《華北雨季監測業務規定（試行）》中的雨季綜合強度公式進行計算。

1.2.1 降水集中期開始日的判定

內蒙古地區自某日起（中部7月1日開始，東部6月1日開始），當連續5d平均的西太平洋副熱帶高壓脊線位于N25°以北時（東部不需考慮此條件），若監測區內某站連續5d的累計降水量超過閾值（中部為25mm，東部為該站6—9月平均日降水量的8倍），且5d內至少有1d日降水量超過閾值（中部為10mm，東部為7mm），則首個超過閾值的日期即為該站降水集中期開始日，當累計開始站點比率達到或超過閾值時（中部為60%，東部為50%），則將該日定為該區域降水集中期開始日。

1.2.2 降水集中期結束日的判定

降水集中期開始后（東部自8月1日起），若監測區內某站截止某日時，向前連續10d中逐日5d向前滑動累計降水量均小于閾值（中部為25mm，東部為該站6—9月平均日降水量的5倍），則將該日定為該站降水集中期結束日。當累計結束站點比率達到或超過閾值時（中部、東部均為50%），則將該日定為該區域降水集中期結束日。

1.2.3 降水集中期強度

降水集中期強度由降水集中期的總降水量、平均降水量和降水集中期長度權重求和的大小確定。降水集中期強度指數（Mi）計算公式：

其中，L為某年某區域降水集中期的長度（日數）;L0為某區域降水集中期的氣候平均長度（日數）;R為某年某區域降水集中期內監測站總降水量;R0：為某區域降水集中期內監測站總降水量氣候平均值;（R/L）為某年某區域降水集中期內平均日降水強度;（R/L）0為某區域降水集中期平均日降水強度的氣候平均值。

2 結果分析

2.1 降水量時空分布特征

內蒙古中東部地區年降水量地區間差異顯著，自東向西逐漸減少（圖1），僅錫林郭勒盟西北部、烏蘭察布市北部、包頭市北部地區不足200mm，其余大部地區年降水量在200～400mm之間，呼倫貝爾市大部、興安盟大部等地達400mm以上。年降水量最大的是呼倫貝爾市鄂倫春旗 （542.3mm），最小的是錫林郭勒盟二連浩特（140.1mm）， 二者相差達 402.2mm。1961—2016年內蒙古中東部地區平均年降水量線性變化趨勢均不顯著。由歷年降水量距平百分率變化可見（圖 2），中部地區年降水量變幅在-40.8%～38.7%之間，而東部地區在-26.5%～53.4%之間，大多數年份中部地區年降水量變化幅度較東部地區更大。中東部地區進入21世紀后降水量明顯偏少，僅2012年之后有所增加，尤其是東部地區在1998年降水量距平達到峰值后降水持續偏少，為56a來降水量最少的時期。

2.2 降水集中期變化特征

2.2.1 時間變化

對1961—2016年內蒙古中東部歷年降水集中期開始、結束日期進行統計分析，結果顯示，近56年內蒙古中部降水集中期開始日期在7月6日—8月13日之間，多年平均值和常年平均值（1981—2010年，下同）均為7月23日;降水集中期結束日在7月22日—8月28日之間，多年平均值和常年平均值均為8月10日;降水集中期長度在6～39d之間，多年平均值為20d，常年平均值為19d。56a來東部降水集中期開始日期在6月6日—7月6日之間，多年平均值為6月17日，常年平均值為6月18日;降水集中期結束日在8月1日—9月13日之間，多年平均值為8月20日，常年平均值為8月19日;降水集中期長度在33～96d之間，多年平均值為65d，常年平均值為63d。相對而言，內蒙古中部降水集中期開始較晚，結束較早，降水集中期長度較短，而東部降水集中期開始早，結束晚，降水集中期長度較長。

從年際變化來看，內蒙古中部降水集中期開始和結束日期的年際振蕩幅度較大，二者在年際變化上存在顯著的正相關特征（相關系數0.76，P<0.01），即開始日期提前，則結束日期也提前，反之亦然。而東部降水集中期開始和結束日期的年際振蕩幅度較小，二者在年際變化上的相關關系不顯著。由降水集中期開始、結束和降水集中期長度的時間變化趨勢來看（表3），內蒙古中部降水集中期開始、結束日期和降水集中期長度都沒有顯著的變化趨勢;東部降水集中期結束日期提前的變化趨勢顯著（相關系數-0.37，P<0.01），而東部降水集中期的開始日期和降水集中期長度均沒有顯著的變化趨勢。

2.2.2 強度變化

對1961—2016年內蒙古中部和東部歷年降水集中期雨量進行統計分析，結果顯示，56a來中部降水集中期降水量在18.9（2009年）～197.3mm（1964年）之間，多年平均值為76mm，常年平均值為68.7mm;降水集中期綜合強度指數在-1.47（1986年）～3.16（1964年）之間，多年平均值為0，常年平均值為-0.02。近56a東部降水集中期降水量在91.5（1968年）～450.1mm（1998年）之間，多年平均值為225.6mm，常年平均值為225.1mm;降水集

中期綜合強度指數在-1.2（1968年）～1.4（1998年）之間，多年平均值和常年平均值均為-0.1。相對來說，中部降水集中期雨量較少，降水集中期強度大，而東部降水集中期雨量較大，但強度小。

從年際變化來看，中部降水集中期雨量和降水集中期綜合強度指數的年際波動幅度大，而東部則波動幅度較小。56a來變化趨勢均不顯著，但階段性特征明顯，特別是東部降水集中期雨量和綜合強度在1998年之后明顯減小。

3 結論

綜合以上分析結果可以看出，內蒙古中東部地區降水量有其鮮明的地域特點。主要結論如下：

內蒙古中東部地區年降水量地區間差異顯著，呈自東向西遞減的空間分布特征。中部地區年降水量變化幅度較東部地區大，進入21世紀后中東部地區降水量明顯偏少，尤其是東部地區在1998年之后為56a來降水量最少的時期;

中部降水集中期一般于7月下旬開始、8月上旬結束，開始較晚，結束較早，降水集中期長度較短，56a平均值為20d;而東部降水集中期一般于6月中旬開始、8月中旬結束，開始早，結束晚，降水集中期長度較長，56a平均值為65d;

中部降水集中期開始和結束日期有相近的年際波動趨勢，東部降水集中期的結束日期有顯著提前的趨勢;

中部降水集中期雨量較少，降水集中期強度較大，而東部降水集中期雨量較大，降水集中期強度小。東部降水集中期雨量和雨量強度均在1998年之后明顯減小。

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作者簡介：

劉林春（1986-），男，工程師。研究方向：短時臨近預報與數值天氣預報研究。