四平市氣候變化對東遼河徑流量的影響分析

趙偉國，徐 凱

(1.吉林省水文水資源局四平分局，吉林 四平 136000； 2.吉林省墑情監(jiān)測中心，長春 130033)

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四平市氣候變化對東遼河徑流量的影響分析

趙偉國1，徐 凱2

(1.吉林省水文水資源局四平分局，吉林 四平 136000； 2.吉林省墑情監(jiān)測中心，長春 130033)

利用四平市1961—2010年氣溫、降水、徑流量等觀測資料，運(yùn)用線性傾向估計、M-K突變檢驗等方法對四平市近50年來的氣候及徑流量的變化特點進(jìn)行了分析。研究了氣候變化對徑流量的影響，結(jié)果表明：第一，四平市年平均氣溫正以0.38℃/10a的速度增加，且以冬季增暖最為明顯。第二，四平市年降水量呈稍有減少的趨勢，秋季降水的減少比較顯著。第三，王奔站實測年徑流量均呈減少的趨勢，與降水的變化趨勢一致。第四，影響年徑流量變化的主要因子是年降水量。

氣候變化；氣候突變；標(biāo)準(zhǔn)化；徑流量

遼河流域和松花江流域是四平市兩大主要流域，其中遼河流域在四平地區(qū)所占比重較大，對四平地區(qū)的發(fā)展起著至關(guān)重要的作用，東遼河是該流域的主要河流。筆者通過統(tǒng)計學(xué)方法，利用近50年的水文氣象資料，對四平市氣候及徑流量的變化規(guī)律進(jìn)行了研究，分析了氣候的改變對徑流量的作用程度，得出了對四平地區(qū)水資源演變規(guī)律具有一定價值的分析結(jié)果。

1 研究資料的來源

在研究過程中，采用了來自四平、梨樹、公主嶺、伊通、雙遼的五個地面氣象站的觀測數(shù)據(jù)，數(shù)據(jù)年限為1961—2010年，降水量和氣溫的月年平均值。文章所應(yīng)用的水文資料，來源于吉林省水文水資源局四平分局王奔水文站，序列長度為1961—2010年。

2 四平市近50年氣候改變特點

2.1 四平市氣溫變化的基本特征

自研究初期以來，四平市氣溫年均值的總體趨勢呈波動提升。1961—1970年的氣溫年平均值為5.4℃，而2001—2010年的氣溫年平均值為6.9℃。

2.2 四平市降水量變化的基本特征

2.2.1 降水量年及年際變化特征

根據(jù)對各站的降水量數(shù)據(jù)進(jìn)行標(biāo)準(zhǔn)化分析后，求得不同時間段降水量數(shù)據(jù)標(biāo)準(zhǔn)化序列。由于降水量減少的情況并不顯著，所以在做顯著性檢驗時，沒有通過。

2.2.2 降水量的季節(jié)變化特征

四平市降水主要集中在夏季，平均降水量所占比重最大，平均值為378.8mm，所占比重為67%。春季的平均降水量僅次于夏季，比重為15%。秋季的平均降水量較春季又有所減少，比重為13%。冬季年平均降水量是一年中最少的季節(jié)，僅站年均值的4%。

根據(jù)分析數(shù)值得出，四季中只有秋季的氣候趨勢系數(shù)通過了顯著性檢驗，氣候變化傾向率為-0.202/10a，降水量減少的趨勢比較顯著的，其他三季均未通過檢驗。

2.3 氣溫和降水的突變分析

在一段較短的時間，氣候由原本較穩(wěn)定的一種狀態(tài)進(jìn)入到了另外的狀態(tài)，這時，表現(xiàn)氣候突變。對溫度和降水的突變檢驗利用Mann-Kendall方法分析[1]。當(dāng)UF與UB相交在區(qū)間-1.96～+1.96(α=0.05)，且UF逐漸突破-1.96或+1.96時，則序列出現(xiàn)了突變[2]，如圖1、2。

圖1 四平市年平均氣溫距平序列MK檢驗Fig.1 Annual temperature departure sequence MK test in Siping

圖2 四平市平均年降水量標(biāo)準(zhǔn)化序列MK檢驗圖Fig.2 Annual mean precipitation standardization sequence MK test in Siping

利用MK對四平市年平均氣溫距平分析檢驗，發(fā)現(xiàn)在1987年時，出現(xiàn)了突變的情況，并在1989年時年平均氣溫開始上升明顯。通過檢驗，在2000年時，年平均降水量開始減少，發(fā)生了突變，但是程度并不明顯。

3 徑流量變化特征分析

3.1 徑流量的年及年際變化特征

經(jīng)過分析，1961—2010年，降水年平均值表現(xiàn)為減少的趨勢，與此同時，王奔水文站的年徑流量實測值也是出現(xiàn)了同一趨勢(詳見圖3)。可見，氣候變化對流域水循環(huán)變化起著至關(guān)重要的作用，是其變化的一個重要驅(qū)動因子。

王奔站1961—2010年年徑流量的平均值為5.14億m3，最大值出現(xiàn)在1964年14.31億m3，最小值出現(xiàn)在2002年，0.242億m3。20世紀(jì)60年代平均年徑流量為6.70億m3，20世紀(jì)70年代平均為4.49億m3，20世紀(jì)80年代平均為6.26億m3，20世紀(jì)90年代平均為5.39億m3，2001-2010年平均為2.86億m3。

圖3 王奔站1961-2010年年徑流量變化序列圖Fig.3 Annual runoff change sequence chart of Wang Ben station from 1961-2010

圖4 王奔站年徑流量模比系數(shù)差積曲線Fig.4 Modulus coefficient difference curve of annual runoff

3.2 年徑流量的豐、枯變化

由圖4可看出，東遼河的年徑流量由以下幾個階段組成：1961—1967年為豐水段，1968—1977年為平水段，1978—1984年為枯水段，1985—1997年為豐水段，1998—2009年為枯水段，2010年徑流量顯著增加。

4 氣候變化對徑流量的影響分析

天然徑流量的計算公式。利用前期1961—2010年氣象資料與水文年徑流量資料，應(yīng)用SPSS軟件，采用逐步回歸的方法，建立計算天然年徑流量的多元回歸方程。

東遼河(王奔站)：W=-8.522+0.024P，P為年降水量，W為天然年徑流量。

可見影響年徑流量變化的主要因子是年降水量，因溫度對徑流量影響很微弱，因此，在逐步回歸法分析過程中被忽略掉，在已建立的多元回歸方程中無此項因子。年徑流量與年降水量的相關(guān)系數(shù)為0.611，為檢驗回歸方程的顯著性，經(jīng)計算F=28.620大于α=0.05時F的臨界值4.04。表明此回歸方程是顯著的。

對回歸系數(shù)的檢驗采用t檢驗。經(jīng)計算，常數(shù)項t=-3.298，當(dāng)α=0.05時，t(48)=2.000,

t>tα，降水 t=5.350；當(dāng)α=0.05時，t(48)=2.000，t>tα。

所以此方程的回歸系數(shù)也是顯著的，分析計算的結(jié)果是可靠的。

表1 王奔站氣候變化對河流徑流量影響的計算分析Tab.1 Computational analysis on the impact of climatechange on runoff of Wang Ben station

從上表1可以看出，降水量的增減對徑流量值影響較大，當(dāng)四平市年降水量偏多或偏少10%時，影響徑流量增加或減少27%，當(dāng)年降水量偏多或偏少20%時，影響徑流量增加或減少54%。

5 結(jié)論

綜上分析，四平市的氣溫年均值是在上下浮動中逐漸增加的，而在1987年時，出現(xiàn)了突變的情況，受其影響，年降水量出現(xiàn)了有些減少的情況。一年四季中，春、秋兩季降水量略有增加，夏、秋兩季則與其相反，出現(xiàn)了減少的趨勢，而秋季降水的減少比較顯著。受降水總的趨勢減少的影響，王奔水文站的實測年徑流量也出現(xiàn)了減少的趨勢，由此看出，年降水量的多少對徑流量變化起著至關(guān)重要的作用，它們的相關(guān)系數(shù)為0.611。當(dāng)四平市年降水量偏多或偏少10%時，徑流量將偏多或偏少27%，當(dāng)年降水量偏多或偏少20%時，徑流量將偏多或偏少54%。

[1] 魏婷婷，岳春光，劉曉東. 四平地區(qū)近50年氣候變化特征分析[J].吉林氣象，2013，(04)：65-66.

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[3] 蔣艷，周成虎，程維明. 新疆阿克蘇河流域年徑流時序特征分析[J].地理科學(xué)進(jìn)展，2005，(01)：92-93.

[4] 古麗吉米麗·艾尼. 近50年博爾塔拉河流域氣候變化對徑流量的影響研究[D]. 烏魯木齊：新疆師范大學(xué)，2012.

Analysis on the impact of climatic change on runoff of Dongliao river in Siping

ZHAO Wei-guo1, XU Kai2

(1.Siping Branch of Jilin Province Hydrology and Water Resources Bureau, Siping 136000, China;2. Jilin Province Soil Moisture Monitoring Center, Changchun 130033, China)

Based on the observation data of temperature, precipitation and runoff in Siping from 1961 to 2010, the variation characteristics of climate and runoff in Siping in recent 50 years were analyzed by using linear tendency estimation and M-K mutation test. The results show that the annual average temperature of Siping has been increasing at the rate of 0.38 ℃/10a, and the warming is the most obvious in winter. Second, the annual precipitation in Siping showed a slight decrease trend, and the precipitation in autumn decreased more significantly. Thirdly, the annual runoff of Wang Ben station is decreasing, which is consistent with the trend of precipitation. Fourthly, the main factor influencing annual runoff change is annual precipitation.

Climate change; Abrupt change of climate; Standardization; Runoff

2016-09-23

趙偉國(1982-)，男，工程師，學(xué)士。

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