1965—2015年輝縣市降水變化特征

張露雁 賈巍 張西婷 王舒琪

（1 河南省輝縣市氣象局，輝縣 453600；2 河南省新鄉(xiāng)市氣象局，新鄉(xiāng) 453003；3 河南省延津縣氣象局，延津 453200）

0 引言

目前國內(nèi)針對降水的研究工作主要集中在大尺度上，我國北方年降水量年際變化大[1]，1951—1998年華北降水呈現(xiàn)減少的總體趨勢[2]。1957—2007年河南雨季降水南多北少，東多西少，北部形成以輝縣為中心的降水稀少聚集區(qū)[3]。由于降水量變化趨勢具有明顯的地域性差異[4-5]，關(guān)于輝縣縣域降水的研究主要側(cè)重于極端天氣個例的成因分析，內(nèi)容也主要體現(xiàn)在預(yù)報方面。馬月枝等[5]針對2016年7月9日特大暴雨做了著重研究，揭示了500 hPa低渦和700 hPa暖切變是其主要影響系統(tǒng)，并分析了其他產(chǎn)生降水效率的環(huán)境條件，但從長時間序列上分析降水變率如何，目前還少有這方面的研究。本文使用1965—2015年逐日降水觀測數(shù)據(jù)，降水量與降水日數(shù)分別按照不同時間尺度、不同降水強度，對輝縣降水特征進行初步研究。

1 資料與方法

1.1 資料

使用輝縣市氣象局1965—2015年逐日降水?dāng)?shù)據(jù)。降水事件定義為日降水量大于等于0.1 mm。采用氣象學(xué)季節(jié)定義，將3—5月作為春季，6—8月為夏季，9—11月為秋季，本年12月至次年2月作為本年冬季。

不同強度降水量和降水日數(shù)以中國氣象局頒布的“降水強度等級劃分標準（內(nèi)陸部分）”中的24 h雨量值范圍為分類的參考依據(jù)。由于本文中2015年冬季統(tǒng)計值為本年12月至2016年1—2月，而年值統(tǒng)計到2015年，以及降水量與降水日數(shù)均值與年均值均需四舍五入，所以下文中出現(xiàn)了占比累計起來不為100%的情況。

1.2 統(tǒng)計分析

使用線性傾向估計[6-8]來模擬降水變化趨勢，使用0.05置信水平來判斷變化趨勢的顯著性。使用Mann-Kendall（以下簡稱MK）方法對降水進行突變分析，它是一種非參數(shù)檢驗方法，優(yōu)點是不要求數(shù)據(jù)必須呈正態(tài)分布，不受少數(shù)異常值干擾[8-9]。

2 結(jié)果分析

2.1 年、四季降水量和降水日數(shù)的變化

1965—2015年，輝縣市年均降水量為 577.8 mm，年平均降水日數(shù)為73.6 d，二者均未有顯著的變化趨勢。四季降水變化也均未達到0.05的顯著水平。四季中夏季降水量占比最大（61.7%），高于全國平均（56.5%）和黃淮地區(qū)（56.8%）[10]。

1965—2015年，輝縣春、夏、秋、冬的多年平均降水日數(shù)分別為16.4、30.6、18.9、7.6 d，各約占年均總降水日數(shù)的22.3%、41.6%、25.7%、10.3%。其中，春季、夏季、秋季的平均降水日數(shù)均呈減少趨勢，冬季的平均日數(shù)呈增加趨勢，但四季均未達到0.05的顯著水平。輝縣夏季降水減少的趨勢與豫西和豫西北太行山一線為夏季降水偏少區(qū)的研究[11]相符。冬春季節(jié)降水量通常較少，易發(fā)生干旱，而夏季降水減少的趨勢更增大了干旱發(fā)生的可能性。

2.2 不同強度降水量和降水日數(shù)的變化特征

輝縣小雨、中雨、大雨、暴雨、大暴雨的多年平均降水量分別為137.8、148.7、139.4、98.0、41.5 mm，分別約占年均總降水量的 23.8%、25.7%、24.1%、17%、7.2%，這說明不同強度的降水量對全年降水量的貢獻相差較大。各類型降水的降水量變化趨勢均未達到0.05的顯著水平。 由于特大暴雨未出現(xiàn)過，所以本文不再討論此降水級別。

1965—2015年，輝縣小雨、中雨、大雨、暴雨、大暴雨多年平均降水日數(shù)分別為59.6、9.4、4.2、1.5、0.3 d。中雨平均日數(shù)呈增加趨勢（P＞0.05）；小雨、大雨、暴雨、大暴雨的平均降水日數(shù)均呈減少趨勢，其中小雨降水日數(shù)減少速率達到1.9 d/10 a（P＜0.05），其他各級雨量減少趨勢均未達到0.0.5的顯著水平。

2.3 年降水量與降水日數(shù)的突變檢驗

圖1為輝縣市1965—2015年的年降水量和年降水日數(shù)序列的MK突變檢驗結(jié)果。在給定顯著性水平0.05（圖中上、下兩條直線）下，1965—2015年輝縣市年降水量（圖1a）突變特征不顯著，年降水日數(shù)（圖1b）在2005年有一次突變。

圖1 1965—2015年輝縣市年降水量（a）和降水日數(shù)（b）突變特征Fig. 1 Characteristics of abrupt change in annual precipitation amount (a) and precipitation days (b) in Huixian from 1965 to 2015

2.4 四季降水量與降水日數(shù)的突變檢驗

從輝縣市1965—2015年四季降水量（圖2）來看，春季在1983年出現(xiàn)了一次突變，其余3個季節(jié)均有多個交叉點，整體突變表現(xiàn)均不顯著。從四季降水日數(shù)（圖略）來看，春季降水日數(shù)在2004年出現(xiàn)了一次突變，秋季降水日數(shù)在1984年出現(xiàn)了一次突變，其余兩季突變不顯著。

3 結(jié)論

1）1965—2015年輝縣的年均降水量為577.8 mm，平均每10年減少1.3 mm；年平均降水日數(shù)為73.6 d，每10年減少0.7 d，均呈不顯著的下降趨勢。

2）四季降水量和降水日數(shù)差異明顯，夏季降水量和降水日數(shù)比重最大，均呈減少趨勢； 冬季降水量和降水日數(shù)均呈增加趨勢；春季、秋季的降水量呈增加趨勢，降水日數(shù)均呈減少趨勢。

圖2 1965—2015年輝縣市春季（a）、夏季（b）、秋季（c）和冬季（d）降水量突變特征Fig. 2 Characteristics of abrupt change in spring (a), summer (b), autumn (c) and winter (d) precipitation in Huixian from 1965 to 2015

3）中雨降水量與降水日數(shù)呈增加趨勢，小雨、大雨、暴雨、大暴雨降水量和降水日數(shù)都是呈減少趨勢。小雨降水日數(shù)比重最大，呈顯著減少趨勢，由此判斷小雨降水日數(shù)的減少造成了全年降水日數(shù)的減少。

4）年降水量突變特征不顯著，年降水日數(shù)在2005年有一次突變；春季降水量和降水日數(shù)分別在1983年和2004年出現(xiàn)突變，秋季降水日數(shù)在1984年出現(xiàn)了一次突變，其余兩季均無突變。