盤錦市降水和旱澇的特征分析

韓 冬

(盤錦市大洼區水利服務中心，遼寧 盤錦 124200)

0 引 言

降水頻率、極端程度、季節變化和降水多少等是體現區域氣候特征的重要參數，受全球變暖影響中國年降水量呈逐漸減少之勢，不同地區變幅存在一定差異[1]，總體傾向率達到-12.7mm/10a。盤錦市地處遼河三角洲中心地帶，南臨渤海遼東灣，西界錦州市，北與鞍山接壤，東南與營口隔大遼河相望，總面積4071km2。該地區屬大陸性半濕潤季風氣候，光照充裕、四季分明、溫度適宜、雨熱同季，受大氣環流與自然環境影響，在時空分配上降水量極不均衡，不同季節、地區和年際之間的差異較為明顯，并導致旱澇災害的頻發。近年來，盤錦市多次遭受干旱災害，地下水位不斷下降、地表水資源持續減少以及水資源緊缺等問題日益突出。地下水的補給和地表徑流的產生主要來源于降水，因此探究盤錦市近50a的降水變化趨勢，可為區域水資源合理開發以及洪澇災害控制提供科學指導，也為其他地區的水源管理和洪澇預警提供數據支持[2-5]。

1 降水分布特征

1.1 降水年際分布特征

以盤錦市2個氣象站1969-2016年觀測數據為基礎，對逐年降水量利用算數平均法計算，從而確定盤錦市年均降水量為567.7mm。1997-2016年(近20a)和2012-2016年(近5a)的平均降水量為498.32mm、466.26mm，其中1995年的降水量最大為935.0mm，1989年的降水量最小為370.7mm，極值比2.52，年降水量最大值或最小值與多年平均值之比為1.65、0.40。

對初始數據采用5點滑動平均法處理以消除周期變化，通過擬合線性方程揭示序列變化規律，其表達式為：

(1)

盤錦市年際降水量變化線，見圖1。由圖1可知：盤錦市1969-2016年的5點滑動、多年及逐年平均降水量，結果顯示盤錦市近50a降水量總體表現出緩慢減少的變化特征。5a平均降水量最大和最小值發生在1969-1973年、2009-2013年，最大值(658.1mm)與最小值(469.2mm)相差188.9mm。將序列降水數據利用5點滑動法擬合，生成線性方程y=-0.628x+510.4。總體上，將降水豐枯劃分為幾個階段：70年代整體偏多、80年代中期偏多但整體正常、90年代中期偏多而前期偏少，2000年以后至今降水偏少。研究表明，盤錦市年際降水量存在明顯的周期性，降水分配不均且年際變化較大。

通過分析盤錦市2個氣象站1969-2016年降水數據發現，兩個測站的降水數據保持相同的變化趨勢，即2000年以前各測站降水數據升降變化較明顯，此后降水量總體呈波動下降趨勢，尤其是近幾年下降幅度較為明顯。

1.2 降水年內分布特征

依據盤錦市2個氣象站1969-2016年逐月降水資料，可以求解出年內各月分配的降水量，盤錦市年降水量年內分配，見圖2。

圖1 盤錦市年際降水量變化線

圖2 盤錦市年降水量年內分配

1)盤錦市年降水量呈現出極度集中的特征，其中6、7、8月降水占全年的14.2%、28.9%、23.3%，并以7月份最高；降水量較低月份集中于1、2、12月份，占全年降水量不足1%。

2)盤錦市6-9月份(夏季)降水最可以達到431.4mm，占全年的76.0%，而1、2、12月(冬季)降水僅有12.9mm，占全年的2.3%，2-4月(春季)、9-11月(秋季)降水約占全年10%。研究表明，在季節上盤錦市降水量也呈現出分配不均的特征。

3)每年6-9月份屬于盤錦市汛期，歷年60%-90%的降水都集中于汛期，從所占比例來看，1995年汛期降水最高占全年的82.6%，而1989年汛期降水最低占全年的60.1%，7-8月份降水集中屬于汛期，降水量占全年的60%，可見汛期降水在很大程度上決定了年降水枯豐特征。

1.3 降水空間分布特征

通過統計分析近50a降水序列資料，可獲取盤錦市及其所轄各區縣的多年平均降水量，結果顯示在空間上盤錦市年降水量分布極不均勻。其中，大洼區年降水量最高，其次為興隆臺區，年降水量最低的為盤山縣。從地理位置上，盤錦市北部年均降水量要低于南部地區，多年平均降水量自北向南呈現出逐步增大的變化特征[6]。

2 旱澇特征分析

2.1 豐枯變化規律

文章利用距平百分率法分析1969-2016年盤錦市年均降水量，盤錦市降水豐枯特征，見表1。從表1可知，盤錦市降水量偏少、正常、偏多的年份有18個、18個、12個，所占比例依次為37.5%、37.5%、25.0%。其中，降水量偏多40%的年份有2個，偏多10%-19%的有2個；降水量偏少10%-19%的有14個。尤其是2000年以后，盤錦市降水偏少頻率呈顯著上升趨勢，連續3a或4a都呈偏少狀態，其中處于正常年份的僅有6a，且2000年以后未出現偏多年份[7]。總體而言，盤錦市1969-2016年期間年降水量高于多年平均的有18a，低于平均值的有30a，可見該地區以干旱少雨為主要降水特征。

表1 盤錦市降水豐枯特征

2.2 日最大面降水分析

年最大1d面降水是指以本年權重較大或較多單站發生最大降雨量日期為線索，挑選出各單站同一歷時(24h)最大雨量及其日期，統計并平均同一起止時間內各站的降雨量，則年最大1d面雨量就等于其最大平均值。

文章以24h降雨量劃分降水等級，其中大暴雨、暴雨、大雨、中雨和小雨的24h降水為100.0-199.9mm、50.0-99.9mm、25.0-49.9mm、10.0-24.9mm、0-9.9m。結合各氣象站降水資料，7月份發生最大1d降水的為大洼觀測站，盤錦觀測站于8月發生最大1d降水。

研究區1969-2016年期間，其7月份發生最大1d面降水的共有21次，8月發生的有27次。按照已劃分的降水等級，發生大暴雨(降水>100mm)的共有4a，而發生暴雨(降水50-100mm)的有18年，且大暴雨和暴雨大多集中于7-9月份；此外，7、8月份發生年最大1d面降水的較多，按照劃分的降水等級多為大暴雨及暴雨。

2.3 年降水量變化趨勢

以盤錦市1969-2016年降水數據為基礎，利用式Ki=Hi/H0、C=∑(Ki-1)計算盤錦市年降水量模比系數以及差積系數差值，其中H0、Hi代表多年平均和第i的降水量；Ki代表降水量模比系數，i取1，2，…，n；C代表差積系數差值的代數和。然后點繪差積曲線，以直觀、準確的反映研究區年際降水變化趨勢，揭示區域降水豐枯特征。特定時段內差積曲線呈上升或下降趨勢，則表明該時期處于豐水或枯水期，按照上式輸出運算結果。模比系數差積曲線，見圖3。

圖3 模比系數差積曲線

由圖3可知，盤錦市1970-1978年的差積曲線呈明顯的下降趨勢，1979-1984年呈現出上升趨勢，1985-1990年又表現出下降趨勢，1991-2000年呈現出波動上升趨勢，其降水呈現出枯水-豐水-枯水-豐水特征，局部時段出現豐枯交替的現象。然而，2000-2016年差積曲線明顯下降，該時段屬于枯水時期。考慮盤錦市距平百分率計算值，研究認為2000年以后該區域總體處于降水量偏少狀態[8]。

2.4 降水頻率分析

按照遞減的次序排列盤錦市1969-2016年各年降水量，并利用頻率曲線軟件和皮爾遜Ⅲ最佳適線法進行選型配線，在此基礎上進一步分析相關參數。結果顯示，盤錦市年降水量變差系數Cs=0.4、Cv=0.2，由此可以確定年降水量在不同頻率下的分布特征，不同頻率年降水量，見表2。

由表2可知，盤錦市無法達到多年平均降水量的年份占比為50%，大旱與大澇降水量最大達到374.8mm，旱澇降水存在明顯的差異。

表2 不同頻率年降水量

3 結 語

文章結合盤錦市近50a的降水資料，利用數學法揭示了區域旱澇特征和降水變化規律，主要結論有：

1)盤錦市年均降水量為567.7mm，年際降水量的周期性明顯，降水分配不均且年際變化較大，總體呈現出波動下降趨勢。研究區1995年的降水量最大為935.0mm，1989年的降水量最小為370.7mm，極值比2.52，2000年以后降水總體呈波動下降趨勢，尤其是近幾年下降幅度較為明顯。

2)研究區年降水量呈現出極度集中的特征，6-9月份(汛期)降水最占比可以達到全年的60%-90%，在季節上區域降水量也呈現出分配不均的特征，其中汛期降水在很大程度上決定了年降水枯豐特征。

3)大洼區年降水量最高，其次為興隆臺區，年降水量最低的為盤山縣。從地理位置上，盤錦市北部年均降水量要低于南部地區，多年平均降水量自北向南呈現出逐步增大的變化特征。

4)盤錦市1969-2016年期間年降水量高于多年平均的有18a，低于平均值的有30a，考慮盤錦市距平百分率計算值，研究認為2000年以后該區域總體處于降水量偏少狀態，降水特征以干旱少雨為主，其無法達到多年平均降水量的年份占比為50%，大旱與大澇降水量最大達到374.8mm，旱澇降水存在明顯的差異。