張家口近40年降水量變化特征分析

王新寧 張俊霞 段雯瑜 郭旭暉

摘要 利用1981—2020年張家口地區14個站點的的逐日降水資料，采用線性趨勢、線性回歸、多項式擬合、Mann-Kendall突變檢驗和t檢驗等方法，分析張家口地區降水量的變化特征。結果表明：張家口地區降水量有顯著的年際和年代際變化，且呈現震蕩遞增的趨勢，上升速率12.8 mm/年;受地形影響，降水量整體偏少且集中在夏季，降水分布不均;突變分析得出降水量在1986、1995和2015年發生突變。

關鍵詞 張家口;降水量;變化特征;Mann-Kendall突變檢驗

中圖分類號：P426 文獻標識碼：A 文章編號：2095–3305（2021）01–0090–02

降水量是影響人們生活、自然環境、農牧業生產、生態系統等的重要因素，也是關鍵氣候變量之一。隨著全球變暖、氣候變遷，區域降水量的特征變化成為國內外眾多學者的研究熱點。韓進軍等[1]研究了影響柴達木盆地降水量變化的動力因素。張鑫等[2]對東北三省1961—1990年和1991—2018年兩個時間段降水量變化進行了分析。此外，還有很多學者運用小波分析和MK突變檢驗等方法研究降水量的變化特征[3-6]。但針對張家口地區近年來降水量變化特征的研究相對較少。

張家口市地處華北平原向內蒙古高原過渡地帶，屬于東亞大陸季風性氣候。全區西北高，東南低，陰山山脈貫穿其中部，將全區分為壩上和壩下兩大部分。壩上地區，海拔高度一般在1 200～1 600 m，地勢平坦，多內陸湖淖，包括的縣區有：張北縣、尚義縣、康保縣、沽源縣和崇禮區的北部。壩下山巒起伏，兼有山地、盆地、丘陵、河谷等多種地形。本研究采用線性趨勢、線性回歸、多項式擬合、Mann-Kendall突變檢驗和t檢驗等方法分析張家口1981—2020年的降水量變化特征。

1 資料來源和研究方法

利用1981—2020年張家口市縣14個站點（康保、尚義、張家口、沽源、張北、宣化、萬全、崇禮、懷安、赤城、涿鹿、蔚縣、懷來、陽原）（圖1）的逐日氣象資料，采用線性趨勢、線性回歸、多項式擬合和t檢驗等方法分析張家口地區降水量的變化特征及規律，采用Mann-Kendall法對降水時間序列進行突變分析。

2 結果

2.1 降水量變化特征

張家口地區近40年平均降水量為393.7 mm，40年間降水量為279.5～ 543.0 mm。張家口地區降水的主要來源是來自太平洋的暖濕氣流，水汽經過長途跋涉到達張家口地區，受小五臺山和軍都山阻擋，氣流越山后水汽含量已經很小，因此年降水量較少，只有華北平原的2/3[7]。

張家口地區降水量年際變化顯著，且呈現震蕩遞增的趨勢，上升速率12.8 mm/年;極小值279.5 mm出現在1997年，極大值543.0 mm出現在1995年;張家口地區降水量年代際變化也很大，總體呈增加—減小—增加的變化趨勢，谷值出現在20世紀末和21世紀初，峰值出現在20世紀90年代中前期和21世紀10年代末期（圖2）。

張家口地區降水主要集中在夏季，夏季平均降水量為245.0 mm，春季平均降水量為61.6 mm，秋季平均降水量為79.3 mm，冬季平均降水量7.9 mm，其中夏季降水量占全年的62.2%，且以分布不均勻的雷陣雨為主（圖3）。此外，張家口地區降水分布不均，年平均降水量最多的是崇禮為473.1 mm，最少的是康保為344.2 mm。這是由于張家口地域廣闊，地形復雜，壩上因地勢高，暖濕空氣經軍都山和壩頭的兩次聚然阻擋，水汽來源不豐富，降水量較少，年降水量為330～400 mm，壩下降水量的分布趨勢和地形密切相關，地域間差異很大。山區因地形對暖濕空氣的抬升作用，降水較多，年降水量在400～500 mm。北面崇禮至龍關的多雨中心年降水量在450 mm以上。河谷地帶降水皆較周圍少，年降水量在400 mm以下。宣化至涿鹿一線是一個相對少雨中心，年降水量不足400 mm。陽原西城一帶，由于東南部有恒山余支阻擋水汽的輸送，年降水量只有340 mm。

2.2 年降水量突變分析

利用Mann-Kendall突變檢驗法對張家口地區1981—2020年的年降水量進行突變分析，采用t檢驗去除非氣候突變點的干擾[8]，取置信度95%，闕值±1.96，結果顯示UF與UB曲線在信度區間內在1986年、1995年和2015年共3個突變點。1986至20世紀90年代中前期年降水量呈現上升趨勢，1995至21世紀初年降水量下降趨勢，2015年之后年降水量又呈現上升趨勢（圖4）。

3 結論

利用線性回歸、多項式擬合、Mann-Kendall等方法對張家口地區1981—2020年降水量變化特征進行分析得知：張家口地區年降水量相對較少，且主要集中在夏季，近40年年平均降水量為393.7 mm，40年間降水量為279.5～543.0 mm，年際變化顯著，且呈現震蕩遞增的趨勢，上升速率12.8 mm/年。張家口地區降水分布不均，年平均降水量最多的是崇禮為473.1 mm，最少的是康保為344.2 mm。利用Mann-Kendall方法分析得到1986年、1995年和2015年是突變年份。1986至20世紀90年代中前期年降水量呈現上升趨勢，1995至21世紀初年降水量呈現下降趨勢，2015年之后年降水量又呈現上升趨勢。

參考文獻

[1] 韓進軍，王建萍，陳亮，等.影響柴達木盆地降水量變化的主要天氣動力因素[J].干旱區研究，2020（2）：314-324.

[2] 張鑫，曹蕾，杜靜，等.東北三省1961—1990年與1991—2018年降水量變化綜合觀測[J].江蘇農業科學，2020（21）：282-287.

[3] 王濤，霍彥峰，羅艷.近300a來天山中西部降水與太陽活動的小波分析[J].干旱區研究，2016（4）：708-717.

[4] 張雪琴，劉樹林，馮坤，等.毛烏素沙區1961—2016年降水特征[J].中國沙漠，2019（6）：141-150.

[5] 李娜，周維博.西安市降水時空變化特征及突變分析[J].西部大開發（土地開發工程研究），2017（6）：58-63，70.

[6] 周喚喚，郭威.蕪湖市1971～2015年降水變化趨勢及突變性分析[J].黃河水利職業技術學院學報，2018（1）：5-10.

[7] 郁珍艷，范廣洲，華維，等.氣候變暖背景下我國四季開始時間的變化特征[J].氣候與環境研究，2010（1）：73-82.

[8] 張海榮，周建中，曾小凡，等.金沙江流域降水和徑流時空演變的非一致性分析[J].水文，2015（6）：90-96.

責任編輯：黃艷飛

Analysis on the Charac-teristics of Precipitation Changes in Zhangjiakou in the past 40 years

WANG Xin-ning et al （Zhangjiakou Meteorological Bureau， Zhangjiakou， Hebei 075000）

Abstract Using the daily precipitation data of 14 stations in Zhangjiakou area from 1981 to 2020， linear trend， linear regression， polynomial fitting， Mann-Kendall mutation test and t test were used to analyze the change characteristics of precipitation in Zhangjiakou area. The results show that the precipitation in Zhangjiakou area has significant inter-annual and inter-decadal changes， and presents an increasing trend of fluctuations， with a rising rate of 12.8 mm/year. Due to the topography， the overall precipitation is relatively small and concentrated in summer， and the precipitation is unevenly distributed; The mutation analysis showed that the precipitation had abrupt changes in 1986， 1995 and 2015.

Key Words Zhangjiakou; Precipitation; change

characteristics; Mann-Kendall mutation test