德州市多年降雨特征分析

張雨，張洪亮，邊曉南

（德州市水利局，山東德州253014）

1 前言

氣候是人類賴以生存和發(fā)展的自然環(huán)境的重要組成部分[1]，而水是人類社會發(fā)展的基礎物質(zhì)資料，水資源量關系到經(jīng)濟社會發(fā)展的各個領域，是人類的生存之本，降雨量是區(qū)域水資源量計算的重要依據(jù)[2]。由于我國的降水主要是由東南季風帶來的，以秦嶺-淮河為界，南北方表現(xiàn)出明顯差異，南方距東南季風源地近，受其影響較大，降水量豐富，水資源總量占全國的81%；北方受東南季風的影響程度相對較小，降水量較少，水資源總量僅占全國的19%。同時，降雨在時間及空間分布上由于受到各種自然地理條件影響，在同一地區(qū)表現(xiàn)出較大的時間和空間差異性。適量的降雨可以改善土壤墑情，有效解決農(nóng)業(yè)旱情，對農(nóng)業(yè)增產(chǎn)增收起到積極作用；但極端的降雨天氣很容易產(chǎn)生次生洪澇災害，城市建成區(qū)及主城區(qū)易形成城市內(nèi)澇，對人民的生命財產(chǎn)產(chǎn)生威脅。

2 降雨量時間特征分析

2.1 年平均降雨量特征分析

年平均降雨量是一個地方區(qū)域小氣候變化的重要衡量指標之一。通過將德州市135個站點近30 a的年降雨量進行多年平均，可以在一定程度上反映出當?shù)氐慕涤昴曜兓卣鳌榉奖惴治鋈械哪昶骄涤炅浚凑湛h市區(qū)地理位置分布，根據(jù)全市縣域分布情況，劃分為5個片區(qū)，分別為中心城區(qū)、中部片區(qū)、南部片區(qū)、東北片區(qū)、西南片區(qū)，降雨站涵蓋全市13個縣市區(qū)。其中，中心城區(qū)包括德城區(qū)、運河開發(fā)區(qū)、經(jīng)濟開發(fā)區(qū)，占地面積共489 hm2；中部片區(qū)包括陵城區(qū)、平原縣，占地面積共2 260 hm2；南部片區(qū)包括齊河縣、禹城市、臨邑縣，占地面積共3 417 hm2；東北片區(qū)包括慶云縣、寧津縣、樂陵市，占地面積共2 557 hm2；西南片區(qū)包括武城縣、夏津縣，占地面積共1 633 hm2。

德州市多年平均降雨量為544.4 mm，最大值出現(xiàn)在1990年為812.7 mm、比平均值多268.3 mm，最小值出現(xiàn)在2002年為304.4 mm、比平均值少240.0 mm，各分區(qū)年降雨量差異性較大，其中西南片區(qū)的年降雨量最少為498.7 mm、南部片區(qū)年降雨量最大為549.2 mm、其余3個片區(qū)降雨量變化不明顯。各片區(qū)降雨量由高到底排序為東北片區(qū)＞中部片區(qū)＞中心城區(qū)＞西南片區(qū)。2002年我國發(fā)生了中等偏重干旱災害，受旱面積較大或旱情較重的有山東等9個省。相關研究表明[3]：1950—2010年間，德州市年降水量呈下降趨勢，20世紀60年代是降雨量最多的10 a，貢獻量最大的是1964年，這也是降雨量最大的年份；20世紀80年代是降雨量最少的10 a，年平均降雨量低于560.1 mm；其余各年代降雨量變化穩(wěn)定，均在均值附近上下擺動。1950—2010年間降雨量由高到低排序為20世紀60年代＞20世紀70年代＞20世紀90年代＞20世紀50年代＞20世紀80年代。20世紀90年代年平均降雨量為559.51 mm，20世紀80年代年平均降雨量最低為459.74 mm，20世紀60、70、90年代年平均降雨量均高于本文研究期間年平均降雨量。

通過對德州市多年降雨量趨勢線分析可知，全市總體的降雨量變化特征為隨著年份增加呈平緩下降的趨勢，其中年降雨量超過700 mm的年份有4個，這4個年份均在2000年以后；年降雨量低于400 mm的年份有5個，2000年前后均有年份出現(xiàn)低降雨量；其余年份則在多年降雨量平均值上下擺動。由此可知，德州市的年降雨量沒有出現(xiàn)太大的波動，基本保持在穩(wěn)定的狀態(tài)。為定量計算德州市多年平均降雨量的變化特征，對年降雨量多年數(shù)據(jù)進行擬合得到線性回歸方程（一次函數(shù)）y=-1.658 6x+569.32（R2=0.012 3），由線性回歸方程可知1996—2018年德州市年降雨量呈現(xiàn)一定的下降趨勢。

1 a內(nèi)，從4月開始，降雨量逐漸增加，到7月達到峰值，在9月以后迅速減少并進入少雨期，10月—次年3月均保持平穩(wěn)的降雨且降雨量很少在30 mm以下，最少月降雨量達到0，即沒有產(chǎn)生任何降雨。

2.2 季節(jié)平均降雨量特征分析

本文為了科學地分析全年的降水變化特征，根據(jù)氣象學上的標準將全年劃分為4個季節(jié)，分別是春季（3—5月）、夏季（6—8月）、秋季（9—11月）、冬季（12月—次年2月）[3]。德州市1990—2018年春季多年平均降水量為79.6 mm，占多年平均降雨總量的14.6%；夏季多年平均降雨量為366.6 mm，占多年平均降雨總量的67.3%；秋季多年平均降雨量為81.9 mm，占多年平均降雨總量的15.0%；冬季多年平均降雨量為16.4 mm，占多年平均降雨總量的3.0%。采用春、夏、秋、冬4個季節(jié)的多年雨量進行數(shù)據(jù)擬合分析，分別得到回歸方程，詳見表1。

表1 德州市各季節(jié)平均降雨量回歸分析

1990—2018 年春季多年平均降雨量呈平穩(wěn)下降趨勢，最大降雨量發(fā)生在2009年、降雨量為153.2 mm，共有8個年份降雨量超過100 mm，其余各年均平穩(wěn)變化；夏季多年平均降雨量表現(xiàn)出平穩(wěn)下降趨勢，最大降雨量發(fā)生在1990年、降雨量為583.0 mm，共有12個年份降雨量超過350 mm；秋季多年平均降雨量表現(xiàn)出平穩(wěn)上升趨勢，最大降雨量發(fā)生在2003年、降雨量為269.2 mm，共有6個年份降雨量超過100 mm，其余各年均平穩(wěn)變化；冬季多年平均降雨量表現(xiàn)出平穩(wěn)下降趨勢，最大降雨量發(fā)生在1990年、降雨量為53 mm，共有4個年份降雨量超過300 mm，其余各年均平穩(wěn)變化。具體情況，如圖1—4所示。

圖1 春季多年降雨量特征

圖2 夏季多年降雨量特征

圖3 秋季多年降雨量特征

圖4 冬季多年降雨量特征

3 降雨量空間特征分析

為了進一步地了解德州市降雨時空分布規(guī)律，結(jié)合ArcGIS空間插值技術繪制了年降雨量等值線，對當?shù)囟嗄杲涤炅靠臻g分布特征進行了詳細研究。如圖5所示，全市的多年降雨量等值線呈西北-東南走向，基本上由西北向東南遞增，分成9個等次，降雨是區(qū)域性變量，可能在局部空間產(chǎn)生局部變異。德州西北內(nèi)陸地處平原地區(qū)，地勢平坦開闊，屬于暖溫帶半濕潤季風氣候區(qū)[3]，冷空氣不受高山、丘陵等高地阻礙，逐漸向東南方向推進，遇到來自東南沿海暖濕氣流形成降雨，且降雨隨著氣流逐漸向東南推移，德州中部、東部由于受到南部山區(qū)地勢阻擋，冷空氣移動速度逐漸減慢，導致中部和南部形成的降雨強度和降雨時間延長，降雨量大于其他各縣市區(qū)。而德州市西北部縣市區(qū)上空由于冷空氣移動速度較快，導致當?shù)氐慕涤陱姸群徒涤陼r間均明顯低于中部和南部地區(qū)。武城縣、德城區(qū)、寧津縣、慶云縣西北地區(qū)的年降雨量最少為554 mm，齊河縣的南部年降雨量最大為640 mm，中部、南部的平原縣、臨邑縣、禹城市年降雨量從580～620 mm不等。這表明德州市地處華北平原的地形地勢和獨特的暖溫帶大陸性季風氣候是導致德州降雨分布特征明顯的主要因素。總體看來，整個德州市沒有出現(xiàn)降雨量極少和極多的區(qū)域，全年降雨量基本處于比較均勻的狀態(tài)，除了西南部縣市區(qū)降雨量偏少以外，其余各地區(qū)降雨量均在年降雨量均值附近擺動。

圖5 德州市多年降雨空間分布特征

4 結(jié)語

德州市1990—2018年降雨量呈平穩(wěn)下降趨勢，多年平均降雨量為544.4 mm，最大值出現(xiàn)在1990年、為812.7 mm，最小值出現(xiàn)在2002年、為304.4 mm，進入21世紀后，沒有出現(xiàn)較大、特大降雨量，近30 a降雨量變化較為穩(wěn)定；各季節(jié)多年降雨量最大值出現(xiàn)在夏季，最小值出現(xiàn)在冬季，春、夏、冬季多年降雨量呈現(xiàn)下降趨勢，秋季多年降雨量呈現(xiàn)緩慢上升趨勢。