淺析海南島1956—2016年系列降水量變化特征

符秋菊，邢僑芬，林振豪

(海南省水利水電勘測設計研究院有限公司，海南 海口 570203)

降水時空分布直接影響淡水資源供給和生態系統，與洪水、干旱等災害具有密切聯系。目前，我國水資源保護問題突出，水安全已上升為國家戰略，準確掌控降水時空分布特征對今后水資源規劃、重大水利工程建設、落實最嚴格水資源管理制度、促進水生態文明建設等具有極其重要指導意義。然而，近年來受氣候變化和人類活動等影響，我國水資源情勢呈現新的變化，水安全面臨新老水問題交織的嚴峻形勢，在強化水資源管控提出一系列新的任務要求的背景下，繼第二次水資源調查評價后，關于海南島區域降水量變化的特征分析研究較少。本文在第二次、第三次水資源調查評價收集的降水實測數據資料基礎上，對海南島1956—2016年系列降水量變化趨勢進行分析。

1 基本資料

本文降水量分析評價范圍為海南島(不含三沙市)，共18個市縣，總面積3.42萬km2。目前，海南島水文部門設立的雨量站共有200多處，大多數在20世紀60至70年代設站，實測系列資料多數在40年左右；于1970年之前設立雨量站有160處，但實測系列長度大于或等于46年僅105處。收集雨量站基本資料主要來自海南省水文水資源勘測局，對一些質量較好的水庫站觀測的資料也進行搜集，同時結合國家氣象站(中國氣象科學數據共享服務網)的觀測站點數據，對一些系列不夠長、數據站點有缺測等信息不完整的雨量站數據進行插補延長。

2 站點選擇原則及系列長度

2.1 站點選擇原則

本文對海南島降水量分析評價選用的雨量站具有以下幾點原則：①優先選取資料系列較長的雨量站；②在全面收集資料的基礎上，滿足按評價分區和匯總單元面上分布均勻的要求；③在同一地區臨近有多個滿足要求的雨量站，選擇系列更長、測量精度更高、代表性更好的雨量站。按上述雨量站選擇原則，對評價范圍選用雨量站共131個，平均站點密度為每站261km2。

2.2 系列長度

本文對海南島降水量變化特征分析，統一采用1956—2016年同步期系列，凡實測雨量資料不足1956—2016年同步期的，一律插補延長至同步期，使其成為連續系列；同步期以外的缺測年份，一般不作插補延長；單站雨量站統計和分析精度至逐月。

根據統計，雨量資料系列統一采用1956—2016年，共7991站年，插補延長1159站年(其中，1956—2000年系列插補為1136站年，2001—2016年系列插補為23站年)，插補延長占總站年數的14.5%。

3 相關說明

對海南島1956—2016年系列長度降水量變化趨勢分析時，采用131個站點，通用ARCGIS軟件中泰森多邊形法得出逐年系列降水量，按照計算多年平均值、3a滑動平均和累積距平等方法進行統計分析年際變化。對海南島年內分配分析時，在131個站點基礎上挑選出系列長度較好、分布較均勻的28個代表站點，進行統計分析。其中，在四季的劃分采用氣象部門規定，即12月—次年2月為冬季，3—5月為春季，6—8月為夏季，9—11月為秋季。在汛期和非汛期劃分采用海南省防汛防風防旱指揮部公布時段，汛期為5—10月，非汛期為11月—次年4月。

4 降水量時空分布

4.1 年內分配和年際變化

4.1.1降水量年內分配

按月降水量來看，海南島地區1956—2016年多年月均降水量柱狀圖如圖1所示。由該圖可知：年內降水分布極為不均，9月平均降水最多，占年均降水量的17.8%，其值為315.9mm。1月降水量最少，為20.7mm，僅占年均降水量的1.2%。

圖1 海南島1956—2016年多年月均降水量

按季節統計來看，春季的降水量占全年降水量的5.8%，其值為102.3mm。夏季占全年降水量的13.6%，其值為241.0mm。秋季占全年降水量的12.4%，其值為219.5mm。冬季占全年降水量的1.6%，其值為27.9mm。

按汛期、非汛期統計來看，汛期降水量占年降水量的74.8%～90.8%。連續最大4個月占全年降水量的55.2%～69.0%，主要出現7—10月，部分為6—9月。非汛期是海南島的旱季，占年降水量的9.2%～25.2%，其中12月—次年3月占全年降水量的3.35%～10.70%。

4.1.2降水量年際變化

選用的131個雨量站點，插補延長至系列長度一致后，采用ARCGIS軟件中泰森多邊形法，對海南島1956—2016年系列長度降水量進行計算，同時繪制出年降水量和3a滑動平均曲線，如圖2所示。結果顯示：海南島多年平均降水量為1817.4mm，折合年降水量為621.5億m3，年最大降水量為2334.1mm(1978年)，年最小降水量為1142.9mm(1977年)；年最大與年最小降水量比值為2.04，最大年降水量為多年平均值的1.28倍，最小年降水量為多年平均降水量的62.9%。

圖2 海南島1956—2016年降水趨勢變化

海南島降水量年際變化大，豐水年(P=20%)降水量為2056.4mm，平水年(P=50%)降水量為1802.0mm，枯水年(P=90%)降水量為1456.2mm。海南島整體年降水量處于波動狀態，整體呈遞增趨勢，遞增率為35mm/10a。

累積距平更好地呈現了降水量年際變化的階段性，本文對海南島地區1956—2016年系列降水量繪制累積距平圖，如圖3所示。由圖可知，海南島降水量可分為如下6個階段：1956—1966年，該時段為降水量波動時期，降水量基本正常；1967—1971年，該時段為降水量減少時期；1972—1982年，該時段為降水量波動時期，降水量基本正常；1983—1999年，該時段為曲線趨勢下降，該時間段內降水量減少；2000—2006年該時段后降水量出現短暫增多，緊接著又出現下降趨勢，2006年達到近60年的最小值，累積距平為-2188.6mm；2006—2016年，曲線趨勢上升，該時間段內降水量增加，2013年達到近60年的最大值，累積距平為-51.1mm。

圖3

4.2 地區分布

海南島地處熱帶低緯地區，屬熱帶季風氣候，由于四面環海，同時受夏季風和熱帶氣旋影響，水汽來源充足，降雨量充沛。海南島1956—2016年、1980—2016年兩個系列多年平均降水量分別為1817.4、1844.4mm，年降水量呈環狀分布，在空間上變化總的趨勢是由中部山區向四周沿海遞減，呈東南高西北低的趨勢。

兩個系列長度繪制出降水量等值線總體上走勢基本一致，如圖4—5所示，等值線數值變化范圍在1000～2600mm，東南部地區等值線的變化范圍在1400～2600mm，西北部地區等值線的變化范圍在1000～1800mm。

選用兩個系列長度年降水量繪制等值線圖可知，1980—2016年系列年降水量均值等值線往海南島西北部細微的偏移，說明西北部沿海地區降水量呈減少趨勢，東南部沿海地區降水量呈增加趨勢。

4.3 降水量變化趨勢

據上述采用泰森多邊形法計算，海南島多年平均降水量為1817.4mm，降水量的年際變化大，豐枯懸殊。通過對1956—2016年、1956—2000年、1980—2016年、2001—2016年4個階段降水量的統計，系列長度大于30年，見表1。4個階段序列年均降水量分別為1817.4、1785.2、1844.4、1908.0mm，年際變化均呈增加趨勢，在2000年之前增大的趨勢相對較小，這一趨勢在2000年之后變得尤其明顯。

圖4

圖5

表1 海南島不同系列長度年降水量特征值

5 結語

海南島降水量整體呈上升的變化趨勢，但存在年內年際、時空分布不均特性，為解決海島型季節性、區域性缺水問題，既需要建設攔蓄工程蓄洪補枯，也需要建設跨流域調水工程引水補源。只有將海南島作為一個“生態大城市”進行統籌規劃，優化全島水系連通格局，形成上引下蓄、分洪入庫、長藤結瓜的環島扇形水網，提高整體防洪排澇抗旱能力，從根本上解決工程性及區域性缺水狀況，保障水環境水生態質量，滿足區域經濟社會發展和生態環境保護對水資源的需求，為海南自由貿易港、生態文明試驗區和國際旅游島建設提供水利支撐。