池州市區69年降水變化特征和突變分析

穆秀瓊

摘 要：基于華東地區安徽省池州市貴池雨量站共計69年的逐月降水資料，采用多種降水變化及突變分析法進行分析研究。結果表明：池州市69年的降水量從整體來看具有非顯著性增加的趨勢，從年際序列觀察可以發現四季中除春季未發生突變，其他季節均有個別年份發生了突變。

關鍵詞：降水量;變化趨勢;突變分析

中圖分類號：P426.614 ? ? 文獻標志碼：A ? ? 文章編號：1003-5168（2022）12-0120-04

DOI：10.19968/j.cnki.hnkj.1003-5168.2022.12.025

Variation Characteristics and Catastrophe Analysis of Precipitation in Chizhou City in 69 years

MU Xiuqiong

（Anqing Hydrology and Water Resources Bureau， Anqing 246003，China）

Abstract： Based on the monthly precipitation data of Guichi rainfall station in Chizhou City， Anhui Province in East China for 69 years， a variety of precipitation change and catastrophe analysis methods are used to analyze and study. The results show that the precipitation of Chizhou City in 69 years shows a non significant increase trend from the overall observation. From the interannual sequence observation， it can be found that there is no mutation in the four seasons except spring， and there are mutations in individual years in other seasons.

Keywords： precipitation; change trend; mutation analysis

0 引言

降水量是一定區域內氣候特征反映最直接、最重要的因子[1]。降水量不足會嚴重制約人們的生產生活，影響生態環境。在全球變暖的影響下，一定區域內降水量的年內、年代分布情況也發生了變化，包括數量、頻率、強度。目前，對于區域內降水變化特征和突變分析也日益成為氣候、水利、生態等專業領域內研究的重點及難點[2]。本研究采用多種降水變化及突變分析法，基于華東地區安徽省池州市貴池雨量站（1952—2020年）共計69年的逐月降水資料，擬開展該區域年際、年內、四季、逐月變化及突變分析研究工作[3]。

1 數據來源與研究方法

1.1 數據來源

池州市隸屬華東地區安徽省，地處安徽省的西南地區，與安慶市、黃山市、蕪湖市以及江西省九江市搭界，是長江干流重要的港口城市。經過對池州市雨量站實地查勘，對比分析，最終選取池州市貴池雨量站1952—2020年共計69年同期月降水量作為研究數據基礎，具有較強的代表性。

1.2 研究方法

主要采用一元線性回歸趨勢分析法和累積異常值法（距平值法）進行長系列年內、年際變化趨勢分析。采用突變常用分析法：滑動t檢驗法、M-K檢驗法對氣候重要影響因子——降水量進行突變分析，主要是年際條件下春、夏、秋、冬四個季節突變情況。

2 降水趨勢與突變分析

2.1 年際、年內降水量變化特征

從圖1可以看出，池州市區1952—2020年共計69年長系列年際降水量變化情況：年降水量呈現非顯著性緩慢增加趨勢，一元線性回歸趨勢為y=0.298 5x+1 458.5，其中x的系數為2.985，表示該區域降水量如果要增加2.985 mm需要10年時間，趨勢線較為平穩，表征池州地區69年降水量增加為非顯著性增加。容量69年長序列降水量中，在2016年，全年的降水量合計值是最大值（2 465.5 mm）;在1978年，全年的降水量合計值是最小值（866.2 mm）;最大值與最小值相差1 599.3 mm;經計算，69年降水量平均值為1 468.95 mm。

年際變化趨勢為：20世紀50年代上升（+86.25 mm）、60年代下降（-91.25 mm）、70年代上升（+31.77 mm）、80年代上升（+85.23 mm）、90年代下降（-171.5 mm），21世紀00年代降低（-111.49 mm）、21世紀10年代上升（+178.6 mm）。

經分析數據發現，池州市區近69年長序列的降水年內變化：夏季的降水量（占全年的41%）>春季的降水量（占全年的32%）>秋季的降水量（占全年的15%）>冬季的降水量（占全年的12%），春季和夏季降水量之和占全年的3/4。池州市區逐月（1—12月）降水量極值（最小值/平均值/最大值，單位為mm）依次是：1月（0/57.07/172）、2月（0/82.26/235.5）、3月（0/118.69/313）、4月（0/160.29/378.8）、5月（36.8/187.30/478.6）、6月（27.20/258.22/888.30）、7月（14.8/199.9/671.9）、8月（0.4/137.58/521.5）、9月份（2.7/88.27/251）、10月（0/68.4/441.3）、11月（0/67.75/210.1）、12月（0/43.15/161.40），從1月至12月，每月降水量占全年降水量的百分比分別為3.88%、5.60%、8.08%、10.91%、12.75%、17.58%、13.61%、9.37%、6.01%、4.66%、4.61%、2.94%。

2.2 突變特征分析

2.2.1 累積距平值。累積距平值曲線圖如圖2所示，由圖2可知，春季的降水值疑似發生了突變，年份為1993年、2013年;夏季的降水值疑似發生了突變，年份為1957年、1968年、1978年、1984年、1994年、1999年、2008年、2016年;秋季的降水值疑似發生了突變，年份為1990年;冬季的降水值疑似發生了突變，年份為1990年、1974年、2000年。

2.2.2 滑動t檢驗。分別取步長特征值n1=n2=5，特征值n1=n2=0，信度特征值選取α=0.01，查表得出自由度n1+n2-2時顯著性水平的tα值為特征值3.36、特征值2.88。如果|ti|≥tα，那么，可以認為第i年之前、之后的兩段時間或許存在某些突變。池州市區1952—2020年降水量滑動t檢驗統計量的曲線參考圖3、圖4所呈現的趨勢與突變。由圖3可知，池州市區長系列年際降水量在1958年和1994年降水量突然發生變化，1958年（|tα|=3.154）經分析考慮為增加突變，1994年（|tα|=3.73）經分析考慮為增加突變。由圖4可知，池州市區長系列降水量未發生明顯的突變。

2.2.3 M-K檢驗。M-K檢驗用于池州市區69年四季降水量變化監測，統計量曲線見圖5。

①春季：經過比較，發現UF曲線在1954—1964年的統計量值都高于0，可以得出在該時期的降水量值發展為提升節奏;在其他年份，UF曲線統計量值都低于0，可以得出在該時期的降水量值發展為降低節奏，考慮UF曲線有超過α=0.05顯著水平線，則在該時間范圍內降水量值的發展為提升/降低節奏明顯。在臨界線（Z=±1.96）內UF曲線與UB曲線在1988年有交點，考慮UF、UB曲線超過信度線，說明在0.05的顯著水平下，春季降水值疑似發生了突變。

②夏季：UF曲線在1956—2013年范圍內統計量值都低于0，可以得出在該時期的降水量值發展為降低節奏，在2014—2020年范圍內統計量整體趨勢高于0，可以得出在該時期的降水量值發展為提升節奏，同時認為UB曲線有超過α=0.05顯著水平線，該時間范圍內降水量值的發展為提升/降低節奏明顯。在臨界線（Z=±1.96）內UF曲線與UB曲線分別在1955年、2009年有交點，且UB曲線超過信度線（Z=±1.96），說明在0.05的顯著水平下，夏季的降水值疑似發生了突變。

③秋季：UF曲線在1952—1960年、1966-1971年、1995—2020年三部分顯示低于0的統計量，可以得出該區間降水整體發展為降低節奏;在其他年份，UF曲線統計高于0，可以得出在該時期的降水量值發展為提升節奏。同時，考慮UF曲線超過α=0.05顯著水平線，該時間范圍內降水量值的發展為提升/降低節奏明顯。在臨界線（Z=±1.96）內UF曲線與UB曲線分別在1954年、1968年、1987年、2014年有交點，由于UB曲線超過信度線（Z=±1.96），說明在0.05的顯著水平下，秋季降水值疑似發生了突變。

④冬季：UF曲線在1972—1979年和2003—2020年兩段區間內，UF曲線顯示統計量高于0，可以得出該區間降水整體發展為提升節奏;在其余年份的趨勢低于0，可以得出在該時期的降水量值發展為降低趨勢;同時，UF、UB曲線超過α=0.05顯著水平線，該時間范圍內降水量值的發展為提升/降低節奏明顯。在臨界線（Z=±1.96）內UF曲線與UB曲線分別在2009年、2013年有交點，同時由于UB曲線超過信度線（Z=±1.96），說明在0.05的顯著水平下，冬季降水值疑似發生了突變。

3 結論

池州市區多年年平均降水量為1 468.95 mm;在69年長系列年際降水量中，2016年的年降水量最大為2 465.5 mm，1978年的年降水量最小為866.2 mm，年際整體表現為非顯著性增加趨勢。四季降水量占全年的權重依次為0.32、0.41、0.15、0.12。

此次采t檢驗法和M-K檢驗法對長序列降水量進行疑似突變變化分析，得到疑似突變的年份不盡相同，考慮是由于檢測方法的系數（敏銳度）不同。

參考文獻：

[1] 鄢波，張瀟，夏自強，等.黑龍江流域降水變化特征分析[J].長江科學院院報，2019，36（7）：14-17，22.

[2] 徐東坡，李金明，周祖昊，等.1956—2018年中國降水特征的時空分布規律研究[J].水利水電技術，2020，51（10）：20-27.

[3] 李瑋，段利民，劉廷璽，等.1961—2015年內蒙古高原內陸河東部流域極端降水時空變化特征分析[J].資源科學，2017，39（11）：2153-2165.