呼倫貝爾市林區降水量變化特征分析

魏莎力

（呼倫貝爾市氣象局，內蒙古呼倫貝爾 021008）

近些年受到全球氣候變暖的影響[1]，呼倫貝爾市的降水量的時空分布較上一年代際有一定的差距。干旱和洪澇這些與降水量有關的氣象災害依舊屬于影響內蒙古至呼倫貝爾地區最主要的氣象災害種類。降水量的變化對于呼倫貝爾市的生態環境等均有重要意義。于本金等[2]利用數學統計分析手段對內蒙古地區的降水量的變化趨勢、周期以及突變、時空變化進行了研究。高紹鑫等[3]對內蒙古地區的四季和年降水量進行了趨勢分析。吳英杰等[4]利用降水距平百分率分析了內蒙古地區的干旱特征。劉泓志等[5]利用滑動平均、線性傾向估計、累計距平以及滑動t檢驗等方法對內蒙古近50年的降水量的分布和演變趨勢進行了分析。相關研究結果大都以全內蒙古為主要研究區，對于不同下墊面類型，不同功能性分區的降水量變化的研究較少，特別是針對呼倫貝爾市林區這種中尺度的調研較少。

呼倫貝爾市根據其不同的下墊面類型，分為農區、牧區和林區。而按行政區劃分，林區一般是指額爾古納、根河、牙克石和鄂倫春等地。本文基于呼倫貝爾市林區額爾古納、根河、鄂倫春牙克石4個氣象觀測站近30 年數據分析其降水量的變化特征。研究結果可為生態環境保護、水資源的合理應用、農業氣象服務等方面提供參考，也可以為今后不同類型下墊面的降水特征研究提供思路。

1 研究區概況

呼倫貝爾市位于內蒙古自治區的東北部，屬于寒溫帶大陸性氣候，海拔高度在200～1 700 m，大興安嶺縱貫呼倫貝爾市中部，全年降水量在300～500 mm，全市氣候特點為冬季寒冷干燥，夏季溫涼短促。呼倫貝爾林區主要集中在額爾古納、根河、牙克石和鄂倫春等地，本研究以額爾古納、根河、鄂倫春和牙克石4 地為研究區研究呼倫貝爾市林區近30年（1990—2019年）降水量變化特征。

2 數據來源與方法

2.1 數據來源

本研究采用中國氣象數據網內蒙古呼倫貝爾市林區額爾古納、根河、鄂倫春和牙克石4個國家基本氣象觀測站1990—2019年逐月降水量數據，并對降水量數據進行均一化檢驗。

2.2 研究方法

2.2.1線性回歸統計法采用線性回歸擬合的方式，將1990—2019 年逐月降水量數據合成年數據，進行線性回歸擬合，分析其線性關系和顯著性水平。其具體研究方法為設x1、x1……xi為x個年降水量數據，通過其線性關系得到方程為：

其中，y為第i年降水量，a為年降水量變化率，b為常數項。

2.2.2降水典型年選取方法本研究采用郭麗娜等[6]關于降水特征分析采用的降水典型年的選取方法來進行呼倫貝爾市林區降水典型年選取。即以鄂倫春站為例，考慮1990—2019 年的年降水量距平、最長降水量日數、月降水量合計值等，按照各影響量權重計算，綜合得分最高的年份將被確定為降水典型年。其公式為：

式中：Y為綜合得分；Xi為第i個因素根據排名的賦分；Ri為第i個因素的權重系數。

（1）選取年降水量與1990—2019年年降水量平均值的差異超過10%的年份為候選年份。

（2）對比最長降水日數的年份為候選年份。

（3）根據年總降水量排名、各強度降水分布排名、月降水量均方差、月降水量峰值排名和年份趨勢排名的權重分別為5、4、3、2、1，各因素的年份排名從1～10 分別賦分10～1，逐名遞減1。各因素的候選年份賦分與相應權重乘積的和除以權重之和即為加權得分，滿分為10 分，加權得分最高的年份為降水典型代表年。

本研究將1990—2019 年呼倫貝爾市林區額爾古納、根河、鄂倫春和牙克石4個觀測站數據進行帶入計算。由計算結果得知，加權得分最高的年份為2013 年、其次為1998 年，而得分最低的為2005 年。通過計算結果綜合分析后認為，2013年和1998年為呼倫貝爾市林區的降水典型代表年，故本研究選取2013 年和1998 年為降水典型代表年進行分析其月降水量變化。

3 年降水量變化特征

3.1 降水量年份變化特征

通過對月降水量的合計值計算出年降水量值，通過降水量變化曲線特征來分析年際間降水量變化，詳見圖1。

圖1 呼倫貝爾市林區4站1990—2019年年降水量變化特征

由圖1 可知，呼倫貝爾市林區的年降水量最低值為牙克石市的231.7 mm（2007年），最高值為鄂倫春的866.8 mm（1998年）。年降水量值額爾古納、根河、鄂倫春均呈現出波動下降的趨勢，而牙克石站呈現出波動上升的趨勢。通過對于降水波動較大的年份，例如1998 年的降水量進行分析可知，鄂倫春1998年降水量要高于其他兩個地區，其年降水量比牙克石多289.3 mm、比根河多404.5 mm、比額爾古納多419.8 mm。這主要是因為牙克石位于大興安嶺山脈附近，其降水量受地形影響較大，而額爾古納、根河、鄂倫春較牙克石更偏北，其氣候與寒溫帶內陸性氣候特點相一致。

通過線性回歸擬合后得到的線性回歸方程和其顯著性關系可以很好地分析出4個觀測站的降水量年際變化情況。由表1 為1990—2019 年額爾古納、根河、鄂倫春、牙克石4個觀測站年降水量變化。額爾古納市年降水量變化為-1.53 mm/a、根河年降水量變化為-0.64 mm/a、鄂倫春年降水量變化為-0.84 mm/a、牙克石年降水量變化為1.19 mm/a，其R2值均小于0.05，呈現顯著性相關關系。其中額爾古納、根河、鄂倫春呈現負增長的趨勢，牙克石市呈現正向增長的趨勢。19世紀末期，尤其是1998年厄爾尼諾現象致使北方大部地區遭受洪澇災害，其降水量偏多，20世紀初降水量有所下降。而牙克石市由于其特殊的地理位置（大興安嶺山脈橫亙而過），使得其降水量變化曲線與其他三地不同，呈現出上升的態勢[7-8]。

表1 呼倫貝爾市林區4站1990—2019年年降水量變化方程及R2值

3.2 1990—2019年年降水距平變化特征

由額爾古納、根河、鄂倫春和牙克石4個國家基本氣象觀測站數據統計可知（圖2），呼倫貝爾市林區各地1990—2019 年平均降水量值額爾古納為355.9 mm、根河為442.9 mm、鄂倫春為568.2 mm、牙克石為398.7 mm。其中額爾古納有12 年年降水量高于30 年平均值，根河有16 年年降水量高于30 年平均值，鄂倫春有13 年年降水量高于30 年平均值，牙克石有11 年年降水量高于平均值。這說明呼倫貝爾市林區大部分地區近30 年年降水量值大部分年都較距平值偏低，屬于干旱或半干旱狀態，而部分年份如1998 年、2013 年降水量遠超平均值，屬于洪澇狀態。

圖2 呼倫貝爾市林區1990—2019年年降水量距平變化特征

3.3 降水典型年月降水量變化分析

通過降水典型年選取計算結果綜合分析，選取2013 年和1998 年為呼倫貝爾市林區的降水典型代表年。為了更加直觀地體現呼倫貝爾市林區典型年降水量分布特征和各地區間的差異，圖3 給出了典型年呼倫貝爾林區額爾古納、根河、鄂倫春、牙克石4站逐月降水量的變化趨勢。

圖3 呼倫貝爾市林區1998年、2013年逐月降水量變化

以當月的降水量值較上一月超20%的值作為峰值判斷依據，綜合額爾古納、根河、鄂倫春、牙克石4個站的月降水量特征，得到額爾古納、根河、鄂倫春、牙克石4 個站降水典型年降水量逐月變化序列分布（圖3）。由圖3 可知，1998 年和2013 年典型年的月降水量呈現出雙峰值的變化形態。4個站的主峰值均出現在7 月，次峰值為5 月，即7 月的降水量要大幅高于6月，5月份的降水量值大幅高于4月。這與典型年春末夏初的東北冷渦系統帶來的對流性天氣有關，東北冷渦是影響東北地區的重要天氣系統。其冷渦移動較慢，持續時間較長，會伴隨著強對流天氣，出現極端降水天氣現象[9-10]，使得在5—7月降水量要超過全年其他月份，出現峰值。

4 結論

（1）呼倫貝爾市林區額爾古納、根河、鄂倫春、牙克石的年降水量最低值為牙克石市的231.7 mm（2007 年），最高值為鄂倫春的866.8 mm（1998 年）。年降水量值額爾古納、根河、鄂倫春均呈現出波動下降的趨勢，而牙克石站呈現出波動上升的趨勢。牙克石市由于其特殊的地理位置，使得其降水量變化曲線與其他三地不同。

（2）呼倫貝爾市林區額爾古納、根河、鄂倫春、牙克石近30年年降水量值大部分年都較距平值偏低，屬于干旱或半干旱狀態，而部分年份例如1998、2013年降水量遠超平均值，屬于洪澇狀態。

（3）通過降水典型年選取計算結果以及與中國氣象局全國氣象災害風險普查結果的綜合分析，選取2013、1998年為呼倫貝爾市林區的降水典型代表年。對典型年1998、2013年的逐月降水量峰值判斷分析可知，1998、2013 年典型年的月降水量呈現出雙峰值的變化形態，4 個站的主峰值均出現在7 月，次峰值為5 月，這主要是受到東北冷渦天氣系統的影響，夏季降水要高于全年其他時期。