袁震洲，方德祥，祝成銳，卞志華，王志宏

（浙江華東測繪地理信息有限公司，浙江杭州，310030）

0 引言

巧家縣坐落于云南省東北部、昭通市西南部的金沙江畔，屬于亞熱帶季風(fēng)氣候類型，有“西部小三亞”之稱的它一年中只有三季，沒有冬季。其氣候的主要特點(diǎn)是干濕季節(jié)分明，每年的11月～次年的4月為干季，降水量占全年降水量的10%，降水保證率也很小。每年的5～10月為雨季，降水量占全年總降水量的90%左右，蒸發(fā)量大，土壤干枯，空氣十分干燥，太陽輻射強(qiáng)，日照時(shí)間長。由于該縣光熱資源十分豐富，且位于金沙江畔，該縣成為農(nóng)業(yè)重縣、冬季旅游重縣、熱帶水果出口重縣等。同時(shí)，坐落于該縣、總裝機(jī)1 600萬kW的世界第二大水電站白鶴灘巨型電站已開工建設(shè)。因此，研究巧家縣地區(qū)的降水量和蒸發(fā)量的變化特征和趨勢，可以對(duì)該縣的農(nóng)業(yè)、林果業(yè)和電站的前期施工建設(shè)提供一定的借鑒和參考意義。

1 資料和分析方法

1.1 資料

采用巧家縣1981～2012年的實(shí)測逐日降水量資料和逐日蒸發(fā)量資料等。根據(jù)當(dāng)?shù)貧夂蛞?guī)律將季節(jié)劃分為：5～10月為雨季；11月～次年4月為干季。

1.2 分析方法

R-S分析法[2-4]：R-S分析法是一種基于分形理論的非線性時(shí)間序列分析的常用方法，在時(shí)間序列分析領(lǐng)域應(yīng)用十分廣泛。

均值：

累積離差：

極差：

標(biāo)準(zhǔn)差：

式（3）和式（4）比值：

式（5）中α為常數(shù)，H為Hurst指數(shù)，簡化得：

根據(jù)式（6），用氣候傾向率法[1]，求出直線的斜率即為赫斯特指數(shù)H。當(dāng)H=0.5、0≤H＜0.5、H＞0.5時(shí)，分別表示該降水量序列未來趨勢和現(xiàn)有趨勢沒有直接的關(guān)系、降水量序列具有反持續(xù)性、降水量序列具有持續(xù)性。

2 降水量變化特征及趨勢

2.1 降水量的年際變化特征及趨勢

巧家縣逐年降水量1981～2012年呈顯著上升的趨勢，這種增加趨勢通過了0.05的信度檢驗(yàn)。上升幅度為4.60 mm/a，降水量年際均值為726.4 mm。巧家縣1981～2012年降水量變化特征及趨勢見圖1。其年降水量在2008年達(dá)到最大值947.8 mm，其次是1999年的936.5 mm，在1989年達(dá)到最小值490.4 mm，降水量年際變幅達(dá)到57.4 mm。

圖1 巧家縣年降水量變化特征及趨勢Fig.1 Characteristics and trend of annual precipitation of Qiao?jia county

由圖2可知：巧家縣年降水量赫斯特指數(shù)H為0.69，明顯大于0.5，表明未來的年降水量變化趨勢與現(xiàn)有的趨勢一致，即顯著上升的趨勢，表現(xiàn)出較強(qiáng)的持續(xù)性。

圖2 巧家縣年降水量R-S分析圖Fig.2 Analysis on the annual precipitation by R-S method

2.2 降水量的年內(nèi)變化特征

巧家縣降水量的年內(nèi)分配呈現(xiàn)很不均勻狀態(tài)，即先上升后下降的趨勢，見圖3。6月多年平均月降水量達(dá)到最大值165 mm，12月份最小為1.9 mm，多年平均月降水量均值61.3 mm。1～6月呈現(xiàn)逐步上升趨勢，6～12月呈現(xiàn)逐步下降趨勢。雨季降水量占全年90%以上，干濕季節(jié)性分明。

圖3 巧家縣多年平均月降水量變化柱狀圖Fig.3 Diagram of average monthly precipitation of Qiaojia county

2.3 降水量的季節(jié)變化特征及趨勢

由圖4可知巧家縣1981～2012年雨季降水量呈現(xiàn)顯著上升的趨勢，相關(guān)系數(shù)r達(dá)到0.54，通過了0.05的信度檢驗(yàn)。上升幅度為6.44 mm/a,年雨季降水量均值為671 mm。年雨季降水量在1999年達(dá)到最大值878.1 mm，在1989年達(dá)到最小值460.3 mm，和年降水量最高、最低值相對(duì)應(yīng)，年雨季降水量變幅達(dá)417.8 mm。

由圖5可知：巧家縣年雨季降水量赫斯特指數(shù)H為0.77，明顯大于0.5，表明未來的年雨季降水量變化趨勢與現(xiàn)有的趨勢一致，即顯著上升的趨勢，表現(xiàn)出了較強(qiáng)的持續(xù)性。

圖4 巧家縣年雨季降水量變化特征及趨勢Fig.4 Characteristics and trend of precipitation in rain seasons of Qiaojia county

由圖6可知巧家縣1981～2012年干季降水量呈現(xiàn)顯著下降的趨勢，相關(guān)系數(shù)r達(dá)到0.46，通過了0.05的信度檢驗(yàn)。下降幅度為1.85 mm/a,年干季降水量均值為55.4 mm。年干季降水量在1986年達(dá)到最大值160.2 mm，在2012年達(dá)到最小值9.2 mm，年干季降水量變幅達(dá)151 mm。

圖5 巧家縣年雨季降水量R-S分析圖Fig.5 Analysis on the precipitation in rain seasons by R-S method

圖6 巧家縣年干季降水量變化特征及趨勢Fig.6 Characteristics and trend of precipitation in dry seasons of Qiaojia county

由圖7可知：巧家縣年干季降水量赫斯特指數(shù)H為0.61，大于0.5，表明未來的年干季降水量變化趨勢與現(xiàn)有的趨勢一致，即顯著下降的趨勢，表現(xiàn)出了較強(qiáng)的持續(xù)性。結(jié)合年降水量和年雨季降水量的R-S分析，由于年降水量和年雨季降水量都顯著增加，年干季降水量顯著減少的特性，可以預(yù)測在未來的年份里，雨季降水量在一年中的比重有越來越大的趨勢。

圖7 巧家縣年干季降水量R-S分析圖Fig.7 Analysis on the precipitation in dry seasons by R-S method

3 蒸發(fā)量變化特征及趨勢

3.1 蒸發(fā)量的年際變化特征及趨勢

巧家縣逐年蒸發(fā)量1981～2012年呈顯著下降的趨勢，其減少趨勢通過了0.05的信度檢驗(yàn)。下降幅度為6.85 mm/a,蒸發(fā)量年際均值為2 236.3 mm。巧家縣1981～2012年蒸發(fā)量變化特征及趨勢見圖8。其年蒸發(fā)量在1986年達(dá)到最大值2 590.6 mm，在2008年達(dá)到最小值1 791.8 mm，蒸發(fā)量年際變幅達(dá)到798.8 mm。

圖8 巧家縣年蒸發(fā)量變化特征及趨勢Fig.8 Characteristics and trend of annual evaporation of Qiao?jia county

由圖9可知：巧家縣年蒸發(fā)量赫斯特指數(shù)H為0.58，略大于0.5，表明未來的年蒸發(fā)量變化趨勢與現(xiàn)有的趨勢一致，即下降的趨勢，表現(xiàn)出較弱的持續(xù)性。

3.2 蒸發(fā)量的年內(nèi)變化特征及趨勢

巧家縣蒸發(fā)量的年內(nèi)分配呈現(xiàn)先上升后下降的趨勢，見圖10。4月多年平均月蒸發(fā)量達(dá)到最大值為312.5 mm，12月份最小為122.6 mm，差值為189.9 mm，均值為184.8 mm。蒸發(fā)量高值主要集中在3～5月，即春季的蒸發(fā)量較高，9月～次年1月多年平均月蒸發(fā)量差值很小，僅為14.4 mm，1～4月呈現(xiàn)逐步上升趨勢，4～12月呈現(xiàn)逐步下降趨勢。雨季蒸發(fā)量和干季蒸發(fā)量比值為0.95，接近1，說明該縣降水量多少不是影響蒸發(fā)量的唯一因素，蒸發(fā)[1]受多種因素共同影響。

圖9 巧家縣年蒸發(fā)量R-S分析圖Fig.9 Analysis on the annual evaporation by R-S method

圖10 巧家縣多年平均月蒸發(fā)量變化柱狀圖Fig.10 Diagram of average monthly evaporation of Qiaojia county

3.3 蒸發(fā)量的季節(jié)變化特征及趨勢

由圖11可知巧家縣1981～2012年雨季蒸發(fā)量呈現(xiàn)顯著下降的趨勢，相關(guān)系數(shù)r達(dá)到0.35，通過了0.05的信度檢驗(yàn)。下降幅度為4.03 mm/a,年雨季蒸發(fā)量均值為1 080.8 mm。年雨季蒸發(fā)量在1986年達(dá)到最大值1 261.7 mm，在2012年達(dá)到最小值842.9 mm，年雨季蒸發(fā)量變幅達(dá)418.8 mm。

由圖12可知：巧家縣年雨季蒸發(fā)量赫斯特指數(shù)H為0.66，大于0.5，表明未來的年雨季蒸發(fā)量變化趨勢與現(xiàn)有的趨勢一致，即顯著下降的趨勢，表現(xiàn)出了較強(qiáng)的持續(xù)性。

由圖13可知，巧家縣1981～2012年干季蒸發(fā)量呈現(xiàn)顯著下降的趨勢，相關(guān)系數(shù)r達(dá)到0.41，下降趨勢通過了0.05的信度檢驗(yàn)。下降幅度為4.41 mm/a,年干季蒸發(fā)量均值為1 144.2 mm。年干季蒸發(fā)量在2003年達(dá)到最大值1 387.7 mm，在2008年達(dá)到最小值918.5 mm，年干季蒸發(fā)量變幅達(dá)469.2 mm。

圖11 巧家縣年雨季蒸發(fā)量變化特征及趨勢Fig.11 Characteristics and trend of evaporation in rain sea?sons of Qiaojia county

圖12 巧家縣年雨季蒸發(fā)量R-S分析圖Fig.12 Analysis on the evaporation in rain seasons by R-S method

圖13 巧家縣年干季蒸發(fā)量變化特征及趨勢Fig.13 Characteristics and trend of evaporation in dry seasons of Qiaojia county

由圖14可知：巧家縣年干季蒸發(fā)量赫斯特指數(shù)H為0.69，明顯大于0.5，表明未來的年干季蒸發(fā)量變化趨勢與現(xiàn)有的趨勢一致，即顯著下降的趨勢，表現(xiàn)出了較強(qiáng)的持續(xù)性。

4 年蒸發(fā)量和年降水量的一元線性回歸

年蒸發(fā)量和年降水量的一元線性回歸圖見圖15，相關(guān)系數(shù)r為0.18＜0.35，呈現(xiàn)負(fù)相關(guān)關(guān)系，r較低,不能通過0.05的信度檢驗(yàn)，表明年蒸發(fā)量和年降水量的相關(guān)性較差，表明降水量不是影響蒸發(fā)量變化的直接因素，有一定程度的相對(duì)獨(dú)立性。

圖14 巧家縣年干季蒸發(fā)量R-S分析圖Fig.14 Analysis on the evaporation in dry seasons by R-S method

圖15 巧家縣年蒸發(fā)量和年降水量相關(guān)圖Fig.15 Relation between the annual evaporation and annual precipitation

5 結(jié)語

年降水量、年雨季、年干季降水量分別呈現(xiàn)顯著上升、上升、下降的趨勢，幅度分別為4.60 mm/a、6.44 mm/a、1.85 mm/a；降水量年內(nèi)分配很不均勻，雨季降水量占全年90%以上，干濕季節(jié)性分明；通過R-S分析預(yù)測年降水量、年雨季、年干季降水量未來趨勢都與現(xiàn)有趨勢一致。年蒸發(fā)量、年雨季、年干季蒸發(fā)量都呈現(xiàn)顯著下降的趨勢，幅度分別為6.85 mm/a、4.03 mm/a、4.41 mm/a；蒸發(fā)量的年內(nèi)分配呈現(xiàn)先上升后下降的趨勢；通過R-S分析預(yù)測年蒸發(fā)量、年雨季、年干季蒸發(fā)量未來趨勢都與現(xiàn)有趨勢一致。年蒸發(fā)量和年降水量的相關(guān)性較差，表明降水量不是影響該縣蒸發(fā)量變化的直接因素，下一步的研究將尋求更多的氣象因子來分析影響蒸發(fā)量變化的因素。

未來降水量的增多可以一定程度上緩解該縣供水緊張的局勢，為該縣農(nóng)業(yè)和果業(yè)的灌溉提供幫助，同時(shí)應(yīng)當(dāng)加強(qiáng)5～10月份雨季水資源的利用和節(jié)水工作，實(shí)現(xiàn)水資源的循環(huán)利用，未來蒸發(fā)量的減少可以一定程度上緩解土壤干旱等惡劣環(huán)境的產(chǎn)生。分析結(jié)果為進(jìn)一步研究該縣氣候多年的變化特征和未來趨勢提供了一定的參考。

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