王宇

（天峨氣象局，廣西天峨　547300）

廣西天峨近44年來(lái)不同等級(jí)降水量與降水日數(shù)變化特征

王宇

（天峨氣象局，廣西天峨547300）

利用天峨1971-2013年逐日降水量資料，利用線性趨勢(shì)和Mann-Kendall突變檢驗(yàn)等方法，對(duì)天峨不同等級(jí)降水量和降水日數(shù)的變化特征進(jìn)行分析。結(jié)果表明：年降水量和降水日數(shù)均呈減少趨勢(shì)，降水日數(shù)的減少更加顯著；小雨量（日數(shù)）呈極其顯著的減少趨勢(shì)，中雨量（日數(shù)）和大雨量（日數(shù)）呈不顯著的減少趨勢(shì)，暴雨量（日數(shù)）則呈增加趨勢(shì)。年降水日數(shù)、小雨量（日數(shù)）、中雨日數(shù)、大雨量、暴雨量（日數(shù)）突變特征明顯；年降水量（日數(shù)）、小雨量（日數(shù)）、中雨量（日數(shù)）、均有一致的22a主周期變化，而大雨量（日數(shù)）均有一致的20a主周期變化，暴雨量（日數(shù)）均有一致的26a主周期變化。

天峨；降水量；降水日數(shù)；變化特征

在全球氣候變暖的背景下，旱澇災(zāi)害不斷加劇，旱澇災(zāi)害的發(fā)生不僅與降水量有一定的關(guān)系，而且與降水日數(shù)的多少也有密切的關(guān)系［1，3-10］。因此，對(duì)降水量和降水日數(shù)的變化分析就變得十分有意義和價(jià)值。近年來(lái)，有不少學(xué)者對(duì)降水量和降水日數(shù)進(jìn)行了研究，任國(guó)玉等［2］對(duì)中國(guó)1956-2013年中國(guó)大陸降水時(shí)空變異規(guī)律表明，暴雨量、暴雨日數(shù)和暴雨強(qiáng)度最高站點(diǎn)為華南沿海，而小雨量、小雨日數(shù)最多的站點(diǎn)主要在江南內(nèi)陸山區(qū)、丘陵；東部季風(fēng)區(qū)山地、丘陵多出現(xiàn)低強(qiáng)度降水，平原和沿海易出現(xiàn)高強(qiáng)度降水；孫鳳華等［3］對(duì)東北地區(qū)降水日數(shù)、強(qiáng)度研究表明，1951-2002年?yáng)|北地區(qū)小雨事件對(duì)年降水量的貢獻(xiàn)率呈顯著增加趨勢(shì)，中雨的貢獻(xiàn)率略為減少，大雨和暴雨的貢獻(xiàn)率變化不大；東北地區(qū)年總雨日減少趨勢(shì)非常明顯，雨日的減少主要體現(xiàn)在小雨日數(shù)的減少；年降水強(qiáng)度表現(xiàn)為明顯的增強(qiáng)趨勢(shì)，主要體現(xiàn)為小雨和暴雨強(qiáng)度增強(qiáng)。常軍等［4］對(duì)黃河流域1961-2010年降水量和降水日數(shù)研究得知，黃河流域年降水量和年雨日變化趨勢(shì)相一致，二者均呈減少趨勢(shì)，年降水量負(fù)趨勢(shì)的測(cè)站數(shù)達(dá)81.8%，年雨日負(fù)趨勢(shì)達(dá)88.8%，即年雨日較年降水的減少趨勢(shì)更顯著，且年降水量和年雨日空間分布特征均呈北少南多。孫杰等［5］對(duì)華中地區(qū)近1961-2005年來(lái)降水變化特征分析表明，華中區(qū)域平均年降水日數(shù)呈不顯著的上升趨勢(shì)，全區(qū)平均年中雨、大雨和暴雨以上日數(shù)也呈上升趨勢(shì)。張立波等［6］對(duì)華東地區(qū)1961-2010年雨日及降水量的變化特征研究表明，華東地區(qū)年雨日和年降水量的長(zhǎng)期趨勢(shì)變化幾乎相反，年雨日普遍減少，而年降水量除山東省外卻普遍增加，反映年平均的日降水強(qiáng)度增加。張琪等［7］對(duì)西南地區(qū)1960-2007年降水量和雨日研究表明，西南地區(qū)降水量分布整體呈東多西少的分布形態(tài)，中雨日和小雨日呈明顯減少趨勢(shì)，暴雨日大雨日均呈增加趨勢(shì)，極端降水天氣日益突出。以上研究均是從整個(gè)中國(guó)和大尺度區(qū)域?qū)Σ煌燃?jí)降水量和降水日數(shù)進(jìn)行研究，結(jié)果發(fā)現(xiàn)不同等級(jí)降水量和降水日數(shù)在時(shí)間上發(fā)生了不同程度變化，而在空間上呈現(xiàn)區(qū)域特點(diǎn)。

對(duì)于天峨不同等級(jí)降水量和降水日數(shù)變化規(guī)律未見(jiàn)文獻(xiàn)研究，因此，本研究首次對(duì)天峨不同等級(jí)降水量和降水量日數(shù)變化特點(diǎn)進(jìn)行研究，以便為天峨未來(lái)預(yù)防干旱和洪澇災(zāi)害等提供參考。

1　資料與方法

1.1資料來(lái)源

本研究所用資料為天峨1971年1月1日至2013年12月31日逐日降水量數(shù)據(jù)，數(shù)據(jù)經(jīng)過(guò)質(zhì)量檢驗(yàn)，無(wú)缺測(cè)資料，資料序列完整。常年值以1981-2010年平均值為氣候標(biāo)準(zhǔn)值。降水等級(jí)劃分標(biāo)準(zhǔn)，見(jiàn)表1。降水日數(shù)定義為統(tǒng)計(jì)時(shí)段內(nèi)日降水量≥0.1 mm日數(shù)總和；降水強(qiáng)度定義為年降水總量與該時(shí)段降水日數(shù)之比。年總雨日數(shù)為不同等級(jí)降水事件日數(shù)的總和。

表1　降水等級(jí)劃分標(biāo)準(zhǔn)

1.2研究方法

通過(guò)一元線性趨勢(shì)分析［11］、滑動(dòng)平均法［12］對(duì)不同等級(jí)降水量和降水日數(shù)變化趨勢(shì)進(jìn)行分析，Morle小波［13］分析不同等級(jí)降水量和降水日數(shù)變化周期，對(duì)于突變點(diǎn)的檢測(cè)采用國(guó)際氣象組織推薦的Mann-Kendall非參數(shù)統(tǒng)計(jì)檢驗(yàn)方法［13-14］，其優(yōu)點(diǎn)在于不需要樣本遵從一定的分布，也不受少數(shù)異常值的干擾，更適用于類型變量和順序變量，計(jì)算也比較簡(jiǎn)便。但有時(shí)交叉點(diǎn)較多，有虛假突變點(diǎn)，因此再結(jié)合滑動(dòng)t檢驗(yàn)法確定突變點(diǎn)。具體運(yùn)算步驟見(jiàn)文獻(xiàn)［11-14］。

圖1　1971-2013年天峨年降水量和降水日數(shù)變化趨勢(shì)

2　結(jié)果與分析

2.1不同等級(jí)降水量和降水日數(shù)變化特征

2.1.1年際變化

圖1a為天峨1971-2013年降水量隨時(shí)間變化趨勢(shì)，從時(shí)間尺度來(lái)看，天峨年降水量總體上呈顯著（P＜0.05）的減少趨勢(shì)，傾向率為39.892mm/10a，與靖西［15］、上思［16］、羅城［17］呈增加趨勢(shì)不一致，而與古秋紅［18］、寧玉梅等［19］研究結(jié)論一致。最大最小值分別出現(xiàn)在1979年（1670.5mm）和2009年（859mm），極差811.5mm；從5年滑動(dòng)平均曲線看，年降水量大致經(jīng)歷上升（1971～1983年）—下降（1983～1988年）—上升（1988～1997年）—下降（1997～2013年）4個(gè)階段。

圖1b為天峨1971-2013年降水日數(shù)隨時(shí)間變化趨勢(shì)，從時(shí)間尺度來(lái)看，天峨年降水日數(shù)極其顯著（P＜0.001）的減少趨勢(shì)，傾向率為6.506d/10a，平均每10a減少6.5d，從5年滑動(dòng)平均來(lái)看，年降水日數(shù)大致經(jīng)歷上升（1971～1983年）—下降（1983～1988年）—上升（1988～1997年）—下降（1997～2007年）—上升（2007～2013年）5個(gè)階段。2007-2013年降水日數(shù)呈上升趨勢(shì)，與同一時(shí)段年降水量呈下降趨勢(shì)不同步。

表1為1971-2013年天峨不同等級(jí)降水量和降水日數(shù)線性趨勢(shì)表，從表1得知，除暴雨量（日數(shù)）外，其余不同等級(jí)降水量和降水日數(shù)趨勢(shì)系數(shù)均小于0。從時(shí)間尺度來(lái)看，小雨量（-15.313mm/10a）和中雨量（-14.581mm/10a）減少趨勢(shì)最大，且小雨降水量通過(guò)0.001的顯著性檢驗(yàn)，減少趨勢(shì)極為顯著。大雨量以-7.916mm/10a傾向率呈減少趨勢(shì)，而暴雨降水量以19.523mm/10a呈增加趨勢(shì)，但大雨量減少趨勢(shì)和暴雨量增加趨勢(shì)均未通過(guò)0.05的顯著性檢驗(yàn)。隨著時(shí)間的變化，小雨日數(shù)（-5.196d/10a）、中雨日數(shù)（-0.951d/10a）、大雨日數(shù)（-0.082d/10a）均呈減少趨勢(shì)，且小雨日數(shù)的減少趨勢(shì)通過(guò)0.001的顯著性檢驗(yàn)，減少趨勢(shì)顯著，暴雨日數(shù)（0.243d/ 10a）與暴雨量呈同步增加趨勢(shì)，但未通過(guò)0.05的線性檢驗(yàn)。

2.1.2年代際變化

表2為天峨1971-2013年不同等級(jí)降水量和降水日數(shù)年代際變化，由表2知，年降水量在1970s-1980s呈減少趨勢(shì)，1990s呈增加趨勢(shì)，21世紀(jì)以來(lái)呈減少趨勢(shì)。年降水日數(shù)與年降水量變化趨勢(shì)不同步，年降水日數(shù)呈逐年代減少趨勢(shì)，小雨量在1970s-1990s呈減少趨勢(shì)，21世紀(jì)以來(lái)有所回升，小雨日數(shù)從1970s-2010s呈逐漸減少趨勢(shì)，2011-2013年有所回升。中雨量在1980s較1970s減少40mm，1990s較1980s減少5.1mm，21世紀(jì)前10a有所回升，2011-2013年又呈回落趨勢(shì)，中雨日數(shù)在1970s-1980s呈減少趨勢(shì)，1990s-2010s較1980s呈增加趨勢(shì)，2011-2013a又呈減少趨勢(shì)。大雨量在1970s-1980s呈減少趨勢(shì)，1990s較1980s有所回升，21世紀(jì)以來(lái)呈減少趨勢(shì)。大雨日數(shù)年代際變化趨勢(shì)與大雨量同步。暴雨量在1970s-1980s呈增加趨勢(shì)，1990s以來(lái)呈減少趨勢(shì)，暴雨日數(shù)年代際變化趨勢(shì)與暴雨量一致。

2.2不同等級(jí)降水量和降水日數(shù)突變特征

利用M-K突變檢測(cè)法對(duì)各氣候要素進(jìn)行突變檢測(cè)，若正序列UFk曲線和逆序列UBk曲線交于一點(diǎn)，并且該點(diǎn)在信度線之間，則該點(diǎn)對(duì)應(yīng)點(diǎn)即為突變點(diǎn)，UFk大于0表明序列呈上升趨勢(shì)，小于0則表明呈下降趨勢(shì)，當(dāng)它們超過(guò)信度線時(shí)，表明上升或下降顯著［13-14］。圖2a為天峨年降水量突變圖，從圖知，在正序列UF和逆序列UB之間于2007年交于一點(diǎn)，但在此之后未突破a=0.05的臨界線，且位于端點(diǎn)處，因此，年降水量沒(méi)有在研究時(shí)段內(nèi)沒(méi)有發(fā)生突變。年降水日數(shù)在正序列UF和逆序列UB之間于1985年交于一點(diǎn)，并于1987-2013年突破a=0.05的臨界線，呈極其顯著的突變減少趨勢(shì)。

表1　天峨不同等級(jí)降水量和降水量日數(shù)、降水強(qiáng)度趨勢(shì)系數(shù)

表2　1971-2013年天峨不同等級(jí)降水量和降水日數(shù)年代際變化

表3為不同等級(jí)降水量和降水日數(shù)突變年份表，從表3知，小雨量（日數(shù)）在α=0.05的置信度下均發(fā)生顯著的突變減少趨勢(shì)，且在整個(gè)研究時(shí)段內(nèi)小雨降小雨量（日數(shù)）UF曲線（圖略）均呈下降趨勢(shì)，都在1991-2013a突破α=0.05的臨界線-1.96，呈極其顯著的突變減少趨勢(shì)，突變年份一致為1986a。中雨量在研究時(shí)段內(nèi)未發(fā)生突變，而中雨日數(shù)在正序列UF和逆序列UB之間于1977年交于一點(diǎn)，并于1988年、1990-1997年突破α=0.05的臨界線-1.96，在整個(gè)研究時(shí)段內(nèi)UF曲線只在1971-1973年、1979年數(shù)值大于0，其余均小于0，減少趨勢(shì)十分明顯。大雨量在正序列UF和逆序列UB之間于1978年交于一點(diǎn)，并于1986-1993年突破α=0.05的臨界線-1.96，UF曲線在1992年以前呈下降趨勢(shì)，1992-1999年UF曲線呈上升趨勢(shì)，1999-2013年UF曲線變化平穩(wěn)，但1999-2013aUF曲線數(shù)值均未大于0。大雨日數(shù)于1985-1993年突破α=0.05的臨界線-1.96，但交點(diǎn)位于端點(diǎn)處，一般不可取，在此之后雖有多個(gè)交點(diǎn)，但均未突破α=0.05的臨界線+1.96，因此大雨日數(shù)沒(méi)有發(fā)生突變。暴雨量在正序列UF和逆序列UB之間于1977年交于一點(diǎn)，并于1990-1995年、2001-2004年突破α=0.05的臨界線1.96，呈顯著的突變?cè)黾于厔?shì)，UF曲線在1991年以前呈上升趨勢(shì)，1991年以來(lái)呈波動(dòng)下降趨勢(shì)，但UF曲線數(shù)值均顯著大于0。暴雨日數(shù)正序列UF和逆序列UB之間于1982年交于一點(diǎn)，并于1991-1992年突破α=0.05的臨界線1.96，1991年以前UF呈波動(dòng)上升趨勢(shì)，1991年以后呈波動(dòng)下降趨勢(shì)，并且UF曲線在2011年以來(lái)數(shù)值小于0。

圖2　1971-2013年天峨年降水量和降水日數(shù)突變特征

表3　不同等級(jí)降水量、降水日數(shù)突變年份

圖3　1971-2013a天峨年降水量和降水日數(shù)小波實(shí)部變換和小波方差圖

圖3a為天峨年降水量小波實(shí)部變換和小波方差圖，總的來(lái)看，年降水量存在6-8a年際尺度和21-25a、32-35a年代際尺度的周期變化規(guī)律，從小波實(shí)部變化看，年降水量在21-25a出現(xiàn)明顯的高低值交替變化周期，小波方差圖表明，年降水量存在2處比較明顯的峰值，其中22a年代際變化周期對(duì)應(yīng)峰值最大，震蕩最強(qiáng)，為年降水量第一主周期，8a的年際變化周期為第二主周期。從圖3b年降水日數(shù)小波實(shí)部變換圖知，年降水日數(shù)在21-25a尺度上存在明顯的高低值交替震蕩，小波方差圖顯示，年降水日數(shù)存在3處比較明顯的峰值，其中22a的年代際變化尺度對(duì)應(yīng)峰值最大處，震蕩最強(qiáng)，為年降水量日數(shù)第一主周期，其次是8a尺度的年際尺度對(duì)應(yīng)第二峰值處，為第二主周期，36a年代際尺度對(duì)應(yīng)年降水日數(shù)為第三周期。小雨量存在10a、22a、39a尺度變化周期（圖略），其中，22a尺度為小雨量第一主周期，10a和39a對(duì)應(yīng)第二、三周期，小雨日數(shù)存在9a、22a、39a尺度變化周期，其中，22a尺度為小雨日數(shù)第一主周期，9a和39a分別為第二、三周期。中雨量存在6a、22a、37a尺度變化周期，其中，22a尺度為中雨量第一主周期，6a和37a分別為第二、三周期，中雨日數(shù)存在6a、22a、35a尺度變化周期，其中，22a尺度為中雨日數(shù)第一主周期，6a和35a分別為第二、三周期。大雨量存在7a、20a、33a尺度變化周期，其中，20a尺度為大雨量第一主周期，7a和33a分別為第二、三周期，大雨日數(shù)變化主周期和第二、三周期均與大雨量同步。暴雨量存在2a、10a、18a、26a、42a尺度變化周期，其中，26a尺度為大雨量第一主周期，18a和2a分別為第二、三周期。暴雨日數(shù)存在2-3a、13a、18a、26a、42a尺度變化周期，其中，26a尺度為暴雨日數(shù)第一主周期，18a和2a分別為第二、三周期。

3　討論

天峨1971-2013年降水量呈顯著的減少趨勢(shì)，廣西［20］呈增加趨勢(shì)不一致，而與西北［21］和東北［22］分別以-21.404mm/10a和-15mm/10a的傾向率呈減少趨勢(shì)具有一致性，但減少幅度遠(yuǎn)大于西北和東北。年降雨日數(shù)變化趨勢(shì)與中國(guó)［1，23-24］、黃河流域［4］、華東［6］、西南［7］、山東省［25］具有一致減少趨勢(shì)性，而與青藏高原［26］呈增加趨勢(shì)相反。這說(shuō)明天峨降水量和降水日數(shù)表現(xiàn)出區(qū)域性特征，這可能與站點(diǎn)數(shù)目和起止年限多少有關(guān)，此外，也可能與大氣環(huán)流、地理位置、下墊面等因素不同有關(guān)［27-28］。小雨量（日數(shù)）、中雨量（日數(shù)）、呈減少趨勢(shì)，而暴雨（日）和強(qiáng)度呈增加趨勢(shì)，這與張琪等［7］研究結(jié)論是一致的。小雨量（日數(shù)）呈極其顯著的減少和突變，意味著連續(xù)無(wú)降水日數(shù)增多，而暴雨（日數(shù)）的增加和顯著的突變，這共同預(yù)示著天峨發(fā)生干旱和極端降水事件的概率在增加。

4　結(jié)論

（1）天峨1971-2013年降水量（日數(shù)）、小雨量（日數(shù)）均成顯著的減少趨勢(shì)，中雨量（日數(shù)）、大雨量（日數(shù)）呈不顯著的減少趨勢(shì)，而暴雨量（日數(shù)）呈不顯著的增加趨勢(shì)。年降水量（日數(shù)）的顯著減少主要是以小雨量（日數(shù)）極其顯著的減少貢獻(xiàn)最大。年降水量（日數(shù)）年代際變化趨勢(shì)不同步，小雨量（日數(shù)）、大雨量（日數(shù)）、暴雨量（日數(shù)）具有一致的年代際變化趨勢(shì)。

（2）年降水量與年降水日數(shù)突變特征不同步，年降水量未發(fā)生突變，年降水日數(shù)突變于1985年發(fā)生顯著的突變減少趨勢(shì)。小雨量（日數(shù)）均于1986年發(fā)生顯著的突變減少趨勢(shì)。中雨量（日數(shù)）突變特征不同步，中雨量未發(fā)生突變，而中雨日數(shù)于1977年發(fā)生顯著的突變減少。大雨量（日數(shù)）突變特征也不同步，大雨降水量于1978年發(fā)生顯著的突變減少，而大雨日數(shù)未發(fā)生突變。暴雨量（日數(shù)）均發(fā)生顯著的突變?cè)黾于厔?shì)，暴雨降水量于1977年突變，暴雨日數(shù)于1982年突變。

（3）年降水量（日數(shù)）主周期均存在22a年代際尺度的變化，而年際變化周期均存在8a尺度的變化。小雨量（日數(shù)）均存在22a和39a的年代際變化周期，年際變化周期有差異，小雨降水量存在10a年際變化，而小雨日數(shù)存在9a年際變化。中雨量（日數(shù)）均以年際變化周期均存在6a尺度變化，而年代際變化周期不同，中雨量存在22a和37a，而中雨日數(shù)存在22a和35a。大雨（日數(shù)）年際和年代際變化周期同步。暴雨量（日數(shù)）年代際變化周期同步，均存在18a、26a、42a尺度變化周期，年際變化周期有所不同，暴雨降水量存在2a和10a年際變化周期，而暴雨日數(shù)存在2-3a年際變化周期。

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The different levels precipitation and precipitation days variation characteristics Tian e of Guangxi in recent 44 years

WANG Yu
（1.Tian e Meteorological Bureau in Guangxi，Tiane547300，Guangxi，China；）

Based on Tiane daily precipitation data from 1971 to 2013，using the linear trend，Mann -Kendall test，wavelet analysis etc，analysis Tiane different grade change characteristics of precipitation and precipitation days.The results showed that the annual precipitation and precipitation days all showed a trend of decrease，the decrease of precipitation days even more significant.Small precipitation（days）was extremely significant decreasing trend，the moderate precipitation（days）and large precipitation（days）were not significantly reduce trend，storm precipitation（days）were increased.Annual precipitation days，small precipitation（days），moderate precipitation（days），large precipitation，storm precipitation（days）the characteristic of mutation were obvious.Annual precipitation（days）and small precipitation（days），moderate precipitation（days）had consistent 22a main cycles，the large precipitation（days）were consistent with the 20a main cycles，the storm precipitation（days）were consistent with 26a main cycles.

Tiane；Precipitation；Rainydays.Variation characteristics

P468

A

1673-8411（2015）03-0053-06

2015-04-19

王宇（1988-），男，廣西河池人，助理工程師，主要從事地面綜合氣象觀測(cè)，qixiangziliao@sina.com