李　斌　王　莉

（1陜西省防汛抗旱總指揮部信息中心陜西西安710004；2陜西省江河水庫管理局陜西西安710018）

近50年佛坪縣降水變化特征分析

李斌1王莉2

（1陜西省防汛抗旱總指揮部信息中心陜西西安710004；2陜西省江河水庫管理局陜西西安710018）

應(yīng)用滑動(dòng)平均、累積距平、線性傾向估計(jì)、滑動(dòng)t檢驗(yàn)，有序聚類等方法分析了佛坪近50年降水趨勢(shì)及特征。結(jié)果表明：佛坪降水年際變化大，年內(nèi)分布很不均勻；年總降水日數(shù)、小雨日數(shù)、中雨日數(shù)均呈現(xiàn)減少趨勢(shì)；降水量整體呈現(xiàn)在波動(dòng)中減少的趨勢(shì)；年降水量的突變點(diǎn)出現(xiàn)在上世紀(jì)90年代初；降水量減少主要是以春季和秋季降水的減少為主；大雨以上日數(shù)與年降水量存在顯著正相關(guān)關(guān)系。近年實(shí)測數(shù)據(jù)顯示該區(qū)域暴雨頻發(fā)，夏季降水量和大雨以上日數(shù)有增多的趨勢(shì)，應(yīng)引起相關(guān)部門重視。

佛坪；降水；趨勢(shì)；特征

1　引言

陜西是北方多暴雨地區(qū)之一，3月下旬至11月上旬均有暴雨出現(xiàn)，而大暴雨多出現(xiàn)在5月中旬至10月下旬。陜西秦巴山區(qū)易發(fā)局地特大暴雨和連陰雨，雨期有時(shí)長達(dá)一周或數(shù)十天，在大面積雨區(qū)中可能出現(xiàn)一個(gè)或數(shù)個(gè)降雨中心，是我國著名的山地自然災(zāi)害多發(fā)區(qū)和重災(zāi)區(qū)。2000年7月份，陜南鎮(zhèn)巴縣東南部及紫陽縣西南部發(fā)生了特大暴雨，暴雨引起山洪泥石流、滑坡等災(zāi)害，損失慘重。2002年6月，陜南的佛坪、寧陜、鎮(zhèn)安等地發(fā)生短歷時(shí)特大暴雨，引發(fā)山洪、泥石流、滑坡等災(zāi)害；洪水來勢(shì)兇猛，造成沿河兩岸交通、通信中斷，農(nóng)田房屋被毀，基礎(chǔ)設(shè)施損毀嚴(yán)重，給當(dāng)?shù)厝嗣駧砹藲缧源驌?。尤其是佛坪縣城、寧陜四畝地鎮(zhèn)幾十年的發(fā)展幾乎毀于一旦。如何對(duì)降水、徑流等氣候水文要素變化進(jìn)行科學(xué)認(rèn)識(shí)，對(duì)于防汛減災(zāi)及區(qū)域水資源管理具有重要的意義。近年來，國內(nèi)學(xué)者對(duì)降水、徑流等水文要素的時(shí)空變化特征進(jìn)行了諸多研究［1-3］，并取得許多有益的成果。本文分析佛坪降水量變化特征，以期進(jìn)一步認(rèn)識(shí)該區(qū)域降水規(guī)律、為防災(zāi)減災(zāi)和社會(huì)經(jīng)濟(jì)發(fā)展提供參考。

2　研究區(qū)概況

佛坪地處中國自然地理南北分界線的秦嶺南麓，位于陜西省漢中市東北部，東接安康市寧陜縣、石泉縣，北臨西安市周至縣和寶雞市太白縣，總面積1279平方公里。該區(qū)域?qū)倥瘻貛夂?，有顯著的山地森林小區(qū)氣候特征，成為特殊的亞熱帶北緣山地暖溫帶濕潤季風(fēng)氣候。由于東西向秦嶺主脊的屏障作用，使其氣候明顯區(qū)別秦嶺北麓，為中國南北氣候分界線地帶。

3　數(shù)據(jù)與方法

佛坪站降水資料來自國家氣象信息中心發(fā)布的《中國地面國際交換站氣候資料日值數(shù)據(jù)集（1957－2013年）》（數(shù)據(jù)來源：http://cdc.cma.gov.cn）。四季時(shí)段按氣象部門的標(biāo)準(zhǔn)劃分，即春季3月～5月，夏季6月～8月，秋季9月～11月，冬季12月～次年2月。定義日降水量≥50mm為一個(gè)暴雨日數(shù)；暴雨量/暴雨日數(shù)為暴雨強(qiáng)度；年暴雨量占年總降水量百分比為暴雨貢獻(xiàn)率。本文采用滑動(dòng)平均法、累積距平法、線性傾向估計(jì)法分析降水量變化趨勢(shì)；采用滑動(dòng)t檢驗(yàn)，有序聚類法進(jìn)行突變分析。

圖1　佛坪年降水量變化趨勢(shì)（1957年～2013年）

圖2　佛坪年降水量累積距平曲線（1957年～2013年）

4　結(jié)果分析

4.1降水年代變化

佛坪多年平均降水量為920mm，降水最多的年份是1983年，為1382.3mm；最少年份為1995年，為603.8mm，最小值和最大值量相差778.2mm。其他多雨年份為1958年1356.3mm、1981年1300.7 mm；少雨年份為1986年663.0 mm、1997年665.3 mm。降水量的負(fù)距平值介于-316.3～-1.7之間，正距平值在62～462之間。降水量距平百分率在-34.4%～50%之間。在57年中有22年的年降水量大于平均值，35年的年降水量小于平均值。年降水量最大值為平均值的1.5倍，最大值為最小值的2.3倍，這些反映了該區(qū)域降水年際變化大。

圖3　佛坪降水量年內(nèi)分布

圖4佛坪降水日數(shù)變化趨勢(shì)

圖1為佛坪年降水量變化趨勢(shì)。降水量整體呈現(xiàn)了減少的趨勢(shì)，減少的速率約為8mm/10a。60年代前，平均降水量大于多年平均值；70年代，平均降水量減小，小于多年平均值；到了80年代，降水量顯著增多；90年代，降水量呈現(xiàn)下降趨勢(shì)，平均降水量小于多年平均值；進(jìn)入新世紀(jì)，降水量有所增加，略高于多年平均值。2010年以來，連續(xù)三年降水量大于多年平均值。

圖2為1957年～2013年佛坪年降水量累積距平曲線。曲線變化形態(tài)清晰展示了該站57年降水總體上呈波動(dòng)變化。1957年至60年代末，曲線呈上升趨勢(shì)，表明降水量顯著增加；70年代初至70年代末，降水量經(jīng)歷了增加到減少的過程；80年代初至90年代初，曲線呈曲折上升，表明降水量總體呈增多趨勢(shì)；90年代以來，曲線呈現(xiàn)明顯下降趨勢(shì)，表明降水量減少。進(jìn)入新世紀(jì)，該站降水量波動(dòng)中增加，尤其近幾年，增加明顯。

4.2降水年內(nèi)分布

佛坪降水量的年內(nèi)變化如圖3所示，結(jié)果表明1957年～2013年降水量的年內(nèi)分布很不均勻。1月、2月、3月、11月、12月的百分比為0.6%～3.2%，4月、5月、10月的百分比為3.2%～10.4%，6月、7月、8月，9月的百分比為10.7%～22.7%。降水主要分布在7月、8月，其次為9月、6月，其月百分比分別為22.7%，17.5%，15.3%，10.3%。汛期降水占全年降水的77%左右。春季降水占全年降水的8%～33%，平均為20%；夏季降水占全年降水的31%～73%，平均為50%；秋季降水占全年降水的10%～44%，平均為27%左右；冬季降水占全年降水小于10%，平均為2%左右。

從四個(gè)季節(jié)降水量變化趨勢(shì)分析：春季和秋季降水量呈減少趨勢(shì)，春季降水量減少傾向率為5.4mm/10a，秋季降水量減少傾向率為2.5mm/10a；夏季降水量波動(dòng)中有微弱增加的趨勢(shì)；冬季降水量呈現(xiàn)微弱減少趨勢(shì)。佛坪降水量減少主要是以春季和秋季降水的減少為主。

圖5　佛坪降水量突變分析

4.3降水日數(shù)分析

1957年～2013年佛坪年降水日數(shù)在99d～178d之間，平均為132d。降水日數(shù)最多為1954年為178d；降水日數(shù)最少的是2013年為99d。在所有降水日里，小雨日數(shù)72d～138d之間，平均為105d；占年降水日數(shù)的69.4%～85.7%，平均為79.1%。中雨日數(shù)11～30d之間，平均為19d；占年降水日數(shù)的8.6%～22.0%，平均為14.1%。大雨日數(shù)1d～13d之間，平均為7d；占年降水日數(shù)的0.7%～9.8%，平均為5.4%。暴雨日數(shù)小于6d，平均為2d；占年降水日數(shù)小于4.4%，平均為1.4%。

年總降水日數(shù)、小雨日數(shù)、中雨日數(shù)呈現(xiàn)減少趨勢(shì)。年總降水日數(shù)減少傾向率為26d/50a，小雨日數(shù)減少傾向率為24d/50a，中雨雨日數(shù)減少傾向率為4d/50a，大雨以上日數(shù)呈現(xiàn)增加趨勢(shì)?？偨邓諗?shù)減少趨勢(shì)和小雨日數(shù)減少趨勢(shì)基本一致。在所有降水日里，盡管小雨日數(shù)、中雨日數(shù)所占比例較大，但是通過佛坪降水日數(shù)與年降水量進(jìn)行相關(guān)分析發(fā)現(xiàn)，大雨以上日數(shù)與年降水量存在顯著正相關(guān)關(guān)系，相關(guān)系數(shù)為0.84。大雨以上日數(shù)出現(xiàn)頻次越高，年降水量越大；大雨以上日數(shù)是影響年降水量的多少的重要因素。

4.4降水量突變分析

圖5-a為佛坪站年降水量滑動(dòng)t統(tǒng)計(jì)量曲線。n=57，n1=n2=11給定顯著性水平α= 0.01，按照t的分布自由度

，ν=n1+n2-2=20，

t0.01=±2.85。從1957年以來，t的統(tǒng)計(jì)量有1次超過0.01顯著性水平，為1990年。曲線中有一處極小值和一處極大值表明佛坪站年降水量自1957以來出現(xiàn)了兩次明顯的變化：50年代末至70年代末，降水呈現(xiàn)減少趨勢(shì)，80年代初經(jīng)歷由減少到增多的變化；80年代降水呈現(xiàn)增加趨勢(shì)，90年代年降水經(jīng)歷了一次增加到減少的變化。佛坪年降水量序列的離差平方和Sn（τ）曲線如圖5-b所示，1957～2013年的離差平方和Sn（τ）曲線在1990年出現(xiàn)最低。綜合分析，佛坪年降水量的突變點(diǎn)出現(xiàn)在上世紀(jì)90年代初。

4.5暴雨分析

佛坪暴雨初日最早出現(xiàn)在1988年5月6日，降水量67.7mm。暴雨終日最晚出現(xiàn)1994年在11月13日，降水量76.3mm。暴雨在5月～11月份都有發(fā)生，集中出現(xiàn)在主汛期7月～8月，此時(shí)段暴雨日數(shù)占全年暴雨日數(shù)的66%。1957年～2013年之間，該站平均暴雨強(qiáng)度為72mm/d。暴雨貢獻(xiàn)率在5.8%～45.4%之間，平均為16.8%；2007年的暴雨貢獻(xiàn)率最大為45.4%；1975年的暴雨貢獻(xiàn)率最小為5.8%。最大日降水量為2002年6月9日203.3mm；次大為2007年8月30日降水量167.9mm。2007年～2013年，每年均出現(xiàn)暴雨事件。2007年、2010年～2013年每年均出現(xiàn)暴雨日3d以上；2007年7月～8月份出現(xiàn)5次暴雨事件，其中大暴雨3次，應(yīng)引起防汛氣象等部門重視。

5　結(jié)語

（1）數(shù)據(jù)分析顯示：佛坪多年平均降水量為920mm。春季降水占全年降水的20%，夏季降水占全年降水的50%，秋季降水占全年降水的7%左右，冬季降水占全年降水的2%左右。年降水量的突變點(diǎn)出現(xiàn)在上世紀(jì)90年代初。

（2）佛坪總降水日數(shù)、小雨日數(shù)、中雨日數(shù)均呈現(xiàn)減少趨勢(shì)；夏季降水量和大雨日數(shù)有增多的趨勢(shì)。大雨日數(shù)和暴雨日數(shù)與年降水量存在顯著正相關(guān)關(guān)系；大雨以上日數(shù)是影響年降水量的多少的重要因素。

（3）佛坪主汛期暴雨日數(shù)占全年暴雨日數(shù)的66%，平均暴雨強(qiáng)度約為72mm/d，暴雨貢獻(xiàn)率約為16.8%。

（4）針對(duì)夏季降水量和大雨以上日數(shù)增多的趨勢(shì)，應(yīng)進(jìn)一步加強(qiáng)防汛信息系統(tǒng)建設(shè)、加強(qiáng)山區(qū)局地暴雨監(jiān)測，提高防汛預(yù)警能力和快速反應(yīng)能力。陜西水利

［1］姚恵明，吳永祥，關(guān)鐵生，等.中國降水演變趨勢(shì)診斷及新事實(shí)［J］.水科學(xué)進(jìn)展，2013，24（1）:1-10.

［2］王英，曹明奎，陶波，等.全球氣候變化背景下中國降水量空間格局的變化特征［J］.地理學(xué)報(bào)，2006，25（6）:1031-1040.

［3］張建云，賀瑞敏，齊晶，等.關(guān)于中國北方水資源問題的再認(rèn)識(shí)［J］.水科學(xué)進(jìn)展，2013，24（3）303-310.

（責(zé)任編輯：唐紅云）

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