李 東，韓蓓蓓，雪 婷，張 顥，馬耀絨

(1.大荔縣氣象局,陜西 大荔 715100；2.渭南市氣象局，陜西 渭南 714100)

在全球變暖的氣候背景下，我國(guó)區(qū)域降水及氣候特征出現(xiàn)了明顯的變化，局部地區(qū)降水日變化的改變和局地強(qiáng)降水異常，是導(dǎo)致旱澇災(zāi)害發(fā)生頻率呈增加趨勢(shì)的重要因素之一。前人對(duì)全國(guó)和全省的降水日變化、雨日變化特征進(jìn)行了較為深入的研究[1～4]，其中林紓等[5]通過研究指出甘肅省的降水量和雨日的特征，以黃河為界，河西的年降水量在增加，河?xùn)|的年降水量在減少，減少最明顯的區(qū)域分別為徽縣和康縣盆地；蔡新玲[6]等對(duì)陜西省近47 a來降水變化整體特征進(jìn)行研究得出陜西地區(qū)年降水量呈明顯的減少趨勢(shì)，主要表現(xiàn)在春秋季降水的減少；汪青春[7]等研究表明青海省近年來夏半年降水量和雨日在減少，但下半年的降水強(qiáng)度卻在增強(qiáng)；王大均等[8]認(rèn)為近40 a來中國(guó)降水量的空間分布與相應(yīng)的時(shí)段的雨日數(shù)空間分布一致；但顧駿強(qiáng)[9]等指出，浙江省的年降水量在增加，雨日卻沒有同步增加；李春強(qiáng)[10]等運(yùn)用小波分析方法對(duì)1965-2005年河北省降水量進(jìn)行分析，也指出在該時(shí)間尺度下存在了3個(gè)降水周期，但不同地區(qū)降水的多尺度效應(yīng)具有明顯差異；筆者通過以大荔縣為例，對(duì)該縣域1961-2016年日降水資料進(jìn)行深入分析，揭示出大荔縣降水變化特征，降水對(duì)氣候?yàn)?zāi)害等的影響，對(duì)研究該區(qū)域生態(tài)環(huán)境的演變以及制定氣候變化影響策略等方面具有重要意義，也為該地區(qū)的農(nóng)業(yè)生產(chǎn)決策提供參考依據(jù)。

1 資料與方法

1.1 研究區(qū)域概況

大荔縣域面積1 776 km2，耕地面積9.3萬hm2，人口72萬人。位于陜西關(guān)中平原東部，主要地貌分為黃土臺(tái)塬、渭河階地、洛南沙苑、黃河灘地四個(gè)類型，屬暖溫帶半濕潤(rùn)、半干旱季風(fēng)氣候。由于受西太平洋副熱帶高壓與地理位置的影響，氣候季間差異明顯，四季分明，春溫回升快，秋季多霖雨。

1.2 資料來源及方法

選取大荔縣氣象站1961-2016年的年、月及逐日降水資料，通過計(jì)算平均值、均方差、變異系數(shù)、偏態(tài)系數(shù)、變化傾向率等指標(biāo)來分析大荔縣近56年來降水量、雨日、雨強(qiáng)等氣候變化特征。具體計(jì)算方法見參考文獻(xiàn)。

季節(jié)劃分：3-5月為春季，6-8月為夏季，9-11月為秋季，12-次年2月為冬季。

雨日定義為日降水量>0 mm的日數(shù)，小雨日定義為日降水量為0～9.9 mm的日數(shù)，中雨日定義為日降水量為10.0～24.9 mm的日數(shù)，大雨日定義為日降水量為25～49.9 mm的日數(shù)，暴雨日定義為日降水量>50 mm的日數(shù)。

2 結(jié)果與分析

2.1 年降水量的趨勢(shì)分析

根據(jù)統(tǒng)計(jì)結(jié)果顯示，大荔縣近56 a間平均降水量為503.51 mm。年降水量趨勢(shì)方程為Y=-0.9507X+2391.5(其中Y為降水量，X為年份)，由圖1可以看出，56 a來該地區(qū)降水量總體呈遞減趨勢(shì)，降水量直減率為-9.5 mm·10a-1。其中該縣最大年降水量為843.5mm出現(xiàn)在2003年，是多年平均降水量的1.68倍，最小年降水量發(fā)生在1986年，僅為282.1 mm，較多年平均降水量偏少4成。根據(jù)降水量累積距平圖可以看出大荔縣年降水量較常年同期偏多的年份占46%，且僅有15個(gè)年份的降水量接近常年同期，在2004-2008年連續(xù)5 a出現(xiàn)的年均降水偏少的現(xiàn)象。

圖1 大荔縣年降水量變化及累積距平變化

2.2 年雨日的變化規(guī)律

1961-2016年年均降雨日數(shù)為81 d，最大年降雨日數(shù)出現(xiàn)在1964年，累計(jì)降雨日數(shù)116 d較常年同期偏多4成，年最小降雨日數(shù)為51 d，出現(xiàn)在1995年較常年同期偏少4成。年降雨日數(shù)在總體上出現(xiàn)減少的趨勢(shì),雨日直減率為-2 d·10a-1；根據(jù)降雨日數(shù)累積距平圖可以看出56 a間有30個(gè)年份的降水日數(shù)高于常年平均降水日數(shù)，降雨日數(shù)呈偏態(tài)分布，系數(shù)為Cs=0.023，為正偏分布。

圖2 大荔縣年降雨日數(shù)變化趨勢(shì)和累積距平變化

2.3 各年代際之間降水量和降雨日數(shù)的變化特征分析

結(jié)合表1可知，1961-1990年間的平均降水量為524.59 mm，1991-2016年間的平均降水量為479.84 mm。每個(gè)年代際之間的降水量可以看出年降水量的最大值、極差和變異系數(shù)總體呈增長(zhǎng)趨勢(shì)，而每10 a平均降水量、降水量最小值的變化波動(dòng)較大,總體呈遞減趨勢(shì)；說明年代際內(nèi)降水量的離散程度高，差異大。年代際降雨日數(shù)的均值在56 a間總體呈減少趨勢(shì)，變異系數(shù)年代際間呈波動(dòng)變化趨勢(shì)，說明雨日數(shù)年代際間波動(dòng)性大，且這種波動(dòng)隨年代際增加或減少的波動(dòng)幅度都在增加。究其原因，大荔縣地處關(guān)中平原東部，受西太平洋副熱帶高壓和西風(fēng)帶冷槽的共同影響，導(dǎo)致大氣環(huán)流發(fā)生改變。

表1 年代際間降水量和降雨日數(shù)變化分析

2.4 季節(jié)性降水量的趨勢(shì)特征分析

根據(jù)圖3可以看出該地域春季降水量的減少趨勢(shì)比較明顯，夏季和秋季的降水量呈現(xiàn)出弱的減弱趨勢(shì)，而冬季降水量卻呈現(xiàn)出弱的增加趨勢(shì)。降水累積距平百分率圖可以看出春夏秋冬四季的距平百分率都是負(fù)值多于正值，其中秋季的降水距平百分率負(fù)值較其他三個(gè)季節(jié)相比偏多，并在1969-1973、1976-1980、1986-1991、1997-2002和2006-2010年間的秋季都出現(xiàn)連續(xù)的降水量減少。

圖3 大荔縣四季降水量變化及降水量距平百分率變化

2.5 各年代際之間降水量和降雨日數(shù)的變化特征分析

通過表2分析可知，在春季及在春季中各年代之間的變異系數(shù)變化中，春季的平均降水逐年代減少，變異系數(shù)(除70年代外)逐年代呈增長(zhǎng)趨勢(shì)，70年代變異系數(shù)僅為0.15(是同期冬季降水變異系數(shù)的1/3)，說明該縣域55 a間春季降水在年代內(nèi)分配極不均勻，且年代際間降水波動(dòng)幅度越來越大。夏季降水波動(dòng)幅度最小，但夏季平均降水量最大，其較小的變化幅度仍會(huì)對(duì)全年降水量變化產(chǎn)生較大的影響。

表2 近55 a大荔縣四季降水量變化特征分析

2.6 不同等級(jí)降雨日數(shù)的變化特征

根據(jù)雨型統(tǒng)計(jì)，全年內(nèi)小雨雨日變化趨勢(shì)與年雨日變化趨勢(shì)基本一致，而10 mm以上降雨日數(shù)則呈遞減趨勢(shì)變化；按月份統(tǒng)計(jì)，年內(nèi)雨日隨著月份增加先增加后減少，12月份雨日平均最少，平均為2.6 d，9月份雨日最大，平均為10.62 d；以季節(jié)雨日計(jì)算，春季平均雨日21.08 d，夏季27.46 d，秋季24.88 d，冬季9.2 d。結(jié)合表4分析，夏季年代際間雨日均值明顯高于其他季節(jié)，且年代際離散程度最小，冬季變異系數(shù)明顯高于春、夏、秋季，表明其年代內(nèi)雨日離散程度較大，且年代際間波動(dòng)幅度越來越大。

圖4 大荔縣不同等級(jí)降雨日數(shù)變化特征

表3 大荔縣四季降水強(qiáng)度變化

2.7 降水強(qiáng)度分析

降水強(qiáng)度定義為單位雨日內(nèi)所降雨量，降水與雨日之間的關(guān)系通過降水強(qiáng)度來表示。通過日降水資料分析得出該縣域多年平均降水強(qiáng)度為，其中小雨、中雨、大雨、暴雨多年平均強(qiáng)度分別為2.38、15.82、32.87、71.57 mm·d-1。由表3可以看出，1980年代前后年代際間年降水強(qiáng)度都呈遞減趨勢(shì)，年代際間降水強(qiáng)度的離散程度相差不大。此外，90年代至21世紀(jì)，四季降水強(qiáng)度均呈遞增趨勢(shì)，冬季增幅達(dá)45%，但其變異系數(shù)較大，表明年代際內(nèi)冬季降水強(qiáng)度波動(dòng)明顯；90年代之前四季降水強(qiáng)度均呈先增加后減少的趨勢(shì)，冬季降水強(qiáng)度的離散程度高于春季。結(jié)合2.1和2.2的分析結(jié)果，年代際間降水量和雨日數(shù)總體都呈降低趨勢(shì)，而在80年代前后年代際間降水量和雨日數(shù)都出現(xiàn)小幅增加后又呈減少趨勢(shì)，說明年內(nèi)平均降水強(qiáng)度總體也是呈減少趨勢(shì)。

3 降水變化對(duì)農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的影響分析

近年來大荔縣氣候存在著變暖變干的趨勢(shì)，年降水量總量偏少，加之強(qiáng)對(duì)流天氣出現(xiàn)的頻率越來越高，這將對(duì)縣域農(nóng)業(yè)生產(chǎn)產(chǎn)生不利的影響。根據(jù)大荔縣歷年的災(zāi)害顯示，20世紀(jì)以來呈災(zāi)情頻，范圍廣的特征，如2012年的7月大荔縣北部塬區(qū)，自西向東出現(xiàn)強(qiáng)對(duì)流災(zāi)害天氣，暴雨夾帶著冰雹持續(xù)了約40 min，其中冰雹的最大直徑1.5 cm，最大風(fēng)力達(dá)8級(jí)左右，造成全縣全縣8個(gè)鎮(zhèn)80個(gè)村4830人受災(zāi)，約6 341.2 hm2農(nóng)作物受損，其他電力設(shè)施和道路受到不同程度的損壞，直接經(jīng)濟(jì)損失約3.3億。強(qiáng)對(duì)流天氣、干旱等災(zāi)害造成的災(zāi)情還有很多，在此就不一一列舉了。雖然氣候變化不會(huì)動(dòng)搖糧食的自我供應(yīng)能力，但會(huì)給農(nóng)作物造成損失，也會(huì)增加農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的物質(zhì)投入，對(duì)技術(shù)管理的要求將更高，農(nóng)業(yè)額外投入將會(huì)增加。

4 結(jié)論與討論

(1)大荔縣年平均降水量為503.5 mm，年降水量總量呈減少趨勢(shì)，降水量直減率為-9.5 mm·10a-1；年降水量主要集中在夏、秋兩季的6、9、10月份，占全年降水量的75.7%，冬季降水量最少僅占全年降水量的3.5%；年際間降水量也總體呈減少趨勢(shì)。年際間降水波動(dòng)幅度逐年代減少，但干旱與洪澇年份明顯，干旱年份逐年代再增多，不利于本地區(qū)農(nóng)業(yè)發(fā)展。該地區(qū)可通過修建水利工程等措施，對(duì)年內(nèi)、年際間降水進(jìn)行調(diào)節(jié)，合理分配本縣域水資源。

(2)大荔縣的年降雨日數(shù)總體也出現(xiàn)減弱趨勢(shì)，雨日遞減率為-2d·10a-1；降雨日數(shù)在春季、夏季和秋季分布差異不大，冬季最少僅占全年降雨日數(shù)的3%，其中春季和秋季的降雨日數(shù)的減弱趨勢(shì)明顯；該地域年降水量的降水日數(shù)都呈減少趨勢(shì)但變化不同步存在時(shí)間上存在差異。

(3)就四季而言，80年代前后年代際間年降水強(qiáng)度都呈遞減趨勢(shì)，年代際間降水強(qiáng)度的離散程度相差不大。90年代到21世紀(jì)，四季降水強(qiáng)度均呈遞增趨勢(shì)，冬季增幅達(dá)45%，但其變異系數(shù)較大，表明年代際內(nèi)冬季降水強(qiáng)度波動(dòng)明顯；

(4)進(jìn)入20世紀(jì)90年代以來，氣候變暖，異常氣候事件在關(guān)中平原頻繁出現(xiàn)，春、秋季降水量再減少，春旱和秋旱加劇；而夏季的降水強(qiáng)度在增強(qiáng)，局地強(qiáng)雷暴、強(qiáng)降水天氣、洪澇災(zāi)害再增多。