摘 要：利用內(nèi)蒙古中、東部共89個(gè)國家氣象觀測站1961—2016年逐日降水量資料以及西北太平洋副熱帶高壓脊線資料，對(duì)內(nèi)蒙古中東部地區(qū)降水量時(shí)空分布及降水集中期變化特征進(jìn)行分析。

關(guān)鍵詞：年降水量;降水集中期;開始日期;結(jié)束日期;降水集中期強(qiáng)度

中圖分類號(hào)：S161

文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A

DOI：10.19754/j.nyyjs.20191015050

引言

全球氣候變化對(duì)降水的影響十分突出[1]，降水時(shí)空分布的非均勻性在不斷增加[2-4]，極端氣候事件的強(qiáng)度和頻率也在加劇[5]。內(nèi)蒙古由東至西從濕潤、半濕潤氣候向干旱、半干旱氣候逐漸過渡，地形復(fù)雜多樣、生態(tài)環(huán)境脆弱[6]，且經(jīng)常同時(shí)受到多個(gè)不同路徑天氣系統(tǒng)的影響[7，8] ，如東部主要受東北冷渦活動(dòng)影響，而中部則受東亞夏季風(fēng)向北推進(jìn)的影響。特別是內(nèi)蒙古中東部地區(qū)分布有2類典型生態(tài)脆弱區(qū)，北方農(nóng)牧脆弱區(qū)和干旱半干旱脆弱區(qū)[9]，生態(tài)系統(tǒng)對(duì)氣候變化敏感。研究降水的分布、降水集中期的變化等對(duì)生態(tài)環(huán)境脆弱區(qū)合理水資源利用、農(nóng)業(yè)生產(chǎn)合理配置等具有重要的影響。

目前對(duì)內(nèi)蒙古降水特征的分析多集中在降水量的時(shí)空分布[10，11]極端降水事件變化[12]和影響[13，14]研究上，對(duì)降水結(jié)構(gòu)及降水集中期水量分配的變化和發(fā)生時(shí)間的變化研究較少。本文對(duì)內(nèi)蒙古中東部地區(qū)降水的時(shí)空分布特征及降水集中期的時(shí)間、強(qiáng)度等特征進(jìn)行研究，以期為水資源合理利用及農(nóng)業(yè)生產(chǎn)合理配置等提供科學(xué)依據(jù)。

1 資料和方法

1.1 數(shù)據(jù)來源

內(nèi)蒙古中東部地區(qū)（中部：錫林郭勒盟、烏蘭察布市、呼和浩特市、包頭市;東部：呼倫貝爾市、興安盟、通遼市、赤峰市）共89個(gè)國家氣象觀測站1961—2016年逐日（前日20∶00至當(dāng)日20∶00）降水量資料來源于內(nèi)蒙古氣象信息中心的信息化資料庫，1961—2016年逐日西北太平洋副熱帶高壓脊線資料來源于國家氣候中心網(wǎng)站。

1.2 研究方法

在氣候監(jiān)測業(yè)務(wù)中，內(nèi)蒙古中部屬于華北雨季監(jiān)測區(qū)域范圍，而東部地區(qū)屬于東北雨季監(jiān)測區(qū)域范圍，因此本文中內(nèi)蒙古中部降水集中期開始、結(jié)束時(shí)間采用《華北雨季監(jiān)測業(yè)務(wù)規(guī)定（試行）》中方法進(jìn)行判定，東部采用《東北雨季監(jiān)測業(yè)務(wù)規(guī)定（試行）》中方法進(jìn)行判定，降水集中期綜合強(qiáng)度均采用《華北雨季監(jiān)測業(yè)務(wù)規(guī)定（試行）》中的雨季綜合強(qiáng)度公式進(jìn)行計(jì)算。

1.2.1 降水集中期開始日的判定

內(nèi)蒙古地區(qū)自某日起（中部7月1日開始，東部6月1日開始），當(dāng)連續(xù)5d平均的西太平洋副熱帶高壓脊線位于N25°以北時(shí)（東部不需考慮此條件），若監(jiān)測區(qū)內(nèi)某站連續(xù)5d的累計(jì)降水量超過閾值（中部為25mm，東部為該站6—9月平均日降水量的8倍），且5d內(nèi)至少有1d日降水量超過閾值（中部為10mm，東部為7mm），則首個(gè)超過閾值的日期即為該站降水集中期開始日，當(dāng)累計(jì)開始站點(diǎn)比率達(dá)到或超過閾值時(shí)（中部為60%，東部為50%），則將該日定為該區(qū)域降水集中期開始日。

1.2.2 降水集中期結(jié)束日的判定

降水集中期開始后（東部自8月1日起），若監(jiān)測區(qū)內(nèi)某站截止某日時(shí)，向前連續(xù)10d中逐日5d向前滑動(dòng)累計(jì)降水量均小于閾值（中部為25mm，東部為該站6—9月平均日降水量的5倍），則將該日定為該站降水集中期結(jié)束日。當(dāng)累計(jì)結(jié)束站點(diǎn)比率達(dá)到或超過閾值時(shí)（中部、東部均為50%），則將該日定為該區(qū)域降水集中期結(jié)束日。

1.2.3 降水集中期強(qiáng)度

降水集中期強(qiáng)度由降水集中期的總降水量、平均降水量和降水集中期長度權(quán)重求和的大小確定。降水集中期強(qiáng)度指數(shù)（Mi）計(jì)算公式：

其中，L為某年某區(qū)域降水集中期的長度（日數(shù)）;L0為某區(qū)域降水集中期的氣候平均長度（日數(shù)）;R為某年某區(qū)域降水集中期內(nèi)監(jiān)測站總降水量;R0：為某區(qū)域降水集中期內(nèi)監(jiān)測站總降水量氣候平均值;（R/L）為某年某區(qū)域降水集中期內(nèi)平均日降水強(qiáng)度;（R/L）0為某區(qū)域降水集中期平均日降水強(qiáng)度的氣候平均值。

2 結(jié)果分析

2.1 降水量時(shí)空分布特征

內(nèi)蒙古中東部地區(qū)年降水量地區(qū)間差異顯著，自東向西逐漸減少（圖1），僅錫林郭勒盟西北部、烏蘭察布市北部、包頭市北部地區(qū)不足200mm，其余大部地區(qū)年降水量在200～400mm之間，呼倫貝爾市大部、興安盟大部等地達(dá)400mm以上。年降水量最大的是呼倫貝爾市鄂倫春旗 （542.3mm），最小的是錫林郭勒盟二連浩特（140.1mm）， 二者相差達(dá) 402.2mm。1961—2016年內(nèi)蒙古中東部地區(qū)平均年降水量線性變化趨勢(shì)均不顯著。由歷年降水量距平百分率變化可見（圖 2），中部地區(qū)年降水量變幅在-40.8%～38.7%之間，而東部地區(qū)在-26.5%～53.4%之間，大多數(shù)年份中部地區(qū)年降水量變化幅度較東部地區(qū)更大。中東部地區(qū)進(jìn)入21世紀(jì)后降水量明顯偏少，僅2012年之后有所增加，尤其是東部地區(qū)在1998年降水量距平達(dá)到峰值后降水持續(xù)偏少，為56a來降水量最少的時(shí)期。

2.2 降水集中期變化特征

2.2.1 時(shí)間變化

對(duì)1961—2016年內(nèi)蒙古中東部歷年降水集中期開始、結(jié)束日期進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析，結(jié)果顯示，近56年內(nèi)蒙古中部降水集中期開始日期在7月6日—8月13日之間，多年平均值和常年平均值（1981—2010年，下同）均為7月23日;降水集中期結(jié)束日在7月22日—8月28日之間，多年平均值和常年平均值均為8月10日;降水集中期長度在6～39d之間，多年平均值為20d，常年平均值為19d。56a來東部降水集中期開始日期在6月6日—7月6日之間，多年平均值為6月17日，常年平均值為6月18日;降水集中期結(jié)束日在8月1日—9月13日之間，多年平均值為8月20日，常年平均值為8月19日;降水集中期長度在33～96d之間，多年平均值為65d，常年平均值為63d。相對(duì)而言，內(nèi)蒙古中部降水集中期開始較晚，結(jié)束較早，降水集中期長度較短，而東部降水集中期開始早，結(jié)束晚，降水集中期長度較長。

從年際變化來看，內(nèi)蒙古中部降水集中期開始和結(jié)束日期的年際振蕩幅度較大，二者在年際變化上存在顯著的正相關(guān)特征（相關(guān)系數(shù)0.76，P<0.01），即開始日期提前，則結(jié)束日期也提前，反之亦然。而東部降水集中期開始和結(jié)束日期的年際振蕩幅度較小，二者在年際變化上的相關(guān)關(guān)系不顯著。由降水集中期開始、結(jié)束和降水集中期長度的時(shí)間變化趨勢(shì)來看（表3），內(nèi)蒙古中部降水集中期開始、結(jié)束日期和降水集中期長度都沒有顯著的變化趨勢(shì);東部降水集中期結(jié)束日期提前的變化趨勢(shì)顯著（相關(guān)系數(shù)-0.37，P<0.01），而東部降水集中期的開始日期和降水集中期長度均沒有顯著的變化趨勢(shì)。

2.2.2 強(qiáng)度變化

對(duì)1961—2016年內(nèi)蒙古中部和東部歷年降水集中期雨量進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析，結(jié)果顯示，56a來中部降水集中期降水量在18.9（2009年）～197.3mm（1964年）之間，多年平均值為76mm，常年平均值為68.7mm;降水集中期綜合強(qiáng)度指數(shù)在-1.47（1986年）～3.16（1964年）之間，多年平均值為0，常年平均值為-0.02。近56a東部降水集中期降水量在91.5（1968年）～450.1mm（1998年）之間，多年平均值為225.6mm，常年平均值為225.1mm;降水集

中期綜合強(qiáng)度指數(shù)在-1.2（1968年）～1.4（1998年）之間，多年平均值和常年平均值均為-0.1。相對(duì)來說，中部降水集中期雨量較少，降水集中期強(qiáng)度大，而東部降水集中期雨量較大，但強(qiáng)度小。

從年際變化來看，中部降水集中期雨量和降水集中期綜合強(qiáng)度指數(shù)的年際波動(dòng)幅度大，而東部則波動(dòng)幅度較小。56a來變化趨勢(shì)均不顯著，但階段性特征明顯，特別是東部降水集中期雨量和綜合強(qiáng)度在1998年之后明顯減小。

3 結(jié)論

綜合以上分析結(jié)果可以看出，內(nèi)蒙古中東部地區(qū)降水量有其鮮明的地域特點(diǎn)。主要結(jié)論如下：

內(nèi)蒙古中東部地區(qū)年降水量地區(qū)間差異顯著，呈自東向西遞減的空間分布特征。中部地區(qū)年降水量變化幅度較東部地區(qū)大，進(jìn)入21世紀(jì)后中東部地區(qū)降水量明顯偏少，尤其是東部地區(qū)在1998年之后為56a來降水量最少的時(shí)期;

中部降水集中期一般于7月下旬開始、8月上旬結(jié)束，開始較晚，結(jié)束較早，降水集中期長度較短，56a平均值為20d;而東部降水集中期一般于6月中旬開始、8月中旬結(jié)束，開始早，結(jié)束晚，降水集中期長度較長，56a平均值為65d;

中部降水集中期開始和結(jié)束日期有相近的年際波動(dòng)趨勢(shì)，東部降水集中期的結(jié)束日期有顯著提前的趨勢(shì);

中部降水集中期雨量較少，降水集中期強(qiáng)度較大，而東部降水集中期雨量較大，降水集中期強(qiáng)度小。東部降水集中期雨量和雨量強(qiáng)度均在1998年之后明顯減小。

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作者簡介：

劉林春（1986-），男，工程師。研究方向：短時(shí)臨近預(yù)報(bào)與數(shù)值天氣預(yù)報(bào)研究。