鄧艷君 鄭治斌 張倫瑾 劉凱文 黃永平

摘要：基于1960—2018年江漢平原12個(gè)氣象觀測(cè)站逐日降水資料，計(jì)算降水量、降水日數(shù)、降水強(qiáng)度以及極端降水量，采用線性擬合、趨勢(shì)分析以及Mann-Kendall突變檢驗(yàn)等方法，分析江漢平原降水的氣候變化特征。結(jié)果表明，江漢平原降水量春夏多、秋冬少，空間分布由南向北遞減。年降水量總體呈緩慢增長(zhǎng)趨勢(shì)，遞增速率24.63 mm/10年，但季節(jié)分配不均勻。Mann-Kendall突變檢驗(yàn)結(jié)果顯示，1978年為年降水量的突變年份。年均降水日數(shù)總體呈明顯減少趨勢(shì)，1983年為降水日數(shù)的突變年份，從1996年開(kāi)始降水日數(shù)遞減速率急劇增大。降水強(qiáng)度四季變化趨勢(shì)與年變化趨勢(shì)一致，均總體呈增強(qiáng)趨勢(shì)，其中春、夏季遞增速率高于年遞增速率，秋、冬呈微弱增長(zhǎng)趨勢(shì)，降水強(qiáng)度的突變年份為1979年。極端降水量指標(biāo)均總體呈緩慢增加趨勢(shì)。江漢平原降水在時(shí)間上分布較為集中，強(qiáng)降水發(fā)生概率增大。20世紀(jì)60—70年代屬少雨期，極端旱年多發(fā)生于此時(shí)段;20世紀(jì)80年代初、90年代中后期年降水量及極端降水量明顯偏多，降水強(qiáng)度偏強(qiáng)，極端澇年集中出現(xiàn)在此時(shí)段。

關(guān)鍵詞：江漢平原;降水量;降水日數(shù);降水強(qiáng)度;極端降水

中圖分類號(hào)：P467;S161.6

文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A

文章編號(hào)：1002-1302（2020）16-0268-10

江漢平原位于“千湖之省”湖北省中南部，由長(zhǎng)江與漢江沖積而得名，主要包括荊州市、荊門市及仙桃、潛江、天門3個(gè)省直管市。江漢平原雨熱同季，湖泊濕地眾多，素有“魚(yú)米之鄉(xiāng)”的美譽(yù)。江漢平原是重要的農(nóng)業(yè)生產(chǎn)區(qū)，也是著名的水產(chǎn)養(yǎng)殖區(qū)，在湖北省經(jīng)濟(jì)發(fā)展中占有重要地位。研究該地區(qū)的降水氣候特征，防止旱澇變化對(duì)江漢平原農(nóng)業(yè)生產(chǎn)、濕地保護(hù)、生態(tài)安全造成不良影響具有十分重要的意義[1]。

在全球變暖的氣候背景下，我國(guó)不同區(qū)域的降水氣候特征出現(xiàn)了明顯變化，旱澇發(fā)生頻率呈增加趨勢(shì)，氣象學(xué)者對(duì)氣候變化作了大量研究[2-5]。研究表明，從20世紀(jì)50年代中期開(kāi)始，全球年降水量呈下降趨勢(shì)[6-7]。林學(xué)椿等分析了1955—1989年我國(guó)160個(gè)氣象站的降水資料，發(fā)現(xiàn)我國(guó)年降水量也呈減少趨勢(shì)[8]。一些學(xué)者對(duì)湖北省、江漢平原的降水氣候特征進(jìn)行了分析，結(jié)果發(fā)現(xiàn)，湖北年降水量呈增加趨勢(shì)，且江漢平原年降水量遞增速率高于其他地區(qū)[9-13]。學(xué)者們主要通過(guò)分析降水量、雨日、不同等級(jí)降水事件等指標(biāo)的時(shí)空演變規(guī)律和突變時(shí)間，來(lái)研究降水的氣候變化特征[14-18]。本研究在前人研究（資料更新到2018年）的基礎(chǔ)上，選取降水量、降水日數(shù)、大雨日數(shù)、暴雨日數(shù)、降水強(qiáng)度、極端降水量等指標(biāo)，利用趨勢(shì)分析和Mann-Kendall（M-K）突變檢驗(yàn)[19]等方法，分析江漢平原近59年降水的氣候變化特征，以期為農(nóng)業(yè)生產(chǎn)、生態(tài)安全、防災(zāi)減災(zāi)提供參考依據(jù)。

1 資料與方法

選取江漢平原12個(gè)氣象站1960—2018年的逐日降水資料，計(jì)算降水量、降水日數(shù)、大雨日數(shù)、暴雨日數(shù)、降水強(qiáng)度、最大旬降水量、最大5日降水量以及最大3日降水量等指標(biāo)，采用線性擬合和趨勢(shì)分析方法計(jì)算相應(yīng)的氣候傾向率，同時(shí)采用Mann-Kendall（M-K）突變檢驗(yàn)法對(duì)年降水量、年降水日數(shù)、年降水強(qiáng)度進(jìn)行突變檢驗(yàn)，判斷突變時(shí)間。本研究采用的季節(jié)劃分為：春季3—5月、夏季6—8月、秋季9—11月、冬季12月至次年2月。評(píng)價(jià)指標(biāo)的定義如表1所示，江漢平原評(píng)價(jià)指標(biāo)的計(jì)算采用12個(gè)氣象站的平均值。

2 結(jié)果與分析

2.1 降水量變化特征

2.1.1 降水量月變化 如圖1所示，江漢平原降水量表現(xiàn)為春夏多、秋冬少。12月降水量最少，月平均降水量為28.4 mm，受3—4月春季連陰雨及5—6月梅雨天氣的影響，降水量增加，6月份達(dá)到最大值，為184.2 mm，之后受7—8月伏旱天氣影響，降水量迅速下降，7—9月平均每10 d下降14.9 mm。9—10月受秋季陰雨天氣影響，降水量下降緩慢，進(jìn)入冬季后又明顯下降。

2.1.2 降水量年變化 根據(jù)年降水量變化趨勢(shì)（圖2）可知，1960—2018年江漢平原年降水量平均值為 1 257.9 mm，降水量最多的年份出現(xiàn)在1983年（1 694.5 mm），最少的年份出現(xiàn)在1966年（892.0 mm），年降水量總體呈緩慢增加趨勢(shì)，遞增速率為24.63 mm/10年。20世紀(jì)60年代到20世紀(jì)80年代初期、21世紀(jì)00年代后期到21世紀(jì)10年代為降水量偏少的時(shí)段，20世紀(jì)80年代初期到21世紀(jì)00年代中期為降水量偏多的時(shí)段。由 M-K 突變檢驗(yàn)結(jié)果可知，UF（樣本數(shù)據(jù)序列的標(biāo)準(zhǔn)化）基本維持在0線以上，表明年降水量呈增多趨勢(shì)，但20世紀(jì)60—70年代，UF波動(dòng)較大，20世紀(jì)80年代中期到21世紀(jì)初期，UF總體呈上升趨勢(shì)，21世紀(jì)00年代中期到21世紀(jì)10年代中期，UF呈下降趨勢(shì)，且UF僅有1年超過(guò)信度的上限，說(shuō)明年降水量總體增多趨勢(shì)不顯著。20世紀(jì)60—70年代，在置信區(qū)間內(nèi)UF和UB（逆序樣本數(shù)據(jù)的標(biāo)準(zhǔn)化）曲線有多次相交，從1978年相交開(kāi)始，UF出現(xiàn)上升趨勢(shì)，到2004年達(dá)到顯著性水平，之后總體表現(xiàn)為緩慢下降趨勢(shì)，因此1978年為降水量的突變年份。

2.1.3 降水量季節(jié)變化 如圖3所示，江漢平原1960—2018年春季平均降水量為396.2 mm，其中最大值為720.2 mm，出現(xiàn)在2002年，最小值為200.6 mm，出現(xiàn)在2011年，近59年在波動(dòng)中呈緩慢增加趨勢(shì)，遞增速率為2.96 mm/10年。江漢平原1960—2018年夏季平均降水量為503.6 mm，其中最大值為985.8 mm，出現(xiàn)在1980年，最小值為158.1 mm，出現(xiàn)在1972年，近59年在波動(dòng)中呈增加趨勢(shì)，遞增速率為18.1 mm/10年。江漢平原1960—2018年秋季平均降水量為235.6 mm，其中最大值為479.4 mm，出現(xiàn)在1983年，最小值為 60.1 mm，出現(xiàn)在1991年，近59年在波動(dòng)中呈減少趨勢(shì)，遞減速率為 2.53 mm/10年。江漢平原1960—2018年冬季平均降水量為123.1 mm，其中最大值為235.7 mm，出現(xiàn)在1989年，最小值為 49.3 mm，出現(xiàn)在1998年。近59年在波動(dòng)中呈增加趨勢(shì)，遞增速率為5.43 mm/10年。

2.1.4 降水量年際變化 分析江漢平原不同年代平均年降水量的空間分布，從圖4可以看出，在時(shí)間上，平均年降水量總體呈現(xiàn)增多的趨勢(shì)（21世紀(jì)00年代略有下降），在空間上總體呈南多北少趨勢(shì)。20世紀(jì)60年代，平均年降水量江漢平原北部為943.7～1 100.0 mm，南部為1 100.0～1 270.8 mm，由北向南增多;20世紀(jì)70年代，平均年降水量江漢平原西北部和中部為 901.8～1 100.0 mm，江漢平原東南部和松滋市局部平均年降水量為1 100.1～1 321.4 mm，由西北向東南增多;20世紀(jì)80年代，平均年降水量江漢平原西北部為983.8～1 100.0 mm，東南部和西南部為1 200.0～1 433.8 mm，其他地區(qū)為1 100.1～1 200.0 mm，由西北向東南增多;20世紀(jì)90年代，平均年降水量江漢平原西北部為966.2～1 200.0 mm，東南部為 1 200.1～1 495.1 mm，由西北向東南增多;21世紀(jì)00年代，平均年降水量江漢平原北部為961.7～1 100.0 mm，南部為1 100.1～1 311.2 mm，由北向南增多;21世紀(jì)10年代，平均年降水量江漢平原北部為924.2～1 200.0 mm，南部為1 200.1～1 450.7 mm，由北向南增多。20世紀(jì)80～90年代是近59年平均年降水量最多的時(shí)段，20世紀(jì)60年代是近59年平均年降水量最少的時(shí)段。

2.2 降水日數(shù)變化

2.2.1 降水日數(shù)變化 根據(jù)年均降水日數(shù)變化趨勢(shì)（圖5）可知，江漢平原1960—2018年平均年降水日數(shù)為139.6 d，年降水日數(shù)最大值出現(xiàn)在1973年（168.7 d），最小值出現(xiàn)在2011年（107.5 d），近59年年降水日數(shù)總體呈明顯減少趨勢(shì)（通過(guò)0.5信度的顯著性檢驗(yàn)），遞減速率為3.9 d/10年;四季中春、秋季呈顯著減少趨勢(shì)（通過(guò)0.01信度的顯著性檢驗(yàn)），夏、冬季呈增加趨勢(shì)（圖略）。年降水日數(shù)20世紀(jì)60年代至70年代中期偏多，20世紀(jì)70年代末至90年代中期持平，20世紀(jì)90年代末以來(lái)偏少，特別是進(jìn)入21世紀(jì)以來(lái)，降水日數(shù)明顯偏少。從M-K突變檢驗(yàn)結(jié)果可知，1983年為降水日數(shù)的突變年份，之后UF<0，且呈下降趨勢(shì)，從1996年開(kāi)始UF超過(guò)信度的下限，降水日數(shù)下降趨勢(shì)顯著。

2.2.2 大雨日數(shù)變化 根據(jù)大雨日數(shù)距平變化趨勢(shì)（圖6）可知，江漢平原1960—2018年平均大雨日數(shù)為13.8 d，近59年年大雨日數(shù)最大值出現(xiàn)在1983年（22.6 d），最小值出現(xiàn)在1966年（7.7 d），大雨日數(shù)總體呈緩慢增加趨勢(shì)，遞增速率為0.54 d/10年;20世紀(jì)60年代至80年代初總體呈明顯增加趨勢(shì)，20世紀(jì)80年代初至90年代初呈波動(dòng)變化趨勢(shì)，20世紀(jì)90年代中后期以來(lái)總體呈減少趨勢(shì)。

2.2.3 暴雨日數(shù)變化 江漢平原1960—2018年暴雨日數(shù)變化趨勢(shì)不明顯，且存在明顯的年代際變化。根據(jù)暴雨日數(shù)距平變化趨勢(shì)（圖7）可知，江漢平原1960—2018年平均暴雨日數(shù)為4.1 d，年平均暴雨日數(shù)最大值出現(xiàn)在1980年（8.1 d），最小值出現(xiàn)在1984年（0.9 d），近59年暴雨日數(shù)總體呈緩慢增加趨勢(shì)，遞增速率為0.24 d/10年;20世紀(jì)60—70年代，暴雨日數(shù)以偏少為主，20世紀(jì)70年代末、20世紀(jì)90年代中后期暴雨日數(shù)發(fā)生由少向多急劇轉(zhuǎn)變趨勢(shì)。

2.3 降水強(qiáng)度變化

2.3.1 年降水強(qiáng)度變化 根據(jù)降水強(qiáng)度距平變化趨勢(shì)（圖8）可知，江漢平原1960—2018年平均降水強(qiáng)度為 9.1 mm/d，年平均降水強(qiáng)度最大的年份出現(xiàn)在2004年（12.0 mm/d），最小年份出現(xiàn)在1966年（6.2 mm/d），年平均降水強(qiáng)度總體呈明顯增強(qiáng)趨勢(shì)（通過(guò)0.5信度的顯著性檢驗(yàn)），遞增速率為 0.43 mm/（d·10年）。從 M-K突變檢驗(yàn)結(jié)果可以看出，年平均降水強(qiáng)度的突變年份為1979年，從1967年開(kāi)始，UF>0，年平均降水強(qiáng)度增大，從1979年開(kāi)始UF呈明顯上升趨勢(shì)，從1987年開(kāi)始UF超過(guò)信度的上限，年平均降水強(qiáng)度增加趨勢(shì)顯著。

2.3.2 四季降水強(qiáng)度變化 由圖9可知，江漢平原1960—2018年春季平均降水強(qiáng)度為9.1 mm/d，最大值為13.7 mm/d，出現(xiàn)在1998年，最小值為 4.9 mm/d，出現(xiàn)在1997年，春季降水強(qiáng)度總體呈增強(qiáng)趨勢(shì)，遞增速率為0.44 mm/（d·10年）。江漢平原1960—2018年夏季平均降水強(qiáng)度為14.4 mm/d，最大值為21.4 mm/d，出現(xiàn)在2004年，最小值為 7.0 mm/d，出現(xiàn)在1972年，近59年總體呈增強(qiáng)趨勢(shì)，遞增速率為 0.50 mm/（d·10年）。江漢平原1960—2018年秋季平均降水強(qiáng)度為7.3 mm/d，最大值為14.2 mm/d，出現(xiàn)在1983年，最小值為 2.5 mm/d，出現(xiàn)在1991年，近59年總體呈微弱的增強(qiáng)趨勢(shì)，遞增速率為0.2 mm/（d·10年）。江漢平原1960—2018年冬季平均降水強(qiáng)度為4.1 mm/d，最大值為6.8 mm/d，出現(xiàn)在1993年，最小值為 1.6 mm/d，出現(xiàn)在1963年，近59年總體呈增強(qiáng)趨勢(shì)，遞增速率為0.3 mm/（d·10年），進(jìn)入21世紀(jì)以來(lái)，強(qiáng)度明顯增強(qiáng)。

江漢平原1960—2018年降水強(qiáng)度變化趨勢(shì)明顯，四季與年均降水強(qiáng)度均總體呈增強(qiáng)趨勢(shì)，其中春、夏季遞增速率高于年遞增速率。年均及四季降水強(qiáng)度年代際變化均是明顯的，年均、秋季及冬季降水強(qiáng)度在20世紀(jì)60—70年代明顯偏弱，20世紀(jì)90年代末以來(lái)明顯偏強(qiáng)。

2.4 極端降水特征

2.4.1 最大旬降水量 分析最大旬降水量距平變化趨勢(shì)，由圖10可知，江漢平原1960—2018年平均最大旬降水量為176.7 mm，年最大旬降水量最大值出現(xiàn)在1991年（396.2 mm），最小值出現(xiàn)在1978年（101.4 mm），近59年年最大旬降水量總體呈緩慢增加趨勢(shì)，遞增速率為3.03 mm/10年。

2.4.2 最大5日降水量變化 根據(jù)最大5日降水量距平變化趨勢(shì)（圖11）可知，江漢平原1960—2018年平均最大5日降水量為161.2 mm，近59年年最大5日降水量最大值出現(xiàn)在1991年（253.1 mm），最小值出現(xiàn)在1978年（100.7 mm），近59年年最大5日降水量總體呈緩慢增加趨勢(shì)，遞增速率為 2.93 mm/10年。

2.4.3 最大3日降水量變化 根據(jù)最大3日降水量距平變化趨勢(shì)（圖12）可知，江漢平原1960—2018年平均最大3日降水量為141.3 mm，近59年年最大3日降水量最大值出現(xiàn)在1991年、2003年（213.9 mm），最小值出現(xiàn)在1978年（87.0 mm），近59年年最大3日降水量總體呈微弱增加趨勢(shì)，遞增速率為1.83 mm/10年。

根據(jù)江漢平原多年水情變化、降水量/降水強(qiáng)度年、季節(jié)變化以及極端降水特征分析結(jié)果，并結(jié)合江漢平原近60年旱澇災(zāi)情得出，江漢平原極端旱澇年份如下：極端旱年共8年，為1966、1968、1971、1972、1976、1978、1985、2000、2011年;極端澇年共10年，為1969、1980、1983、1991、1996、1998、1999、2004、2010、2016年。

3 結(jié)論與討論

通過(guò)對(duì)江漢平原12個(gè)氣象觀測(cè)站1960—2018年降水量、降水日數(shù)、降水強(qiáng)度以及極端降水特征的分析，得出以下結(jié)論：（1）江漢平原降水量春夏多、秋冬少。年降水量總體呈緩慢增長(zhǎng)趨勢(shì)，遞增速率24.63 mm/10年，但季節(jié)分配不均勻，秋季降水減少，春、夏、冬季降水量增加，其中夏季遞增速率為18.1 mm/10年，增長(zhǎng)最快。不同年代平均年降水量在時(shí)間上總體呈增多趨勢(shì)，在空間上由北向南遞增，20世紀(jì)80—90年代是近59年平均年降水量最多的時(shí)段，60年代是近59年平均降水量最少的時(shí)段。M-K突變檢驗(yàn)結(jié)果顯示，1978年為降水量的突變年份，在所研究的時(shí)間段內(nèi)UF基本維持在0線以上，表明年降水量呈增多趨勢(shì)，僅1年超過(guò)信度的上限，說(shuō)明年降水量總體增多趨勢(shì)不顯著。（2）年均降水日數(shù)總體減少，其中春、秋季呈顯著減少趨勢(shì)，夏、冬季呈增加趨勢(shì)。M-K突變檢驗(yàn)結(jié)果顯示，1983年為降水日數(shù)的突變年份，之后 UF<0，且呈下降趨勢(shì)，從1996年開(kāi)始UF超過(guò)信度的下限，降水日數(shù)下降趨勢(shì)顯著，降水日數(shù)遞減速率急劇增大。大雨和暴雨日數(shù)有所增加，反映了江漢平原降水在時(shí)間上分布較為集中，強(qiáng)降水發(fā)生幾率增大。（3）年平均降水強(qiáng)度呈明顯增強(qiáng)趨勢(shì)，遞增速率為0.43 mm/（d·10年）。從M-K突變檢驗(yàn)結(jié)果可以看出，降水強(qiáng)度的突變年份為1979年，從1967年開(kāi)始，UF>0，年平均降水強(qiáng)度增大，從1979年開(kāi)始UF呈明顯上升趨勢(shì)，從1987年開(kāi)始UF超過(guò)信度的上限，降水強(qiáng)度增加趨勢(shì)顯著。四季降水強(qiáng)度變化趨勢(shì)與年均降水強(qiáng)度變化趨勢(shì)一致，均呈增強(qiáng)趨勢(shì)，其中春、夏季遞增速率高于年遞增速率，秋、冬季呈微弱增長(zhǎng)趨勢(shì)。（4）年最大旬降水量、年最大5日降水量、年最大3日降水量均呈緩慢增加趨勢(shì)。（5）總體上，年均降水量增多、降水日數(shù)減少、大雨日數(shù)和暴雨日數(shù)增多、降水強(qiáng)度增強(qiáng)、極端降水呈緩慢增加趨勢(shì)。春、夏季降水量和降水強(qiáng)度增多、增強(qiáng)，反映了江漢平原降水在時(shí)間上分布較集中，強(qiáng)降水發(fā)生概率增大。（6）20世紀(jì)60—70年代屬少雨期，期間年降水量及極端降水量明顯偏少，降水日數(shù)偏多，降水強(qiáng)度明顯偏弱，極端旱年多發(fā)生于此時(shí)段;20世紀(jì)80年代初、90年代中后期年降水量及極端降水量明顯偏多，大雨和暴雨日數(shù)、降水強(qiáng)度偏多、偏強(qiáng)并達(dá)到歷史極值，極端澇年集中出現(xiàn)在此時(shí)段。

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