黃國如，陳易偲

(1.華南理工大學(xué)土木與交通學(xué)院，廣東 廣州 510640；2.華南理工大學(xué)亞熱帶建筑科學(xué)國家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，廣東 廣州 510640；3.廣東省水利工程安全與綠色水利工程技術(shù)研究中心，廣東 廣州 510640)

不同的研究視角對(duì)于城鎮(zhèn)化的定義不盡相同，但大多從土地利用、人口和經(jīng)濟(jì)等方面進(jìn)行評(píng)估，大致可分為土地城鎮(zhèn)化和人口城鎮(zhèn)化兩大類。土地城鎮(zhèn)化是人類活動(dòng)對(duì)于自然環(huán)境的人工干預(yù)，主要體現(xiàn)為土地利用類型的轉(zhuǎn)變，從以耕地、林地為主的農(nóng)村形態(tài)逐漸向以建設(shè)用地為主的城鎮(zhèn)形態(tài)發(fā)生轉(zhuǎn)變，導(dǎo)致徑流量加大、洪澇風(fēng)險(xiǎn)增加[1-5]。截至2020年末，我國人口城鎮(zhèn)化率已超過了60%，城市的建設(shè)和強(qiáng)烈的人類活動(dòng)對(duì)當(dāng)?shù)貧夂虍a(chǎn)生影響，其中最為明顯的體現(xiàn)是熱島效應(yīng)，大量研究結(jié)果表明，熱島效應(yīng)會(huì)對(duì)城鎮(zhèn)降水造成影響，進(jìn)而增大洪澇災(zāi)害風(fēng)險(xiǎn)[6-8]。

在全球氣候變化和人類活動(dòng)的大背景下，各空間尺度下的降水結(jié)構(gòu)特征發(fā)生了變化，眾多專家學(xué)者采用多種方法研究大尺度降水結(jié)構(gòu)變化特征[9-15]。同時(shí)也特別關(guān)注中小尺度的降水結(jié)構(gòu)變化，特別是強(qiáng)人類活動(dòng)的城市群地區(qū)[16-20]，大量研究結(jié)果表明城鎮(zhèn)化對(duì)降雨機(jī)制的影響主要體現(xiàn)在熱島效應(yīng)和雨島效應(yīng)。宋曉猛等[19]利用北京地區(qū)長序列小時(shí)降雨數(shù)據(jù)，從降雨歷時(shí)和降雨等級(jí)兩個(gè)角度分析北京市降雨結(jié)構(gòu)的時(shí)空演變規(guī)律，指出北京市的降雨結(jié)構(gòu)有一定的空間異質(zhì)性；王建鵬等[20]統(tǒng)計(jì)分析了西安市熱島效應(yīng)的年代際變化以及對(duì)區(qū)域降水的影響，指出西安城區(qū)與鄰近區(qū)域相比出現(xiàn)了明顯的溫差，降水在不同季節(jié)出現(xiàn)區(qū)域性差異，主要受熱島效應(yīng)和季節(jié)性風(fēng)向場(chǎng)影響。

在氣候變化和強(qiáng)人類活動(dòng)的雙重影響下，區(qū)域乃至全球水循環(huán)都發(fā)生了改變，降雨是水循環(huán)過程的主要驅(qū)動(dòng)因素之一，降雨特征的改變通常體現(xiàn)在降雨結(jié)構(gòu)和總降水量變化兩方面。其中降雨結(jié)構(gòu)可從降雨歷時(shí)和降雨等級(jí)兩個(gè)角度進(jìn)行分析，目前對(duì)于珠三角地區(qū)降雨結(jié)構(gòu)的演變規(guī)律研究相對(duì)較少，深入了解降雨結(jié)構(gòu)的變化特征有利于探究區(qū)域水循環(huán)變異規(guī)律。本文基于土地利用類型、人口密度、GDP空間分布等數(shù)據(jù)，將珠三角地區(qū)劃分為高度城鎮(zhèn)化地區(qū)和非高度城鎮(zhèn)化地區(qū)，基于降雨發(fā)生率和降雨貢獻(xiàn)率兩個(gè)指標(biāo)，從降雨歷時(shí)和降雨等級(jí)角度進(jìn)行分析，采用Mann-Kendall趨勢(shì)檢驗(yàn)、空間分析等方法，探究珠三角地區(qū)降雨結(jié)構(gòu)在時(shí)間上的演變規(guī)律和空間上的分布特征，比較珠三角高度城鎮(zhèn)化地區(qū)與非高度城鎮(zhèn)化地區(qū)的降雨結(jié)構(gòu)差異。

1 研究區(qū)概況及數(shù)據(jù)來源

1.1 研究區(qū)概況

珠三角地區(qū)是由珠江水系及其支流帶來的泥沙在珠江河口灣內(nèi)堆積而成的復(fù)合型三角洲，中部、南部地勢(shì)較為平坦，西部、北部和東部則是丘陵山地環(huán)繞。為了減少地形對(duì)降雨的影響，同時(shí)也為了全方位地比較高度城鎮(zhèn)化地區(qū)與非高度城鎮(zhèn)化地區(qū)的降雨特征差異，選取的研究區(qū)域如圖1所示，海拔多為200 m以下，地勢(shì)平坦，其范圍內(nèi)的城市包括廣州、深圳、東莞、佛山、珠海、中山、江門、惠州以及肇慶和清遠(yuǎn)的部分地區(qū)，面積約為4.42萬km2。

圖1 研究區(qū)域及雨量站點(diǎn)分布Fig.1 Study area and rainfall station distribution

根據(jù)土地利用類型、人口密度、GDP空間分布、城鎮(zhèn)化率等因素，將珠三角地區(qū)劃分為高度城鎮(zhèn)化地區(qū)和非高度城鎮(zhèn)化地區(qū)；根據(jù)相對(duì)位置將非高度城鎮(zhèn)化地區(qū)細(xì)分為北部地區(qū)、西部地區(qū)和東部地區(qū)3個(gè)子研究區(qū)，具體分區(qū)如圖1所示[8]。其中，高度城鎮(zhèn)化地區(qū)的面積約為1.17萬km2，代表站點(diǎn)為廣州、深圳、東莞、順德、花都、中山和珠海；北部地區(qū)的面積約為0.72萬km2，代表站點(diǎn)為佛岡、清遠(yuǎn)、四會(huì)、三水和從化；西部地區(qū)的面積約為1.23萬km2，代表站點(diǎn)為高要、鶴山、新會(huì)、斗門、臺(tái)山和恩平；東部地區(qū)的面積約為1.30萬km2，代表站點(diǎn)為龍門、增城、惠陽和惠東。

1.2 數(shù)據(jù)來源

為更好地分析珠三角地區(qū)降雨結(jié)構(gòu)的變化特征，并考慮到資料序列的長度及可用性，選擇珠三角地區(qū)范圍內(nèi)數(shù)據(jù)完整性較高的22個(gè)雨量站小時(shí)降雨數(shù)據(jù)(數(shù)據(jù)來源于國家氣象局)，雨量站點(diǎn)分布如圖1所示。根據(jù)各站點(diǎn)的資料序列長度，選取1973—2012年為研究時(shí)段，經(jīng)時(shí)段篩選后所有站點(diǎn)資料的完整性和有效性均滿足氣象水文研究中對(duì)于數(shù)據(jù)質(zhì)量的控制要求，其數(shù)據(jù)缺失時(shí)數(shù)均在1%以內(nèi)，并采用一定方法對(duì)缺失數(shù)據(jù)進(jìn)行補(bǔ)充。具體方法為：在汛期(4—10月)的缺失數(shù)據(jù)采用前后2個(gè)數(shù)據(jù)進(jìn)行插值獲取，在非汛期(11月至次年3月)的缺失數(shù)據(jù)記為0 mm。

1.3 指標(biāo)定義

利用小時(shí)尺度的降雨數(shù)據(jù)劃分降雨場(chǎng)次，從場(chǎng)次降雨的降雨歷時(shí)和降雨等級(jí)兩個(gè)方面分析珠三角地區(qū)的降雨結(jié)構(gòu)以及城鎮(zhèn)化進(jìn)程中高度城鎮(zhèn)化地區(qū)與非高度城鎮(zhèn)化地區(qū)降雨結(jié)構(gòu)的變化差異。通常認(rèn)為小時(shí)降水量大于等于0.1 mm時(shí)有降雨發(fā)生，當(dāng)降雨時(shí)間間隔超過2 h，則認(rèn)定為是兩次降雨過程。根據(jù)該定義，從各雨量站小時(shí)降雨數(shù)據(jù)中提取并整理出所有降雨過程。降雨歷時(shí)是指一次降雨過程從開始到結(jié)束的小時(shí)數(shù)，在此降雨過程內(nèi)的雨量之和定義為該場(chǎng)次的總雨量。

將降雨歷時(shí)劃分為1～3 h、3～6 h、6～12 h、大于12 h共4類。中國氣象局采用日(24 h)為度量將降雨劃分了6個(gè)等級(jí)：小雨、中雨、大雨、暴雨、大暴雨、特大暴雨，其中，日降水量小于10 mm為小雨，日降水量10～25 mm為中雨，日降水量25～50 mm為大雨，日降水量50～100 mm為暴雨，日降水量100～250 mm為大暴雨，日降水量在250 mm以上為特大暴雨。本文研究對(duì)象為場(chǎng)次降雨，參考中國氣象局對(duì)日降水量等級(jí)的劃分并結(jié)合珠三角地區(qū)的降雨特征，將一次降雨過程的降雨等級(jí)劃分為以下4類：小雨(0～10 mm)、中雨(10～25 mm)、大雨(25～50 mm)、暴雨(50 mm以上)。為定量分析降雨歷時(shí)和降雨等級(jí)的分布及變化，定義降雨發(fā)生率為各降雨指標(biāo)在某一分類中發(fā)生的次數(shù)占總次數(shù)的比值，降雨貢獻(xiàn)率則為某一分類的降水量占總降水量的比值。

(a) 1980年 (b) 1990年 (c) 2000年

(d) 2005年 (e) 2010年 (f) 2015年圖2 1980—2015年珠三角地區(qū)土地利用類型空間分布FIg.2 Spatial distribution of land use types in the Pearl River Delta area from 1980 to 2015

2 城鎮(zhèn)化進(jìn)程

2.1 土地城鎮(zhèn)化

土地城鎮(zhèn)化的內(nèi)涵主要是區(qū)域從以耕地、林地、草地等用地類型為主的農(nóng)業(yè)用地形態(tài)向以城鎮(zhèn)建設(shè)用地為主的城市形態(tài)轉(zhuǎn)化的過程，城鎮(zhèn)用地的擴(kuò)張和占比的增加可以從一定程度上反映出區(qū)域城鎮(zhèn)化發(fā)展過程。1980—2015年珠三角地區(qū)土地利用類型分布如圖2所示，從中可以看出，林地和耕地是珠三角地區(qū)的主要用地類型，其中林地主要分布于珠三角東部地區(qū)和西部地區(qū)，耕地零散分布于珠三角各市，建設(shè)用地主要集中在珠三角中部，以廣州市轄區(qū)為中心逐漸向外輻射擴(kuò)張，2000年后建設(shè)用地面積擴(kuò)張明顯且呈區(qū)域化、集中化態(tài)勢(shì)。

統(tǒng)計(jì)圖2各種土地利用類型結(jié)果可知，1980—2015年，建設(shè)用地面積呈現(xiàn)大幅增長趨勢(shì)，從1980年的2 834 km2增長至7 143 km2，增長率高達(dá)152.05%。另外，建設(shè)用地周邊的耕地和林地是其轉(zhuǎn)化擴(kuò)張的主要對(duì)象，建設(shè)用地的擴(kuò)張方向和增長速度可以從一定程度上反映出該地區(qū)的城鎮(zhèn)化發(fā)展情況，城鎮(zhèn)化意味著人口的集中和增多，促使建設(shè)用地的擴(kuò)張，導(dǎo)致其他用地類型被侵占。

2.2 人口城鎮(zhèn)化

珠三角地區(qū)作為我國最早開放的沿海地區(qū)，改革開放以來經(jīng)濟(jì)發(fā)展迅速，人口數(shù)量及空間格局也發(fā)生了很大改變。從珠三角地區(qū)人口密度分布變化(圖3)可以看出，1990年，廣州是珠三角地區(qū)唯一的人口聚集中心，且廣州市內(nèi)的人口空間分布也存在明顯差異，廣州市轄區(qū)人口密度極高，但廣州增城區(qū)、從化區(qū)人口集中度較低。2000年后，珠三角地區(qū)的人口集聚中心位置發(fā)生了改變，深圳和東莞成為了新的人口密集區(qū)?？傮w來看，1990—2015年，珠三角中部地區(qū)出現(xiàn)了大規(guī)模的人口增量，人口空間聚集效應(yīng)明顯，但東、西部地區(qū)經(jīng)過25年的變化，人口增量相對(duì)有限。這是由于20世紀(jì)90年代初期，隨著改革開放愈發(fā)深入，大量農(nóng)村剩余勞動(dòng)力涌入珠三角地區(qū)使得人口數(shù)量迅速增加，城市規(guī)模等級(jí)升高。由于當(dāng)時(shí)資本投資的主力軍是香港，因此人口聚集程度和遷移方向與香港的距離有密切的相關(guān)關(guān)系，最終以珠江口為核心形成人口聚集結(jié)構(gòu)。

(a) 1990年 (b) 2000年

(c) 2010年 (d) 2015年圖3 珠三角地區(qū)人口密度分布變化Fig.3 Distribution change of population concentration in the Pearl River Delta area

定量化衡量一個(gè)國家或地區(qū)的社會(huì)經(jīng)濟(jì)發(fā)展程度通常選用城鎮(zhèn)化率為指標(biāo)進(jìn)行評(píng)估，可以體現(xiàn)區(qū)域內(nèi)常住人口從農(nóng)村向城市轉(zhuǎn)移的過程，從一定程度上反映出區(qū)域產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)、生產(chǎn)生活方式的轉(zhuǎn)變。城鎮(zhèn)化率通常用城鎮(zhèn)常住人口占全部人口的百分比來計(jì)算，珠三角各個(gè)城市主要年份的城鎮(zhèn)化率如表1所示。從表1可以看出，截至2015年，珠三角地區(qū)的城鎮(zhèn)化發(fā)展仍存在較大的區(qū)域差異，城鎮(zhèn)化水平市際差異較大，深圳、廣州、東莞、佛山、珠海、中山的城鎮(zhèn)化率超過85%，其他地區(qū)城鎮(zhèn)化率均在70%以下，部分地區(qū)未超過50%。

GDP是衡量地區(qū)經(jīng)濟(jì)發(fā)展、區(qū)域規(guī)劃和資源環(huán)境狀況的重要指標(biāo)，圖4為珠三角地區(qū)GDP空間分布，可以看出，2000年珠三角地區(qū)的經(jīng)濟(jì)中心是廣州和深圳，這是由外資導(dǎo)向型發(fā)展模式?jīng)Q定的，隨著地區(qū)資本的積累、生產(chǎn)模式的成熟，珠三角經(jīng)濟(jì)發(fā)展的動(dòng)力機(jī)制發(fā)生了轉(zhuǎn)變，東莞、佛山、中山、珠海的經(jīng)濟(jì)相繼崛起，廣-深雙經(jīng)濟(jì)中心模式逐漸向區(qū)域化、多中心化模式轉(zhuǎn)變。

表1 珠三角各市主要年份城鎮(zhèn)化率 單位：%Table 1 Urbanization rate in cities of the Pearl RiverDelta in main years unit: %

綜合土地城鎮(zhèn)化和人口城鎮(zhèn)化的發(fā)展結(jié)果可以發(fā)現(xiàn)，從城鎮(zhèn)用地、人口密度、城鎮(zhèn)化率、GDP空間分布等多方面對(duì)珠三角地區(qū)城鎮(zhèn)化發(fā)展進(jìn)行評(píng)估，均表明組成珠三角城市群的9個(gè)地市的城鎮(zhèn)化發(fā)展程度有明顯差異，且城鎮(zhèn)化發(fā)展程度較高的地區(qū)以珠江口為中心形成了圈層聚集，組成了高度城鎮(zhèn)化城市群(圖1)。高度城鎮(zhèn)化城市群既是吸納流動(dòng)人口和集聚新增人口的主要區(qū)域，又是帶動(dòng)經(jīng)濟(jì)社會(huì)發(fā)展的巨大引擎，但同時(shí)也意味著更強(qiáng)烈的人類活動(dòng)可能對(duì)區(qū)域氣候造成影響，并且一旦發(fā)生自然災(zāi)害，區(qū)域內(nèi)高度集中的人口和經(jīng)濟(jì)財(cái)產(chǎn)極易受到影響從而導(dǎo)致巨大的損失。

(a) 2000年 (b) 2005年

(c) 2010年 (d) 2015年圖4 珠三角地區(qū)GDP空間分布Fig.4 Spatial distribution of GDP in the Pearl River Delta area

3 降雨歷時(shí)變化特征

3.1 不同歷時(shí)降雨發(fā)生率和降雨貢獻(xiàn)率分布

珠三角地區(qū)不同歷時(shí)降雨發(fā)生率及降雨貢獻(xiàn)率的統(tǒng)計(jì)結(jié)果如圖5所示，可以看出，珠三角地區(qū)的降雨發(fā)生率隨降雨歷時(shí)增大而呈冪指數(shù)形式遞減，而降雨貢獻(xiàn)率隨降雨歷時(shí)增大呈線性增加。統(tǒng)計(jì)結(jié)果表明，降雨歷時(shí)為3 h以內(nèi)的降雨發(fā)生次數(shù)最多但總降水量最少，其降雨發(fā)生率達(dá)64%，但降雨貢獻(xiàn)率僅為20%；降雨歷時(shí)為12 h以上的降雨發(fā)生次數(shù)最少但總降水量最大，其降雨發(fā)生率僅為6%，但降雨貢獻(xiàn)率達(dá)到了33%。若將6 h作為短歷時(shí)降雨與長歷時(shí)降雨的分界線，可以發(fā)現(xiàn)珠三角地區(qū)降雨事件中雖然長歷時(shí)降雨發(fā)生率占比僅為18%，但其降雨貢獻(xiàn)率卻高達(dá)59%。由此說明，珠三角地區(qū)的降雨事件主要以6 h以內(nèi)的短歷時(shí)降雨為主，但降水量貢獻(xiàn)主體是6 h以上的長歷時(shí)降雨。為進(jìn)一步分析不同降雨歷時(shí)下降雨發(fā)生率和降雨貢獻(xiàn)率的空間分布，探究不同空間區(qū)位的降雨結(jié)構(gòu)差異，基于雨量站點(diǎn)資料，采用克里金插值法繪制珠三角地區(qū)不同歷時(shí)降雨發(fā)生率和降雨貢獻(xiàn)率的空間分布(圖6)。

圖5 不同歷時(shí)降雨發(fā)生率和降雨貢獻(xiàn)率Fig.5 Rainfall occurrence rate and rainfallcontribution rate with different durations

從降雨發(fā)生率的空間分布來看，1～3 h的降雨發(fā)生率大致呈中部高、東西部低的分布，3～6 h的降雨發(fā)生率呈西北部高、南部低的分布，6～12 h的降雨發(fā)生率呈東西部高、中部低的分布，12 h以上的降雨發(fā)生率呈中部低、東北高的分布。從區(qū)域分布來看，珠三角高度城鎮(zhèn)化地區(qū)1～3 h短歷時(shí)降雨發(fā)生率相對(duì)較高，6 h以上的長歷時(shí)降雨發(fā)生率相對(duì)較低；東部地區(qū)6 h以上的長歷時(shí)降雨發(fā)生率相對(duì)較高。

從降雨貢獻(xiàn)率的空間分布來看，1～3 h的降雨貢獻(xiàn)率大致呈中西部高、東南部低的分布，3～6 h的降雨貢獻(xiàn)率呈中西部高、南部低的分布，6～12 h的降雨貢獻(xiàn)率呈東北部高、西南部低的分布，12 h以上的降雨貢獻(xiàn)率呈中西部低、南部高的分布。珠三角地區(qū)降雨貢獻(xiàn)率的空間分布結(jié)果與海陸位置存在一定的相關(guān)關(guān)系，1～3 h和3～6 h的降雨貢獻(xiàn)率空間分布相似，沿海地區(qū)貢獻(xiàn)率相對(duì)較低，從東南沿海向西北內(nèi)陸逐漸增加，中、西部?jī)?nèi)陸地區(qū)為短歷時(shí)降雨貢獻(xiàn)率高值區(qū)域。降雨歷時(shí)大于12 h的降雨貢獻(xiàn)率空間分布特征與之相反，從東南向西北逐漸減少，沿海地區(qū)為高值區(qū)域?；诮涤曦暙I(xiàn)率空間分布還可以發(fā)現(xiàn)，中、西部?jī)?nèi)陸地區(qū)各歷時(shí)的降雨貢獻(xiàn)率較為均勻，約為25%，而沿海地區(qū)各歷時(shí)的降雨貢獻(xiàn)率則明顯呈現(xiàn)隨降雨歷時(shí)增加而增大的趨勢(shì)，降雨貢獻(xiàn)率范圍為15%～42%，說明沿海地區(qū)與內(nèi)陸地區(qū)相比，降水量會(huì)更加集中在長歷時(shí)降雨事件中。

(a) 1～3 h降雨發(fā)生率 (b) 1～3 h降雨貢獻(xiàn)率

(c) 3～6 h降雨發(fā)生率 (d) 3～6 h降雨貢獻(xiàn)率 (e) 6～12 h降雨發(fā)生率

(f) 6～12 h降雨貢獻(xiàn)率 (g) 大于12 h降雨發(fā)生率 (h) 大于12 h降雨貢獻(xiàn)率圖6 不同歷時(shí)降雨發(fā)生率和降雨貢獻(xiàn)率的空間分布Fig.6 Spatial distribution of rainfall occurrence rate and rainfall contribution rate with different durations

表2 不同歷時(shí)降雨發(fā)生率和降雨貢獻(xiàn)率的M-K值Table 2 M-K values of rainfall occurrence rate and rainfall contribution rate with different durations

3.2 不同歷時(shí)降雨發(fā)生率和降雨貢獻(xiàn)率變化

為探究珠三角地區(qū)不同歷時(shí)降雨發(fā)生率和降雨貢獻(xiàn)率的演變趨勢(shì)以及城鎮(zhèn)化對(duì)其產(chǎn)生的影響，基于1973—2012年的降雨數(shù)據(jù)，采用Mann-Kendall檢驗(yàn)方法進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析，結(jié)果見表2。從結(jié)果可以看出，珠三角地區(qū)各歷時(shí)的降雨發(fā)生率和降雨貢獻(xiàn)率并未發(fā)生顯著變化。從各子研究區(qū)的統(tǒng)計(jì)結(jié)果來看，除東部地區(qū)1～3 h降雨發(fā)生率有顯著降低趨勢(shì)外，其他地區(qū)的指標(biāo)均未發(fā)生明顯變化。也就是說，珠三角地區(qū)的場(chǎng)次降雨歷時(shí)并未發(fā)生顯著變化。

4 降雨等級(jí)變化特征

4.1 不同等級(jí)降雨發(fā)生率和降雨貢獻(xiàn)率分布

珠三角地區(qū)不同等級(jí)降雨事件的發(fā)生率及貢獻(xiàn)率的統(tǒng)計(jì)結(jié)果如圖7所示，可以看出，隨著降雨等級(jí)的增加，降雨發(fā)生率呈冪指數(shù)下降趨勢(shì)，而降雨貢獻(xiàn)率隨降雨等級(jí)的增加而增加。統(tǒng)計(jì)結(jié)果表明，小雨的發(fā)生次數(shù)最多但總降水量最少，其降雨發(fā)生率以79%的比例占據(jù)絕對(duì)優(yōu)勢(shì)，但降雨貢獻(xiàn)率僅為18%；暴雨的發(fā)生次數(shù)最少但總降水量最大，其降雨發(fā)生率僅為3%，但降雨貢獻(xiàn)率達(dá)到了35%；中雨和大雨的降雨發(fā)生率分別為12%和6%，降雨發(fā)生率相差不小但降雨貢獻(xiàn)率相近，分別占23%和24%。由此可見，珠三角地區(qū)的降雨事件主要以弱降雨為主，但降水量的主要貢獻(xiàn)則取決于發(fā)生次數(shù)較少的強(qiáng)降雨事件。為進(jìn)一步分析不同降雨等級(jí)降雨事件發(fā)生率和貢獻(xiàn)率的空間分布，探究不同空間區(qū)位的降雨結(jié)構(gòu)差異，利用ArcGIS的空間插值功能繪制珠三角地區(qū)各降雨等級(jí)降雨發(fā)生率和貢獻(xiàn)率的空間分布(圖8)。

圖7 不同等級(jí)降雨發(fā)生率和貢獻(xiàn)率Fig.7 Rainfall occurrence rate and rainfall contributionrate with different rainfall levels

(a) 小雨發(fā)生率

(b) 小雨貢獻(xiàn)率

(c) 中雨發(fā)生率

(d) 中雨貢獻(xiàn)率

(e) 大雨發(fā)生率

(f) 大雨貢獻(xiàn)率

(g) 暴雨發(fā)生率

(h) 暴雨貢獻(xiàn)率圖8 不同等級(jí)降雨發(fā)生率和貢獻(xiàn)率的空間分布Fig.8 Spatial distribution of rainfall occurrence rate and rainfall contribution rate with different rainfall levels

從降雨發(fā)生率的空間分布來看，小雨發(fā)生率大致呈中部高、東西部低的分布，中雨發(fā)生率呈東北部高、南部低的分布，大雨發(fā)生率呈西南部和東部高、中部低的分布，暴雨發(fā)生率呈中西部低、南部高的分布。從降雨貢獻(xiàn)率的空間分布來看，小雨貢獻(xiàn)率大致呈西北部高、南部低的分布，中雨貢獻(xiàn)率呈西北部高、南部低的分布，大雨貢獻(xiàn)率呈南部高、北部低的分布，暴雨貢獻(xiàn)率呈南部高、西北部低的分布。珠三角地區(qū)降雨貢獻(xiàn)率的空間分布與海陸位置存在明顯相關(guān)關(guān)系，小雨和中雨的降雨貢獻(xiàn)率空間分布相似，沿海地區(qū)降雨貢獻(xiàn)率相對(duì)較低，從東南沿海向西北內(nèi)陸逐漸增加，中、西部?jī)?nèi)陸地區(qū)為中、小雨降雨貢獻(xiàn)率高值區(qū)域。大雨和暴雨的降雨貢獻(xiàn)率空間分布特征與之相反，從東南向西北逐漸減少，沿海地區(qū)尤其是珠海、江門一帶為高值區(qū)域?？傮w而言，各等級(jí)降雨發(fā)生率的空間分布較為均勻，相差幅度不超過4%。但降雨貢獻(xiàn)率空間分布則出現(xiàn)明顯的地區(qū)差異，其中暴雨降雨貢獻(xiàn)率的空間差異性最強(qiáng)，最高值與最低值相差了24%。

4.2 不同等級(jí)降雨發(fā)生率和降雨貢獻(xiàn)率變化

為探究珠三角地區(qū)不同等級(jí)降雨發(fā)生率和貢獻(xiàn)率的演變趨勢(shì)以及城鎮(zhèn)化對(duì)其產(chǎn)生的影響，利用Mann-Kendall趨勢(shì)檢驗(yàn)方法進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析，統(tǒng)計(jì)結(jié)果見表3?？梢钥闯?，珠三角地區(qū)不同等級(jí)降雨發(fā)生率和貢獻(xiàn)率的變化趨勢(shì)并不一致，從降雨發(fā)生率看，珠三角地區(qū)小雨發(fā)生率呈顯著降低趨勢(shì)，中雨、大雨發(fā)生率呈顯著增加趨勢(shì)，暴雨有增多趨勢(shì)但并未通過顯著性檢驗(yàn)；從降雨貢獻(xiàn)率看，僅小雨的貢獻(xiàn)率呈顯著下降趨勢(shì)，中雨、大雨、暴雨的貢獻(xiàn)率并無明顯變化。也就是說，珠三角地區(qū)的場(chǎng)次降雨等級(jí)發(fā)生了顯著變化。

根據(jù)表3中各子研究區(qū)的統(tǒng)計(jì)結(jié)果可以發(fā)現(xiàn)，高度城鎮(zhèn)化地區(qū)中雨、大雨、暴雨發(fā)生率均顯著增加，但貢獻(xiàn)率無明顯變化；小雨發(fā)生率和貢獻(xiàn)率則顯著降低。北部地區(qū)中雨發(fā)生率顯著增加，小雨發(fā)生率和貢獻(xiàn)率顯著降低。西部地區(qū)中雨發(fā)生率顯著增加，小雨發(fā)生率顯著降低。東部地區(qū)各降雨結(jié)構(gòu)指標(biāo)均無明顯變化。也就是說，除東部地區(qū)以外，其他3個(gè)子研究區(qū)的場(chǎng)次降雨等級(jí)均發(fā)生了明顯變化。

5 結(jié) 論

a.從土地城鎮(zhèn)化和人口城鎮(zhèn)化兩方面分析珠三角地區(qū)城鎮(zhèn)化發(fā)展進(jìn)程和特點(diǎn)，珠三角地區(qū)1980—2015年建設(shè)用地面積呈現(xiàn)大幅增長趨勢(shì)，增長率達(dá)152.05%。到2000年后，逐漸形成以廣州-深圳為核心，與佛山、東莞、中山、珠海共同組成高度城鎮(zhèn)化城市群的格局特點(diǎn)，綜合土地城鎮(zhèn)化和人口城鎮(zhèn)化的發(fā)展結(jié)果將研究區(qū)域劃分為高度城鎮(zhèn)化地區(qū)和非高度城鎮(zhèn)化地區(qū)。

b.根據(jù)降雨歷時(shí)將降雨事件分為1～3 h、3～6 h、6～12 h、大于12 h 4類，結(jié)果表明，珠三角地區(qū)的降雨事件主要以6 h以內(nèi)的短歷時(shí)降雨為主，但降水量的貢獻(xiàn)主體是6 h以上的長歷時(shí)降雨。在空間上，珠三角沿海地區(qū)與內(nèi)陸地區(qū)相比，雨量更加集中于長歷時(shí)降雨事件中；在時(shí)間上，珠三角地區(qū)的場(chǎng)次降雨歷時(shí)并未發(fā)生顯著變化。

c.根據(jù)降雨等級(jí)將降雨事件分為小雨、中雨、大雨、暴雨4類，結(jié)果表明，珠三角地區(qū)的降雨事件主要以弱降雨為主，但降水量的主要貢獻(xiàn)則取決于發(fā)生次數(shù)較少的強(qiáng)降雨事件。在空間上，降雨貢獻(xiàn)率的空間分布與海陸位置存在明顯相關(guān)關(guān)系，中、小雨降雨貢獻(xiàn)率高值區(qū)域?yàn)橹?、西部?jī)?nèi)陸地區(qū)，大、暴雨降雨貢獻(xiàn)率高值區(qū)域?yàn)檠睾５貐^(qū)；在時(shí)間上，珠三角地區(qū)場(chǎng)次降雨等級(jí)發(fā)生了顯著變化，中、大雨發(fā)生率顯著增加，小雨發(fā)生率顯著減少，高度城鎮(zhèn)化地區(qū)的場(chǎng)次降雨等級(jí)變化最為明顯，中、大、暴雨發(fā)生率呈顯著增加趨勢(shì)，小雨發(fā)生率呈顯著下降趨勢(shì)。