1959-2018年成都市降水量時空變化研究

劉輝

摘? 要：以1959—2018年成都市14個氣象站點逐日降水數據為基礎，運用趨勢分析、Mann-Kendall法檢驗和空間分析的方法，研究了區域降雨量時空分布。結果表明，成都市年均降水量傾向斜率為-1.7029mm/a，各季節中除了春冬季節降雨呈增加趨勢，夏秋季節降雨呈減少趨勢，且均不顯著;年季降雨發生了一定程度趨勢變化，但均不顯著（p <0.05）。成都市年季降雨具有明顯的空間地帶性特征，自西北部的都江堰和西南部山地區向中東部平原丘陵地區逐漸減少。

關鍵詞：降雨量? 時間變化? 空間分布? Maan-Kendall檢驗

中圖分類號：P333? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ?文獻標識碼：A? ? ? ? ? ? ? ? ? ? 文章編號：1674-098X（2020）12（c）-0129-04

Abstract： Based on the daily precipitation data of 14 meteorological stations in Chengdu from 1959 to 2018， the spatial and temporal distribution of regional rainfall is studied by using trend analysis， Mann Kendall test and spatial analysis.. The results showed that the trend slope of annual precipitation in Chengdu was -1.7029mm/a. Except for spring and winter， the rainfall in summer and autumn showed a decreasing trend， which was not significant; the annual rainfall had a certain degree of trend change， but was not significant （P < 0.05）. The annual rainfall in Chengdu has obvious spatial zonal characteristics， which gradually decreases from Dujiangyan in the northwest and mountains in the southwest to the plain and hilly areas in the middle and east.

Key Words： Rainfall;Time change; Space distribution; Maan-Kendall test

1? 資料與方法

1.1 研究區概況

成都地處我國西南四川盆地西部邊緣，岷江、沱江與長江交匯處，地理位置102°54′～104°54′E、30°05 ′～31°26′N，區域面積14605km2。地勢西界康藏高原，東部為低山丘陵，低地平原間斷分布，海拔介于387～5364m，地貌形態分異明顯。區域受印度洋西南季風與太平洋東南季風控制，形成亞熱濕潤性帶季風氣候，水熱資源豐富，年平均氣溫為16°C，年降水量為900～1300mm，無霜期為278d。

1.2 數據來源

成都市面積廣闊，為全面反映區域降水量特征以該市境內國家級氣象觀測站點資料為依據，以各站點數據統計平均值表示全市降雨量水平，其有效氣象站點14個（見圖1）。為深入研究降雨時間尺度特征，統計了各年度季節性降雨量，其中其中季節尺度劃分為：3～5月為春季、6～8月為夏季、9～11月為秋季、12～2月為冬季[1]?；贓xcel 2016軟件平臺對站點資料進行預處理和經典統計分析;運用Matlab2016b編寫Maan-kendall程序進行降雨量的突變檢驗[2]，通過Surfer13.0上繪制降水量變化趨勢空間分布圖。

2? 結果與分析

2.1 成都市降雨年際變化

1959—2018年成都市年降水量逐年變化趨勢如圖2所示，該時域內降雨量最大值出現在1961年，達1416.2mm，最低值為1965年的607mm，其中2013、2012、1991年也為異常年份，降雨量距平百分比達35%～55%。統計顯示，區域降雨量平均值為925.24mm，標準差為190.24mm，變異系數達20.56%，呈現中等變異性。5a周期的擬合趨勢表明，近60年來成都市降雨量變化呈現兩個相對明顯的變化趨勢，1959—2009年年降雨量呈現波動減少特征，2009—2018年呈現起伏升高的特征。經線性擬合表明，其綜合變化趨勢為y=-1.7029x+4311.5，R2=0.0244，但未達到顯著水平（p >0.05），表明變化趨勢不顯著。

2.2 成都市降雨季節性變化

成都市降雨量與東南、西南季風進退密切相關，還受附近的青藏高原地形效應影響，因而具有明顯的季候分異性。統計顯示（見圖3），各季節降雨量的極值分布不一，波動性強弱亦不同。1959—2018年間，該地春季降雨量的監測平均值為149.16±54.61mm，變異系數為36.62%，在1959—2018年間的總體變化趨勢為y=0.1542x-157.48，R2=0.0024（P >0.05）。夏季降雨量全年降雨的重要構成，其平均值為562.54±165.07mm，變異性為29.35%，傾向趨勢表現為y=-1.1401x±2829.7，R2=0.0146，夏季是作物生長的關鍵階段，降雨量減少的趨勢特征對植被生理健康有一定影響。秋季降雨量略高于春季水平，達189.09±85.49mm，變異系數達45.21%，期綜合趨勢為y=-0.7929x+1756.8，R2=0.0262。冬季降雨量表現出弱的增加趨勢：Y=0.0759x-126.49，R2=0.0135，其平均水平為24.43±11.40mm，變異系數達46.65%。

2.3 成都市降雨量突變分析

對于，Mann-Kendall非參數檢驗法具有不受樣本值、分布類型等的影響，被廣泛應用于降水等時間序列自然事件的趨勢性分析[3-5]。MK方法通過繪制成都市年季降水量變化過程與離差平方和曲線，從而識別降雨過程突變?；谇笆鰧Ω髂昙窘涤炅績A向趨勢分析經驗，設置檢驗閾值Z為±1.96，相應地p值為0.05水平。成都市春季和夏季降雨量的UF～UB統計量在1961年相交，考慮到交點起初時刻不確定性大和變化趨勢線延續性，故而確定該年并非突變點，說明春夏季節降水變化不存在突變。秋季降雨量的的UF、UB值在1979年處相交，在1959—1979年期間秋季降雨量呈波動起伏特征，在1979—2018年之間主要為減少的特征，由于改點并未觸及閾值線，所以突變并不顯著。冬季降雨量的UF、UB值存在多個交點，表明其變化趨勢較復雜，結合pettitt檢驗，個突變點，但未通過5%水平信度檢驗，說明突變并不顯著（p >0.05）。

2.4 成都市年降水量降水量變化趨勢空間分布

以14個站點年降雨資料視為一組隨機變量，進而求得其平均值，在此基礎上先運用半方差分析求得其最佳擬合模型及其參數，再運用地統計學中的得到Kriging法進行空間插值，得到成都年降水量空間分布如圖4所示。雖然站點分布較少，但半方差分析表明其變程為120km，而最臨近點之間的距離小于這個尺度，因此可以進行空間外推。圖4顯示成都市降雨量呈現自西向東減少的格局。降雨密集區有2個，分別為西北部都江堰和西南部山地地區，降雨量達1050～1260mm之間，其中前者主要由于背靠康藏高原，暖濕氣流易于收到地形抬升作用而匯集置雨;后者主要由于距離西南季風的路徑較近，受西南季風影響強烈;東部的丘陵平原地區降水相對較少，介于800-1050mm之間。

3? 結論

我國西南地區降雨不僅受太平洋季風影響，還受到印度洋西南季風密切控制，加上青藏高原高達地形的影響，導致成都地區降雨具有復雜的演變機制。研究表明近60年來成都市年季降雨量呈波動性變化，總體降雨量呈減少的趨勢，但由于趨勢復雜，未呈現明顯線性特征。變異系數的大小揭示了年季降雨量波動性程度，依次為<冬季（46.65%）年<（20.56%）<夏季（29.34%）春季（36.62%）<秋季（45.21%），說明春秋季節發生依次2降雨的可能性較大，這對該地區農業發展與氣候災害防御有不利影響。成都是西南地區經濟社會發展的中心，農業生產、環境變化對降雨的時空變異具有緊密響應，注重提升氣候變化背景下的城市氣象災害防御管理能力是當前重要工作內容之一。

參考文獻

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