玉屏县 51a降水事件变化趋势及突变分析

吴丽华,杨 明,杨文雄

(贵州省玉屏侗族自治县气象局,贵州 玉屏 554000)

玉屏县 51a降水事件变化趋势及突变分析

吴丽华,杨 明,杨文雄

(贵州省玉屏侗族自治县气象局,贵州 玉屏 554000)

统计分析玉屏县 1959—2009年降水量,结果表明:51a来玉屏县的年降水量与全国年降水量变化趋势一样不显著,但春、秋季的降水量呈线性下降趋势,夏季降水量则呈线性上升趋势。年日最大降水量无显著的趋势性变化,其暴雨日数呈增多趋势,中等雨日和有量雨日呈减少趋势。近 51a玉屏县降水量、年最大降水、中等雨日数、有量雨日数、暴雨日数均无明显突变发生,但暴雨量对总降水量的贡献变大。

降水事件;变化趋势;突变分析

1 引言

在全球气候变暧背景下,近 100a全国年降水量变化趋势不显著,但年代际波动较大,20世纪初和30—50年代年降水量偏多,20年代和 60—80年偏少,近 50a来全国的年平均降水量同样没有呈现显著变化趋势[1]。但近 20a来降水呈增加趋势。近50a来,中国年降水量变化趋势存在明显的区域差异,长江中下游和东南地区年降水量平均增加了 60～130mm,西部大部分地区的年降水也有比较明显的增加,华北、西北东部等地区年降水量呈下降趋势[1]。与降水相关的极端天气气候事件具有明显的区域性,长江中下游流域和东南丘陵地区夏季暴雨日数增多较明显[1]。贵州区域年降水量 20世纪70年代和 90年代较多,80年代最少,其年降水低于历史平均[2]。在这样大背景下,玉屏的降水事件变化又发生了怎样的变化,是否是与全国气候变化有一致性,本文利用玉屏县地面观测站 1959—2009年的降水资料,应用统计学方法进行分析研究。

2 方法

2.1 气候倾向率

平均降水的气候倾向率采用一次线性方程表示,即:

式中 Ti为平均降水,ai为时间,a1×10为气候倾向率,表示平均降水每 10年的变化率。

2.2 累计距平和信噪比

气候突变是气象要素变化过程中存在的某种不连续现象,因此常用累积距平曲线来确定它,即使用指标:

式中 xi为降水历年值降水时多年平均气候值。若指标绝对值达到最大时,对应的 t为突变年份。

为了检验转折是否达到气候突变的标准,对转折年份计算它们的信噪比 S/N,计算公式如下:

式中,x1、x2和 s1、s2分别为转折年份前后两阶段降水量的平均值和标准差。当 S/N>1.0时认为存在气候突变,最在信噪比的时间定义为气候突变出现的时间。

3 气候倾向率

3.1 年、季降水量

根据近 51a降水的气候倾向率分析(表 1),玉屏县 51a来年降水几乎没有趋势性变化,春、秋两季的降水量呈下降趋势,下降速率分别为 15.6mm/10a和9.8mm/10a,夏季降水量呈线性上升趋势,上升速率25.5mm/10a,冬季降水量没有趋势性变化,春季降水量自 20世纪 90年代后下降趋势明显,夏季自 90年代开始表现为大部分年份降水量高于平均值(图略)。

图 1为玉屏县 51a降水量的标准化系列和 9年二项式平滑曲线及线性拟合直线,从图中可以看出,20世纪 60年代和 90年代降水为偏多时段,70 -80年代为降水偏少时段,降水最多的年份是 1967年,最少的年份是 1985年,1990年以来,大部分年份的降水均高于常年。

表 1 玉屏县 51年降水的气候倾向率(单位:mm/10a)

图 1 年降水量变化曲线

3.2 年最大日降水量

图 2给出了玉屏县逐年日最大降水量时间变化序列,年日最大降水量没有出现显著的趋势性变化,但年代际波动较大,20世纪 70～80年代和 2000年代初年为偏少阶段,60年代后期和 80年代后期为相对偏多阶段,年日最大降水量最在值出现在1960年,为 226.2mm,年日最大降水量变化趋势与年降水量变化具有一致性。

图 2 年日最大降水变化曲线

3.3 中等雨日

中等雨日即 10mm≤日降水量 <50mm的降水日数,图 3给出了玉屏县中等雨日随时间的变化趋势,中等雨日数在减少,以 0.2d/10a趋势速率减少。玉屏县中等强度降水日数年平均为 33d,20世纪 60至 70年代中等雨日偏多,80年代相对偏少。2000年后呈下降趋势。

3.4 有量降水日数

日降水量≥0.1mm的降水日数定义为雨日,图4是玉屏县有量降水日的时间序列,有量降水日呈减少趋势,以 2.1d/10a趋势速率减少。20世纪 60年代及 80年代有量雨日偏少,70年代及 90年代有量雨日偏多,2000年后有量雨日显著减少。

图 3 中等雨日变化曲线

图 4 有量雨日变化曲线

3.5 暴雨日数

将 20时～20时降水量≥50mm的降水事件都归为暴雨。图 5给出了 1959～2009年玉屏县玉屏县暴雨日数变化。玉屏县暴雨日数呈增多趋势,以0.2d/10a趋势速率增加。在 1a中,暴雨出现在 4～11月份,主要集中在 5～8月。年平均暴雨日2.3d,最多的年份有 5d暴雨日,无暴雨日的年份有1961、1977、1981、1983、1993、2000年共 6a。

图 5 暴雨日数变化曲线

4 突变分析

利用(2)式和 (3)式计算玉屏县年降水量、各季降水量、年最大降水、中等雨日数、有量雨日数、暴雨日数的信噪比,分析突变年份(表略),结果表明:其信噪比均 <0.5,无明显突变发生。

5 小结

①近 51a玉屏县年降水量没有趋势性变化,仅表现为年代际波动,20世纪 60年代和 90年代降水量为偏多时段,70-80年代降水量为偏少时段。春、秋季的降水量呈线性下降趋势,下降速率分别为 15.6mm/10a和 9.8mm/10a,夏季降水量呈线性上升趋势,上升速率 25.5mm/10a,冬季降水量没有趋势性变化。

②近 51a玉屏县年日最大降水量变化趋势与年降水量变化具有一致性。

③近 51a玉屏县中等雨日和有量雨日呈减少趋势,暴雨日数呈增多趋势,暴雨量对总降水量的贡献变大。

④近 51a玉屏县降水量、年日最大降水、中等雨日数、有量雨日数、暴雨日数均明显突变发生。

[1] 《气候变化国家评估报告》科学出版社 .2007.摘要:3 -4.

[2] 于俊伟,等 .贵州年近 50a降水资源的评估[J].贵州气象,2005,29(S1):24-25.

[3] 廖雪萍,覃卫坚,唐炳莉,等,广西近 50年暴雨日数变化分析[J].气象,2007,33(12):39-45.

[4] 陈莉,李帅,周吉,等 .近 40年湖南省极端强降水气候变化趋势与突变特征[J].气象,2008,34(1):80-85.

P468

B

2010-09-10

吴丽华 (1964-),女,工程师,主要从事气象服务工作。

1003-6598(2010)增刊 -0141-02