长兴区域降水变化及趋势分析

姚斌

(长兴县水文站，浙江长兴313100)

0引言

自20世纪90年代中期以来，人们越来越关注气候系统中的年代变化规律［1－3］。全球变化的区域响应一直是气候变化研究的一个热点问题，有关专家研究了1954—2000年中国年、季、月的时空分布和变化趋势［4］。长兴地区属于亚热带季风气候，年降雨量丰富，年雨日较多，其中西北部山区是属于长兴地区的暴雨中心之一。本文利用长兴县水文站所辖9个国家级雨量观测站点1976—2011年逐月的降水资料，根据地形特点和城市化进程的差异，将该地区分为山区和平原，利用降水量距平百分率及EMD方法，分析降水的变化特征，该研究对今后该地区一个时期内防汛抗旱、科学应对气候变化、指导水利建设和农业生产等方面都有重要意义。

1 资料及方法

本文选取了1976—2011年长兴地区9个雨量站点的逐月降水量资料，建立了以年及四季为计算周期的降水时间序列。具体的季节的划分为:3—5月为春季，6—8月为夏季，9—11为秋季，12月—次年2月为冬季。采用降水距平百分率的计算方法。

设R1(i=1，2…，36)为某站(或区域平均)某月(某季或某年)的降水序列，则对应的第i年的降水距平百分率为

式中M为该降水序列的平均计算值。采用建立线性回归方程的方法来分析降水距平百分率的变化趋势，

式中a、b为回归系数，ξ为残差。降水距平百分率趋势系数为降水距平百分率与自然数列1，2，3…n的相关系数。b表示降水距平百分率变化速率的大小。当趋势系数rxt为正时，表示在计算尺度内降水量趋于增加，反之则为减少。

采用EMD方法(具体方法见文献［5］)该地区降水量未来的变化趋势。

2 季节降水序列的趋势分析

从全年来看，两地的降水距平百分率变化基本一致见表1，两地降水序列的减少趋势都很平缓;春季、夏季、秋季和冬季两地区降水百分率的变化趋势与全年一致;其中山区的降水变化速率较平原为大。从图1中可见，两地区相关序列的变化基本一致。

表1 各个季节降水距平百分率趋势

图1 逐年降水距平百分率趋势的时间序列

3 逐月降水序列趋势分析

从表2中可以看出，平原和山区变化基本类似，除了3、4、5、9、10月降水有负趋势以外，两地区其余月份趋势均为正，但各月变化趋势并不显著。

表2 逐月降水距平百分率变化和趋势

4 年降水序列趋势分析

4.1 年代际变化

表3反映了该地区降水量距平几个年代的变化数值。从表中反映的数值来看，在1990年代以前，平原与山区降水量均为正距平，降水量都有增加趋势，1990年代以后降水距平变为负值;且平原地区最近2年为降水负距平，山区却为正距平，说明在近些两地年降水量的增减变化出现的时间方面，存在差异。与山区相比，平原地区降水减少的时间要早，但幅度却少。

表3 各年代降水量距平

4.2 年降水量的EMD分析

分别得到了IMF分量5个，另外需要说明的是，R表示的是趋势分量。从各个分量的代表意义来看，实际上通过各IMF分量来反映不同尺度降水序列的变化，事实上一个窄波段的信号只是代表一个IMF分量。从计算的结果来看，IMF1表示一个2—3年尺度的振荡，IMF2表示大约5 a左右的气候变化速率，IMF3表示约7—8年中长期的气候波动，IMF4表示尺度约20年左右的长期变化速率。从最后分析计算的结果来看，R的数值显示了长兴地区降水量将趋于减少。

图2 平原地区年降水量EMD分解的各内模函数分量

5 探讨与总结

平原和山区的年降水距平百分率趋于减少，但与平原相比，山区降水量减少的趋势更加明显;从变化趋势来看，春季、夏季、秋季和冬季两地区降水百分率的变化与年变化基本一致;1990年代之后的降水距平百分率趋势的变幅，平原区与山区明显不同;从年代降水量负距平出现的时间来看，山区是早于平原地区的，而其变化幅度也大于平原地区;长兴地区1990年代以来的年降水量趋于减少，并且它具有4个较为明显的变化周期，分别为2～3 a、5 a左右、7～8 a和20 a左右;根据本文分析计算，可以推断未来的长兴地区年降水量将逐渐下降。

本文分析的结果表明山区和平原地区降水量序列呈现不同的变化趋势，作者认为这与影响该地区的锋面气流背景具有极大的关系，当然相关地区的地形特征以及人类活动影响趋大，也是导致平原地区降水变幅明显的重要原因。当然，本文中的结论只是探讨性的，其普遍性有待进一步探讨。另外，文中并没有涉及其他相关气象资料对降水变化趋势的影响，这将是今后研究工作的方向。

［1］纪玲玲，林振山，王昌雨，强学民.福建泉州地区降水量长期变化和未来趋势分析［J］.热带气象学报，2008，24(4):399－403.

［2］孙凤华，杨素英，任国玉.东方地区降水日数强度和持续时间的年代际变化［J］.应用气象学报，2007，18(5):610－618.

［3］李崇银.气候动力学引论:第二版［M］.北京:气象出版社，2000:515.

［4］王颖，施能，顾骏强，等.中国雨日的气候变化［J］大气科学，2006，30(1):162－10.

［5］林振山，邓子旺.近四百年北半球气温变化的分析:EMD方法的应用［J］.热带气象学报，2004，20(1):90－98.