安徽省近50余年降水量时空变化特征分析

王秋龙

(滁州学院 地理信息与旅游学院，安徽 滁州 239012)

安徽省近50余年降水量时空变化特征分析

王秋龙

(滁州学院 地理信息与旅游学院，安徽 滁州 239012)

利用安徽省内15个和周边17个气象台站1957—2008年的降水资料，运用线性倾向估计和ArcGIS软件的空间分析等方法，分析从1957—2008年安徽省降水量的时空分布规律和长期变化趋势，并选取900 mm，1200 mm，1500 mm为特定等值线，通过对特定等值线的变化来分析不同年代降水量的空间差异。研究结果表明：安徽省近50余年来降水整体上呈上升趋势，省内各区域降水差异较大，呈南多北少，山区多平原少的特点；从各区域降水的变化趋势来看，南方山区逐步减少，而北方平原呈逐步增加的趋势，南北降水差距在不断缩小。

时空变化；空间分析；降水量；安徽省

降水量是一种重要的气候变量, 它对农业生产乃至整个国民经济发展都具有重要影响,在气候变化中也具有十分重要的意义。相对于全球性的持续变暖趋势, 降水量变化格局及其区域分布有更大的不确定性[1]。

安徽省位于我国中部地区，具有亚热带季风气候向温带季风气候过渡的特点，且省境内涵盖平原、丘陵、山地等多个地形单元，各个地区由于受地形和纬度影响降水量差异较大。20世纪以来，全球变暖加剧导致旱涝灾害频发，给当地人民的经济生活造成十分严重的灾难[2]。降水量突变情况的不断增加，严重影响着人们的生产和生活活动。

本文采用线性倾向估计和克里金插值等方法[3-4]对安徽省降水量的时空分布及演变特征进行了细致的研究，实现了降水变化的空间分异表达，为安徽省的农业生产管理提供理论依据，有助于防治和解决旱涝灾害和水资源利用等问题。

1 数据与方法

1.1 资料来源

本文所用数据为安徽省及周边32个气象台站(安徽省内15个和周边省份17个)近51年逐年的降水量数据，32个测站的地理属性数据(经度、纬度和海拔高度)，数据来源于国家气象局气象信息中心。

1.2 方 法

本文利用线性倾向估计法分析安徽省1957年以来降水量的年际变化趋势，并按年代划分为6个时间段，分别分析安徽省的4个气候区各个代际间的变化；同时，利用ArcGIS空间分析的克里金插值法生成降水分布图，并基于ArcGIS生成不同年代的降水量等值线，选取900 mm，1200 mm，1500 mm为特定等值线，通过对特定等值线的变化来分析不同年代降水量的空间差异[5]。

2 结果与分析

2.1 降水年际变化特征

用线性倾向估计法来分析安徽省1957年以来的降水量的年际变化趋势[6]。设xi为样本量为n的某一气候变数，ti表示xi所对应的时间，建立xi与ti的一元线性回归方程

xi=a+bti,i=1,2,…，n.

(1)

其中:a为回归常数，b为回归系数，b的符号表示气候变量的趋势倾向。b>0表示x随时间t的增加呈上升趋势；反之b<0表示下降趋势。b值的大小反映了上升或者下降的速率。

通过分析得出，安徽省1957—2008年降水量的最高值为1991年的1 587.3 mm，最低值出现在1978年，降水量为702.8 mm，最高值与最低值相差884.5 mm。全省近51年来降水主要集中在 1000～1400 mm之间。1957年以来平均降水量为 1 164.67 mm，降水变化线性趋势系数为1.331。年降水量的年变化趋势明显，整体呈上升趋势，如图1所示。

图1 1957—2008年安徽省降水年际变化趋势

根据式(1)对各个台站降水特征的分析，结果表明，各气象台站中的绝大多数台站降水量呈上升的趋势，其中总体降水量呈上升趋势有14个，下降的仅有黄山站1个。黄山站降水线性趋势系数为-5.775，呈明显的下降趋势；合肥、砀山、宁国和六安略有上升，线性趋势系数在0～1之间；其余台站线性趋势系数均大于1。近51年来降水量具有明显的上升趋势，其中以阜阳站和巢湖站上升的趋势最为突出，两地的线性趋势系数分别达到4.411和4.476。各台站都有一个或多个降水的高峰和低谷，降水的年际变化较大，但从整体上看，多数台站降水量整体趋势是交替上升的。

2.2 降水代际变化特征

根据安徽省气候区划，将安徽省分为4个气候区，分别为淮北区、江淮区、皖南山区和大别山区[7]。各区域内根据海拔高度和经纬度位置选出一个长序列的气象台站，然后将1957—2008年按年代划分为6个时间段，再依据15个观测站1957—2008年51年内所测得的降水数据(见图2)，分别计算各个观测站在不同年代降水的平均值，再根据每个台站前一个年代的数据求本台站这个年代的降水变化率，其表达式为

(2)

式中：y为降水变化率，x为降水量，i为年代，若Y为正数，则表示本年代比上一年代降水是上升的，反之则下降。

图2 安徽省及其各气候区降水量代际变化图

结果表明，安徽省在20世纪50、60、70年代以及21世纪前9年平均降水量偏低，降水呈负距平，其中20世纪70年代和21世纪年均降水的距平分别只有-1.02和-3.96，非常接近均值。20世纪80年代和90年代为正距平，比多年平均值分别高38.61 mm和41.18 mm。整体而言，安徽省降水呈略微上升的趋势，表现出明显的区域差异，淮北平原最低，江淮地区次之，大别山区相对较高，皖南山区最高。

2.3 降水空间变化特征

2.3.1 省内各台站历年平均降水量分布状况

通过对各台站多年降水量的提取和统计，利用克里格插值法生成安徽省各台站的平均降水量空间分布图，如图3所示。

图3 各台站1957—2008年平均降水量空间分布

分析得出，安徽省年降水倾向率空间分布展现出“两个规律、三个中心”的变化特征。“两个规律”是指降水量由南向北递减，由山区向平原递减。“三个中心”是：前两个“中心”分别是以皖南山区和大别山区为中心的降水量高值区，是安徽省降水量最为丰富的地区，年均降水量分别为 2 291.34 mm和 1 369.28 mm。另外一个中心是淮北平原降水低值中心，年均降水量为779.85 mm，南北降水差异明显，具有显著的地带性差异。

2.3.2 不同年代降水空间分布状况

同样，生成不同年代的降水量分布图，然后对空间分布图添加等降水量线，设置等降水量距为100 mm，并将900 mm和 1500 mm等降水量线分别用紫色和红色高亮显示，由此来分析相同等降水量线在不同年代的空间分布状况，如图4～9所示。

图4 1957—1959年降水变化率空间分布

图5 20世纪60年代降水变化率空间分布

图6 20世纪70年代降水变化率空间分布

图7 20世纪80年代降水变化率空间分布

图8 20世纪90年代降水变化率空间分布

图9 2000—2008年降水变化率空间分布

由图4～9可以看出，安徽省1957年以来每个年代降水变化存在一定幅度的变动。总体来看，安徽省降水的空间分布呈现由南向北递减和山区向平原递减的规律。其中以黄山站为代表的皖南山区是全省降水最为丰富的地区，向北走等降水量线在位于安徽西南部的大别山区向北弯曲，其相较于同纬度的沿江地区，降水量相对更丰富，平原地区降水则是由南向北递减，淮北地区则是全省降水量最低的地区。

从不同年代降水的空间分布差异来看，20世纪60年代相对于50年代，安徽省中东部，江淮之间合肥地区以及淮河流域及其以北地区降水呈上升趋势，其余部分呈下降趋势，皖南山区(黄山站)以及大别山区(霍山站)下降最为明显。南方降水在70年代开始回升，北方降水特别是淮河流域则开始下降，900 mm等降水量线明显南扩，总体上降水由北向南降水逐步增加。

80年代，安徽省的南部和北部降水都呈下降的趋势，中部地区表现为上升趋势，大别山区，淮河流域如寿县、蚌埠等地降水上升趋势显著。而90年代则呈相反的变化趋势，江淮地区、大别山区降水下降趋势明显，其中大别山区的霍山站和江淮地区的合肥站降水下降率分别达到7.39%和8.52%。进入21世纪，南北降水差距逐步缩小，南方降水明显下降，北方降水有所上升，与20世纪90年代相比，各地区降水变化均较大，整体而言降水呈略微上升的趋势。而21世纪与20世纪50年代相比，南部降水明显下降，北方降水明显上升的趋势，南北降水量差距逐步缩小，其中江淮地区降水增加最为明显，而皖南山区是下降最显著的地区。

2.3.3 特定等降水量线的空间变化

特定等降水量线空间变化以900 mm,1200 mm与1500 mm为例，如图10～12所示。

图10 900 mm等降水量线不同年代空间分布图

图11 1200 mm等降水量线不同年代空间分布图

图12 1500 mm等降水量线不同年代空间分布

900 mm等降水量线在不同年代差异显著。20世纪50年代，900 mm线南北跨度较大，且总体来看位置偏南，江淮北部及淮北地区降水较少，比较干旱；60年代，900 mm线大幅向北移动，主体到了淮北地区；70年代900 mm线略为南移；80、90年代年降水量在900 mm以上的区域大致稳定，基本在亳州至宿州一线以南地区；进入21世纪，900 mm线北移到安徽省以北地区，安徽全省各观测站2000—2001年平均降水量均在900 mm以上，反映了我省北方降水量呈明显上升的趋势。

1200 mm等降水量线在20世纪50年代是在安徽西部地区呈现向北凸出的特点。最北达到霍山站所在的大别山区的北部地区，降水量在 1200 mm以上的区域在50年代呈现西部所含该区域的纬度比中东部更高的特点；60年代 1200 mm线大幅向南移，与50年代相比有减小的趋势；70年代至80年代 1200 mm线不断向北移动；在80年代 1200 mm等降水量线达到近50年来最北的位置，到达六安-巢湖一带；90年代至21世纪有略微南移的趋势。总的来看，近50年来大别山区呈现减少，同纬度平原地区稳中略增的特点。

1500 mm等降水量线总体来看呈现先北移后南移的特点，20世纪50年代，1500 mm线是以黄山为中心向外展开的半环状线条，黄山地区是安徽省降水最为丰富的地区；60年代, 1500 mm线略微向南移动；70年代至90年代, 1500 mm线不断向北移动，在90年代 ,1500 mm等降水量线最北一直移动到安庆；进入21世纪，1500 mm线迅速向南移动，年降水量在 1500 mm以上的区域明显减少，只包含黄山及其周边部分地区，总体来看反映了我省南方地区特别是皖南山区降水量呈减少的趋势。

综合分析得到，安徽省近51年来降水的空间变化较大，南北降水差异显著，但北方降水呈增多趋势，而南方特别是山区降水在不断减少，二者差距在不断地缩小；与此同时，皖南山区、大别山区等山区降水有减少的趋势，而平原丘陵地区稳中有增，两者具有显著差异。

3 结 论

安徽省属亚热带向暖温带的过渡区域,气候表现出明显的过渡性,降水多变。由于受季风和地形影响,降水量地区差异明显,由北向南逐步递增,山区大于平原和丘陵区。降水年际年内变化大。本文通过对安徽省1957—2008年降水数据的分析，阐述了安徽省降水的时空分布规律。

1)从时间角度上看，安徽省1957—2008年的平均降水量为1 164.67 mm，降水变化线性趋势系数为1.331，年降水量的年变化趋势明显，整体呈上升趋势。根据线性回归公式对安徽各台站降水特征进行分析，发现各台站中的绝大多数台站降水量呈上升的趋势，其中总体降水量呈上升趋势的有14个，下降的仅有黄山站1个。表明近51年来降水量具有明显的上升趋势。

2)从代际变化来看，在20世纪50、60、70年代以及21世纪前9年平均降水量偏低，降水呈负距平，其中70年代和21世纪年均降水的距平分别只有-1.02和-3.96，非常接近均值。20世纪80、90年代为正距平，比多年平均值分别高38.61 mm和41.18 mm，整体而言，安徽省降水呈略微上升的趋势。安徽省降水表现出明显的区域差异，淮北平原最低，江淮地区次之，大别山区相对较高，皖南山区最高。综合各区域不同年代的降水可知，各区域代际变化相对较平缓，且降水低值和峰值出现的年代较趋同。

3)从空间分布上看，安徽省年降水量分布不均，南北区域差别较大。 从降水分布的多寡来看，呈现南多北少，山区多平原少的特点，因此形成了以皖南山区和大别山区为中心的降水量高值区和以淮北平原为中心的降水低值中心。此外从降水的空间变化趋势来看，根据等降水量线的空间变化可以看出南方特别是皖南山区降水呈减少的趋势，与此相反，北方降水在逐步地增加，导致南北降水的差距进一步缩小。

[1]徐宗学，张玲，阮本清.北京地区降水量时空分布规律分析[J].干旱区地理，2006,29(2): 186-192.

[2]祁宦.近50年安徽淮北平原降水变化特征分析[J].中国农业气象，2009,30(2): 138-142.

[3]杨广斌，李亦秋，刘芳，等.毕节地区重点污染源及生态环境动态监控平台[J].测绘科学，2014，39(2)：79-82.

[4]杨斌，王金生.基于GIS的丘陵区耕地景观格局时空演变特征分析[J].测绘工程，2014，23(9)：1-4.

[5]段晋芳，王青杵，王改玲，等. 基于GIS的山西永定河流域降水空间插值方法分析[J]. 山西农业科学，2010,38(3): 44-47.

[6]马晓群，陈晓艺，姚筠.安徽淮河流域各级降水时空变化及其对农业的影响[J].中国农业气象，2009,30(1): 25-30.

[7]丁峰.安徽省降水量时空分布特征[J].安徽水利水电职业技术学院学报，2007,7(4): 7-9.

[责任编辑：刘文霞]

Temporal and spatial distribution of precipitation over Anhui province in recent 50 years

WANG Qiu-long

(College of Geographic Information and Tourism, Chuzhou University, Chuzhou 239012, China)

Based on the precipitation database collected from 1957 to 2008 in Anhui province，the precipitation features are analyzed through temporal and spatial distribution. The research method adopts linear tendency estimate and ArcGIS software, choosing 900 mm, 1200 mm, 1500 mm for a specific contours, to analyze the changes. The result shows that the precipitation is on the rise, However the regional precipitation of this province is different. And the precipitation is higher in the south than in the north, and mountain higher than the plains. The south mountain precipitation has gradually reduced, while the northern plains gradually increased, so the gap between North and South precipitation is more and more smaller.

temporal and spatial distribution; spatial analysis; precipitation; Anhui province

2013-08-24；补充更新日期：2014-10-10

滁州学院校级自然科学资助项目(2011kj021b)

王秋龙(1981-)，女，硕士.

P458.1+21

：A

：1006-7949(2014)11-0019-06