建平地区近60年大气降水资源变化特征

，

(1.辽宁省建平县水土保持局， 辽宁 建平 122400；2.辽宁省建平县气象局，辽宁 建平 122400)

建平地区近60年大气降水资源变化特征

赵国学1，徐丽2

(1.辽宁省建平县水土保持局， 辽宁 建平 122400；2.辽宁省建平县气象局，辽宁 建平 122400)

为了充分认识和掌握建平地区降水的变化特征，提高水资源高效利用意识，采用1953～2012年大气降水资料，运用气候倾向率等分析手段，研究年、季降水变化特征。结果表明：建平地区近60年降水总体呈减少趋势，其中，年降水量近10年(2003～2012年)较前10年(1953～1962年)平均减少72mm；5～9月降水量近10年较前10年平均减少102mm。在四季中春季降水量增加；夏季降水量减少，近10年较前10年平均减少89mm；秋季和冬季变化趋势不明显。本研究可为地方根据降雨情况安排农业生产提供理论支持和参考。

建平县；降水；倾向率；水资源；特征

大气降水是水资源重要的来源之一，研究掌握某地区大气降水变化趋势对农业需水、水利工程建设具有实际意义。近年来受气候变化的影响，全国各地降水发生异常[1-3]，旱涝等自然灾害频繁发生[4-6]，给人们生产生活带来不利影响。因此，降水变化趋势受到诸多研究者的关注[7-9]。任国玉等[10]的研究表明我国年降水空间分布各地变化趋势不一致；张山清等[1]的研究表明乌鲁木齐河流域年降水量呈显著递增趋势；曾丽红等[11]研究吉林省年降水量、唐红玉等[12]研究三江源地区年降水量、安昕等[13]研究辽宁西部年降水量的结果表明：上述三地区降雨均存在逐渐减少的趋势。这些研究成果说明随着气候变化，各地降水资源趋势变化反映出不同的结果，但这些研究多数反映较大范围降水变化特征，对于小范围降水变化特征的研究还不够深入，而小区域降水受地形地势的影响存在较大的差异。因此，笔者采用建平地区降水资料，运用标准偏差、气候倾向率等方法，分析年、季降水变化特征，以期充分掌握建平地区降水状况，为水资源利用提供参考。

1 材料与方法

1.1 资料来源

资料来自朝阳市气象资料档案室叶柏寿、建平气象监测站1953～2012年逐月降水量资料，1～12月合计为年降水量，5～9月合计为大田作物生长季降水量。年代划分：1953～1960年为20世纪50年代；1961～1970年为60年代；1971～1980年为70年代；1981～1990年为80年代；1991～2000年为90年代；2001～2010年为21世纪前10年。四季划分：3～5月为春季，6～8月为夏季，9～11月为秋季，12～翌年2月为冬季。

1.2 研究方法

a.气候倾向率[14]。取一元线性方程y=ax+b的一次项系数a乘以10，用以体现10年平均变化趋势，a>0表示上升趋势，a<0表示下降趋势。降水量气候倾向率单位为mm/10年。

b.标准偏差。采用标准偏差方法[15]分析降水异常年。标准偏差是量度数据分布分散程度的标准，用以衡量数据值偏离算术平均值的程度，可确定极端事件的发生几率，见式(1)：

S=[∑(yi-y)2/N]1/2

(1)

式中S——标准偏差；

yi-y——历年值减总体平均数；

N——样本数。

c.极比[14]。用极比(K=最大/最小)描述降水量的稳定程度，K≤2表示稳定，2

2 结果与分析

2.1 年降水变化特征

建平地区1953～2012年平均降水量为458mm，1962年最多，为782mm，2009年最少，为282mm，极差为500mm，极比为2.8，年降水量属于不稳定范畴。根据标准偏差分析，年降水量正常值在358～558mm之间，异常偏多有10年，几率为16.7%，异常偏少有8年，几率为13.3%。从年代时间尺度看，20世纪50年代(501mm)最多，依次是60年代(482mm)、90年代(458mm)、70年代(447mm)、80年代(438mm)，21世纪前10年(429mm)最少，年代最大相差72mm。图1显示了1953～2012年逐年降水量变化过程，经线性分析，总体呈下降趋势，气候倾向率为-10.969mm/10年，近60年降水量减少约66mm。近10年(2003～2012年)平均降水量为515mm，而前10年(1953～1962年)平均降水量为433mm，相对减少72mm。

图1 历年年降水量变化趋势

2.2 作物生长季(5～9月)降水量变化特征

建平地区1953～2012年5～9月平均降水量为397mm，占年降水量的86.7%；其中1962年最多为732mm，2009年最少，为204mm，极差为528mm，极比为3.6，5～9月降水量属于不稳定范畴。根据标准偏差分析，5～9月降水量正常值在301～493mm之间，异常偏多有6年，几率为10.0%，异常偏少有9年，几率为15.0%。从年代时间尺度看，20世纪50年代(443mm)最多，依次是60年代(430mm)、90年代(398mm)、70年代(389mm)、80年代(376mm)，21世纪前10年(355mm)为最少，年代最大相差88mm。图2显示了1953～2012年逐年5～9月降水量变化过程，经线性分析，总趋势为下降减少，序列相关系数为0.2532(P<0.05)，达到显著水平，气候倾向率为-14.369mm/10年，近60年降水量减少约86mm。近10年(2003～2012年)平均降水量为462mm，而前10年(1953～1962年)平均降水量为360mm，相对减少102mm。

图2 历年5～9月降水量变化趋势

2.3 四季降水量变化特征

春季(3～5月)平均降水量为68mm，占年降水量的14.8%；其中1998年最多，为158mm，1972年最少，为26mm，极差为123mm，极比为6.0，春季降水属于极不稳定范畴。根据标准偏差分析，春季降水量正常值在41～95mm之间，异常偏多、偏少各有8年，几率为13.3%。从年代时间尺度看，20世纪80年代(81mm)最多，依次是20世纪90年代(77mm)、21世纪前10年(71mm)、20世纪50年代(64mm)、20世纪70年代(59mm)，20世纪60年代(56mm)为最少，年代最大相差25mm。下页图3(a)显示了1953～2012年逐年春季降水量变化过程，经线性分析，总趋势呈上升增加，气候倾向率为3.462mm/10年，近60年降水量增加约21mm。

夏季(6～8月)平均降水量为313mm，占年降水量的68.3%；其中1962年最多，为627mm，2009年最少，为161mm，极差为466mm，极比为3.9，夏季降水属于不稳定范畴。根据标准偏差分析，夏季降水量正常值在225～401mm之间，异常偏多、偏少各出现8年，几率为13.3%。从年代时间尺度看，20世纪60年代(358mm)最多，依次是50年代(346mm)、90年代(313mm)、70年代(311mm)、80年代(280mm)，21世纪前10年(277mm)为最少，年代最大相差81mm。图3(b)显示了1953～2012年逐年夏季降水量变化过程，经线性分析，总趋势为下降减少，序列相关系数为0.2775(P<0.05)，达到显著水平，气候倾向率为-14.083mm/10年，近60年降水量减少约84mm。近10年(2003～2012年)平均降水量为363mm，而前10年(1953～1962年)平均降水量为274mm，相对减少89mm。

秋季(9～11月)平均降水量为71mm，占年降水量的15.5%；其中2010年最多，为202mm，1982年最少，为27mm，极差为175mm，极比为7.5，秋季降水量属于极不稳定范畴。根据标准偏差分析，秋季降水量正常值在40～102mm之间，异常偏多有7年， 几率为11.7%，异常偏少有8年，几率为13.3%。从年代时间尺度看，20世纪50年代(86mm)最多，依次是21世纪前10年(75mm)、20世纪70年代和80年代(69mm)、20世纪60年代和90年代(63mm)为最少，年代最大相差23mm。图3(c)显示了1953～2012年逐年秋季降水量变化过程，气候倾向率为-0.116mm/10年，变化趋势不明显。

冬季(12～翌年2月)平均降水量为6mm，占年降水量的1.3%；其中1997年最多，为27mm，1974年最少，为0mm，极差为27mm，冬季降水量少且极不稳定。根据标准偏差分析，冬季降水量正常值在1～11mm之间，异常偏多有7年，几率为11.7%，异常偏少有9年，几率为15.0%。从年代时间尺度看，20世纪70年代和80年代(8mm)最多，其次为20世纪50年代和60年代(6mm)，20世纪 90年代和21世纪前10年(5mm)最少，年代最大相差3mm。图3(d)显示了1953～2012年逐年冬季降水量变化过程，气候倾向率为-0.231mm/10年，有微弱下降趋势，表现不明显。

图3 历年5～9月降水量变化趋势

3 结论与讨论

a.建平地区年降水量、作物生长季降水量的年际变化不稳定，极比分别为2.8和3.6，均存在减少趋势，近60年分别减少66mm和86mm。近10年(2003～2012年)较前10年(1953～1962年)年降水量平均减少72mm，作物生长季平均减少102mm，而作物生长季降水量减少更为明显。

b.春夏秋冬四季降水量年际变化体现出不同的变化特征。春季降水极不稳定，极比为6.0，并表现出增加趋势，近60年增加21mm；夏季降水不稳定，极比为3.9，并表现出显著减少趋势，近60年降水量减少84mm，近10年(2003～2012年)较前10年(1953～1962年)降水量平均减少89mm；秋季和冬季降水极不稳定，年际变化趋势性不明显。

c.建平地区降水在减少，而降水量减少的主要时段在夏季，夏季是农业用水的关键时期，该时期降水量的减少对大田作物生长及产量至关重要。1968年、1981年和2009年因夏季降水量不足，出现严重干旱，造成建平地区粮食减产60%～80%，甚至出现绝收地块，农业损失十分严重。春季干旱是建平地区气象灾害之一，自1983年以来因春季降水量的增加，春旱频率有所缓解。据统计，1953～1982年春季严重干旱频率为16.7%，1983～2012年春季严重干旱频率为10.0%，下降了6.7%。总之，大气降水在减少，对农业生产及各个行业发展将构成影响，提醒人们要提高水资源节能利用和水资源保护意识非常重要。

[1]张山清,普宗朝.基于DEM的乌鲁木齐河流域降水量时空变化分析[J].中国农业气象,2011,32(3):437-443.

[2]范泽华,戚蓝黄,津辉,等.气候变化对石羊河流域水资源影响分析[J].水利水电技术,2012,43(1):7-11.

[3]王声峰,张展羽,段爱旺,等.豫北地区降水的时间序列特性分析[J].中国农村水利水电,2008(3):13-16.

[4]任朝霞,杨达源.西北干旱区近50年旱涝时空变化及其防御措施研究[J].干旱区农业研究,2006,20(6):118-121.

[5]孙风华,杨素英,陈鹏狮.东北地区近44年的气候暖干化趋势分析及可能影响[J].生态学杂志,2005,24(7):751-755,752.

[6]隋景跃,张国林.朝阳地区霜期农业气候资源特征分析[J].山西农业科学,2012,40(7):747-750.

[7]王伟宏,孙秀邦,王周青.1960～2005年皖东南降水变化分析[J].中国农学通报,2010,26(7):279-284.

[8]王文.朝阳市近60年降水变化特征分析[J].吉林水利,2012，(4):25-26,31.

[9]邵爱军,左丽琼,吴烨.河北省近50年气候变化对水资源的影响[J].中国农村水利水电,2008，(2):51-55,58.

[10]任国玉,吴虹,陈正洪.我国降水变化趋势的空间分布[J].应用气象学报,2000,11(3):322-330.

[11]曾丽红,宋开山,张柏.1960～2008年吉林省降水量的时空演变特征[J].中国农业气象, 2010,31(3):344-352.

[12]唐红玉,杨小丹,王希娟,等.三江源地区近50年降水变化分析[J].高原气象,2007,26(1):47-53.

[13]安昕,张国林.辽宁西部半干旱区近50年降水趋势及周期变化[J].中国农学通报, 2012,28(5):214-220.

[14]杨永岐.农业气象中的统计方法[M].北京:气象出版社,1982:25-87.

[15]魏凤英.现代气候统计诊断与预测技术[M].北京：气象出版社,2007:13-204.

AtmosphericPrecipitationResourceChangeFeaturesinJianpingAreaforNearly60Years

ZHAO Guo-xue1, XU Li2

(1.LiaoningJianpingCountySoilandWaterConservancyBureau,Jianping122400,China;2.LiaoningJianpingCountyMeteorologicalBureau,Jianping122400,China)

Atmospheric precipitation data from 1953 to 2012 is adopted, climate trend rate and other analysis means are utilized for studying annual and quarterly precipitation change features in order to fully understand and grasp change features of precipitation in Jianping, and increase efficient utilization awareness of water resources. The results showed that precipitation is decreasing as a whole in Jianping for nearly 60 years. Wherein, annual precipitation in nearly 10 years (2003 to 2012) is averagely decreased by 72mm compared with that in previous 10 years (1953 to 1962). Precipitation from May to September in recent ten years is averagely reduced by 102mm compared with that in previous ten years. Spring precipitation is increased in the four seasons; summer precipitation is decreased, and precipitation in recent ten years is averagely reduced by 89mm compared with that in previous ten years. Changes in autumn and winter are not prominent. The study can provide theoretical support and reference for local government to arrange agriculture production according to precipitation.

Jianping County; precipitation; trend rate; water resources; characteristics

P426.6

B

1673-8241(2014)07-0067-04