湖南省极端降水的气候变化特征

高 沁，唐 林，郑叶子 (.湖南省人工影响天气办公室，湖南长沙40007;.湖南省湘潭市气象局，湖南湘潭400)

极端降水事件是我国主要气象灾害之一，也是对社会危害最为严重的灾害之一。极端气候事件的变化存在明显的区域差异，有些地区呈增强的趋势，而有些地区呈减弱的趋势。近些年许多国内外气象工作人员对极端降水事件进行了深入研究，且提出了很多可行性数理方法，发现了不少事实和规律［1－3］。

湖南地处108°47'～114°15'E、24°39'～30°08'N，属于亚热带季风气候，降水较丰沛，是我国雨水较多的省份之一，年平均降水量为1 200～1 700 mm，但时空分布不均，明显集中在某一段时间，这段时间称为雨季，雨季一般只有3个月(4～6月)，却集中了全年降水量的50% ～60%。降水分布不匀也体现在有时出现时间短、强度大、雨量多的极端强降水，常以暴雨(1 d降水量≥50 mm)和连续性暴雨、大暴雨(1 d降水量≥100 mm)或特大暴雨(1 d降水量≥200 mm)等极端降水形式出现，极端强降水是直接造成洪涝灾害的原因。笔者在此利用湖南省91个地面观测站点1970～2012年的逐日降水资料，应用年降水量、最大日降水量、最大连续5 d降水量、湿日数等参数统计分析近43年来湖南极端降水的气候变化特征。

1 资料与方法

1.1 资料来源 资料来自湖南97个地面观测站点1970～2012年的逐日降水资料，均通过了均一性检验。选取资料年代较长、代表性较好的91个站点(图1)。

1.2 极端降水定义与计算 极端降水阈值的定义常用方法分别有分级法、标准差法和百分位法，在此主要采用百分位法。该方法为当前使用最广泛的一种方法，翟盘茂等［4］根据地面气象台站的日降水量，采用某个百分位值作为极端降水的阈值，超出阈值则认为发生极端降水事件。此方法可根据不同气象台站的日降水量确定不同地区的极端降水事件的阈值。在此采用年降水量、最大1 d降水量、最大连续5 d降水量、湿日数、大雨以上日数、日降水≥50 mm的天数(暴雨日数)等指标研究湖南极端降水事件的时空变化特征。

图1 湖南省91个气象站点分布

2 结果与分析

2.1 极端降水的空间分布特征 根据湖南91个地面观测站点1970～2012年的逐日降水资料分析表明，湖南各县(市)降水量为1 145.7(新晃)～1 719.4 mm(桂东);湖南平均最大日降水量为95.2 mm，各县(市)为71.4(城步)～118.1 mm(桑植)。湖南平均最大连续5 d降水量为151.9 mm，各县(市)为120.3(城步)～186.5 mm(桑植);湖南平均湿日数为110.6 d，各县(市)为 94.7(澧县)～133.1 d(桂东);湖南平均大雨以上日数为14.8 d，各县(市)在10.7(新晃)～19.2 d(桂东);湖南平均暴雨日数为 3.7 d，各县(市)为2.2(城步)～5.7 d(安化)。

2.2 极端降水的时间变化特征

2.2.1 极端降水的年代际变化。

2.2.1.1 年降水量。由湖南年平均降水量的逐年变化曲线(图2a)可见，湖南多年平均降水量1 392.3 mm，最大值为2002年的1 891.7 mm，最小值为2011年的981.2 mm;近43年降水量无明显变化趋势，其中20世纪90年代以后降水偏多。由7年滑动平均曲线可以看出，降水量经历了2降1升的过程。20世纪90年代初～2005年前后降水量偏多，70年代初～90年代初、2005年以后降水量偏少。

2.2.1.2 最大日降水量。湖南平均最大日降水量逐年变化曲线(图2b)显示，湖南多年平均最大日降水量为95.6 mm，最大值为1996年的121.5 mm，最小值为1978年的76.1 mm;近43年平均最大日降水呈明显增加趋势，倾向率达3.9 mm/10a(达到0.01的信度水平)。从7年滑动平均曲线可以看出，20世纪90年代以后平均最大日降水量偏多，其余时段偏少。

2.2.1.3 最大连续5 d降水量。湖南平均最大连续5 d降水量逐年变化曲线(图2c)显示，湖南多年平均最大连续5 d降水量为152.4 mm，最大值为1998年的198.0 mm，最小值为1978年的117.5 mm;近43年平均最大连续5 d降水呈明显增加趋势，倾向率达6.5 mm/10a(达到0.01的信度水平)。从7年滑动平均曲线可以看出，20世纪90年代以前平均最大连续5 d降水量偏少，之后偏多。

2.2.1.4 湿日数。湖南平均湿日数逐年变化曲线(图2d)显示，湖南多年平均湿日数为111.0 d，最多为2002年的133.4 d，最少为2011年的88.5 d;近43年平均湿日数呈减小趋势，倾向率为－2.3 d/10a。7年滑动平均曲线表明，20世纪70年代初～80年代初、80年代末～2000年前后平均湿日数偏多，80年代初～80年代末、2000年以后平均湿日数偏少。

2.2.1.5 大雨以上日数。湖南平均大雨以上日数逐年变化曲线(图2e)显示，湖南多年平均大雨以上日数为14.9 d，最多为2002年的22.7 d，最少为2011年的9.2 d;近43年倾向率为0.2 d/10a，平均大雨以上日数呈明显上升。7年滑动平均曲线表明，20世纪90年代初～2005年前后平均大雨以上日数偏多，80年代初～90年代初、2005年以后平均大雨以上日数偏少。

2.2.1.6 暴雨日数。湖南平均暴雨日数逐年变化曲线(图2f)显示，湖南多年平均暴雨日数为3.7 d，最多为2002年的6.7 d，最少为1985 年的2.2 d;近43 年倾向率达0.2 d/10a，平均暴雨日数呈明显上升。7年滑动平均曲线表明，20世纪90年代中期～2005年前后平均暴雨日数偏多，70年代初～90年代中期、2005年以后平均暴雨日数偏少。

图2 1970～2012年湖南省极端降水的趋势变化

图3 1970～2012年湖南省各县(市)年代际降水量(a)及距平百分率(b)空间分布

2.2.2 降水量的年代际变化。从湖南不同年代际平均年降水量及平均年降水量距平的空间分布(图3)可看出，20世纪70年代湘东南、湘东及湘北偏西地区平均年降水量≥1 450 mm，湘北、湘西、衡邵盆地部分地区平均年降水量≤1 300 mm，其他地区平均年降水量为1 300～1 450 mm;全省除湘东南、湘西部分地区平均年降水量偏多外，其他地区均偏少，其中常德、益阳、岳阳、株洲等地区平均年降水量偏少4%以上，永州南部、郴州南部等地区平均年降水量偏多4%以上。80年代湘西北偏东地区、湘东部分地区平均年降水量≥1 400 mm，湘中、湘西南部分地区降水量≤1 250 mm，其他地区平均年降水量为1 250～1 400 mm;全省平均年降水量湘西北大部分地区平均年降水量均偏多，其他地区偏少，其中怀化中部平均年降水量偏少8%以上，益阳南部、长沙、湘潭、株洲北部、永州南部、郴州南部平均年降水量偏少4%以上，湘西自治州、张家界、常德平均年降水量偏多4%以上。90年代湘东部分地区、湘北偏北地区平均年降水量≥1 600 mm，湘北、湘西、衡邵盆地平均年降水量≤1 450 mm，其他地区平均年降水量为1 450～1 600 mm;全省除个别站点平均年降水量偏少外，其他地区平均年降水量均偏多，其中岳阳、长沙、湘潭、怀化中部偏多8%以上，除湘西自治州、张家界、常德、永州南部、郴州南部等地区，其他地区平均年降水量偏多4%以上。2000～2012年湘东南部分地区、湘北偏北地区平均年降水量≥1 450 mm，湘北、湘西和衡邵盆地部分地区平均降水量≤1 350 mm，其余地区为1 350～1 450 mm;全省除少数站点平均年降水量偏少外，其他地区平均年降水量均偏多，除个别地区外，其他地区平均年降水距平百分率均为－4% ～4%。

由此可见，90年代是近43年平均年降水量最多的时段，80年代是近43年平均年降水量最少的时段。

3 结论

(1)1970～2012年湘中以南、湘西北部分站点降水量呈下降趋势，其他地区均呈增加的趋势;除湘北和湘西南部分地区最大日降水量下降外，其他地区均呈增加趋势。

(2)1970～2012年湖南省年平均降水量无明显变化趋势，20世纪90年代是近43年平均年降水量最多的时段，80年代是近43年平均年降水量最少的时段。

［1］戴泽军，宇如聪，陈昊明.湖南夏季降水日变化特征［J］.高原气象，2009，28(6):1463 －1470.

［2］罗伯良，张超，林浩.近40年湖南极端强降水气候变化趋势与突变特征［J］.气象，2008，34(1):80 －85.

［3］张剑明，黎祖贤，章新平，等.湖南区域干旱模糊评价［J］.地理科学进展，2009，28(4):629 －635.

［4］翟盘茂，潘晓华.中国北方近50年温度和降水极端事件变化［J］.地理学报，2003，58(9):1 －10.