近50年佛坪县降水变化特征分析

李　斌　王　莉

（1陕西省防汛抗旱总指挥部信息中心陕西西安710004；2陕西省江河水库管理局陕西西安710018）

近50年佛坪县降水变化特征分析

李斌1王莉2

（1陕西省防汛抗旱总指挥部信息中心陕西西安710004；2陕西省江河水库管理局陕西西安710018）

应用滑动平均、累积距平、线性倾向估计、滑动t检验，有序聚类等方法分析了佛坪近50年降水趋势及特征。结果表明：佛坪降水年际变化大，年内分布很不均匀；年总降水日数、小雨日数、中雨日数均呈现减少趋势；降水量整体呈现在波动中减少的趋势；年降水量的突变点出现在上世纪90年代初；降水量减少主要是以春季和秋季降水的减少为主；大雨以上日数与年降水量存在显著正相关关系。近年实测数据显示该区域暴雨频发，夏季降水量和大雨以上日数有增多的趋势，应引起相关部门重视。

佛坪；降水；趋势；特征

1　引言

陕西是北方多暴雨地区之一，3月下旬至11月上旬均有暴雨出现，而大暴雨多出现在5月中旬至10月下旬。陕西秦巴山区易发局地特大暴雨和连阴雨，雨期有时长达一周或数十天，在大面积雨区中可能出现一个或数个降雨中心，是我国著名的山地自然灾害多发区和重灾区。2000年7月份，陕南镇巴县东南部及紫阳县西南部发生了特大暴雨，暴雨引起山洪泥石流、滑坡等灾害，损失惨重。2002年6月，陕南的佛坪、宁陕、镇安等地发生短历时特大暴雨，引发山洪、泥石流、滑坡等灾害；洪水来势凶猛，造成沿河两岸交通、通信中断，农田房屋被毁，基础设施损毁严重，给当地人民带来了毁灭性打击。尤其是佛坪县城、宁陕四亩地镇几十年的发展几乎毁于一旦。如何对降水、径流等气候水文要素变化进行科学认识，对于防汛减灾及区域水资源管理具有重要的意义。近年来，国内学者对降水、径流等水文要素的时空变化特征进行了诸多研究［1-3］，并取得许多有益的成果。本文分析佛坪降水量变化特征，以期进一步认识该区域降水规律、为防灾减灾和社会经济发展提供参考。

2　研究区概况

佛坪地处中国自然地理南北分界线的秦岭南麓，位于陕西省汉中市东北部，东接安康市宁陕县、石泉县，北临西安市周至县和宝鸡市太白县，总面积1279平方公里。该区域属暖温带气候，有显著的山地森林小区气候特征，成为特殊的亚热带北缘山地暖温带湿润季风气候。由于东西向秦岭主脊的屏障作用，使其气候明显区别秦岭北麓，为中国南北气候分界线地带。

3　数据与方法

佛坪站降水资料来自国家气象信息中心发布的《中国地面国际交换站气候资料日值数据集（1957－2013年）》（数据来源：http://cdc.cma.gov.cn）。四季时段按气象部门的标准划分，即春季3月～5月，夏季6月～8月，秋季9月～11月，冬季12月～次年2月。定义日降水量≥50mm为一个暴雨日数；暴雨量/暴雨日数为暴雨强度；年暴雨量占年总降水量百分比为暴雨贡献率。本文采用滑动平均法、累积距平法、线性倾向估计法分析降水量变化趋势；采用滑动t检验，有序聚类法进行突变分析。

图1　佛坪年降水量变化趋势（1957年～2013年）

图2　佛坪年降水量累积距平曲线（1957年～2013年）

4　结果分析

4.1降水年代变化

佛坪多年平均降水量为920mm，降水最多的年份是1983年，为1382.3mm；最少年份为1995年，为603.8mm，最小值和最大值量相差778.2mm。其他多雨年份为1958年1356.3mm、1981年1300.7 mm；少雨年份为1986年663.0 mm、1997年665.3 mm。降水量的负距平值介于-316.3～-1.7之间，正距平值在62～462之间。降水量距平百分率在-34.4%～50%之间。在57年中有22年的年降水量大于平均值，35年的年降水量小于平均值。年降水量最大值为平均值的1.5倍，最大值为最小值的2.3倍，这些反映了该区域降水年际变化大。

图3　佛坪降水量年内分布

图4佛坪降水日数变化趋势

图1为佛坪年降水量变化趋势。降水量整体呈现了减少的趋势，减少的速率约为8mm/10a。60年代前，平均降水量大于多年平均值；70年代，平均降水量减小，小于多年平均值；到了80年代，降水量显著增多；90年代，降水量呈现下降趋势，平均降水量小于多年平均值；进入新世纪，降水量有所增加，略高于多年平均值。2010年以来，连续三年降水量大于多年平均值。

图2为1957年～2013年佛坪年降水量累积距平曲线。曲线变化形态清晰展示了该站57年降水总体上呈波动变化。1957年至60年代末，曲线呈上升趋势，表明降水量显著增加；70年代初至70年代末，降水量经历了增加到减少的过程；80年代初至90年代初，曲线呈曲折上升，表明降水量总体呈增多趋势；90年代以来，曲线呈现明显下降趋势，表明降水量减少。进入新世纪，该站降水量波动中增加，尤其近几年，增加明显。

4.2降水年内分布

佛坪降水量的年内变化如图3所示，结果表明1957年～2013年降水量的年内分布很不均匀。1月、2月、3月、11月、12月的百分比为0.6%～3.2%，4月、5月、10月的百分比为3.2%～10.4%，6月、7月、8月，9月的百分比为10.7%～22.7%。降水主要分布在7月、8月，其次为9月、6月，其月百分比分别为22.7%，17.5%，15.3%，10.3%。汛期降水占全年降水的77%左右。春季降水占全年降水的8%～33%，平均为20%；夏季降水占全年降水的31%～73%，平均为50%；秋季降水占全年降水的10%～44%，平均为27%左右；冬季降水占全年降水小于10%，平均为2%左右。

从四个季节降水量变化趋势分析：春季和秋季降水量呈减少趋势，春季降水量减少倾向率为5.4mm/10a，秋季降水量减少倾向率为2.5mm/10a；夏季降水量波动中有微弱增加的趋势；冬季降水量呈现微弱减少趋势。佛坪降水量减少主要是以春季和秋季降水的减少为主。

图5　佛坪降水量突变分析

4.3降水日数分析

1957年～2013年佛坪年降水日数在99d～178d之间，平均为132d。降水日数最多为1954年为178d；降水日数最少的是2013年为99d。在所有降水日里，小雨日数72d～138d之间，平均为105d；占年降水日数的69.4%～85.7%，平均为79.1%。中雨日数11～30d之间，平均为19d；占年降水日数的8.6%～22.0%，平均为14.1%。大雨日数1d～13d之间，平均为7d；占年降水日数的0.7%～9.8%，平均为5.4%。暴雨日数小于6d，平均为2d；占年降水日数小于4.4%，平均为1.4%。

年总降水日数、小雨日数、中雨日数呈现减少趋势。年总降水日数减少倾向率为26d/50a，小雨日数减少倾向率为24d/50a，中雨雨日数减少倾向率为4d/50a，大雨以上日数呈现增加趋势。总降水日数减少趋势和小雨日数减少趋势基本一致。在所有降水日里，尽管小雨日数、中雨日数所占比例较大，但是通过佛坪降水日数与年降水量进行相关分析发现，大雨以上日数与年降水量存在显著正相关关系，相关系数为0.84。大雨以上日数出现频次越高，年降水量越大；大雨以上日数是影响年降水量的多少的重要因素。

4.4降水量突变分析

图5-a为佛坪站年降水量滑动t统计量曲线。n=57，n1=n2=11给定显著性水平α= 0.01，按照t的分布自由度

，ν=n1+n2-2=20，

t0.01=±2.85。从1957年以来，t的统计量有1次超过0.01显著性水平，为1990年。曲线中有一处极小值和一处极大值表明佛坪站年降水量自1957以来出现了两次明显的变化：50年代末至70年代末，降水呈现减少趋势，80年代初经历由减少到增多的变化；80年代降水呈现增加趋势，90年代年降水经历了一次增加到减少的变化。佛坪年降水量序列的离差平方和Sn（τ）曲线如图5-b所示，1957～2013年的离差平方和Sn（τ）曲线在1990年出现最低。综合分析，佛坪年降水量的突变点出现在上世纪90年代初。

4.5暴雨分析

佛坪暴雨初日最早出现在1988年5月6日，降水量67.7mm。暴雨终日最晚出现1994年在11月13日，降水量76.3mm。暴雨在5月～11月份都有发生，集中出现在主汛期7月～8月，此时段暴雨日数占全年暴雨日数的66%。1957年～2013年之间，该站平均暴雨强度为72mm/d。暴雨贡献率在5.8%～45.4%之间，平均为16.8%；2007年的暴雨贡献率最大为45.4%；1975年的暴雨贡献率最小为5.8%。最大日降水量为2002年6月9日203.3mm；次大为2007年8月30日降水量167.9mm。2007年～2013年，每年均出现暴雨事件。2007年、2010年～2013年每年均出现暴雨日3d以上；2007年7月～8月份出现5次暴雨事件，其中大暴雨3次，应引起防汛气象等部门重视。

5　结语

（1）数据分析显示：佛坪多年平均降水量为920mm。春季降水占全年降水的20%，夏季降水占全年降水的50%，秋季降水占全年降水的7%左右，冬季降水占全年降水的2%左右。年降水量的突变点出现在上世纪90年代初。

（2）佛坪总降水日数、小雨日数、中雨日数均呈现减少趋势；夏季降水量和大雨日数有增多的趋势。大雨日数和暴雨日数与年降水量存在显著正相关关系；大雨以上日数是影响年降水量的多少的重要因素。

（3）佛坪主汛期暴雨日数占全年暴雨日数的66%，平均暴雨强度约为72mm/d，暴雨贡献率约为16.8%。

（4）针对夏季降水量和大雨以上日数增多的趋势，应进一步加强防汛信息系统建设、加强山区局地暴雨监测，提高防汛预警能力和快速反应能力。陕西水利

［1］姚恵明，吴永祥，关铁生，等.中国降水演变趋势诊断及新事实［J］.水科学进展，2013，24（1）:1-10.

［2］王英，曹明奎，陶波，等.全球气候变化背景下中国降水量空间格局的变化特征［J］.地理学报，2006，25（6）:1031-1040.

［3］张建云，贺瑞敏，齐晶，等.关于中国北方水资源问题的再认识［J］.水科学进展，2013，24（3）303-310.

（责任编辑：唐红云）

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