2016年淮北市降水空间差异分析

周景春 殷晗 王苏瑶

摘要利用统计学方法，分析了2016年淮北市37个加密自动站降水的空间差异。结果表明，2016年淮北市37个加密自动站降水属正态分布，平均降水量825.1 mm，雨日116.9 d。降水量、降水强度全年和四季南北差异显著，雨日全年和春、秋、冬季南北差异显著，大运河沿线、市区分别为雨量、雨日低值区；降水强度市区高，大运河沿线低。降水多为局部或大部地区，覆盖率与降水量、持续天数和过程雨日三者的自然對数呈直线正相关。

关键词降水量；雨日；空间差异；覆盖率

中图分类号S161.6文献标识码

A文章编号0517-6611（2017）20-0161-04

AbstractThe spatial difference of precipitation in 37 automatic stations of Huaibei City in 2016 was analyzed by the statistical method.The results showed that the precipitation of 37 automatic stations in Huaibei City was normal distribution in 2016， with the average precipitation of 825.1 mm and the precipitation days of 116.9.The difference of precipitation and precipitation intensity between north and south were significant in the whole year and four seasons，and the difference of precipitation days between north and south was significant in the whole year，spring， autumn and winter.The large area along the Grand Canal and urban areas were the low value area of the precipitation and precipitation days，respectively.Precipitation intensity was high in the urban area， and low in the area along the Grand Canal.Precipitation was mostly local or most of the region.There was a positive correlation between the coverage rate and the natural logarithm of precipitation， duration days and process precipitation days.

Key wordsPrecipitation；Precipitation days；Spatial difference；Coverage rate

降水不僅影响着工农业生产，而且直接影响着人们的日常生活和生态环境。国内诸多学者对降水的空间分布、分型进行了大量研究，指出降水空间分布不均，地区性差异明显，且受局地地形、下垫面影响明显[1-4]。吉辰等[5]研究表明，上海嘉定区降水的空间非均匀性特征明显，嘉定区的中心区域降水量最大，并逐渐向周围递减，至嘉定区西北部降到最小。丁仁海[6]研究指出，九华山年降水量比丘陵地区多34.1%，且主要降水集中在5—9月。笔者利用统计学方法，分析了2016年淮北市37个加密自动站降水的空间差异，旨在为中长期预报精细化制作和气象预警服务提供参考。

1资料与方法

1.1研究区概况淮北市地处黄淮平原南缘、淮北平原中部（116°23′～117°02′E、33°16′～34°14′N），南北长150 km，东西宽50 km，辖1县3区（濉溪县和相山、杜集、烈山区），土地面积2 741 km2，人口215.3万，是国家和安徽省重要的粮、棉、畜禽等农副产品生产基地。地势自西北向东南微倾，除东北部有少量低山地形分布外，其余为广阔平原。以横贯平原中部的古运河（今宿永公路）为界，北部为黄泛冲积平原区，南部为古老河湖沉积平原。属暖温带半湿润季风气候区，季风明显，四季分明；气候温和，雨量适中；春温多变，秋高气爽，冬季寒冷干燥，夏季炎热多雨。年日照时数2 313.9 h，平均气温14.8 ℃，降水量849.6 mm，蒸发量1 648.4 mm，空气相对湿度71%，无霜期217 d。全年以东风为主，平均风速为1.9 m/s（相当于2级风）。耕地13.6万hm2，种植模式以小麦—夏玉米、小麦—夏大豆为主。

1.2资料来源降水数据来自安徽省综合观测数据应用平台（http：//218.23.45.29/QX/index.aspx）。该区域内现有38个加密自动站，其中，六要素观测点12个、四要素观测点8个、单雨量点18个，平均每72 km2有1个雨量观测点。考虑到段园站地处萧县境内，与淮北市地理上不相连。这里取37个站点逐日降水资料进行分析。

1.3数据获取与处理登录安徽省综合观测数据应用平台，查询淮北市境内37个站点逐日降水量，输入微机，建立数据库。利用EXCEL 2003进行数据处理和作图，计算变异系数（CV）、偏态系数（Cs）、降水覆盖率，利用DPS v7.05进行相关和方差分析。四季划分为春季（3—5月）、夏季（6—8月）、秋季（9—11月）、冬季（12月—次年2月）。

CV=σ×100%、Cs=∑（xi-）2σ3、雨日降水强度=某时段降水量某时段雨日。式中，为平均数，σ为标准差，xi为逐点数值。

覆盖率=降水点数观测点数×100%，设定覆盖率<25%（1～9点）、25%～75%（10～27点）和75%～100%（28～37点）分别为局部、部分和大部地区。

缺区估计采用线性插值法。由于设备故障等原因，少部分自动站部分时段降水缺值。根据观测点间降水的相关性，就近选择相关系数高的相邻点，测算缺失点的降水量、雨日。

方差分析：考虑年降水量分布由南向北递减，将37個加密自动站划分为6组（处理），自西向东选取4个站点（重复）数据，进行随机区组单因素方差分析、LSD法多重比较。区组划分为市区（渠沟、相山、淮北、矿山集）、市区周边（朔里、石台、刘桥、新蔡）、徐楼—古饶（徐楼、马桥、赵集、古饶）、大运河沿线（铁佛、百善、五铺中学、四铺）、浍河沿线（岳集、临涣、孙疃矿、南坪）、濉溪南部（白沙、任集、双堆集、陈集）。

过程降水：境内连续有若干自动站降水的时段。境内持续天数=终日-始日+1，过程降水量为降水站雨量平均；过程雨日为降水站平均，不足1 d的按1 d计。

2结果与分析

2.1淮北2016年降水概况2016年37个站点平均降水量825.1 mm，其中，濉溪站886.2 mm，比历年平均（837.9 mm）多48.3 mm，属正常范围。濉溪站1—4、7—9和11月降水量比历年平均少5.0～95.8 mm，8月异常偏少，小麦拔节期和夏玉米抽雄期、夏大豆花荚期偏旱；5—6、10和12月比历年平均多31.3～171.2 mm，6、10和12月异常偏多（图1），影响作物收获、晾晒和适期播种。

2016年37个站点≥0.1 mm雨日平均为116.9 d，其中，濉溪站101.0 d，比历年平均（93.7 d）多7.3 d，属正常范围。濉溪站2—4、6、7和9月雨日比历年平均少0.3～5.4 d，3月

异常偏少；5、10—12月比历年平均多0.8～8.0 d，10、12月异常偏多（图2）。

2.2降水量差异

2.2.1离散程度。经分析，2016年37个加密自动站月降

水量CV为15.9%～54.0%，1—3、6和8、9月的CV≥44.3%，10、5和12月较小，分别为15.9%、22.6%和22.3%；各季节CV大小为春季>冬季>夏季>秋季（表1）。年降水量825.1 mm，极差364.7 mm，Cs十分接近于0，数据序列属正态分布；双堆集、淮北、渠沟、古饶、龙脊山、白沙和赵集7站偏多，石台、新蔡、五铺中学、任集、韩村、铁佛和百善7个站点偏少；春季降水量172.6 mm，极差220.5 mm，孙疃矿、白沙、韩村新兴、陈集、五沟和双堆集6站偏多，朔里、矿山集和淮北3站偏少；夏季降水量360.6 mm，极差225.7 mm，淮北、朔里、渠沟、龙脊山、矿山集、赵集、古饶和双堆集8站偏多，五铺中学、徐楼、韩村、铁佛、卧龙湖和百善6站偏少；秋季降水量232.4 mm，极差194.8 mm，淮北、双堆集、濉溪、白沙和岳集5站偏多，韩村、陈集、任集和石台4站偏少；冬季降水量 59.5 mm，极差56.6 mm，南坪、陈集、淮北、任集和双堆集5站偏多，铁佛、新蔡、乾隆湖和韩村4站偏少。可见，国家气象一般观测站淮北的代表性不如濉溪，濉溪站基本上能代表淮北市大部降水的整体水平。

相关分析表明，除石台、陈集2站外，各加密自动站与周围80%以上站点的月降水量呈显著直线相关，且距离越近相关性越高。石台、陈集降水量与境内显著相关的站点有17、20个。

2.2.2差异显著性。方差分析表明（表2），淮北市2016年降水量全年和四季南北差异显著。全年市区显著多于市区

周边，表现出明显的城市雨岛效应[7]；大运河沿线为低值区，显著低于市区、濉溪南部、徐楼—古饶一线和浍河沿线。春季濉溪南部、浍河沿线显著高于大运河沿线、市区及市区周边，夏季市区显著高于濉溪南部、浍河沿线和大运河沿线，秋季市区显著多于市区周边，冬季濉溪南部显著高于大运河沿线。

2.3雨日差异

2.3.1雨日离散。经分析，2016年37个站点平均月雨日CV为14.7%～47.8%，3月最大，6月最小；4—8和10月CV<20%，其余月份CV在20.8%～23.4%；各季节CV大小为冬季>春季>夏季>秋季（表1）。年雨日116.7 d，极差44 d，与降水量一样属正态分布；白沙、岳集、四铺、尤沟、刘桥和五沟6站偏多，相山、烈山南湖、濉溪、乾隆湖、矿山集、淮北和新蔡7站偏少；春季雨日24.5 d，极差21 d，白沙、双堆集、五铺中学和五沟4站偏多，濉溪、矿山集、乾隆湖、朔里和淮北5站偏少；夏季雨日33.5 d，极差12 d，刘桥、岳集、徐楼、卧龙湖和化家湖5站偏多，矿山集、祁集、韩村新兴、任集、双堆集和马桥6站偏少。秋季雨日33.0 d，极差13 d，白沙、双堆集、临涣、太平村和南坪5站偏多，乾隆湖、百善、淮北、烈山南湖、相山和新蔡6站偏少；冬季雨日25.8 d，极差18 d，五沟、白沙、五铺中学、岳集和朔里5站偏多，石台、矿山集、古饶、濉溪、乾隆湖和新蔡6站偏少。可见，国家气象一般观测站淮北、濉溪2站的代表性均较差。

相关分析表明，各加密自动站与周边80%以上站点的月雨日呈显著直线相关，且距离越近相关性越高。

2.3.2 雨日差异显著性。方差分析表明（表3），2016年淮北市雨日全年和春、秋、冬季南北差异显著。全年濉溪南部、浍河沿线显著多于市区，春季濉溪南部显著多于市区，秋季濉溪南部显著多于市区周边、市区，冬季市区显著低于大运河沿线。

2.4降水强度2016年37站≥0.1mm雨日平均日降水量5.6～10.5 mm，极差4.9 mm，σ=1.1 mm，CV=14.8%；各季节降水强度为夏季>秋季≈春季>冬季。方差分析表明（表4），降水强度年和四季平均南北差异显著。降水强度年平均市区显著高于其他地区，春季浍河沿线显著高于大运河沿线和市区周边，夏季市区显著高于大运河以南，秋季市区显著高于市区周边，冬季濉溪南部显著高于大运河沿线。

2.5降水覆盖率

2.5.1降水区域。由表5可知，2016年淮北市境内242 d有降水，约占全年总天数的66.7%，其中局部地区降水111 d，部分地区降水47 d，大部地区降水84 d。春季降水多为局部地区，占全年的59.7%；其次是大部地區，占全年的32.3%；夏季雨日虽然大部地区>局部地区>部分地区，但多处于25.0%～40.0%，3个区域比较均衡；秋季多为局部地区或大部地区，各占全年的40.9%；冬季多为局部地区，部分和大部地区降水各占24.5%。

就降水过程而言，2016年淮北市境内有49个降水过程；其中，局部地区降水14个，占28.6%；部分地区降水4次，占8.2%；大部地区降水31个，占63.2%。春、秋季降水过程大部地区各占53.8%，局部地区各占38.5%；夏季降水多为大部地区，局部和部分地区各占全年的7.7%；冬季降水过程大部地区占60.0%，局部地区占30.0%。

2.5.2覆盖率与降水的相关性。就降水过程而言，期间最大覆盖率与平均覆盖率呈直线正相关，当最大覆盖率为81.08%（30个站点降水）时，平均覆盖率为43.07%。相关分析表明（表6），覆盖率与降水量、境内持续天数和过程雨日三者的自然对数呈直线正相关，当日降水量≥9.1 mm时，覆盖率≥81.08%；过程降水量≥8.4 mm时，平均覆盖率≥43.07%；过程降水量≥6.6 mm时，最大覆盖率≥81.08%；境内持续天数≥6 d时，平均覆盖率>43.07%，最大覆盖率>81.08%；过程雨日≥3 d时，平均覆盖率>43.07%，最大覆盖率>81.08%。

3结论与讨论

（1）2016年淮北市37个加密自动站平均降水量825.1 mm，8月异常偏少，6、10和12月异常偏多；雨日116.9 d，3月异常偏少，10、12月异常偏多。降水量、雨日属正态分布，全年和四季5～8个站点降水量偏多，3～7个站点偏少；雨日4～6个站点偏多，5～7个站点偏少。多数站点之间的月降水量、雨日呈显著直线正相关。

（2）2016年淮北市降水量全年和四季南北差异显著，市区为高值区，大运河沿线为低值区；全年和春、秋、冬季南北雨日差异显著，濉溪南部为高值区，市区为低值区。降水强度年和四季平均南北差异显著，市区高，大运河沿线低。

（3）2016年淮北市降水多为局部或大部地区，冬、春季局部地区降水较多，夏季比较均衡，秋季多为局部地区或大部地区；而过程降水多为大部地区。覆盖率与降水量、境内持续天数和过程雨日三者的自然对数呈直线正相关。

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