唐山市夏季降水时间特征分析

陈震++王冠++王丹

摘要 利用线性趋势法及小波分析法对唐山市夏季降水进行多尺度分析。结果表明，近60年唐山市夏季降水波动明显，平均值约为433.3 mm，气候倾斜率为-24.8 mm/10年。小波分析表明夏季降水存在3个周期，分别是3年和9年的高频周期以及28年的低频周期。

关键词 夏季降水；时间特征；小波分析；河北唐山

中图分类号 P426.6 文献标识码 A 文章编号 1007-5739（2017）17-0206-02

Abstract By using linear trend analysis and Morlet wavelet analysis，the temporal characteristic of summer precipitation in Tangshan City was analyzed in this paper. The results showed that summer precipitation in Tangshan was fluctuated obviously and the average precipitation was about 433.3 mm in recent 60 years. The summer precipitation was decreased at a rate of -24.8 mm/ten years. Morlet wavelet analysis showed that there were three periods in summer precipitation，the high-frequency periods were 3 and 9 years and the low-frequency period was 28 years.

Key words summer precipitation；temporal characteristic；Morlet wavelet analysis；Tangshan Hebei

降水是气候变化的重要影响因子，也是农作物生长的主要水来源。研究降水的周期变化对气候成因分析、降低农作物受损率以及提高产量都具有十分重要的指导意义。唐 帅等[1]对辽西夏季降水进行分析，研究指出辽西降水由南向北依次递减，夏季降水在时间上呈“双峰”分布且呈下降趋势。于天宠等[2]指出黑龙江夏季降水集中于中部地区并向南北递减，降水异常与海温存在一定的相关关系，EOF第一模态表明降水与中纬度成正相关，与大西洋海温成负相关。戴廷仁等[3]指出辽宁夏季降水强度与极端强降水时数呈增加趋势，7月尤为明显。关俊华等[4]对南宫市气候变化进行分析，发现南宫市降水减少，夏季降水与年变化一致且趋势显著。吕俊梅等[5]认为近百年来我国东部夏季降水以“南正北负”或“南负北正”的偶极型为主，夏季PDO、冬季AO以及海冰三者的突变时期与东部夏季降水的突变期是一致的。白莹莹等[6]发现四川盆地降水与东亚季风、高原季风是紧密相关的，川西夏季降水与高原季风相关，川东夏季降水与二者均相关但以东亚季风为主。黄荣辉等[7]研究表明，东部夏季降水大约在20世纪90年代末期发生突变，由经向三极型转变成偶极子型；东亚对流层遥相关序列发生异常导致我国北方下沉以及南方上升异常，从而形成“南涝北旱”的特点。王 庆等[8]指出近50年来山东省夏季降水呈下降趋势，沿海变化小于内陆地区；沿海降水总体呈上升趋势但无显著突变，内陆降水呈下降趋势却有显著突变；山东夏季降水与南方涛动、北极涛动有着显著的响应关系。覃志年等[9]指出，广西夏季降水在准2年时间尺度上受季风槽、低空急流等因素影响较大；以前期冬季南印度洋东部海温异常本征模态函数作为前兆因子进行气候预测，发现独立样本与实况趋势一致，可利用此模型进行预测。段丽瑶等[10]研究了渤海地区夏季降水特征，发现辽东半岛、环渤海北部区、环渤海西部、山东半岛这4个区域降水存在明显的多时间尺度特征，前2个区域存在10～11年的周期，后2个区域存在14～15年的年代际周期；辽东半岛和山东半岛在20世纪60—70年代均发生了降水由多到少的突变。赵俊虎等[11]指出海温、积雪等因素相互作用导致中高纬度阻塞和低纬度副热带高压异常振荡，从而造成2011年夏季雨带主体偏南。

1 夏季降水年变化

由图1可知，近60年唐山市夏季降水平均值为433.3 mm，总体呈逐年减小趋势，气候倾斜率为-24.8 mm/10年。降水偏少年数为32年，其中1972年最为显著，偏少241.4 mm；2002年次之，偏少210.5 mm。偏多年数为28年，其中1969年偏多最为明显，降水偏多330.5 mm；1959年次之，偏多312.1 mm。夏季降水震荡最强的时间段为20世纪50年代末至80年代初期，这段时期内夏季降水距平的振幅高于其他时段，旱涝年交替出现，且出现最明显的降水异常。80年代中后期至今，降水距平波动减弱且趋于平稳。

2 夏季降水小波分析

由图2可知，夏季降水整体小波功率谱存在3个峰值，即低频波动的28年长振荡周期，高频波动的3年和9年短振荡周期，低频能量约1.0个单位，高频能量约为1.5个单位。分析小波实部系数可知（图3），唐山市夏季降水存在多尺度变化特征。3年周期对应的等值线最密集，表示波动能量强；9年周期对应的等值线相对稀疏，但正负值分界清晰，其中夏季多雨时段为1962年之前、1966—1970年、1972—1978年、1983—1987年、1993—1997年，少雨时段为1962—1968年、1970—1974年、1978—1983年、1987—1992年；28年周期旱涝变化更加明显，0等值线出现在1967年、1982年、1996年和2010年。

3 结论

（1）唐山市夏季降水呈逐年减少趋势。减少速率约为24.8 mm/10年，其中降水偏少有32年，偏多有28年。夏季降水波动先剧烈后平缓，大致以1980年为分界。

（2）小波功率谱呈多峰特征。高频周期有3年和9年2个周期，低频以28年为周期。

（3）小波实部系数表明唐山市夏季降水呈多尺度变化特征。随着频率的降低，降水多寡交替出现的特点越发明显。

4 参考文献

[1] 唐帅，孟振雄.1956—2010年辽宁西部夏季降水的特征分析[J].現代农业科技，2014（22）：238-240.

[2] 于天宠，曲骅倩，秦瑜，等.1979—2010年黑龙江省夏季降水异常特征及成因分析[J].现代农业科技，2016（3）：257-260.

[3] 戴廷仁，王小桃，栾健，等.1961—2013年辽宁省夏季降水时空变化分布特征分析[J].现代农业科技，2016（10）：205-209.

[4] 关俊华，耿世明.河北省南宫市51年来气候变化特征[J].现代农业科技，2010（12）：251.

[5] 吕俊梅，祝从文，琚建华，等.近百年中国东部夏季降水年代际变化特征及其原因[J].大气科学，2014（4）：782-794.

[6] 白莹莹，张焱，李强，等.四川盆地夏季降水区域差异及其与季风的联系初探[J].气象，2014（4）：440-449.

[7] 黄荣辉，刘永，冯涛.20世纪90年代末中国东部夏季降水和环流的年代际变化特征及其内动力成因[J].科学通报，2013（8）：617-628.

[8] 王庆，马倩倩，夏艳玲，等.最近50年来山东地区夏季降水的时空变化及其影响因素研究[J].地理科学，2014（2）：220-228.

[9] 覃志年，胡娅敏，陈丽娟.广西夏季降水的多时间尺度特征及影响因子[J].应用气象学报，2013（5）：565-575.

[10] 段丽瑶，杨艳娟，李明财.近50年环渤海地区夏季降水时空变化特征[J].高原气象，2013（1）：243-249.

[11] 赵俊虎，杨杰，封国林，等.2011年我国夏季降水动力统计预测与异常成因[J].应用气象学报，2013（1）：43-54.