衡阳盆地降水时空特征分析

贾晓云，江 琴，黄一民

(1.新疆青河县中学，新疆 阿勒泰 836200；2.上海师范大学地理系，上海 200234；3.衡阳师范学院 城市与旅游学院,湖南 衡阳 421002)

过去的一百年，全球气候以超过其自然速率迅速变化着。这种变化给人类的生产生活带来的影响深远。在全球气候变化的大背景下，区域气候的变化特征、响应机制及其带来的影响成为了人类关注的重点。降水量是诸多气候要素中描述一个地区气候及其变化的关键指标之一[1]。其中，由于降水的时空分配不均对农业生产、防汛抗旱、人类生活等影响巨大，因此对它的研究也非常多[2-3]。一些学者对湖南汛期降水的时空分布进行了研究[4-5]，指出湖南汛期降水存在整体一致、南北相反、中部和周围地区相反变化的种空间特征，同时汛期降水存在3、7、23年三个特征时间尺度。

衡阳盆地位于洞庭湖流域内，盆地作为一个特殊的地貌单元，其对气候的形成及变化的响应均有待研究。一些学者基于衡阳盆地8个地面气象观测站1981—2013年的日平均气温、年最高气温、年最低气温和日降水量资料的研究发现衡阳盆地的年及春夏降水呈增加趋势，秋冬降水呈减少趋势[6-7]，但盆地降水的空间分布特征有待揭示。本研究基于盆地9个地面气象观测站逐月降水量资料，揭示了盆地降水的时空分布特征。

1 衡阳盆地概况

衡阳盆地为湘江谷地六大盆地之一，位于湖南省中南部，盆地由南(阳明山、大义山)、北(衡山)、东(荆紫山)、西(大云山)四方的诸山合抱，地势四周高中部低，并自西南向东北倾斜(图1)。盆地面积约为15 310 km2，范围大体与衡阳市行政区域相当。衡阳盆地受亚热带季风气候气候影响，冬冷夏热干湿交替，多年平均降水量约1 200～1 400 mm。

图1 衡阳盆地地势特征及气象台站分布Fig.1 Distribution of meteorological stations in the Hengyang Basin

2 资料与方法

本文资料包括衡阳盆地9个地面气象台站，即祁东县、衡东县、衡南县、衡山县、南岳、衡阳县、常宁市、耒阳市、衡阳市(图1)，1960—2012年月降水资料下载自中国气象数据网http://data.cma.cn/site/index.html。季节划分如下：春季(3～5月)、夏季(6～8月)、秋季(9～11月)、冬季(12～翌年2月)。另外，降水变化趋势分析采用的是一元线性回归，同时采用相关系数检验对降水变化趋势进行显著性检验。

3 结果分析

3.1 衡阳盆地降水空间分布

3.1.1 年降水空间分布

一般而言，高大地形对局地盛行风存在着较大影响，进而制约着降水的空间分布。盆地四周高、中间低的地形特点对于降水的空间分布又有着怎样的影响呢？图2给出了衡阳盆地年降水量的空间分布。可以发现衡阳盆地年降水表现出由盆地中心向四周增加的趋势，盆地中心的衡阳县的年降水量为1 247 mm，盆地边缘的常宁降水量为1 398 mm、北部的南岳降水量则高达2 029 mm。盆地降水的这种空间分布特征显然与地形有关。就衡阳盆地而言，西南季风、东南季风带来的低纬度湿润海洋性气团自盆地南缘向北输送，首先遭遇盆地南部较高地形，形成较多降水。当气团继续向北通过盆地上空时，由于存在下沉气流，不利于水汽凝结，降水偏少。到了盆地北部，温暖湿润气团受高大地形的阻挡，气团沿迎风坡移动爬升，容易形成大量降水。

图2 衡阳盆地年降水空间分布Fig.2 Spatial distribution of annual precipitation over the Hengyang basin

3.1.2 季节降水的空间分布

图3为衡阳盆地四季降水空间分布。由图3可见，盆地春夏秋冬的季节降水与年降水具有相似的空间分布特征，即盆地中心降水少、四周多。季节降水空间分布形势的叠加必然使得年降水具有相似的分布特征。但四季降水也存在一些不同之处，如秋冬除盆地中心的低值外，在东北部即衡山以东一带存在另一个少雨中心。

3.2 衡阳盆地降水随时间变化

3.2.1 年降水变化趋势

采用线性回归对衡阳盆地研究时段内年降水变化趋势进行了拟合(图略)，衡阳盆地年降水呈微弱增加趋势，但不显著。由于降水的年际变化非常大，为了观测不同时期，降水的变化情况，采用7年滑动平均对年降水序列进行平滑处理。从7年滑动平均可以看到，以1980年代中期为界，之前年降水波动较小，之后降水波动非常大。1970年代中期至1980年代中期，降水呈减少趋势，1980年代中期至20世纪末降水经历了一个明显的增加过程，随后降水又处在一个快速下降的通道中。

图3 衡阳盆地四季降水空间分布(a、b、c、d依次为春夏秋冬)Fig.3 Spatial distribution of seasonal precipitation over the Hengyang Basin

3.2.2 季节降水变化趋势

图4为研究时段内衡阳盆地春夏秋冬四季降水变化情况。从图中有以下几点发现：1)衡阳盆地春夏降水多于秋冬，计算表明春夏秋冬四个季节的多年平均降水量依次为526.51 mm、427.53 mm、234.27 mm、217.67 mm，分别占全年降水量的37.45 %、30.41 %、16.66 %、15.48 %。我们注意到盆地春季降水多于夏季，这是江南春雨(Spring Persistent Rains，或SPR)区的一个重要气候特征[8]。已有研究揭示了春夏两季水汽输送机制[9]：春季，西太平洋副高西伸，在北纬10～30度范围内，其西缘风向由东南转向西南，并将太平洋的近源水汽输送到中国大陆；夏季，西太平洋副高东撤，西南季风将远源的印度洋水汽自西向东输送至中国大陆。2)春秋季降水呈减少趋势、冬夏季降水呈增加趋势，但均未达到显著性水平。3)7年滑动平均显示春夏两季降水变化具有很好的相似性：两者均以1970年中期为界，之前波动较小，之后至1980年代中期(春季)、后期(夏季)，降水呈减少趋势，这之后至20世纪末(春季)、20世纪90年代中后期(夏季)经历了一个降水明显增加时期，随后降水又呈减少趋势。秋季波动不大，53年中总体表现出缓慢地下降。冬季降水在1990年代中期以前呈增加趋势，1990中期以来降水则表现出减少的趋势。由上分析可以发现，衡阳盆地降水的季节差异大，尤其夏季降水偏少、年际变化大而此时日照强烈，农作物生长旺盛，需水量大，从而对盆地农业发展有着非常大的制约。另外，秋冬降水偏少，由此产生的河流径流流量下降，对于盆地重要河流湘江的航运，湘江及支流沿岸城市用水存在着较大的威胁。

图4 衡阳盆地季节降水变化Fig.4 Variations of seasonal precipitation in the Hengyang Basin

4 结 论

本文基于衡阳盆地9个地面气象台站1961—2012的逐月降水量资料，对盆地年、季节降水的空间分布特征、变化趋势进行了分析，得到以下结论：

1)衡阳盆地年及季节降水均表现出由盆地中心向四周增加的空间分布特征，这显然与盆地地形有关，来自低纬度湿润海洋性气团自盆地南缘向北输送，首先遭遇盆地南部较高地形，形成较多降水。当气团通过盆地上空时，因气流下沉导致降水偏少。当到达了盆地北部，气团沿山坡爬升而形成大量降水。

2)衡阳盆地年、夏季及冬季降水表现出微弱增加趋势，春秋两季则呈微弱减少趋势，但均未达到显著性水平。

3)年及季节降水的年际变化非常大。同时，降水的年内分布不均，春夏季降水多，秋冬季降水少。

[1] 白莹莹,张焱,高阳华,等.四川盆地降水变化的区域差异[J].地理科学,2011,31(4):478-484.

[2] 刘永林,延军平,岑敏仪.中国降水非均匀性综合评价[J].地理学报,2015,70(3):392-406.

[3] 李疆,尹景原,卡得尔,等.吐鲁番盆地降水分布特征[J].新疆地理,1984,7(2):22-30.

[4] 刘会玉,林振山,张明阳.湖南汛期降水异常的时空分布特征研究[J].热带气象学报,2004,20(4):409-418.

[5] 张剑明,黎祖贤,章新平,等.湖南省近46年来降水时空分布特征及趋势分析[J].水文,2009,29(4):73-78.

[6] 刘兰芳，陈涛，肖志成，等.衡阳盆地气象干旱频率的时空演变特征[J].华北水利水电大学学报，2016，37(1)：24-28.

[7] 刘兰芳,肖志成,陈涛,等.近33年衡阳盆地的气候变化与干旱发展趋势[J].湖南农业大学学报(自然科学版),2014,40(6):637-642.

[8] 万日金,吴国雄.江南春雨的时空分布[J].气象学报,2008,66(3):310-319.

[9] 谭明,南素兰,段武辉.中国季风区大气降水同位素的季节尺度环流效应[J].第四纪研究,2016,36(3):575-580.

(编校 刘兰芳)