1961—2017年铜仁市降水变化特征分析

何为 廖洪敏 石薇

摘要    利用铜仁市9个站点1961—2017年月平均降水资料，利用合成分析、突变检验、周期检验等方法，对铜仁市年、季节的降水变化进行统计分析。结果表明，铜仁市年降水时间序列存在16～28年的显著周期变化;1961—2017年期间铜仁地区的春季和秋季降水呈显著减少的趋势，而夏季和冬季变化不明显;铜仁市冬季降水存在10年左右的和3年的周期，春季降水存在3年的显著周期;铜仁地区冬季和春季降水存在突变点。

关键词    降水;年际变化;年代际变化;贵州铜仁;1961—2017年

中图分类号    P426.614        文献标识码    A

文章编号   1007-5739（2020）04-0177-02                                                                                     开放科学（资源服务）标识码（OSID）

Abstract    Based on the monthly average precipitation data from 9 stations in Tongren City from 1961 to 2017，the interannual variations of precipitation in Tongren City were analyzed by synthetic analysis，mutation test and cycle test.The results showed that the annual precipitation time in Tongren area had a significant cyclical period of 16-28 years.The spring and autumn precipitation in Tongren area showed a significant decrease trend from 1961 to 2017，while there was no significant change trend in summer and winter.There were 10-year and 3-year cyclical period of winter precipitation in Tongren area，and there was a significant period of 3-year in spring precipitation.There were sudden changes in winter and spring precipitation in Tongren area.

Key words    precipitation;interannual variation;seasonal variation;Tongren Guizhou;1961-2017

20世紀以来，全球气候变化显著，受到全球气象学者的高度重视。全球气候的改变造成了区域性气候的改变以及各种极端天气事件发生频率的增加，这是当今气象领域关注的热点话题。降水变化是气候变化研究中的重点关注领域之一，分析降水的气候变化特征与变化趋势，可以为不同时间尺度的降水预报提供有力依据，为防灾减灾提供重要保障。

众多学者对我国降水的气候变化进行深入分析。李春辉等[1]提出，近年来厄尔尼诺和拉尼娜事件对我国夏季降水分布产生重要影响。肖艳林等[2]分析了我国降水与副高变化之间的关系。郭慧等[3]在研究中发现我国西部降水变化存在较明显的周期振荡。1960—2016年贵州高原地区降水南多北少，呈现下降趋势，极端降水事件的频率增加，主要原因是西南季风的减弱[4-5]，贵州高原降水在不同时间尺度上变化有一定规律性。贵州夏季降水量和年际变率大致呈东北向西南递增的分布特征。西南地区短时强降水多发生在4—10月，贵州东部是短时强降水多发区之一，近30年短时强降水频次呈现增加趋势[6-7]。

铜仁市位于我国云贵高原与湖南西部丘陵过渡地区，全市以山地地形为主，属于喀斯特地貌。铜仁市位于亚热带季风气候区，受季风影响，气候差异显著。本文利用1961—2017年铜仁市的降水观测资料对铜仁市的降水气候变化特征进行深入分析，旨在深入了解铜仁市的降水时间变化特征，为铜仁市在不同时间尺度和季节变化上降水变化预测提供有力依据。

1    资料与方法

本文统计了1961—2017年贵州省铜仁市9个数据完整的国家站的月降水量资料，研究铜仁市近57年降水的年际、年代际变化的气候特征。采用合成分析、异常分析、M-K突变检验、功率谱分析以及T检验等方法进行分析。

2    铜仁市年降水变化特征

对1961—2017年9个站点平均的降水异常的时间序列进行分析，从图1可以看出，年异常降水的范围是-350～450 mm，长期的趋势是-0.6 mm/a，该趋势未通过90%的T检验，意味着铜仁地区降水的年代际长期趋势信号不显著，但在20世纪80年代至今存在3个肉眼可见的“负-正-负”的降水趋势变化，即年代际时间尺度的变化。

图2是铜仁地区9个站点降水变化的线性趋势，除江口站以外，其余8个站点的年降水量均呈减少趋势，其中松桃站的降水减少趋势超过95%的T检验，思南站和德江站的降水减少趋势超过了90%的T检验。

图3是对图1中异常降水时间序列的MK检验结果，在1970年以前2条实线存在多个交点，通常认为这样的交点是不足以称为显著突变的，这反映的是序列本身的年际变率，1996年前后以及2013年前后的交点反映了该时间点存在显著的降水趋势突变。

图4是对图1异常降水时间序列的功率谱分析，采用功率谱分析是为了检验铜仁地区降水信号是否具有显著的周期信号，纵轴表示信号功率，横轴表示的是周期（年），最上方的虚线代表的是95%的信度检验线，中间的曲线代表的是噪音线，结果显示年降水序列存在显著的16～28年的年代际周期，正对应于图1中20世纪80年代后降水的长期趋势变化。

近几年来铜仁市地区年降水量异常偏多，而在2002—2013年期间经历了降水偏低的时期，根据本文的气候统计结果，预测在接下来的数年内，铜仁市地区可能会出现较多的降水，这一结果是基于年代际的时间尺度进行分析的，在更短的年际时间尺度上，并没有存在显著的趋势或周期变化。

3    铜仁市季节降水变化特征

通过分析铜仁地区冬（12月和次年的1月、2月）、春（3月、4月、5月）、夏（6月、7月、8月）、秋（9月、10月、11月）4个季节的降水变化特征。研究得出，冬、春、夏、秋4个季节的降水变化趋势分别为0.111、-1.261、1.453、-0.903 mm/a，其中春季降水的变化趋势通过了95%的信度检验，虽然夏季降水的变化趋势数值最大，但是铜仁地区夏季气候态具有更大的降水，异常降水值也具有最大的范围，因而夏季趋势未通过检验，对比不同季节的降水异常范围，笔者发现春季和秋季的振幅相当，冬季最弱，夏季最强。

通过5年滑动平均的结果发现，对于冬季，在过去的几十年间存在明显正负位相转换，并且这种位相转换的强度似乎变得更强，铜仁地区近年的冬季降水可能出现偏多的情况。对于春季，在1977—1979年间发生了1次非常显著的位相转折，并且在接下来的30～40年内，春季降水较20世纪80年代以前偏少。

冬季时期铜仁地区东南部的站点普遍呈现降水增加趋势，西北部的站点为降水减少趋势，江口站和铜仁站的降水增加趋势通过了95%的信度检验。春季时期铜仁地区9个站点均呈现一致的降水减少趋势，且多个站点的趋势通过95%的信度检验。夏季时期9个站点均呈现一致的降水增加趋势，沿河站的降水增加趋势通过了95%的信度检验。秋季时期9个站点均呈现一致的降水减少趋势，沿河站和德江站的降水减少趋势通过了95%的信度检验。整体来看，除冬季以外，其余3个季节铜仁地区站点降水的变化趋势具有很好的一致性。

通過对铜仁市4个季节降水时间序列的MK检验，表明冬季降水在1989年左右发生了1次显著的突变，春季降水在1977年左右发生了1次显著的突变，而夏季和秋季降水不存在明显的突变。

4    结论

（1）铜仁地区年降水时间序列存在16～28年的显著年代际周期变化，1961—2017年间铜仁地区的春季降水呈显著减少的趋势，而其他季节不存在显著的变化趋势，冬季和夏季降水的变率增强。

（2）除冬季以外，其他3个季节铜仁地区9个站点降水量的线性趋势呈现很好的一致性。

（3）铜仁地区冬季降水存在10年左右的和3年的周期，春季降水存在3年的显著周期。

5    展望

在未来的研究工作中，将通过计算铜仁地区降水与现有多种常用气候指数的相关性，寻找与铜仁地区降水相关的影响因子，提高铜仁地区降水的预报准确性;同时也会针对于具有明显气候变率的冬、春季，进一步分析气候背景场的水汽和垂直运动的情况，从而揭示不同时期降水差异的物理机制。

6    参考文献

[1] 李春辉，李霞，刘燕，等.春季和夏季爆发型ENSO事件对夏季中国降水的影响[J].气象与环境研究，2016，21（3）：258-268.

[2] 肖艳林，池再香，杨冬冬，等.中国东部夏季降水特征及其与西太副高的系[J].中低纬山地气象，2018，42（3）：44-50.

[3] 郭慧，李栋梁，林纾.近50多年来我国西部地区降水的时空变化特征[J].冰川冻土，2013，35（5）：1165-1175.

[4] 夏阳，龙园，任倩，等.云贵高原夏季不同等级极端日降水事件的气候特征[J].热带气象学报，2018，34（2）：239-249.

[5] 赵志龙，罗娅，余军林，等.贵州高原1960—2016年降水变化特征及重心转移分析[J].地球信息科学学报，2018，20（10）：1432-1442.

[6] 严小东，孙翔，杨春艳，等.贵州近50a来夏季不同等级强降水事件特征研究[J].中低纬山地气象，2018，42（2）：1-6.

[7] 毛冬艳，曹艳察，朱文剑，等.西南地区短时强降水的气候特征分析[J].气象，2018，44（8）：1042-4050.