盘锦市降水和旱涝的特征分析

韩 冬

(盘锦市大洼区水利服务中心，辽宁 盘锦 124200)

0 引 言

降水频率、极端程度、季节变化和降水多少等是体现区域气候特征的重要参数，受全球变暖影响中国年降水量呈逐渐减少之势，不同地区变幅存在一定差异[1]，总体倾向率达到-12.7mm/10a。盘锦市地处辽河三角洲中心地带，南临渤海辽东湾，西界锦州市，北与鞍山接壤，东南与营口隔大辽河相望，总面积4071km2。该地区属大陆性半湿润季风气候，光照充裕、四季分明、温度适宜、雨热同季，受大气环流与自然环境影响，在时空分配上降水量极不均衡，不同季节、地区和年际之间的差异较为明显，并导致旱涝灾害的频发。近年来，盘锦市多次遭受干旱灾害，地下水位不断下降、地表水资源持续减少以及水资源紧缺等问题日益突出。地下水的补给和地表径流的产生主要来源于降水，因此探究盘锦市近50a的降水变化趋势，可为区域水资源合理开发以及洪涝灾害控制提供科学指导，也为其他地区的水源管理和洪涝预警提供数据支持[2-5]。

1 降水分布特征

1.1 降水年际分布特征

以盘锦市2个气象站1969-2016年观测数据为基础，对逐年降水量利用算数平均法计算，从而确定盘锦市年均降水量为567.7mm。1997-2016年(近20a)和2012-2016年(近5a)的平均降水量为498.32mm、466.26mm，其中1995年的降水量最大为935.0mm，1989年的降水量最小为370.7mm，极值比2.52，年降水量最大值或最小值与多年平均值之比为1.65、0.40。

对初始数据采用5点滑动平均法处理以消除周期变化，通过拟合线性方程揭示序列变化规律，其表达式为：

(1)

盘锦市年际降水量变化线，见图1。由图1可知：盘锦市1969-2016年的5点滑动、多年及逐年平均降水量，结果显示盘锦市近50a降水量总体表现出缓慢减少的变化特征。5a平均降水量最大和最小值发生在1969-1973年、2009-2013年，最大值(658.1mm)与最小值(469.2mm)相差188.9mm。将序列降水数据利用5点滑动法拟合，生成线性方程y=-0.628x+510.4。总体上，将降水丰枯划分为几个阶段：70年代整体偏多、80年代中期偏多但整体正常、90年代中期偏多而前期偏少，2000年以后至今降水偏少。研究表明，盘锦市年际降水量存在明显的周期性，降水分配不均且年际变化较大。

通过分析盘锦市2个气象站1969-2016年降水数据发现，两个测站的降水数据保持相同的变化趋势，即2000年以前各测站降水数据升降变化较明显，此后降水量总体呈波动下降趋势，尤其是近几年下降幅度较为明显。

1.2 降水年内分布特征

依据盘锦市2个气象站1969-2016年逐月降水资料，可以求解出年内各月分配的降水量，盘锦市年降水量年内分配，见图2。

图1 盘锦市年际降水量变化线

图2 盘锦市年降水量年内分配

1)盘锦市年降水量呈现出极度集中的特征，其中6、7、8月降水占全年的14.2%、28.9%、23.3%，并以7月份最高；降水量较低月份集中于1、2、12月份，占全年降水量不足1%。

2)盘锦市6-9月份(夏季)降水最可以达到431.4mm，占全年的76.0%，而1、2、12月(冬季)降水仅有12.9mm，占全年的2.3%，2-4月(春季)、9-11月(秋季)降水约占全年10%。研究表明，在季节上盘锦市降水量也呈现出分配不均的特征。

3)每年6-9月份属于盘锦市汛期，历年60%-90%的降水都集中于汛期，从所占比例来看，1995年汛期降水最高占全年的82.6%，而1989年汛期降水最低占全年的60.1%，7-8月份降水集中属于汛期，降水量占全年的60%，可见汛期降水在很大程度上决定了年降水枯丰特征。

1.3 降水空间分布特征

通过统计分析近50a降水序列资料，可获取盘锦市及其所辖各区县的多年平均降水量，结果显示在空间上盘锦市年降水量分布极不均匀。其中，大洼区年降水量最高，其次为兴隆台区，年降水量最低的为盘山县。从地理位置上，盘锦市北部年均降水量要低于南部地区，多年平均降水量自北向南呈现出逐步增大的变化特征[6]。

2 旱涝特征分析

2.1 丰枯变化规律

文章利用距平百分率法分析1969-2016年盘锦市年均降水量，盘锦市降水丰枯特征，见表1。从表1可知，盘锦市降水量偏少、正常、偏多的年份有18个、18个、12个，所占比例依次为37.5%、37.5%、25.0%。其中，降水量偏多40%的年份有2个，偏多10%-19%的有2个；降水量偏少10%-19%的有14个。尤其是2000年以后，盘锦市降水偏少频率呈显著上升趋势，连续3a或4a都呈偏少状态，其中处于正常年份的仅有6a，且2000年以后未出现偏多年份[7]。总体而言，盘锦市1969-2016年期间年降水量高于多年平均的有18a，低于平均值的有30a，可见该地区以干旱少雨为主要降水特征。

表1 盘锦市降水丰枯特征

2.2 日最大面降水分析

年最大1d面降水是指以本年权重较大或较多单站发生最大降雨量日期为线索，挑选出各单站同一历时(24h)最大雨量及其日期，统计并平均同一起止时间内各站的降雨量，则年最大1d面雨量就等于其最大平均值。

文章以24h降雨量划分降水等级，其中大暴雨、暴雨、大雨、中雨和小雨的24h降水为100.0-199.9mm、50.0-99.9mm、25.0-49.9mm、10.0-24.9mm、0-9.9m。结合各气象站降水资料，7月份发生最大1d降水的为大洼观测站，盘锦观测站于8月发生最大1d降水。

研究区1969-2016年期间，其7月份发生最大1d面降水的共有21次，8月发生的有27次。按照已划分的降水等级，发生大暴雨(降水>100mm)的共有4a，而发生暴雨(降水50-100mm)的有18年，且大暴雨和暴雨大多集中于7-9月份；此外，7、8月份发生年最大1d面降水的较多，按照划分的降水等级多为大暴雨及暴雨。

2.3 年降水量变化趋势

以盘锦市1969-2016年降水数据为基础，利用式Ki=Hi/H0、C=∑(Ki-1)计算盘锦市年降水量模比系数以及差积系数差值，其中H0、Hi代表多年平均和第i的降水量；Ki代表降水量模比系数，i取1，2，…，n；C代表差积系数差值的代数和。然后点绘差积曲线，以直观、准确的反映研究区年际降水变化趋势，揭示区域降水丰枯特征。特定时段内差积曲线呈上升或下降趋势，则表明该时期处于丰水或枯水期，按照上式输出运算结果。模比系数差积曲线，见图3。

图3 模比系数差积曲线

由图3可知，盘锦市1970-1978年的差积曲线呈明显的下降趋势，1979-1984年呈现出上升趋势，1985-1990年又表现出下降趋势，1991-2000年呈现出波动上升趋势，其降水呈现出枯水-丰水-枯水-丰水特征，局部时段出现丰枯交替的现象。然而，2000-2016年差积曲线明显下降，该时段属于枯水时期。考虑盘锦市距平百分率计算值，研究认为2000年以后该区域总体处于降水量偏少状态[8]。

2.4 降水频率分析

按照递减的次序排列盘锦市1969-2016年各年降水量，并利用频率曲线软件和皮尔逊Ⅲ最佳适线法进行选型配线，在此基础上进一步分析相关参数。结果显示，盘锦市年降水量变差系数Cs=0.4、Cv=0.2，由此可以确定年降水量在不同频率下的分布特征，不同频率年降水量，见表2。

由表2可知，盘锦市无法达到多年平均降水量的年份占比为50%，大旱与大涝降水量最大达到374.8mm，旱涝降水存在明显的差异。

表2 不同频率年降水量

3 结 语

文章结合盘锦市近50a的降水资料，利用数学法揭示了区域旱涝特征和降水变化规律，主要结论有：

1)盘锦市年均降水量为567.7mm，年际降水量的周期性明显，降水分配不均且年际变化较大，总体呈现出波动下降趋势。研究区1995年的降水量最大为935.0mm，1989年的降水量最小为370.7mm，极值比2.52，2000年以后降水总体呈波动下降趋势，尤其是近几年下降幅度较为明显。

2)研究区年降水量呈现出极度集中的特征，6-9月份(汛期)降水最占比可以达到全年的60%-90%，在季节上区域降水量也呈现出分配不均的特征，其中汛期降水在很大程度上决定了年降水枯丰特征。

3)大洼区年降水量最高，其次为兴隆台区，年降水量最低的为盘山县。从地理位置上，盘锦市北部年均降水量要低于南部地区，多年平均降水量自北向南呈现出逐步增大的变化特征。

4)盘锦市1969-2016年期间年降水量高于多年平均的有18a，低于平均值的有30a，考虑盘锦市距平百分率计算值，研究认为2000年以后该区域总体处于降水量偏少状态，降水特征以干旱少雨为主，其无法达到多年平均降水量的年份占比为50%，大旱与大涝降水量最大达到374.8mm，旱涝降水存在明显的差异。