济宁市降蒸时空变化趋势分析

李晓霜 齐云婷 时延庆

（山东省济宁市水文局 济宁 272100）

1 研究区概况

济宁市位于鲁西南腹地，地处黄淮海平原与鲁中南山地交接地带。地理坐标为北纬34°26′～35°57′，东经115°52′～117°36′，南北长167km，东西宽158km，总面积11285km2。济宁属暖温带季风型大陆性气候区，其特点是春季多风，雨少易旱，夏季温热，多雨易涝，秋季天高气爽，旱涝相间，冬季寒冷干燥，雨雪稀少。年平均气温13.8℃，月平均最高气温26.7℃，发生在7月份，月平均最低气温-1.2℃，发生在1月份。

2 资料选用

本次分析计算选用站点资料的基本原则是：选用的站点布局尽可能均匀分布在济宁各个地区，且资料质量、系列长度和站网密度满足分析评价要求；对降蒸变化梯度较大的地区，选用站点适当加密。

降水资料采用济宁地区37 个常年雨量站1956—2016年日降水量系列资料，蒸发资料采用济宁5 个有水面蒸发量观测任务的水文站和10 个气象站1980—2016年日蒸发量系列资料。

3 降水分析

3.1 分析计算方法

（1）单站年降水量统计分析

对所选雨量站进行年降水量统计参数的分析计算，多年平均年降水量一律采用算术平均法，变差系数Cv用矩法公式计算。偏差系数与变差系数的比值（Cs/Cv）一般采用2.0，采用2.0 确实拟合不好的地区，适当调整Cs/Cv值。经验频率应采用数学期望公式计算，频率曲线采用皮尔逊Ⅲ型。

经验频率计算公式为：Pm=m/（n+1）

式中：m—1，2，3，…，n；

n—系列长度。

式中：Xi—年降水量（i=1，2，3，…，n）；

n—系列长度。

CV值计算公式：

（2）丰、枯水年份划分计算的标准为：

丰水年 Xi＞（+0.33δ）

平水年（+0.33δ）≥Xi＞（-0.33δ）

枯水年 Xi≤（-0.33δ）

式中：—多年平均年降水量，mm；

Δ—年降水系列的均方差，mm；

Xi—逐年降水量，mm。

3.2 降水量的地域分布特征

根据各单站年降水量统计分析结果，绘制1956—2016年和1980—2016年同步期多年平均年降水量等值线图，以反映降水量的地区分布规律。

由于受地理位置、地形地貌、气流运动及天气系统等因素的影响，全市年降水量在地区上分布不均，年际年内变化较大，主要表现为如下几个特点：

（1）降水量自东南向西北递减

同一纬度附近各地的多年平均降水量，受海洋水汽输送和本市东部多山区、西部多为平原的影响，呈自东南向西多北呈递减趋势。

（2）地形对降水的影响十分明显

该市的东部为山区，西部为平原区，多年平均降水量等值线由东部山区的800mm 递减到西部平原区的600mm，地形对气流的阻挡和抬升作用，使山地降水量多于平原。

3.3 降水量的年际、年内变化

（1）降水量年际变化

济宁属北温带半湿润性气候区，降水受季风气候影响，年际差异大，丰、枯交替发生，并有连丰、连枯丰枯水年变化幅度大等特征。

丰、枯水年变化幅度大。参与本次分析研究的32个雨量站1956—2016年系列最大年降水量与最小年降水量比值2.6～5.0 之间，极值差一般在700～1200mm之间，极值比最大值为4.94，极值差最大为1158mm，均出现在汶上站；极值比最小值为2.63，出现在微山站；极值差最小值为737.7mm，出现在书院站。

图1 1956—2016（左）年和1980—2016（右）年多年平均年降水量等值线图

连丰、连枯交替出现。最长的连丰期是5年，出现时间为2003—2007年；最长的连枯期为4年，出现2 次，分别出现在1986—1989年、2012—2016年。从连丰期和连枯期的统计分析还可以看出，1956—1980年为丰水期，其中丰水年有12年，枯水年只有5年；1981—2002年为枯水期，其中丰水年只有5年，枯水年有13年。

分析绘制济宁市平均年降水量差积曲线，即以年份为横坐标，以降水量与多年平均年降水量比值的差值累积值为纵坐标的过程线，见图2。从图2可看出，年降水量在1956—1975年为上升段，属丰水期；1976—2002年为下降段，属枯水期；2002—2016年为一个升降周期。

图2 济宁市年降水量差积曲线图

（2）降水量年内分配

选取具有1956—2016年分月资料齐全且均匀分布在济宁地区的雨量站作为代表站，绘制济宁市雨量代表站多年平均降水量月分配变化折线图，见图3。由图3 可以看出，济宁市降水量年内分配很不均匀，各季节降水量相差悬殊。年内降水量主要集中在汛期6—9月，各站6—9月降水量占年降水量的比值在69.4%～74.7%，汛期降水又主要集中在7—8月份，其他月份降水量很小。

图3 济宁市雨量代表站多年平均降水量月分配变化折线图

4 蒸发分析

4.1 分析计算方法

（1）各站多年平均年蒸发量计算

济宁市水面蒸发量观测的仪器有E601、Φ20型蒸发器，需将各选用站观测的蒸发量数值统一换算成E601 型蒸发器蒸发量，求得各站水面蒸发量系列，选取具有1980—2000年系列资料的蒸发站用算术平均法求出各站多年平均年蒸发量。

（2）干旱指数计算

干旱指数是反应气候干湿程度的指标，通常用年蒸发能力和年降水量的比值表示。年水面蒸发能力采用E601 型蒸发器测得的水面蒸发量，即多年平均干旱指数为多年平均E601年水面蒸发量与多年平均年降水量之比。干旱指数越大，说明蒸发能力远大于降水能力，干旱程度就越严重。我国气候干湿分带与干旱指数的关系如下：干旱指数＜0.5为非常湿润，0.5～1.0 为十分湿润，1～3 为半湿润，3～7 为半干旱，干旱指数＞7 为干旱。

4.2 水面蒸发量的变化趋势

由1980—2016年15 个站点多年平均年蒸发量可以看出，济宁市多年平均水面蒸发量的变化范围在800～1100mm 之间，地域分布上自南向北递增，且变化不大，湖区蒸发量相对较小。南部韩庄站1980—2016年多年平均年水面蒸发量为844.9mm，北部的梁山站为1097.1mm。

4.3 干旱程度分析

选用各站1980—2016年同步期的多年平均降水量和蒸发量用泰森多边形法计算出济宁各县市区多年平均降水量和蒸发量，分析计算出济宁各县市区干旱情况，如表1。可以看出，济宁市多年平均干旱指数在1.4～1.7 之间，属于半湿润气候带。其地域分布湖东干旱指数小于湖西，气候湖东较湖西为湿润。

表1 济宁市蒸发站水面蒸发量及干旱指数表

5 结论

5.1 降水特征分布

全市1956—2016年平均降水量等值线总的分布趋势自东南向西北逐减。1956—2016年平均降水量从微山韩庄的800mm 向西北的梁山的600mm 递减。

济宁市各地降水量年际变化幅度很大，存在着明显的丰、枯水年交替出现现象，连续丰水年和连续枯水年的出现也十分明显。连丰、连枯以2年出现的最多，其次为连续3年的，最长的连丰期是5年的2003—2007年；最长的连枯期为4年的1986—1989年和2012—2016年。降水量的年内分配具有明显的季节性。全年的降水量约有四分之三集中在汛期；其中汛期大部分降水又集中在7、8月份。济宁市降水年际年内变化剧烈这一特点，是造成济宁市洪涝、干旱等自然灾害频繁的根本原因，同时也给水资源开发利用带来很大困难。

5.2 蒸发特征分布

济宁市多年平均蒸发量1000mm，地区分布是从南到北递增，且变化不大，受南四湖影响，湖区蒸发量较小。干旱系数在1.4～1.7 之间，地区分布是从湖东地区向湖西地区递增，济宁地区干旱指数受降水量影响较大■