呼伦贝尔市林区降水量变化特征分析

魏莎力

（呼伦贝尔市气象局，内蒙古呼伦贝尔 021008）

近些年受到全球气候变暖的影响[1]，呼伦贝尔市的降水量的时空分布较上一年代际有一定的差距。干旱和洪涝这些与降水量有关的气象灾害依旧属于影响内蒙古至呼伦贝尔地区最主要的气象灾害种类。降水量的变化对于呼伦贝尔市的生态环境等均有重要意义。于本金等[2]利用数学统计分析手段对内蒙古地区的降水量的变化趋势、周期以及突变、时空变化进行了研究。高绍鑫等[3]对内蒙古地区的四季和年降水量进行了趋势分析。吴英杰等[4]利用降水距平百分率分析了内蒙古地区的干旱特征。刘泓志等[5]利用滑动平均、线性倾向估计、累计距平以及滑动t检验等方法对内蒙古近50年的降水量的分布和演变趋势进行了分析。相关研究结果大都以全内蒙古为主要研究区，对于不同下垫面类型，不同功能性分区的降水量变化的研究较少，特别是针对呼伦贝尔市林区这种中尺度的调研较少。

呼伦贝尔市根据其不同的下垫面类型，分为农区、牧区和林区。而按行政区划分，林区一般是指额尔古纳、根河、牙克石和鄂伦春等地。本文基于呼伦贝尔市林区额尔古纳、根河、鄂伦春牙克石4个气象观测站近30 年数据分析其降水量的变化特征。研究结果可为生态环境保护、水资源的合理应用、农业气象服务等方面提供参考，也可以为今后不同类型下垫面的降水特征研究提供思路。

1 研究区概况

呼伦贝尔市位于内蒙古自治区的东北部，属于寒温带大陆性气候，海拔高度在200～1 700 m，大兴安岭纵贯呼伦贝尔市中部，全年降水量在300～500 mm，全市气候特点为冬季寒冷干燥，夏季温凉短促。呼伦贝尔林区主要集中在额尔古纳、根河、牙克石和鄂伦春等地，本研究以额尔古纳、根河、鄂伦春和牙克石4 地为研究区研究呼伦贝尔市林区近30年（1990—2019年）降水量变化特征。

2 数据来源与方法

2.1 数据来源

本研究采用中国气象数据网内蒙古呼伦贝尔市林区额尔古纳、根河、鄂伦春和牙克石4个国家基本气象观测站1990—2019年逐月降水量数据，并对降水量数据进行均一化检验。

2.2 研究方法

2.2.1线性回归统计法采用线性回归拟合的方式，将1990—2019 年逐月降水量数据合成年数据，进行线性回归拟合，分析其线性关系和显著性水平。其具体研究方法为设x1、x1……xi为x个年降水量数据，通过其线性关系得到方程为：

其中，y为第i年降水量，a为年降水量变化率，b为常数项。

2.2.2降水典型年选取方法本研究采用郭丽娜等[6]关于降水特征分析采用的降水典型年的选取方法来进行呼伦贝尔市林区降水典型年选取。即以鄂伦春站为例，考虑1990—2019 年的年降水量距平、最长降水量日数、月降水量合计值等，按照各影响量权重计算，综合得分最高的年份将被确定为降水典型年。其公式为：

式中：Y为综合得分；Xi为第i个因素根据排名的赋分；Ri为第i个因素的权重系数。

（1）选取年降水量与1990—2019年年降水量平均值的差异超过10%的年份为候选年份。

（2）对比最长降水日数的年份为候选年份。

（3）根据年总降水量排名、各强度降水分布排名、月降水量均方差、月降水量峰值排名和年份趋势排名的权重分别为5、4、3、2、1，各因素的年份排名从1～10 分别赋分10～1，逐名递减1。各因素的候选年份赋分与相应权重乘积的和除以权重之和即为加权得分，满分为10 分，加权得分最高的年份为降水典型代表年。

本研究将1990—2019 年呼伦贝尔市林区额尔古纳、根河、鄂伦春和牙克石4个观测站数据进行带入计算。由计算结果得知，加权得分最高的年份为2013 年、其次为1998 年，而得分最低的为2005 年。通过计算结果综合分析后认为，2013年和1998年为呼伦贝尔市林区的降水典型代表年，故本研究选取2013 年和1998 年为降水典型代表年进行分析其月降水量变化。

3 年降水量变化特征

3.1 降水量年份变化特征

通过对月降水量的合计值计算出年降水量值，通过降水量变化曲线特征来分析年际间降水量变化，详见图1。

图1 呼伦贝尔市林区4站1990—2019年年降水量变化特征

由图1 可知，呼伦贝尔市林区的年降水量最低值为牙克石市的231.7 mm（2007年），最高值为鄂伦春的866.8 mm（1998年）。年降水量值额尔古纳、根河、鄂伦春均呈现出波动下降的趋势，而牙克石站呈现出波动上升的趋势。通过对于降水波动较大的年份，例如1998 年的降水量进行分析可知，鄂伦春1998年降水量要高于其他两个地区，其年降水量比牙克石多289.3 mm、比根河多404.5 mm、比额尔古纳多419.8 mm。这主要是因为牙克石位于大兴安岭山脉附近，其降水量受地形影响较大，而额尔古纳、根河、鄂伦春较牙克石更偏北，其气候与寒温带内陆性气候特点相一致。

通过线性回归拟合后得到的线性回归方程和其显著性关系可以很好地分析出4个观测站的降水量年际变化情况。由表1 为1990—2019 年额尔古纳、根河、鄂伦春、牙克石4个观测站年降水量变化。额尔古纳市年降水量变化为-1.53 mm/a、根河年降水量变化为-0.64 mm/a、鄂伦春年降水量变化为-0.84 mm/a、牙克石年降水量变化为1.19 mm/a，其R2值均小于0.05，呈现显著性相关关系。其中额尔古纳、根河、鄂伦春呈现负增长的趋势，牙克石市呈现正向增长的趋势。19世纪末期，尤其是1998年厄尔尼诺现象致使北方大部地区遭受洪涝灾害，其降水量偏多，20世纪初降水量有所下降。而牙克石市由于其特殊的地理位置（大兴安岭山脉横亘而过），使得其降水量变化曲线与其他三地不同，呈现出上升的态势[7-8]。

表1 呼伦贝尔市林区4站1990—2019年年降水量变化方程及R2值

3.2 1990—2019年年降水距平变化特征

由额尔古纳、根河、鄂伦春和牙克石4个国家基本气象观测站数据统计可知（图2），呼伦贝尔市林区各地1990—2019 年平均降水量值额尔古纳为355.9 mm、根河为442.9 mm、鄂伦春为568.2 mm、牙克石为398.7 mm。其中额尔古纳有12 年年降水量高于30 年平均值，根河有16 年年降水量高于30 年平均值，鄂伦春有13 年年降水量高于30 年平均值，牙克石有11 年年降水量高于平均值。这说明呼伦贝尔市林区大部分地区近30 年年降水量值大部分年都较距平值偏低，属于干旱或半干旱状态，而部分年份如1998 年、2013 年降水量远超平均值，属于洪涝状态。

图2 呼伦贝尔市林区1990—2019年年降水量距平变化特征

3.3 降水典型年月降水量变化分析

通过降水典型年选取计算结果综合分析，选取2013 年和1998 年为呼伦贝尔市林区的降水典型代表年。为了更加直观地体现呼伦贝尔市林区典型年降水量分布特征和各地区间的差异，图3 给出了典型年呼伦贝尔林区额尔古纳、根河、鄂伦春、牙克石4站逐月降水量的变化趋势。

图3 呼伦贝尔市林区1998年、2013年逐月降水量变化

以当月的降水量值较上一月超20%的值作为峰值判断依据，综合额尔古纳、根河、鄂伦春、牙克石4个站的月降水量特征，得到额尔古纳、根河、鄂伦春、牙克石4 个站降水典型年降水量逐月变化序列分布（图3）。由图3 可知，1998 年和2013 年典型年的月降水量呈现出双峰值的变化形态。4个站的主峰值均出现在7 月，次峰值为5 月，即7 月的降水量要大幅高于6月，5月份的降水量值大幅高于4月。这与典型年春末夏初的东北冷涡系统带来的对流性天气有关，东北冷涡是影响东北地区的重要天气系统。其冷涡移动较慢，持续时间较长，会伴随着强对流天气，出现极端降水天气现象[9-10]，使得在5—7月降水量要超过全年其他月份，出现峰值。

4 结论

（1）呼伦贝尔市林区额尔古纳、根河、鄂伦春、牙克石的年降水量最低值为牙克石市的231.7 mm（2007 年），最高值为鄂伦春的866.8 mm（1998 年）。年降水量值额尔古纳、根河、鄂伦春均呈现出波动下降的趋势，而牙克石站呈现出波动上升的趋势。牙克石市由于其特殊的地理位置，使得其降水量变化曲线与其他三地不同。

（2）呼伦贝尔市林区额尔古纳、根河、鄂伦春、牙克石近30年年降水量值大部分年都较距平值偏低，属于干旱或半干旱状态，而部分年份例如1998、2013年降水量远超平均值，属于洪涝状态。

（3）通过降水典型年选取计算结果以及与中国气象局全国气象灾害风险普查结果的综合分析，选取2013、1998年为呼伦贝尔市林区的降水典型代表年。对典型年1998、2013年的逐月降水量峰值判断分析可知，1998、2013 年典型年的月降水量呈现出双峰值的变化形态，4 个站的主峰值均出现在7 月，次峰值为5 月，这主要是受到东北冷涡天气系统的影响，夏季降水要高于全年其他时期。