1979—2021年哈尔滨市降水量及环流特征分析

姜兵 赵广娜 景学义 于凯旋 杜静 隋亚男

摘 要：基于哈尔滨市站点资料、NCEP再分析资料，运用线性回归、Mann-Kendall检验、Morlet小波分析、合成分析等方法，分析了哈尔滨市年降雨量的变化特征和相应的环流形势特点。研究表明：哈尔滨市年降雨量呈递增趋势，平均每10年增加1.44 mm。1979—1988年呈上升趋势；1989—2020年呈现显著的下降趋势；2020年以后又呈现增加趋势，但总体上变化趋势均不显著。降雨量存在10～15年、5～9年和2～4年的周期，其中，前3个主周期分别为15年、8年和33年。当乌拉尔山阻高、鄂海阻塞高压、东北冷涡均偏强、副高偏弱时，哈尔滨市降雨量偏多；反之，哈尔滨市降雨量偏少。850 hPa高度哈尔滨市有明显的偏南风异常，处于偏暖地区。

关键词：降雨量；M-K 突变；小波分析

中图分类号：P426.6 文献标志码：B文章编号：2095–3305（2024）02–0-03

短期气候预测对于城市安全保障、经济社会发展具有重大意义。近年来，吴昊旻、周晓宇等[1-5]研究了当地年降水的变化规律。鉴于以往对哈尔滨市的年降雨量特征的研究较少，因此，以哈尔滨国家气象站1979—2021年降雨量数据为资料源，从变化趋势、突变特征、周期变化以及相对应的环流形势开展对哈尔滨市的降水特征的研究。

1 研究方法与数据来源

采用了线性回归、M-K突变分析、小波分析、合成分析等方法。资料来源于哈尔滨市国家气象站降雨量资料、NCEP再分析资料，水平分辨率为2.5°×2.5°。

2 结果与分析

2.1 年降水量趋势分析

1979—2021年哈尔滨市年降雨量均值为530.3 mm，

最大值为1994年（826.3 mm），最小值为1989年（345.5 mm）。

线性倾向率为0.14，总体呈缓慢增长的趋势，每10年降雨量增加约为1.44 mm（图1）。距平图（图略）上，1980—1991年降雨量为正距平，1992—2016年为负距平，2016—2021年处于正距平。

2.2 年降水量的突变检验

M-K检验中UF值没有超过0.05的显著水平临界线，降雨量变化不明显。1979—1988年UF为正值，呈现上升趋势；除1994年外，1989—2020年均为负值，

降雨量处于下降趋势。UB、UF值在显著水平线内相交于两点，分别为1988—1989年、2019—2020年；1988—1989年，由偏多转为偏少；2019—2020年，由偏少转为偏多（图2）。

2.3 年降水量的小波分析

哈尔滨市年降雨量存在显著的年代际和年际变化（图3）：10～15、5～9和2～4年的周期，其中10～15年的尺度具有全域性，直至2021年等值线仍未闭合。在5～8年时间尺度上，1984—1996年、2006—2021年震荡较为显著。降雨量偏多与各尺度周期同位相叠加有关，2021年前后各尺度周期同步处于正位相上，说明2021年以后有可能处于降雨量偏多期。

小波功率谱（图4）显示，10～15年、5～9年虽然能量较强，但周期变化均具有局部性：10～15年震荡能量表现为1979—1990年、2004—2021年，集中在1979—1984年、2010—2021年；5～8年的能量主要表现为2000年以前，震荡中心在1990年。2～4年时间尺度震荡能量分布较弱。

小波方差分析看出，哈尔滨市年降水量序列存在8、15、33 年这3个明显周期（图5），最大峰值在15年（第一主周期），第二、第三周期分别为8年和33年。

2.4 环流分析

本研究定义降水距平百分率大于或小于20%的年份分别为多雨或少雨年。按上述标准进行划分，筛选出6个多雨年和6个少雨年（表1）进行环流特征合成分析。

在500 hPa高度场上呈现出“+、-、+、-”的波列分布，乌拉尔山以北有一强正距平中心；乌拉尔山以东至黑龙江省西部为一强负距平中心，强负距平中心位于贝加尔湖附近；鄂海上空为一正距平区，强正距平区中心位于黑龙江省东南部的海上，当乌拉尔山阻高、鄂海阻高偏强；东北冷涡偏强，副高偏弱时，哈尔滨市降雨量偏多（图6）。反之，哈尔滨市降雨量偏少，这与刘刚等[6-8]的研究结论一致。

850 hPa与500 hPa高度环流形势对应较好。哈尔滨市出现显著的偏南风异常，同时东北大部分地区气温偏高，哈尔滨市处于偏暖大值地区。

3 结论

（1）1979—2021年哈尔滨市降水量呈增加趋势，气候倾向率为1.44 mm/10年。1980—1991年降雨量为正距平，1992—2016年为负距平，2016—2021年为正距平。

（2）近43年年降雨量变化趋势并不明显，年降雨量在1979—1988年为正，呈现上升趋势；1989—2020年为负值，降雨量呈现显著的下降趋势。

（3）降雨量出现了10～15年、5～9年和2～4年的周期，其中10～15年、5～9年的周期显著，能量较强，但均具有局部性。前3个主周期分别为15 年、8 年和33 年。

（4）当乌拉尔山阻高、鄂海阻高偏强，东北冷涡偏强，副高偏弱的时候，哈尔滨市降雨量偏多；反之，哈尔滨市降雨量偏少。850 hPa高度哈尔滨市有明显的偏南风异常，处于偏暖大值地区。

参考文献

[1] 吴昊旻，王琦，姜燕敏，等.1901—2015年丽水市降水周期变化研究[J].气象与环境学报，2018，34（6）：96-101.

[2] 周晓宇，赵春雨，张新宜，等.1961—2009年辽宁省气温、降水变化特征及突变分析[J].干旱区资源与环境，2013，27 （10）：87-93.

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[4] 唐冶，陈春艳，赵克明.伊宁市1991—2011年降雨特征分析[J].沙漠与绿洲气象，2014，8（6）：41-46.

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[7] 孙力，安刚，廉毅，等.夏季东北冷涡持续性活动及其大气环流异常特征的分析[J].气象学报，2000（6）：704-714.

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