夏津县降水量变化特征分析

摘要 利用夏津县气象局1961—2010年人工观测雨量资料，对降水量的年、季、月变化特征和突变等气候变化做了较全面的分析。结果表明：近50年来，年降水量呈现减少趋势，且具有波动性增减的变化，减少速率为-2.3 mm/a，7、8月减少趋势最明显。采用累积距平曲线对年降水量进行突变检验表明，年降水量在1977年发生一次突变。

关键词 降水量；变化特征；突变分析；山东夏津

中图分类号 S161.6 文献标识码 A 文章编号 1007-5739（2013）22-0227-02

Analysis on Variation Characteristics of Precipitation in Xiajin County

MENG Fan-hui YAO Deng-guang

（Xiajin Meteorological Bureau in Shandong Province，Xiajin Shandong 253200）

Abstract Based on the meteorological bureau artificial rainfall observation datas of Xiajin County from 1961 to 2010，the variation characteristics of the precipitation amount of the year，season，month and sudden change were analyzed. The results showed that there was a decreasing trend of the precipitation in nearly 50 years. The variation of the precipitation was unstable，decrease rate was -2.3 mm/a. The most obvious trend of decreasing appeared in July and August. The annual precipitation amount mutation analysis was carried out based on cumulative anomaly curve .The results showed that the annual precipitation suddenly changed in 1977.

Key words precipitation；change characteristics；mutation analysis；Xiajin Shandong

夏津地处山东省西部平原、鲁冀两省交界处，属暖温带半湿润大陆性季风气候。光照资源丰富，降水偏少，干湿冷热明显，年内四季分明。大部分属农区，是全国优质棉生产基地，农业生产对气候尤其是降水的依赖性较强。该文以夏津县气象局50年观测数据为依据，分析夏津县降水变化特征。

1 资料与方法

1.1 资料来源

利用夏津县气象局1961—2010年逐月人工观测降水量资料。季节划分为春季（3—5月）、夏季（6—8月）、秋季（9—11月）、冬季（12月至次年2月）。

1.2 分析方法

降水量距平变化；线性趋势倾向系数由最小二乘法求得；突变分析；多元回归分析。

2 降水量变化特征

2.1 降水量的年际变化

图1为夏津县1961—2010年降水量的逐年变化曲线、多年变化趋势线及6阶多项式拟合曲线。夏津50年降水量年平均值为531.4 mm；年降水量最多为977.2 mm，出现在1964年；年降水量最少为313.4 mm，出现在1972年；降水量最大的1964年与降水量最小的1972年差值多达663.8 mm。50年来夏津县的降水量呈现减少趋势，这与一些省市的变化趋势一致，其变化的气候倾斜率为-2.3 mm/a。从6阶多项式拟合的年降水量曲线看出，1961—2010年夏津县的年降水量具有波动性增减的变化，1961—1977年为2～3年周期波动性增减变化；1978—1992年为持续偏少年份；1993—2010年为2～3年波动性增减变化。从降水量年代变化看，降水量在20世纪70、80年代持续偏少，大部分年份降水量都在平均值以下，20世纪60年代降水量偏多，自21世纪初，降水量又开始波动增加，有进入降水偏多期的趋势。

2.2 降水量的季节变化

从夏津县四季降水量变化柱状图（图2）可知，1961—2010年夏津夏、秋、冬3季降水量变化趋势与年变化趋势一致，均呈减少趋势，春季降水量呈增加趋势。各季变化倾向率分别为0.3、-2.3、-0.3、-0.03 mm/a，夏季降水量变化趋势与年度变化较为一致。夏季降水表现出了显著的年代际变化趋势[1]。夏季干旱有发展趋势，春、冬2季有变湿趋势。

从表1可以看出，降水量夏季较大，占年降水量的64.2%；春、秋季较小，占年降水量的33.2%；冬季降水量最小，不足年降水量的3%。各个季节降水量最大值，春、夏季出现在20世纪60年代，秋季出现在21世纪初，冬季出现在20世纪80年代。

2.3 降水量的月变化

1961—2010年各月平均降水量和线性倾向如表2所示，可以看出，50年来各月平均降水量最多的月份出现在7月，为152.3 mm，最少的月份出现在1月，为3.3 mm，1—7月逐月增加，8月后逐月下降，为明显的单峰型。7月降水量相比6月显著增多，9月降水量急剧减少，这是由于西太平洋副热带高压在7月北上，有充沛的暖湿空气到达华北，中高纬度有冷空气南下，与副热带高压带来的暖湿空气在华北相遇，形成雨季降水。各月降水量变化趋势不一致，7、8月降水量减少趋势最为明显，倾向率分别为-1.65、-0.98 mm/a。5、6月降水量呈明显增加趋势，倾向率分别为0.58 mm/a和0.37 mm/a。

3 降水量的突变分析

3.1 突变检验

气候突变现象是气候系统的非线性反应，气候突变的气候变化过程中存在的某种不连续现象，因此常用气候要素累计距平来确定它，指标如下：

C（t）=■（xi-x）（1）

式中，xi为第i年的降水量，x为1961—2010年的平均年降水量。若指标绝对值达最大值时，则所对应的t为突变年份。

为了检验转折是否达到气候突变的标准，可计算转折年份的信噪比[2]，信噪比的定义是：

S/N=■（2）

式中，Xa、Xb和Sa、Sb分别为转折年份前、后2阶段要素的平均值和标准差，规定S/N>1时，可认为该要素在这个年份存在气候突变，否则突变不显著。

3.2 年降水量的突变分析

年降水量的累计距平曲线如图3所示，可以看出，最大值在1977年，降水量由这次转折从偏多期转为偏少期，至今仍在持续。为了检验上述转折是否达到气候突变的标准，计算了1977年降水量的信噪比，1977年前后两阶段的平均值为608.6、492.8，标准差为188.7、139.4，根据公式（2）计算得到1977年降水量转折的信噪比为2.3。1977年降水量的信噪比值大于1，可以认为是气候突变年。因此，可以把多年降水量分为1961—1977年和1978—2010年2个时段，对这2个时段年降水量分别作出平均值：前一时段的平均值为608.6 mm，后一时段的平均值为492.8 mm，前后平均值的差值为115.8 mm[3]。

4 结论与讨论

4.1 结论

利用夏津县气象局1961—2010年的降水量资料，通过回归、突变分析等统计方法进行了全面的分析，得出以下结论。

（1）夏津县过去50年的年降水量呈现波动减少趋势，倾向率-2.3 mm/a，减少趋势主要表现在夏季、秋季，冬季基本无变化，春季降水量有增多趋势。

（2）年降水量在1977年附近存在突变现象，表现为1977年以后降水量减少。

4.2 讨论

20世纪80年代以来，许多气候学家对华北地区降水量变化进行了研究，以探讨华北地区加剧干旱的原因。过去50年来华北地区降水量普遍呈波动减少趋势[4]，夏津地处华北平原东部，与华北其他各地区的趋势是一致的。陈烈庭[5]的研究指出华北地区近40多年发生过2次变干过程：一次是在60年代中期，另一次是在70年代末期。可以看出夏津在1977年降水量有一次突然减少的趋势，但60年代中期突变不明显。夏津位于鲁西北的冀鲁交界处，独特的地理条件决定了影响其降水量变化的因子可能会有所不同，有待进一步探讨。

5 参考文献

[1] 张庆云，吕俊梅，杨莲梅，等.夏季中国降水型的年代际变化与大气内部动力过程及外强迫因子关系[J].大气科学，2007，31（7）：102-105.

[2] 皇嘉佑.气候状态变化趋势与突变分析[J].气象，1996，21（5）：56-57.

[3] 高延青，王荣波，孟凡辉.乐陵市蒸发量变化特征分析[J].山东农业大学学报：自然科学版，2012（4）：20.

[4] 王绍武，蔡静宁，朱锦红.中国气候变化的研究[J].气候与环境研究，2002，7（2）：137-145.

[5] 陈烈庭.华北各区夏季降水年际和年代际变化的地域性特征[J].高原气象，1999，18（4）：477-485.