安康地区降水变化特征及趋势分析

臧金丹,张阳生

(西北大学 城市与环境学院,陕西西安 710127)

0 引言

在全球气候变暖的背景下,气候研究在全球变化研究中有着重要的地位与作用。特别是十年到几十年的气候变化对全球以及区域的经济发展具有十分重要的影响,对中国区域气候变化规律、变化趋势的研究一直是中国气象界所关注的重大研究课题[1]。在气候变化中,气温、降水的异常经常导致气象灾害的发生,二者起着主导作用[2]。在全球各种自然灾害造成的损失中洪涝占 40%,可见水灾损失的严重性[3]。洪涝灾害的发生不但与降水量有一定的关系,而且在很大程度上还取决于降水在时间上的分布不均。因此从时间变化角度分析安康地区的降水特征及其变化趋势,不仅可以预防旱涝灾害,而且对研究雨水资源化利用也有着十分重要的现实意义,为城市雨水资源化潜力的估算提供重要的依据,并为区域性城市雨水资源化利用中各环节的有机协调提供依据[4]。

1 区域概况

安康市位于陕西 省南部,地处北纬 31°42′～ 33°49′、东经 108°01′～ 110°01′之间,面积 23 391 km2,占陕西省面积的 11.4%。南依大巴山北坡,北靠秦岭主脊,东西宽约200 km,南北长约 240 km,汉江由西向东横贯,构成“两山夹一川(江)”的自然地貌。

安康市属亚热带大陆性季风气候,四季分明,雨量充沛,无霜期长。垂直地域性气候明显,年平均气温为 12～15℃左右。全市日照时数在1 495.6～1 836.2小时之间。年降水量在 750～1 100 mm之间。全市无霜期 210～270天,平均 8个月以上。冬季寒冷少雨雪,夏季多雨并有伏旱,春暖干燥,秋凉湿润并多连阴雨是安康市的主要气候特征。灾害性天气以伏旱、暴雨和连阴雨为主。

安康市水资源总量和人均占有量居全省首位。年平均径流量 106.55亿 m3,过境客水 145.7亿 m3,年总水量 252亿 m3,人均自产径流量 3625 m3,是关中地区的 12.7倍,是陕西省的 2.7倍,是全国的 1.46倍[5]。

2 安康市降水的时间分布特征及变化规律

2.1 逐年平均降水量变化

2.1.1 年降水量

为了更直观的反应安康地区降水的年际变化规律,做出研究区 1961～2008年年平均降水量及五年滑动平均降水量时间序列图。

图1 安康地区年降水量及五年滑动平均降水量时间序列图

从图 1中可以看出安康地区 48年以来逐年降水量分布极不平衡,1983年降水量为最大值达到1 109.2mm,而 1992年降水量最小值仅有 181.5 mm,两者相差大于 900 mm。但在图中可见1 992年降水量有明显的异常现象,下降幅度很大,如排除1 992年从图中可知降水量最小的为 1999年的525.8 mm,与最大值比较两者相差 583.4 mm,研究区 48年的平均年降水量为 796.6mm。从年降水量(图 1中实曲线)和 5年滑动平均降水量(图 1中虚线)看出年降水量随时间变化呈现减少的趋势,但减少的较缓慢,平均以 2.1mm/10a的变化率递减。

2.1.2 累计距平分析

图2 年平均降水量累积距平曲线

由累积距平曲线(图)可以看出安康地区年降水量变化趋势十分明显,近 48年来总体大致呈增加 -减少 -略微增加趋势,80年代中期之前是增加趋势,为降水偏丰期,之后是减少趋势,为降水略微偏枯期,但在 21世纪降水又呈现了略微增加趋势。可见安康地区在 80年代中期由降水偏丰转为降水偏枯后又有所增加。具体分析降水情况来看,70年代初期之前降水略有减少,之后到 80年代中期显著增加,80年代后期与 90年代又显著减少,到 21世纪后降水逐渐增加。

2.2 季平均降水量变化

根据研究区的气候特征得知春季为 3～5月,夏季为 6～8月,冬季为 12～2月。从表 1中可以看出,安康地区的降水主要集中在夏季,夏季降水量占全年总降水量的 45.4%,其次为春秋季节,秋季比春季降水量稍多,而冬季降水稀少,仅占年总降水量的 2.8%。

表1 安康季平均降水量

为了分析安康地区每个季度的降水演变趋势,分别计算出各季降水趋势系数与倾向率,并通过回归方程表示降水序列的线性变化趋势。下图(图 3)为各季降水距平变化曲线(实曲线)及其 5年滑动平均曲线(虚线)和线性趋势(实线)。(注:图中 abcd分别为春夏秋冬各季)

图3 安康地区平均降水量季变化

在安康地区各季降水量图中可以分析得出春秋两季降水均减少,春季降水倾向率为 -1.43 mm/a,秋季为 1.91 mm/a。由 5年滑动平均曲线可以看出,春季 70年代以前降水高于平均值,之后降水几乎都低于平均值,降水量从 60年代中期开始减少,到 90年代中期以后降水开始有所上升。夏季降水总体线性呈上升趋势,降水倾向率为 2.92 mm/a,由 5年滑动平均曲线来看为波动上升,80年代前后降水由増多到减少,但在 90年代以后降水又开始缓慢增加,其中 70年代中期到 90年代之前降水最多。秋季由滑动曲线可知降水在波动中下降,总体看来 80年代中期前降水较多,其中1964、1974、1984年降水异常偏多,之后降水呈明显下降趋势。冬季降水总体线性呈缓慢上升趋势,降水倾向率为在银川平原的先秦时期,古老的居民往往选择在河流的二级台地上定居,这不仅因为水资源是不可缺少的条件,同时也是发展农牧业所必备的基础条件。秦汉以来的历代统治者对银川平原的河渠开发都相当重视,引黄灌溉成为银川平原城镇区域发展形成的关键。

工业社会时期,银川平原城镇区域依托黄河发展,形成了南部青铜峡水利水电开发,西部贺兰山河渠开发,中部银川沿河工业开发,北部石嘴山扬水工程开发的一个梯度开发模式。

综合来看,水资源的空间分布与对水利资源的开发——水利体系建设对银川平原的城镇空间分布有三点影响:

1.河流为城镇发展提供直接的水资源,成为早期居民优先选择,建立城镇的最佳地点。

2.河流与水利的建设为农业发展提供了良好的发展条件,在农业社会时期,农业是城镇赖以存在的基础,城镇的形成往往依托农业,故城镇的布局和农业与河流水利形成不可分割的密切关系。在工业社会时期,河流与水利又是工业选址的首选,工业聚集的地方往往容易形成城市。

3.河流与河渠的开发建设也为城镇之间提供了交通的基础,成为区域之间密切联系的重要桥梁和纽带,从而为城镇沿河分布形成奠定了发展的基础。[5]

通过对银川平原城镇区域水资源的空间分布的特征的分析结合本节的分析可以看出,银川平原城镇区域水资源对银川平原城镇的发育形成与未来发展有重大意义。集中的分布的水资源,造就了以黄河水利体系为其生态基础的银川平原城镇区域。在未来银川平原城镇区域的开发建设中,应更加重视对该区域水资源的保护。保持一种清醒的头脑,坚持“保护先行,渐进开发”的发展策略。

[1]宁夏国土资源厅编制.宁夏回族自治区资源环境图集[M].北京:中国地图出版社,2006.

[2]陈彦光,罗静.城镇体系空间结构的信息维分析[J].信阳师范学院学报(自然科学版),1997(1):64-69

[3]王镇中.关中城镇区域空间结构的演变、动力机制与优化研究[D].[硕士学位论文].西北大学.2009.6

[4]王劲峰.空间分析[M].北京:科学出版社,2006

[5]许学强、周一星、宁越敏.城市地理学[M].北京:高等教育出版社,1997.07