我国西南地区典型降雨特征——以贵州湄潭县为例

冯 婧，程兵芬，王 坤，胡 勇

（1.东华大学环境科学与工程学院，上海 201620；2.中国水利水电科学研究院水资源研究所，北京 100038；3.中国海洋大学环境科学与工程学院，山东青岛 266100；4.首都师范大学城市环境过程与数字模拟国家重点实验室，北京 100048）

我国西南地区典型降雨特征
——以贵州湄潭县为例

冯 婧1，2，程兵芬2，3，王 坤4，胡 勇1，2

（1.东华大学环境科学与工程学院，上海 201620；2.中国水利水电科学研究院水资源研究所，北京 100038；3.中国海洋大学环境科学与工程学院，山东青岛 266100；4.首都师范大学城市环境过程与数字模拟国家重点实验室，北京 100048）

在气候变化和人类活动双重影响下，我国降雨在不同区域呈现不同的演变特征。以西南地区为例，选择研究较少的贵州省湄潭县，利用线性回归和Morlet小波分析方法，分析湄潭县年降雨量、汛期降雨量和暴雨的变化特征。结果表明：区域年降雨量不断减少，暴雨发生频次以加快的速率增大，最大暴雨量增加，但发生时间在推迟，且均以1980年和2000年为转折点，呈现减少—增加—减少的趋势。在变化环境下，我国西南典型县城区域对全球气候变化响应敏感，降雨呈现典型的区域演变特征。

降雨；演变特征；Morlet小波；线性回归；湄潭县

1 研究背景

政府间气候变化专门委员会（IPCC）的第4次评估报告（AR4）指出，1951—2003年陆地上中高纬地区的强降水事件可能大量增长了，甚至在降水量减少的区域也出现了类似变化［1］。极端天气事件容易对生态系统和社会造成危害［2］，其发生的强度和频率在不断增加［3］，越来越受到水资源领域方面的重视。在全球变暖的背景下中国的微量雨日普遍减少，大暴雨事件增多［4］。中国的降水极值变化还反映出明显的区域性特点［5］，降水日数除西北地区外其他大部分地区显著减小，平均降水强度普遍趋于增加［6］。

我国西南地区地貌类型复杂，山地、丘陵、峡谷和盆地等交错分布，是全球气候变化的敏感区和响应区之一。西南地区东部年降水量基本上表现为下降趋势，四川东部、重庆、贵州、云南东部和南部、广西东南部表现显著［7］。贵州1951—1999年的降水具有显著的年际、年代际变化特征，贵州夏季降水异常存在2.8 a的显著周期［8］。贵州年降水量减少，中北部地区降水减少明显（47 mm／10 a），东北部降水量减少可达40 mm／10 a以上，且夏季是全省暴雨、大暴雨的集中期，其暴雨日数和暴雨量呈增加趋势，其中6月是季、月、旬暴雨最集中的时段［9］。

降雨作为反映气候系统变化的一个重要指标，其变化的区域性特征十分明显。本文旨在利用湄潭县1951—2009年具有完整资料序列的逐日降雨资料，采用线性回归和Morlet小波方法，分析我国西南典型县城区域的降雨演变特征，对湄潭县的年均降雨、暴雨以及汛期降雨变化的趋势性以及周期性特征进行分析，探讨降雨对全球变暖响应的不同结果。其对分析在以人类活动和气候变化为主的变化环境下，我国西南地区典型气候的演变特征及进一步认识气候变化事实有重要的意义，且对生态环境脆弱地区的经济开发战略具有现实意义。

2 研究区域概况

湄潭县位于贵州高原北部，地处大娄山南麓，乌江北岸，属亚热带湿润季风气候，四季分明，雨量充沛，气候温和，年平均气温14.9℃，年均降水量为1 000～1 200 mm［10］。湄潭县喀斯特地貌类型发育，地形复杂，山地、丘陵、峡谷和盆地交错分布，生态环境脆弱，且受季风影响明显，是气候变化的敏感区和脆弱区。

3 资料来源及分析方法

本文所使用降水资料是湄潭气象局提供的湄潭气象站点1951—2009年逐日降水量资料。利用逐日降雨资料统计计算出：1951—2009年的逐年平均降雨量，1951—2009年汛期（4—9月）的累积降雨量；采用我国气象局对暴雨的定义，统计出1951—2009年逐年逐日降水量≥50 mm的暴雨日数。

利用湄潭县1951—2009年的逐日降雨数据，本文采用线性回归方法分析降雨变化的线性趋势，并将逐日降雨数据距平处理，采用Morlet小波函数分析年均降雨的周期性，根据降雨距平系列Morlet小波变换系数实部的时频分布，得到不同尺度的周期特征。小波变化系数实部其若为正值，则用实线表示，表示降雨量偏多；若为负值，则用虚线表示，表示降雨量偏少。根据降雨距平系列Morlet小波变换系数实部的变化过程，得到不同时间尺度下降雨的偏丰和偏枯时期。

4 结果与讨论

4.1 年降雨量

1951—2009年，湄潭县多年平均降雨量1 123.03 mm，逐年降雨量呈减少的趋势（图1（a））。湄潭县年降雨量具有8，22，36 a的周期（见图1（b）、图1（c））。在8 a尺度下，存在7个降雨偏多时期；在22 a尺度下，20世纪60年代中期至80年代以及90年代至2005年，降雨量偏多；在36 a尺度下，20世纪60年代至80年代以及2000年之后，降雨量偏丰，其余时段偏枯。

4.2 暴雨变化趋势

4.2.1 暴雨发生频次

1951—2009年，湄潭县共发生暴雨次数147次，暴雨发生频次为2.49次／a。其中，1951—1980年，发生暴雨次数63次，发生频次为2.10次／a；1981—2000年，暴雨次数为53次，发生频次为2.65次／a；2001—2009年，暴雨次数31次，发生频次为3.44次／a。暴雨发生频次以0.02次／a的速率在增加，且增加速率在加快（图2）。

4.2.2 暴雨强度

1951—2009年，逐年最大暴雨量以0.44 mm／a的速率增加，最大值为1998年的152.40 mm。1951—1979年，最大暴雨量以每年减少0.62 mm的速率在变化，最大暴雨量值为145.10 mm；1981—1999年，最大暴雨量以1.82 mm／a的速率增加，最大值为152.40 mm；2000—2009年，最大暴雨量以6.10 mm／a的速率减少，最大值为143.00 mm（图3）。

图1 湄潭1951—2009年年均降雨量数据汇总Fig.1 Data of the average annual rainfall in M eitan County from 1951 to 2009

图2 1951—2009年暴雨发生频次变化趋势Fig.2 The frequency of rainstorm s from 1951 to 2009

4.2.3 暴雨发生时间

根据1951—2009年的降雨资料，选出逐年最大暴雨量，暴雨发生时间的先后用表1所示方法表征，即当最大暴雨发生在5月上旬时，用数字1表示；当发生在5月中旬时，用数字2表示，依次类推，此方法可有效反应暴雨发生时间的变化趋势。按照线性回归方法，年最大暴雨发生时间呈正增加趋势，即年最大暴雨发生时间有向汛期后期推迟的趋势（如图4）。

表1 最大暴雨发生时间先后顺序表征方法Table 1 Expression of the occurrence time ofmaximum rainstorm in sequential numbers

图3 湄潭县不同时段逐年最大暴雨量变化趋势Fig.3 The trend of annualmaximum rainstorm in different periods

图4 湄潭县逐年最大暴雨量发生时间变化趋势Fig.4 Trend of the occurrence time of annual maximum rainstorm

图5 湄潭县不同时段汛期降雨量变化趋势Fig.5 The trend of rainfall in flood season in different periods

4.3 汛期降雨量变化

1951—2009年，湄潭县多年平均汛期4—9月降雨量为856.51 mm，其以0.54 mm／a的速率不断增加。其中，1951—1979年，汛期降雨量以3.70 mm／a的速率增加；1980—1999年，汛期降雨量以5.75 mm／a的速率增加；2000—2009年，汛期降雨量以29.54 mm／a的速率减少（图5）。

5 结 论

（1）湄潭县逐年降雨量具有不断减少的趋势，其具有8，22，36 a不同时间尺度的周期；

（2）暴雨发生频次在以0.02次／a的速率在增加，且增加速率在加快。逐年最大暴雨量以0.44／a的速率增加，且呈现减少—增加—减少的趋势，且年最大暴雨发生时间有向汛期后期推迟的趋势；

（3）汛期降雨量在以0.54 mm／a的速率不断增加，且分时间段呈现减少—增加—减少的趋势。汛期降雨量在不断减少，最大暴雨强度却在增加，暴雨发生时间在不断集中、强度不断增大，极端灾害发生的几率增大。且以1980年和2000年为转折点，呈现不同的变化趋势。

在变化环境下，湄潭县降雨整体呈减少趋势，但暴雨发生的频次和强度却在增加，极值事件发生的几率增加。我国西南地区典型县城对全球变暖响应具有明显的区域特征，应加强其演变特征的深入探讨。

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［10］湄潭县人民政府.湄潭地理气候［EB／OL］.（2011－2－26）［2012－08－15］.http：∥www.meitan.gov.cn／1／226.aspx／.（People’s Government of Meitan County.The Geography and Climate in Meitan Country［EB／OL］.（2011－2－26）［2012－08－15］.http：∥www.meitan.gov.cn／1／226.aspx／.（in Chinese） ）

（编辑：王 慰）

Typical Characteristics of Rainfall Evolution in Southwest China：A Case Study of M eitan County in Guizhou Province

FENG Jing1，2，CHENG Bin-fen2，3，WANG Kun4，HU Yong1，2
（1.School of Environmental Science and Engineering，Donghua University，Shanghai 201620，China；2.Water Resources Department，China Institute ofWater Resources and Hydropower Research，Beijing 100038，China；3.College of Environmental Science and Engineering，Ocean University of China，Qingdao 266100，China；4.Base of the State Key Laboratory of Urban Environmental Processes and Digital Modeling，Capital Normal University，Beijing 100048）

Under the impacts of climate change and human activities，the rainfall in different regions shows different evolutionary characteristics.The characteristics of annual rainfall，rainfall in flood season and rainstorm in Meitan County in Southwest China are researched using linear regression and Morletwavelet analysis.The result indicates that annual rainfall in this region decreases continuously and the frequency of rainstorm increases.The maximum rainstorm is increasingwhile the occurrence time is delaying.Themaximum rainstorm shows a trend of reducing-increasing-reducing，with 1980 and 2000 as the turning points.Typical areas in Southwest China are sensitive to global climate change.The rainfall in these areas presents typical regional characteristics.

rainfall；evolutionary characteristics；Morletwavelet；linear regression；Meitan County

P426.6

A

1001－5485（2012）12－0001－04

10.3969／j.issn.1001－5485.2012.12.001 2012，29（12）：1－4

2011－09－26

国家自然科学基金创新研究群体基金项目“流域水循环模拟与调控”（51027066）

冯 婧（1987－），女，安徽亳州人，博士研究生，主要从事气候变化对我国西北地区水资源系统的影响以及3R技术的研究，（电话）15011322660（电子信箱）jingfengwater＠126.com。