洞庭湖气象变化特征分析

2012-12-06黄云仙

湖南水利水电 2012年6期

黄云仙郑颖

（湖南省水利水电勘测设计研究总院长沙市 410007）

1 概述

洞庭湖区地处中北亚热带湿润气候区，具有“气候温和，四季分明，热量充足，雨水集中，春温多变，春秋多旱，严寒期短，暑热期长”的气候特点。湖区年平均气温（16.4～17）℃，极端最低温度-18.1℃（临湘），极端最高温度 43.6℃（益阳）；无霜期长，年降雨量（1 100～1 400）mm，由外围山丘向内部平原减少，4～6月降雨占年总降水量50%以上，多为大雨和暴雨，若遇各水洪峰偶遇，易成洪、涝、渍灾。下面根据洞庭湖区14个气象站1960～2009年50年的气象统计资料，对洞庭湖的气温、降雨量和蒸发量的年际、年内变化特征进行分析，并对变化趋势进行初步探讨。

2 资料选取

根据洞庭湖区地域特征，将洞庭湖区划分为四部分：东洞庭湖、南洞庭湖、西洞庭湖和洞庭湖腹地，覆盖14个气象站。东洞庭湖区的代表站为岳阳、汨罗两个气象站；南洞庭湖区的代表站为长沙、宁乡、湘阴、益阳和沅江5个气象站；西洞庭湖区的代表站为常德、汉寿、澧县和临澧4个气象站；洞庭湖腹地的代表站为安乡、华容和安乡3个气象站。本文选取上述14个气象站1960～2009年的气象统计资料，采用非参数统计检验方法对洞庭湖4个区域的气温、降雨量和蒸发量的变化特征进行分析。

检验方法如下：

对于气候序列 xi，在 i时刻，i=1，2…，n-1，有

可见，ri是 i时刻以后的数值 xj，j=i+1…,n大于该时刻值xi的样本个数。计算统计量：

显见，对于递增直线，ri序列为 n-1,n-2，…，1，这时Z=1，对于递减直线Z=-1，Z值在1～-1之间变化。

给定显著性水平α，假定α=0.05，则判据

若│Z│＞Z0.05，则认为变化趋势在α=0.05显著性水平下是显著的。

主要计算步骤为：

（1）对原气候序列或用某种方法得到的趋势序列，计算其秩统计量ri。

（2）计算统计量Z。

（3）计算判断 Z0.05，若│Z│＞Z0.05则判断变化趋势是显著的。

3 统计结果分析

3.1 气温

3.1.1 年际变化

图1显示了洞庭湖4个区域1960～2009年的年均气温变化。其中，1964～1977年连续14年的平均气温低于多年平均气温，1997～2009年连续13年的平均气温皆超过多年平均气温。从统计数据及图1得出，洞庭湖4个区域年均气温都呈显著上升趋势（显著性水平0.05）。

图1 洞庭湖各区气温年际变化

4 个区域的平均气温变化趋势及变幅见附表。南洞庭湖和东洞庭湖年均气温为4个区域中的最高和最低，分别为17.14℃和16.03℃，4个区的气温变幅为（+0.18～0.23）℃/10a。

附表洞庭湖各区年平均气温变化趋势

3.1.2 年内变化

洞庭湖4个区域1960～2009年月平均气温变化表现出较好的一致性，平均气温大多有升高的趋势，其中以2月、3月、4月最为明显，升温速率达到（0.35～0.50）℃/10a；5 月、6 月、10 月、11 月、12 月次之，而8月则有所降低，其他月份变化不是很显著。

3.2 降雨量

3.2.1 年际变化

洞庭湖4个区域1960～2009年历年年降雨量和5～10 月降雨量的变化趋势见图 2（a）和图 2（b）。针对各区年降雨量进行趋势分析计算，结果表明：洞庭湖各地区年降雨量和5～10月降雨量没有明显变化趋势。

图2 洞庭湖各区降雨量年际变化

3.2.2 年内变化

洞庭湖4个地区1960～2009年年均月降雨量分配过程见图3。月降雨量呈现出明显的年内分布不均匀特征，降雨量主要集中在4～9月。以4个地区月降雨量平均值统计，年内分布主要有如下特点：洞庭湖4个地区多年平均降雨量1 329.6mm，其中汛期4～9月降雨量884.6 mm，占年降雨量的66.5%，非汛期站33.5%。降雨量主要集中在4～6月，3个月的降雨量占年降雨量的41.4%，全年以6月份降雨量最多，占年降雨量的14.9%，以12月份降雨量最少，仅44.7mm，占年降雨量的3.4%。