1958—2013年永兴岛降水气候特征分析

冯国富，刘怀明，杨 勇

(1.海南省三沙市气象局，海南 三沙 573100;2.安徽省南陵县气象局，安徽 南陵 241300;3.安徽省祁门县气象局，安徽 祁门 245600)

1 引言

永兴岛位于我国南海西沙群岛东部，东西长1 850 m，南北宽 1 160 m，陆地面积 2.13 km2，是西沙群岛和整个南海诸岛中面积最大的岛屿，同时也是三沙市人民政府驻地。早在 20 世纪 80［1］、90［2］年代就有人分析西沙地区的气候特点，显示其降水是干湿分明的，柳艳菊［3］等对近50 a西沙的降水进行了分析，揭示其降水的波动性较大。而由于地处南海，四周没有淡水来源，降水就成为其居民主要的淡水来源，所以对永兴岛降水变化特征的分析研究对国家促进南海开发有着重要意义。

对降水的气候特征分析的研究由来已久［4-7］，以魏风荣［8］介绍的方法尤为详细，主要有线性倾向趋势法、滑动T检验法、M-K检验法、小波分析等。这其中分析的地区主要集中在大陆地区，而对于南海地区的分析很少，并且没有针对永兴岛降水的相关分析，已查询到文献如林正扬等［9］是对永兴岛的蒸发特征做了相关分析，为此本文通过分析永兴岛的历史降水气候特征，寻找其变化规律，以期为今后当地有效利用降水资源提供依据。

2 资料和方法

本文所用的资料选取永兴岛(16°50'N，112°20'E，观测场拔海高度:4.7 m)1958—2013年逐月降水数据，处理为年降水资料。

文中使用的方法主要有线性趋势倾向分析、累计距平分析、Motlet小波周期分析、M-K突变分析和MTT(滑动T检验)突变分析。

3 降水气候变化特征分析

3.1 降水总量的年际和年代际变化特征

图1是永兴岛1958—2013年年降水量的年际变化曲线图，由图可以看出永兴岛年平均降水量接近1 500 mm，最多出现在1995年，为2 857.1 mm，最少出现在2004年，为529.2 mm。永兴岛的年降水量呈略增加趋势，其线性倾向率为12.2 mm/10 a，但增长趋势并不显著，未通过信度检验，这个与柳艳菊［3］等分析的一致。

图1 永兴岛年总降水量年际变化曲线图

为了能更好地分析永兴岛年降水量的年代际变化，给出其年降水量的累计距平图(图2)。从图中可以看出，永兴岛年降水量阶段性变化显著，历经多个多雨期和少雨期，为从整体上看出其阶段性变化，对其做了11 a滑动平均。可以很清晰地看出，在20世纪60年代中期以前是偏少的;60年代中期到70年代末是一个很强的偏多时期;而从70年代末到21世纪初经历了一个“V”型的变化，先是偏少年，然后又转为偏多年，拐点在1990年附近;进入21世纪后又进入雨量相对偏少的阶段。说明永兴岛的年降水量变化具有较强的年代际变化特征。

图2 永兴岛年降水累积距平和11 a滑动平均图

3.2 降水的年内和年际时间分布特征

为更清晰地看出不同年代降水在年内的分布特征，我们给出图3。可以很看出，永兴岛降水量主要集中在6—11月，占全年降水量的80%以上(21世纪接近80%)，以9月所占比重最大(20世纪80年代除外)，12月至次年5月所占比重不大。其中20世纪70年代、80年代和90年代中8—10月的降水量就占到全年5成以上。最大单月降水量比重最大的为70年代的10月和90年代的9月，单月降水占到全年降水的20%以上。

图3 永兴岛降水量不同年代年内分布特征

图4给出的是月份—年份降水分布图，更加能看出20世纪70年代中后期和90年代中后期单月降水量分别超过600 mm和800 mm，这印证了上述分析。图中阴影部分是单月降水量大于100 mm的月份，也能明显看出永兴岛的降水年内分布主要集中在6—10月，而1—5月降水量大于100 mm的月份极少。从年份的时间变化来看，其主降水月份集中在9月份附近。

图4 永兴岛月降水的年际分布图

3.3 小波分析

为了更好地了解永兴岛年总降水量的周期性特征，给出其Morlet小波分析(图5)。由图可以看出，在20世纪60年代中后期和80年代附近以2～4 a的周期为主，其实60年代中后期的2期信号更加显著。在80年代中期到20世纪末有两个周期信号，分别为2～4 a和5～6 a，以5～6 a的周期信号更为强烈。进入21世纪后周期基本没有通过信度检验，说明近期永兴岛的年降水周期性变化特征不明显。

图5 永兴岛年降水Morlet小波分析

4 总结

利用永兴岛56 a降水观测资料，分析其年总降水量的年际和年代际变化，并对其降水突变和周期变化进行分析，结论如下:

①永兴岛年总降水呈现一个缓慢增长的趋势，其年变化和年代际变化特征明显;通过分析其年代际的变化发现，其经历了一个“偏少—偏多—偏少—偏多—偏少”的过程，且近期处于相对偏少的时期。

②永兴岛降水年内分配不均，主要集中在6—11月，其历史主要降水月份集中在9月份附近。

③通过周期分析，永兴岛年降水主要表现为2～4 a和5～6 a两个周期，但21世纪后的周期特征不明显。

［1］翟建绩.西沙的气候［J］.气象，1982，10.

［2］林爱兰.西沙群岛基本气候特征分析［J］.广东气象，1997，04.

［3］柳艳菊，闫俊岳，宋艳玲.近50 a南海西沙地区的气候变化特征研究［J］.地理科学，2008，28(6).

［4］王勇，李清泉，沈新勇.近50 a江淮地区6—7月降水特征分析［J］.气象科学，2011，31(1).

［5］李广霞，陈传雷，才奎志.辽宁夏季降水变化特征分析［J］.气象与环境科学，2008，31(2).

［6］毛宇清，吴海英，裴海瑛等.近50 a南京夏季降水的气候特征［J］.气象科学，2012，32(1).

［7］郭圳勉，黄先伦，唐钱奎等.广东阳江夏季降水的气候特征分析［J］.成都信息工程学院学报，2011，26(2).

［8］魏凤英.现代气候统计诊断与预测技术［M］.北京:气象出版社，1999.

［9］林正扬，唐海荣.永兴1981—2010年蒸发特征及其影响因子相关性分析［J］.气象研究与应用，2012，33(4).

［10］符淙斌，王强.气候突变的定义和检验方法［J］.大气科学，1992，16(4).