建平老哈河流域大气降水资源特征分析

庞爱平 谷慧刚

摘 要：为了使气象为“三农”服务，掌握大气降水资源程度，采用建平气象站1960-2012年各月降水量和降水日数资料，运用气候诊断分析方法，研究建平老哈河流域大气降水资源的变化特征。结果表明：历年降水量和降水日数的年际变化呈减少趋势。其中，年降水量气候倾向率为-4.872mm/10a，年降水日数气候倾向率为-1.412d/10a，≥5.0mm降水日数气候倾向率为-0.031d/10a。降水量和降水日数的年变化则是以7月份为最高值的正态分布。夏季降水减少明显，气候倾向率为-12.094mm/10a。分析大气降水资源的特征变化可为“三农”气象使用技术服务提供依据和参考。

关键词：降水量；降水日数；水资源；变化特征

中图分类号 P426 文献标识码 A 文章编号 1007-7731（2015）14-156-03

1 引言

大气降水是水资源的重要组成部分[1-2]，是人类用水的重要补给源。在气候变暖的情景下，大气降水在不同区域上发生较大的变化，增加了水资源变化的复杂性。大气降水与人类息息相关，所以分析降水资源、掌握变化特征具有重要的实际意义。大气降水区域性分布十分明显[3-4]，诸多学者对不同区域的降水状况和特征变化进行了分析，并对地方水资源建设及农业用水起到了推动作用，如袁应泽等[5]研究了南郑春玉米生产期历年降水分布规律；王伟宏等[6]研究了皖东南地区的降水变化趋势；左洪超等[7]研究了中国近50a气温及降水量的变化趋势；高歌等[8]研究了华北地区气候变化对水资源的影响。本文则以建平老哈河流域为研究区域，分析1960-2012年降水和降水日数变化特征。研究成果可对建平老哈河流域水资源可持续开发、中长期降水评估利用、“三农”服务等提供依据。

2 材料与方法

2.1 资料来源 采用1960-2012年建平气象监测站近53a降水资料，分别计算了各月、季节、年降水量、降水日数，降水日数包括：≥0.0mm/日和≥5.0mm/日。

2.2 分析方法 气候倾向率[9] 用一元线性函数的一次项系数（a）表征气象要素的趋势变化特征。见公式（1）。

[y=ax+b] （1）

式中：y为气象要素，x为年份序列号，b为常数项，a为线性倾向值，也称气候倾向率，一般用10a来表示。a值的大小反映了上升或下降的变化速率。a<0表示y随时间呈下降趋势，反之，a>0表示上升趋势。

极端事件分析运用标准偏差[10]衡量数据值偏离算术平均值的程度，分析降水分散程度，可确定极端事件发生几率。见公式（1）：

[S=（yi-y）2N] （2）

式中，S为标准偏差，N样本数，yi-y为历年值减总体平均数。

3 结果与分析

3.1 年降水量及分布

3.1.1 年降水量年际变化 建平北部老哈河流域年降水量累年平均值为438.0mm，2009年最少为268.9mm，1962年最多为804.4mm，降水极差为535.5mm，极比为2.99倍。依据标准偏差分析，年降水正常值在345～445mm之间，异常偏多（>445mm）有6a，几率为11.3%，分别是：

1962、1977、1990、1991和2010年；异常偏少（<345mm）有9a，几率为17.0%，分别是：1968、1971、1980、1981、1982、2000、2001、2008和2009年。由图1显示，年降水量呈现出减少趋势，气候倾向率为-4.872mm/10a，近53a降水線性减少25.8mm。从各个年代减少平均值分析看，20世纪60年代最多为464.8mm，其次是90年代为453.9mm，70年代为433.6mm，80年代430.1mm，21世纪00年代降水量最少为416.1mm。年代最大相差48.7mm。

图1 建平老哈河流域年降水量年际变化

图2 建平老哈河流域降水量年变化

3.1.2 降水量月、季分布 图2所示，建平老哈河流域降水量月变化呈单峰型，在1960-2012年的53a中统计，7月份最多占年降水量的29.4%，其次是6月和8月分别占年降水量的19.5%和18.1%，1月份最少仅占年降水量的0.3%。降水量主要出现5～9月，占年降水量的90.5%。

春季（3～5月）降水量累年平均为69.9mm，占年降水量的16.0%；其中1983年最多157.5mm，1965年最少18.6mm，极差为138.9mm，极比高达8.5倍。春季年际变化呈增加趋势，线性变化趋势方程为y=0.5378x-998.05，气候倾向率为5.378mm/10a，线性增加降水量28.5mm。

夏季（6～8月）降水量累年平均为293.4mm，占年降水量的67.0%；其中1962年最多674.9mm，2009年最少140.1mm，极差为534.8mm，极比达4.8倍。夏季年际变化呈减少趋势，线性变化趋势方程为y=-1.2094x+2695.3，气候倾向率为-12.094mm/10a，线性减少降水量64.1mm。

秋季（9～11月）降水量累年平均为68.4mm，占年降水量的15.6%；其中2010年最多193.9mm，1982年最少20.3mm，极差为173.6mm，极比高达9.6倍。秋季年际变化呈增加趋势，线性变化趋势方程为y=0.2036x-335.89，气候倾向率为2.036mm/10a，线性增加降水量10.8mm。

冬季（12～翌年2月）降水量累年平均为6.2mm，占年降水量的1.4%；其中1979年最多23.1mm，1974年最少0.0mm。冬季年际变化呈减少趋势，线性变化趋势方程为y=-0.0191x+44.238，气候倾向率为-0.191mm/10a，线性减少降水量1.0mm。

3.2 降水日数及分布

3.2.1 降水日数年际变化 建平老哈河流域≥0.0mm降水日数累年平均为71.2d。1964年最多为94d，降水量为523.6mm；1983年最少为54d，降水量为403.9mm。图3所示，≥0.0mm降水日数年际变化呈减少趋势，气候倾向率为-1.412d/10a，线性减少7.5d。从年代际变化看，20世纪60年代最多为76.3d，其次为70年代为73.2d，80年代最少为66.6d，90年代为71.7d，21世纪00年代为68.5d。

≥5.0mm降水日数累年平均为23.6d。1978年最多为36d，降水量为523.0mm；1980年最少为13d，降水量为305.3mm。图3所示，≥5.0mm降水日数年际变化趋势平稳，气候倾向率为-0.031d/10a。从年代际变化看，各个年代平均降水日数较为接近，期变化依次为：20世纪70年代最多25.4d，其次21世纪00年代为24.1d，60年代为23.4d，90年代为23.1d，80年代最少为22.0d。

图3 降水日数年际变化

图4 降水日数年变化

3.2.2 降水日数月、季分布 图4所示，建平老哈河流域降水日数（≥0.0mm、≥5.0mm）月变化呈单峰型。在1960—2012年的53a中统计，≥0.0mm降水日数，7月份最多平均为13.0d，占年降水日数的18.3%；其次是6月和8月分别为12.1d和10.1d，分别占年降水日数的17.0%和14.2%，1月份最少为1.7d，占年降水日数的2.4%。≥5.0mm降水日数，7月份最多平均为6.4d，占年降水日数的27.1%；其次是6月和8月分别为4.5d和4.1d，分别占年降水日数的19.1%和17.4%，在1960-2012年中1月份没有≥5.0mm降水日数，12月也仅有0.1d，占年降水日数的0.4%。≥5.0mm降水日数主要分别在3月至11月间。

春季（3～5月）≥0.0mm降水日数累年平均为16.4d，占年降水日数的23.0%；2010年最多为29d，1963、1994年最少为10d，极差为19d。依据线性分析，春季≥0.0mm降水日数年际变化平稳，气候倾向率0.074d/10a。≥5.0mm 降水日数累年平均为4.1d，占年降水日数的17.4%；1978、1982年最多为9d，1965、2006年最少仅有1d。依据线性分析，春季≥5.0mm降水日数年际变化呈现增加趋势，气候倾向率0.26d/10a。从年代际平均值变化看，20世纪60年代最少为3.2d，70年代4.3d，80年代4.7d，90年代最多为4.8d，21世纪00年代为4.5d，最大平均相差1.6d。

夏季（6～8月）≥0.0mm降水日数累年平均为35.2d，占年降水日数的49.4%；1962年最多为47d，1982年最少为22d，极差为25d。依据线性分析，夏季≥0.0mm降水日数年际变化呈现减少趋势，气候倾向率-1.366d/10a，线性减少7.2d。≥5.0mm降水日数累年平均为15.1d，占年降水日数的63.9%；1964、1994年最多为23d，1980、2000、2009年最少为8d。依据线性分析，夏季≥5.0mm降水日數年际变化呈现减少趋势，气候倾向率-0.409d/10a。从年代际平均值变化看，20世纪60年代最多为16.3d，70年代16.1d，80年代最少为13.8d，90年代为14.3d，21世纪00年代为15.2d，最大平均相差2.5d。

秋季（9～11月）≥0.0mm降水日数累年平均为14.1d，占年降水日数的19.8%；1976年最多为27d，1966年最少为5d，极差为22d。依据线性分析，秋季≥0.0mm降水日数年际变化趋势平稳，气候倾向率-0.075d/10a。≥5.0mm降水日数累年平均为4.1d，占年降水日数的17.8%；2010年最多为11d，1966、1975、1982、1983年最少仅有1d。依据线性分析，秋季≥5.0mm降水日数年际变化呈现增加趋势，气候倾向率0.165d/10a。从年代际平均值变化看，20世纪60年代为3.7d，70年代最多为4.6d，80年代最少为3.4d，90年代为4.0d，21世纪00年代为4.3d，最大平均相差1.2d。

冬季（9～11月）≥0.0mm降水日数累年平均为5.5d，占年降水日数的7.7%；1974、1990、2000年最多为13d，1974年冬季无降水，极差为13d。依据线性分析，冬季≥0.0mm降水日数年际变化略显减少趋势，气候倾向率-0.045d/10a。

≥5.0mm降水日数累年平均为0.2d，占年降水日数的0.6%；在1960-2012年中，日降水量≥5.0mm日数1979年出现2次，1962、1968、1971、1977、1984、和2009年各出现1次，其它各年冬季均无≥5.0mm日数。

4 结论与讨论

（1）建平老哈河流域降水量存在减少趋势，分析结果与辽宁大部分地区相同[9-10]，但减少的趋势性并不明显。1960-2012年降水量气候倾向率为-4.872mm/10a，近53a降水线性减少25.8mm。春季、秋季降水呈现增加趋势，夏季呈减少趋势，气候倾向率为-12.094mm/10a。降水年变化则以七月为峰值呈正态分布。春夏秋冬四季以夏季降水量最多，占全年的67.0%，春季和秋季降水量接近，分别占16.0%和15.6%，冬季最少仅占1.4%。这种分布特点与作物需水规律相吻合，但在春季和秋季容易出现因大气降水不足而导致大田作物干旱等灾害，从而影响作物产量。

（2）降水日数是衡量降水频次和降水量时间分布的指标，降水日数多并不代表降水量就多，当降水量在降水日数上分配合理，对大田作物生长和产量形成是十分有利的。建平老哈河流域≥0.0mm降水日数变化在54～94d之间（1960—2012年），并呈现出减少趋势，每10a减少约1.4d。有效降水≥5.0mm日数，平均占≥0.0mm降水日数的33.1%，说明建平老哈河流域降水日数的降水有效性仅占全年的1/3，这对大气降水资源达到充分利用是道难题。作为≥5.0mm有效降水日数1960-2012年在13～36d之间变化，而变化趋势表现平稳。

（3）年降水量总趋势的减少，并不代表降水量真正意义上的减少，1962年极端降水量（804.4mm）直接影响了降水年际变化趋势，当剔除1962年这个特殊年份之后，年降水气候倾向率则为2.218mm/10a，整个降水变化则略显增加趋势。

此外，降水日数作为大气降水资源特征值的存在，是对大气降水量有效程度的一个度量。运用有效降水量和有效降水日数的比值进一步研究降水资源的真实性，应该是较接近实际的方法，有待于进一步探索。

参考文献

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