广西天峨近44年来不同等级降水量与降水日数变化特征

王宇

（天峨气象局，广西天峨　547300）

广西天峨近44年来不同等级降水量与降水日数变化特征

王宇

（天峨气象局，广西天峨547300）

利用天峨1971-2013年逐日降水量资料，利用线性趋势和Mann-Kendall突变检验等方法，对天峨不同等级降水量和降水日数的变化特征进行分析。结果表明：年降水量和降水日数均呈减少趋势，降水日数的减少更加显著；小雨量（日数）呈极其显著的减少趋势，中雨量（日数）和大雨量（日数）呈不显著的减少趋势，暴雨量（日数）则呈增加趋势。年降水日数、小雨量（日数）、中雨日数、大雨量、暴雨量（日数）突变特征明显；年降水量（日数）、小雨量（日数）、中雨量（日数）、均有一致的22a主周期变化，而大雨量（日数）均有一致的20a主周期变化，暴雨量（日数）均有一致的26a主周期变化。

天峨；降水量；降水日数；变化特征

在全球气候变暖的背景下，旱涝灾害不断加剧，旱涝灾害的发生不仅与降水量有一定的关系，而且与降水日数的多少也有密切的关系［1，3-10］。因此，对降水量和降水日数的变化分析就变得十分有意义和价值。近年来，有不少学者对降水量和降水日数进行了研究，任国玉等［2］对中国1956-2013年中国大陆降水时空变异规律表明，暴雨量、暴雨日数和暴雨强度最高站点为华南沿海，而小雨量、小雨日数最多的站点主要在江南内陆山区、丘陵；东部季风区山地、丘陵多出现低强度降水，平原和沿海易出现高强度降水；孙凤华等［3］对东北地区降水日数、强度研究表明，1951-2002年东北地区小雨事件对年降水量的贡献率呈显著增加趋势，中雨的贡献率略为减少，大雨和暴雨的贡献率变化不大；东北地区年总雨日减少趋势非常明显，雨日的减少主要体现在小雨日数的减少；年降水强度表现为明显的增强趋势，主要体现为小雨和暴雨强度增强。常军等［4］对黄河流域1961-2010年降水量和降水日数研究得知，黄河流域年降水量和年雨日变化趋势相一致，二者均呈减少趋势，年降水量负趋势的测站数达81.8%，年雨日负趋势达88.8%，即年雨日较年降水的减少趋势更显著，且年降水量和年雨日空间分布特征均呈北少南多。孙杰等［5］对华中地区近1961-2005年来降水变化特征分析表明，华中区域平均年降水日数呈不显著的上升趋势，全区平均年中雨、大雨和暴雨以上日数也呈上升趋势。张立波等［6］对华东地区1961-2010年雨日及降水量的变化特征研究表明，华东地区年雨日和年降水量的长期趋势变化几乎相反，年雨日普遍减少，而年降水量除山东省外却普遍增加，反映年平均的日降水强度增加。张琪等［7］对西南地区1960-2007年降水量和雨日研究表明，西南地区降水量分布整体呈东多西少的分布形态，中雨日和小雨日呈明显减少趋势，暴雨日大雨日均呈增加趋势，极端降水天气日益突出。以上研究均是从整个中国和大尺度区域对不同等级降水量和降水日数进行研究，结果发现不同等级降水量和降水日数在时间上发生了不同程度变化，而在空间上呈现区域特点。

对于天峨不同等级降水量和降水日数变化规律未见文献研究，因此，本研究首次对天峨不同等级降水量和降水量日数变化特点进行研究，以便为天峨未来预防干旱和洪涝灾害等提供参考。

1　资料与方法

1.1资料来源

本研究所用资料为天峨1971年1月1日至2013年12月31日逐日降水量数据，数据经过质量检验，无缺测资料，资料序列完整。常年值以1981-2010年平均值为气候标准值。降水等级划分标准，见表1。降水日数定义为统计时段内日降水量≥0.1 mm日数总和；降水强度定义为年降水总量与该时段降水日数之比。年总雨日数为不同等级降水事件日数的总和。

表1　降水等级划分标准

1.2研究方法

通过一元线性趋势分析［11］、滑动平均法［12］对不同等级降水量和降水日数变化趋势进行分析，Morle小波［13］分析不同等级降水量和降水日数变化周期，对于突变点的检测采用国际气象组织推荐的Mann-Kendall非参数统计检验方法［13-14］，其优点在于不需要样本遵从一定的分布，也不受少数异常值的干扰，更适用于类型变量和顺序变量，计算也比较简便。但有时交叉点较多，有虚假突变点，因此再结合滑动t检验法确定突变点。具体运算步骤见文献［11-14］。

图1　1971-2013年天峨年降水量和降水日数变化趋势

2　结果与分析

2.1不同等级降水量和降水日数变化特征

2.1.1年际变化

图1a为天峨1971-2013年降水量随时间变化趋势，从时间尺度来看，天峨年降水量总体上呈显著（P＜0.05）的减少趋势，倾向率为39.892mm/10a，与靖西［15］、上思［16］、罗城［17］呈增加趋势不一致，而与古秋红［18］、宁玉梅等［19］研究结论一致。最大最小值分别出现在1979年（1670.5mm）和2009年（859mm），极差811.5mm；从5年滑动平均曲线看，年降水量大致经历上升（1971～1983年）—下降（1983～1988年）—上升（1988～1997年）—下降（1997～2013年）4个阶段。

图1b为天峨1971-2013年降水日数随时间变化趋势，从时间尺度来看，天峨年降水日数极其显著（P＜0.001）的减少趋势，倾向率为6.506d/10a，平均每10a减少6.5d，从5年滑动平均来看，年降水日数大致经历上升（1971～1983年）—下降（1983～1988年）—上升（1988～1997年）—下降（1997～2007年）—上升（2007～2013年）5个阶段。2007-2013年降水日数呈上升趋势，与同一时段年降水量呈下降趋势不同步。

表1为1971-2013年天峨不同等级降水量和降水日数线性趋势表，从表1得知，除暴雨量（日数）外，其余不同等级降水量和降水日数趋势系数均小于0。从时间尺度来看，小雨量（-15.313mm/10a）和中雨量（-14.581mm/10a）减少趋势最大，且小雨降水量通过0.001的显著性检验，减少趋势极为显著。大雨量以-7.916mm/10a倾向率呈减少趋势，而暴雨降水量以19.523mm/10a呈增加趋势，但大雨量减少趋势和暴雨量增加趋势均未通过0.05的显著性检验。随着时间的变化，小雨日数（-5.196d/10a）、中雨日数（-0.951d/10a）、大雨日数（-0.082d/10a）均呈减少趋势，且小雨日数的减少趋势通过0.001的显著性检验，减少趋势显著，暴雨日数（0.243d/ 10a）与暴雨量呈同步增加趋势，但未通过0.05的线性检验。

2.1.2年代际变化

表2为天峨1971-2013年不同等级降水量和降水日数年代际变化，由表2知，年降水量在1970s-1980s呈减少趋势，1990s呈增加趋势，21世纪以来呈减少趋势。年降水日数与年降水量变化趋势不同步，年降水日数呈逐年代减少趋势，小雨量在1970s-1990s呈减少趋势，21世纪以来有所回升，小雨日数从1970s-2010s呈逐渐减少趋势，2011-2013年有所回升。中雨量在1980s较1970s减少40mm，1990s较1980s减少5.1mm，21世纪前10a有所回升，2011-2013年又呈回落趋势，中雨日数在1970s-1980s呈减少趋势，1990s-2010s较1980s呈增加趋势，2011-2013a又呈减少趋势。大雨量在1970s-1980s呈减少趋势，1990s较1980s有所回升，21世纪以来呈减少趋势。大雨日数年代际变化趋势与大雨量同步。暴雨量在1970s-1980s呈增加趋势，1990s以来呈减少趋势，暴雨日数年代际变化趋势与暴雨量一致。

2.2不同等级降水量和降水日数突变特征

利用M-K突变检测法对各气候要素进行突变检测，若正序列UFk曲线和逆序列UBk曲线交于一点，并且该点在信度线之间，则该点对应点即为突变点，UFk大于0表明序列呈上升趋势，小于0则表明呈下降趋势，当它们超过信度线时，表明上升或下降显著［13-14］。图2a为天峨年降水量突变图，从图知，在正序列UF和逆序列UB之间于2007年交于一点，但在此之后未突破a=0.05的临界线，且位于端点处，因此，年降水量没有在研究时段内没有发生突变。年降水日数在正序列UF和逆序列UB之间于1985年交于一点，并于1987-2013年突破a=0.05的临界线，呈极其显著的突变减少趋势。

表1　天峨不同等级降水量和降水量日数、降水强度趋势系数

表2　1971-2013年天峨不同等级降水量和降水日数年代际变化

表3为不同等级降水量和降水日数突变年份表，从表3知，小雨量（日数）在α=0.05的置信度下均发生显著的突变减少趋势，且在整个研究时段内小雨降小雨量（日数）UF曲线（图略）均呈下降趋势，都在1991-2013a突破α=0.05的临界线-1.96，呈极其显著的突变减少趋势，突变年份一致为1986a。中雨量在研究时段内未发生突变，而中雨日数在正序列UF和逆序列UB之间于1977年交于一点，并于1988年、1990-1997年突破α=0.05的临界线-1.96，在整个研究时段内UF曲线只在1971-1973年、1979年数值大于0，其余均小于0，减少趋势十分明显。大雨量在正序列UF和逆序列UB之间于1978年交于一点，并于1986-1993年突破α=0.05的临界线-1.96，UF曲线在1992年以前呈下降趋势，1992-1999年UF曲线呈上升趋势，1999-2013年UF曲线变化平稳，但1999-2013aUF曲线数值均未大于0。大雨日数于1985-1993年突破α=0.05的临界线-1.96，但交点位于端点处，一般不可取，在此之后虽有多个交点，但均未突破α=0.05的临界线+1.96，因此大雨日数没有发生突变。暴雨量在正序列UF和逆序列UB之间于1977年交于一点，并于1990-1995年、2001-2004年突破α=0.05的临界线1.96，呈显著的突变增加趋势，UF曲线在1991年以前呈上升趋势，1991年以来呈波动下降趋势，但UF曲线数值均显著大于0。暴雨日数正序列UF和逆序列UB之间于1982年交于一点，并于1991-1992年突破α=0.05的临界线1.96，1991年以前UF呈波动上升趋势，1991年以后呈波动下降趋势，并且UF曲线在2011年以来数值小于0。

图2　1971-2013年天峨年降水量和降水日数突变特征

表3　不同等级降水量、降水日数突变年份

图3　1971-2013a天峨年降水量和降水日数小波实部变换和小波方差图

图3a为天峨年降水量小波实部变换和小波方差图，总的来看，年降水量存在6-8a年际尺度和21-25a、32-35a年代际尺度的周期变化规律，从小波实部变化看，年降水量在21-25a出现明显的高低值交替变化周期，小波方差图表明，年降水量存在2处比较明显的峰值，其中22a年代际变化周期对应峰值最大，震荡最强，为年降水量第一主周期，8a的年际变化周期为第二主周期。从图3b年降水日数小波实部变换图知，年降水日数在21-25a尺度上存在明显的高低值交替震荡，小波方差图显示，年降水日数存在3处比较明显的峰值，其中22a的年代际变化尺度对应峰值最大处，震荡最强，为年降水量日数第一主周期，其次是8a尺度的年际尺度对应第二峰值处，为第二主周期，36a年代际尺度对应年降水日数为第三周期。小雨量存在10a、22a、39a尺度变化周期（图略），其中，22a尺度为小雨量第一主周期，10a和39a对应第二、三周期，小雨日数存在9a、22a、39a尺度变化周期，其中，22a尺度为小雨日数第一主周期，9a和39a分别为第二、三周期。中雨量存在6a、22a、37a尺度变化周期，其中，22a尺度为中雨量第一主周期，6a和37a分别为第二、三周期，中雨日数存在6a、22a、35a尺度变化周期，其中，22a尺度为中雨日数第一主周期，6a和35a分别为第二、三周期。大雨量存在7a、20a、33a尺度变化周期，其中，20a尺度为大雨量第一主周期，7a和33a分别为第二、三周期，大雨日数变化主周期和第二、三周期均与大雨量同步。暴雨量存在2a、10a、18a、26a、42a尺度变化周期，其中，26a尺度为大雨量第一主周期，18a和2a分别为第二、三周期。暴雨日数存在2-3a、13a、18a、26a、42a尺度变化周期，其中，26a尺度为暴雨日数第一主周期，18a和2a分别为第二、三周期。

3　讨论

天峨1971-2013年降水量呈显著的减少趋势，广西［20］呈增加趋势不一致，而与西北［21］和东北［22］分别以-21.404mm/10a和-15mm/10a的倾向率呈减少趋势具有一致性，但减少幅度远大于西北和东北。年降雨日数变化趋势与中国［1，23-24］、黄河流域［4］、华东［6］、西南［7］、山东省［25］具有一致减少趋势性，而与青藏高原［26］呈增加趋势相反。这说明天峨降水量和降水日数表现出区域性特征，这可能与站点数目和起止年限多少有关，此外，也可能与大气环流、地理位置、下垫面等因素不同有关［27-28］。小雨量（日数）、中雨量（日数）、呈减少趋势，而暴雨（日）和强度呈增加趋势，这与张琪等［7］研究结论是一致的。小雨量（日数）呈极其显著的减少和突变，意味着连续无降水日数增多，而暴雨（日数）的增加和显著的突变，这共同预示着天峨发生干旱和极端降水事件的概率在增加。

4　结论

（1）天峨1971-2013年降水量（日数）、小雨量（日数）均成显著的减少趋势，中雨量（日数）、大雨量（日数）呈不显著的减少趋势，而暴雨量（日数）呈不显著的增加趋势。年降水量（日数）的显著减少主要是以小雨量（日数）极其显著的减少贡献最大。年降水量（日数）年代际变化趋势不同步，小雨量（日数）、大雨量（日数）、暴雨量（日数）具有一致的年代际变化趋势。

（2）年降水量与年降水日数突变特征不同步，年降水量未发生突变，年降水日数突变于1985年发生显著的突变减少趋势。小雨量（日数）均于1986年发生显著的突变减少趋势。中雨量（日数）突变特征不同步，中雨量未发生突变，而中雨日数于1977年发生显著的突变减少。大雨量（日数）突变特征也不同步，大雨降水量于1978年发生显著的突变减少，而大雨日数未发生突变。暴雨量（日数）均发生显著的突变增加趋势，暴雨降水量于1977年突变，暴雨日数于1982年突变。

（3）年降水量（日数）主周期均存在22a年代际尺度的变化，而年际变化周期均存在8a尺度的变化。小雨量（日数）均存在22a和39a的年代际变化周期，年际变化周期有差异，小雨降水量存在10a年际变化，而小雨日数存在9a年际变化。中雨量（日数）均以年际变化周期均存在6a尺度变化，而年代际变化周期不同，中雨量存在22a和37a，而中雨日数存在22a和35a。大雨（日数）年际和年代际变化周期同步。暴雨量（日数）年代际变化周期同步，均存在18a、26a、42a尺度变化周期，年际变化周期有所不同，暴雨降水量存在2a和10a年际变化周期，而暴雨日数存在2-3a年际变化周期。

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The different levels precipitation and precipitation days variation characteristics Tian e of Guangxi in recent 44 years

WANG Yu
（1.Tian e Meteorological Bureau in Guangxi，Tiane547300，Guangxi，China；）

Based on Tiane daily precipitation data from 1971 to 2013，using the linear trend，Mann -Kendall test，wavelet analysis etc，analysis Tiane different grade change characteristics of precipitation and precipitation days.The results showed that the annual precipitation and precipitation days all showed a trend of decrease，the decrease of precipitation days even more significant.Small precipitation（days）was extremely significant decreasing trend，the moderate precipitation（days）and large precipitation（days）were not significantly reduce trend，storm precipitation（days）were increased.Annual precipitation days，small precipitation（days），moderate precipitation（days），large precipitation，storm precipitation（days）the characteristic of mutation were obvious.Annual precipitation（days）and small precipitation（days），moderate precipitation（days）had consistent 22a main cycles，the large precipitation（days）were consistent with the 20a main cycles，the storm precipitation（days）were consistent with 26a main cycles.

Tiane；Precipitation；Rainydays.Variation characteristics

P468

A

1673-8411（2015）03-0053-06

2015-04-19

王宇（1988-），男，广西河池人，助理工程师，主要从事地面综合气象观测，qixiangziliao@sina.com