洞庭湖流域无雨日数的变化特征研究

王 婷覃欣欣

（1.湖南师范大学资源与环境科学学院，湖南 长沙 410081；2.中煤科工集团重庆研究院有限公司，重庆 400037）

洞庭湖流域无雨日数的变化特征研究

王 婷1覃欣欣2

（1.湖南师范大学资源与环境科学学院，湖南 长沙 410081；2.中煤科工集团重庆研究院有限公司，重庆 400037）

利用近34年洞庭湖流域38个气象站点1980～2013年的降水数据资料，采用趋势分析法，M-K突变检验法对洞庭湖流域无雨日数的时间和空间特征进行分析。结果表明：在过去34年，区域内年无雨日数最多的季节为秋季，最少为春季。年无雨日数总体呈上升趋势；从季节无雨日数来看，春季、夏季、秋季呈上升趋势，冬季无雨日数呈下降趋势。突变分析表明：年无雨日数可能在1981年、1991年和2006年发生了突变。无雨日数空间分布明显，流域站点春季无雨日数由西北向东南递减；夏季由东部向西部递减；秋季大致由西北向东南增加；冬季无雨日数以东部站点居多。就各个站点来看，流域站点多年平均无雨日整体呈增加趋势，其中年无雨日数最大值出现在永顺，最小值出现在资兴。

无雨日数；突变分析；趋势分析法；洞庭湖流域

近年来，在全球气候变化的背景下，极端天气现象更加频繁。干旱是全球最严重的自然灾害之一。一个地区在长期无降水或降水异常偏少的气候背景下，降水与蒸散收支不平衡造成的水分异常短缺现象即为气象干旱[1]。干旱是水分收支没有达到平衡的自然现象，干旱的持续发展可能导致旱灾的发生[2]。在全球变暖的趋势下，洞庭湖流域所在的长江流域干旱现象频发[3-5]。洞庭湖流域农业发达，农业的发展受干旱影响十分巨大。这使得干旱研究十分必要。干旱可以通过干旱指标来反应。判别干旱的指标有很多，无雨日主要是通过没有降雨的天数来直观反应干旱程度的变化，计算简单便捷，也能在一定程度上反应干旱的特点，故本文利用无雨日数作为干旱的研究指标。

在利用无雨日研究干旱的文献中，顾欣等[6]利用连续无雨日数作为干旱指标研究黔东南地区各季节的极端干期特点，王劲松[7]利用该指标研究西北地区的干期长度的异常气候特征，曾小凡[8]利用年无雨日数和年连续无雨日数对金沙江流域的降水时空特点进行研究。其他关于无雨日数的文献主要集中陕西和甘肃、西藏等地区[9-13]，对湿润地区研究较少，故本文选择洞庭湖流域进行地区研究。通过对无雨日数的变化特征规律研究，侧面反应干旱分布的特点。

1 研究数据和指标

1.1研究区域

洞庭湖流域位于长江流域中下游，属于长江中下游平原地区。流域东西南三面环山，北部开口呈马蹄形，地形复杂多样。流域涵盖湖南，湖北，贵州，广西和重庆等地，其中湖南省占据流域大部分面积，达82.7%。洞庭湖流域属亚热带季风气候，降水充足，年降水量达1500mm左右。

1.2研究数据

本文采用1980年至2013年共34年38个站点的逐日气象资料。逐日气象资料为日降水数据。通过筛选出38个时间系列较完整的气象站点。对于部分缺测数据序列使用克里格插值分析法插值，站点分布如图1所示：

图1　洞庭湖流域38个气象站点分布图

1.3指标方法

无雨日数：为掌握无雨日数的时空变化特征，本文从年无雨日数和四季无雨日数对研究数据进行统计。年无雨日数是指一年中降雨量为微量（降雨量<0.1mm）或者为0的天数，四季无雨日数则是相对应的季节中降雨量为微量或者 0的天数。本文的无雨日数是对流域所有站点的平均。站点多年平均无雨日数则是对某一站点所有年份的平均。

2 结果与分析

2.1无雨日数的季节和年际变化

通过对研究区1980年至2013年38个站点无雨日数的统计，得到历年和四季无雨日数的年变化和趋势分布特点（图2）。

近34年来，春季多年平均无雨日数为40.5天。其中，2011年春季无雨日数最多，达50.9天。1992年为最小值，仅33.6天。最大值与最小值相差17.3天。春季无雨日数在35天以下有3年，45天以下有6年。观察图2a可以看出，春季无雨日整体呈上升趋势，并以2.2天/10年的速度递增（图2a）。

由图2b可知，夏季平均无雨日数为53.3天，多于春季无雨日数。观察图2a，图形的最高点在2013年，为64.1天，最小值在1999年，为39.5天，表明无雨日数的在两者之间波动，整体变化幅度较春季大。这可能与当年夏初的梅雨和夏末的伏旱期的强弱有关。夏季无雨日数在60天以上的有5年，45天以下的有3年。观察一元线性方程可知，夏季无雨日数呈递增趋势，并以0.6日/10a的幅度增加。增加趋势不如春季明显。

秋季平均无雨日数为60.4天，明显高于春季和夏季，这表明秋季干旱概率最大。秋季无雨日数变化幅度也较前两季有所增加。其中，秋季无雨日最大值出现在1992年，达72.7天，无雨日占秋季日数的88.7%。最小值为44.5日，发生在1982年，可推知1992年秋季干旱程度较大。无雨日70日以上有四年，而其他季节无雨日均小于70日。可见秋季是所有季节无雨日最多的季节。秋季无雨日数总体呈增加趋势，平均以1.9日/10a的速度增加（图2c）。

观察图2d可知冬季平均无雨日数为50.6日。无雨日数最大值出现在1998年，为60.9日，最小值为26.2,发生在2013年，为四季无雨日数最低值。冬季无雨日整体呈减少趋势，平均1.1日/10a.

年无雨日数多年平均值为205.5日。最大值发生在2013年，达230.1日。无雨日数最少年出现在1994年，为178.5日。年无雨日整体呈增加趋势，达5.4日/10a。年无雨日数变化趋势较季节无雨日增加趋势更明显。

图2　洞庭湖流域无雨日数的季节和年际变化及趋势

2.2无雨日的突变特点

通过Mann-Kendal检验法对流域内1980年-2013年的多年平均无雨日数进行突变检验分析（图3），得到多年平均无雨日数的突变特点。从图3可以看出，UF曲线上下波动幅度较大。1980～2013年无雨日数大致呈上升趋势。其中，UF曲线在1985～1989年和2007～2013年突破了0.05的显著性水平，表明1985～1989年与2007～2013上升趋势明显。UF曲线和UK曲线在置信区间内有三个交点，分别在1981年、1991年和2006年。这表明无雨日数可能在1981年、1991年和2006年发生了突变。

图3　1980～2013年洞庭湖流域多年平均无雨日数的M-K检验曲线

2.3无雨日的空间变化特征

通过对流域内各个站点的无雨日数进行多年和季节平均得到各站点无雨日数的空间分布特点，利用Arcgis软件对站点的无雨日数进行分级符号化，得到图4。

图4　洞庭湖流域站点的多年和季节平均无雨日数空间分布

春季多年平均无雨日数介于 32.7～49.6天之间。其中无雨日数最多的站点为石门，其次是南县和岳阳，为最少的站点为桂东和南岳山，表明石门，南县，岳阳降雨概率偏小，而桂东和南岳山降雨概率则偏大，这可能与站点所处的地形有关。从全流域看，无雨日数大致呈西北-东南方向减少。

与春季相比，夏季站点多年平均无雨日数有所增加，介于38.1～60.7天之间。多年平均无雨日数最大值出现在岳阳，其次是衡阳和南县。最小值出现在桂东，并明显偏小于其他站点。观察整个流域站点可知，夏季无雨日数空间分布规律大致由流域的东部向西部减小。

秋季站点多年平均无雨日数明显多于春季和夏季，介于50.3～66.9天之间。其中，无雨日数最大值出现在临武，即降雨日数最少；最小值出现在保靖。近34年来，秋季各站点无雨日数普遍偏高。无雨日数空间分布规律与春季相反，由流域东南方向西北方向减少。

冬季站点多年平均无雨日数介于 43.4～60.9天之间。多年平均无雨日最大值出现在石门，其次是南县的岳阳市；最小值出现在南岳山，其次是郴州。全流域站点多年平均无雨日规律大致北多南少。

站点多年平均无雨日数与季节多年无雨日数空间分布规律大体一致。无雨日数介于 177.3～276.6日之间。无雨日数最大值出现在岳阳市，南县和石门，最小值出现在南岳山。整体无雨日数较多的站点以东部居多。

综合全年和四季多年平均无雨日数来看，无雨日数最大值多出现在岳阳，南县和石门，最小值以南岳山和桂东居多。流域站点多年平均无雨日数空间分布规律随季节发生变换。

2.4站点多年无雨日数的变化趋势

利用一元线性回归分析法对站点多年无雨日数进行分析，得到各个站点的多年无雨日数线性回归方程，取回归系数作为各站点的无雨日数的线性趋势系数，结果如表1。

全流域气象站点多年平均无雨日整体呈增加趋势。其中，无雨日数增加最明显的站点为永顺，其次是江华和保靖，回归系数均在 1以上。最小值出现在资兴，其次是南县，趋势系数仅为0.02和0.04，增加趋势不明显。

表1　洞庭湖流域各站点无雨日数的线性趋势

3 结论

利用一元线性回归法，M-K检验分析法以及分级符号化对近34年来洞庭湖流域38个站点的多年无雨日数的时间和空间分布特征进行分析，得到结果如下：

（1）近 34年来，流域多年平均无雨日以秋季最多，达60.4日；其次是夏季和冬季，依次为53.3和50.6日；最少为春季，仅为40.5日。流域春季，夏季，秋季无雨日数均呈增加趋势，冬季呈减少趋势，年无雨日数呈增加趋势。

（2）对流域内无雨日数的突变检验表明，无雨日数在1985～1989年与 2007～2013期间上升趋势明显，并可能在1981年、1991年和2006年发生了突变。

（3）洞庭湖流域无雨日数分布具有显著的空间分布特点。春季无雨日数由西北向东南递减；夏季无雨日数由东部向西部减小；秋季分布规律与春季相反，无雨日数由西北向东南增加；冬季无雨日数以东部站点居多。其中，季节和年无雨日数多出现在石门，岳阳和南县；无雨日数较小的站点以南岳山和桂东居多。

（4）站点多年平均日数整体呈增加趋势，增加趋势最明显的站点为永顺，增加趋势不明显的站点为资兴。

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Characteristics variation of rainless days in Dongting Lake Basin

The characteristic variations of rainless days from 1980 to 2013 were based on the precipitation. The precipitation data of 38 meteorological stations in Dongting Lake Basin using linear regression method, Mann-Kendall test method. The results showed that the rainless days were most in autumn and at least in spring. The annual rainless days tended to increase; rainless days in spring, summer and autumn presented an increasing tendency, while it decreased in winter. Resulting from the Mann-Kendall test method, the abrupt change on annual rainless day may occur in 1981, 1991 and 2006. The spatial characteristic distribution presented obviously, the rainless days decreased from northwest to southeast in spring. It decreased from east to west in summer and increased from northwest to southeast. In winter, the rainless day tended to more at east in the Basin. As for the station, the average annual rainless days tended to increase, and the maximum of the rainless station occurred in Yongshun, the minimum occurred in Zixin.

Rainless day; Mann-Kendall test method; linear regression method; Dongting Lake Basin

P426.616

A

1008-1151(2015)12-0029-03

2015-11-10

王婷（1991-），女，湖南岳阳人，湖南师范大学资源与环境科学学院硕士研究生，从事气候变化研究。