喀斯特森林城市遵义55年不同强度降水特征

曾庆雨，白艳芬（遵义师范学院.数学与计算科学学院；.公共管理学院,贵州遵义563002）



喀斯特森林城市遵义55年不同强度降水特征

曾庆雨a，白艳芬b
（遵义师范学院a.数学与计算科学学院；b.公共管理学院,贵州遵义563002）

摘要：分析了遵义市1951～2005年的降水变化趋势，结果表明：遵义市的总降水量无显著变化，但是降水量的变异系数较大；不同月份的降水量和降水频率的变异系数较大。遵义市的降水主要是>10mm降水，其频率能够解释总降水量的26%，而能够增加土壤储水的5～10mm降水，其频率仅仅能够解释总降水量的15%。总的降水频率和秋冬的降水频率呈现显著的下降趋势，表明该市总体呈现干旱趋势，尤其是秋冬季节。降水的变化很可能影响到该城市的景观绿化。

关键词：有效降水；降水频率；降水量；气候

喀斯特区域水缺土少，承载弹性小，很容易造成喀斯特区域旱涝灾害频繁[1,2]，由于降水的异质性加剧了石漠化发展[3]。在喀斯特石漠化程度大的地区降水量有渗漏和潜蚀作用，降水量越大，产生的地下径流量越大，侵蚀越强[4]，造成水土流失越严重，产生恶性循环。5.0mm以下的降雨一般有增加空气湿度、降温的作用，一定程度上可以缓解旱情；5.0mm以上的降雨才能有效补充土壤水分，对植物群落长期稳定发展起到积极的作用[5,6]。有效降水可以补充土壤水分，降水的变化会对区域自然环境的变化产生很大的影响。因此，研究遵义市过去55年降水的变化情况（降水的频率和不同强度的降水），对预测该区域气候的变化以及对森林城市景观的影响具有重要的意义。

1材料及方法

1.1研究区概况

遵义市地处亚热带湿润气候区，夏季平均气温24.1℃，年平均降水量859 mm，海拔高度843.9 m。属亚热带季风气候，是我国的森林城市之一。

1.2数据来源

资料来自中国气象局，用metalab软件统计出遵义市1951～2005年间日降水量<5mm、5～10mm以及>10mm在每月、每季度出现的频率和降水量。

2方法

2.1线性回归

由日降水量<5mm、5～10mm以及>10mm在每月、每季度出现的频率和降水量，可创建线性回归方程：

式（1）中，y为趋势线方程值,k为趋势线的斜率, x为年(x = 1, 2,…, 55)。

2.2变异系数

变异系数的计算参照：变异系数（CV）=标准偏差（SD）/平均值（Mean）×100%

3结果

3.1总降水频率特征

由表1可知，在过去55年间该区域年降水日数为189.33，一年超过一半时间有降水。虽然年总降水日数比较稳定，变异系数较小为9.31%，但是降水频率在不同月份的变异系数较大，在14.94%～33.93%之间，尤其是2月、8月和12月的变异系数在28.44%～33.93%。

表1降水频次变化表

与年总降水日数相比，降水量在5～10mm的变异系数较大为21.25%。1月份5～10mm降水日数的变异系数最大为117.46%，12月和2月的比较接近分别为102.69和109.85%，其它月份的变异系数为59.50%～96.42%。年降水量大于10mm日数变异系数虽然为16.89%，但是不同月份的降水日数变异性大，最高的2月达236.64%，其次是1月和12月分别为226.08%。另外，11月和3月的降水变异系数较大分别为104.68%和126.46%，其它月份的降水变异系数在40.24%～62.07%。

按照季节看，年降水日数相对比较稳定，春、夏、秋、冬的变异系数在11.30%～17.45%之间。降水在5～10mm的降水频率在36.18%～59.15%之间波动，而冬季的变异系数最大为59.25%。>10mm的降水频率与5～10mm的降水频率的变异系数有类似的规律，在冬季最大为152.25%。其余季节在31.05%～39.18%之间。

3.2总降水量特征

由表2可知，年降水量的变异系数为12.96%，但是不同月份的降水量变异系数较大。尤其是3月、8月、9月、11月和12月的变异系数都大于50%，其它月份降水量变异系数在29.03%～48.94%之间。5～10mm的降水量在各月份的变异系数更大，1月、2月、3月、11月和12月的降水量变异系数分别为119.20%、111.68%、97.21%、91.13%和101.35%，其它月份的降水量变异系数在55.03%～55.43%。>10mm的降水量变异系数更大，12月、1月和2月的变异系数都大于200%，分别为207.90%、240.29%和248.92%；3月和11月的变异系数也较大，分别为129.07%和109.64%；其余月份的变异系数在42.74%～77.24%之间变动。总的降水量春、夏、秋、冬的变异系数在22.25%～32.47%之间波动，但是5～10mm的降水量除冬天的变异系数较大（58.49%）外，其余季节的变异系数在37.28%～40.68%之间。>10mm的降水量变异系数冬季达到164.21%，其余季节的变异系数在33.56%～42.93%之间波动。

表2降水量变化表

3.3降水频率和降水量变化趋势

图1总的降水日数与a)>10mm降水日数关系图; b)与5～10mm降水日数关系图

由图1可知，遵义市降水频率主要由>10mm的降水量决定，该降水量能够解释总降水量的26%；而5～10mm的降水日数占总降水量的比重较小，能够解释总降水量的15%，表明遵义的降水主要以>10mm/天的降水形式为主。

图2降水频率变化图a)年降水频率图；b)秋季降水频率图；c)冬季降水频率图

由图2可知，遵义市降水频率呈现显著降低趋势，并以5.3天/10年的速度降低。其中秋季和冬季的降低速率都以2.1天/10年的速度降低（p<0.001）。这表明遵义在秋季和冬季呈现干旱趋势。

图3总的降水量与a)>10mm降水量关系图；b)与5～10mm降水量关系图

由图3可知，遵义市降水量主要由>10mm的降水量决定，该降水量能够解释总降水量的89%；而5～10mm的降水量占总降水量的比重较小，无显著相关性。

图4降水量为5～10mm降水日数变化关系图a)总变化趋势；b)春季

由图4可知，遵义市5～10mm降水日数呈现显著的降低趋势，并以0.96天/10年的趋势降低，在春季以0.55天/10年的趋势降低。5～10mm有效降水日数的降低，表明在该区域呈现出干旱趋势，尤其是春季。

虽然年总降水量没有显著的变化趋势，但是在11月份呈现出显著的降低趋势，并以0.6mm/年的速度降低（p<0.001)。5～10mm的降水总量在1月份和11月份呈现出明显的变化趋势。5～10mm总的降水量呈现显著的降低趋势，并以6.74mm/10年的速度降低；夏季以3.75mm/10年的速度降低；5月以2.86 mm/10年的速度降低。虽然>10mm的降水无明显的变化趋势，但是在1月份>10mm的降水呈现显著的增加趋势。

4讨论

总的来讲，遵义市降水主要由>10mm的降水为主，5～10mm的降水能够增加土壤有效储水量，但这部分降水在总降水量中的贡献较小，这可能是该区域缺水干旱的一个重要因素。总的降水量无明显的变化趋势，但是年际间的变异较大，变异显示为12.96%，属中等变异。由于降水主要以>10mm的降水为主，而且该降水段的变异更大，1年中有5个月的变异系数大于100%，而且冬季3个月变异系数大于200%，变异性极强。其它月份仅1个月变异系数为42.74%，其余的都大于50%，属于强变异性，这样很容易在年际间产生旱涝灾害现象[7]，如2006年出现严重夏旱[8]。

从降水频率来讲，总的降水日呈现显著降低趋势，尤其是秋冬季，这表明在这两个季节更可能出现干旱。由于植物生长在地上和地下的时滞性[10]，秋季主要是植物根系的生长，因此，秋季的干旱很容易影响森林城市下年碳的吸收。5～10mm的降水能够增加土壤有效储水量[5,6]，5～10mm的降水日数有明显降低趋势，表明容易产生干旱。与其它季节相比，春季5～10mm有效降水的变异系数虽然较小，但是呈现明显的降低趋势，说明春季呈现干旱趋势。

由于喀斯特区域土壤调水能力低，这种降水的时空波动，更加容易导致干旱，造成植被退化和土壤恶化，加剧石漠化的危害[3]。另外，由于喀斯特区域生态系统的储水功能较小，>10mm的降水的高变异性，容易造成涝害的发生[9]。

5结论

（1）1951～2005年遵义市总降水日数呈现显著降低趋势，尤其是秋季和冬季。

（2）遵义市降水频率和降水量主要以>10mm的降水为主，5～10mm的降水频率对总降水频率贡献较小。5～10mm的降水量显著影响遵义市的总降水量。

（3）5～10mm的降水频率呈现显著降低趋势，意味着遵义市很容易发生干旱，尤其是春季。

（4）遵义市总的降水量无明显变化趋势，但是降水变异系数呈现中度变异，年际间的波动较大；在不同季节的波动更大。5～10mm的降水波动大，容易出现干旱现象。该区域土壤瘠薄，>10mm的降水波动大，在该区域容易出现涝灾现象。

参考文献:

[1]苏维词,杨华,李华.我国西南喀斯特山区土地石漠化成因及防治[J].土壤通报,2006,37(3):447-451.

[2]唐益群,张晓晖,周洁,等.喀斯特石漠化地区土壤地下漏失的机理研究——以贵州普定县陈旗小流域为例[J].中国岩溶, 2010,29(2):121-127.

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[4]张信宝,刘再华,王世杰,等.锥峰和塔峰溶丘地貌的表层喀斯特带径流溶蚀形成机制[J].山地学报,2011,29(5): 529-533.

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[6]Zhang, BC,Cao JJ, Bai YF,et al.Effects of rainfall amount and frequency on vegetation growth in a Tibetan alpine meadow [J].Climatic Change,2013,118(2):197-212.

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[8]姚兰,姚熠.近48年来遵义市气候变化的特征分析[J].中国农业气象,2010,21(2):194-199.

[9]张信宝,王世杰,白晓永,等.贵州石漠化空间分布与喀斯特地貌岩性降水和人口密度的关系[J].地球与环境,2013,41(1):1-6.

[10]Steinaker,Wilson. Phenology of fine roots and leaves in forest and grassland[J].Journal of Ecology,2008,96(6): 1222-1229.

（责任编辑：朱彬）

On the Features of Precipitation Intensity of Zunyi within 55 Years

ZENG Qing-yua，BAI Yan-fenb
(a.School of Mathematical Sciences, b.School of public policy and Management, Zunyi Normal College, Zunyi,563002, China）

Abstract：The trend of precipitation variation from 1951 to 2005 in Zunyi is analysed, and the result shows that the total precipitation of Zunyi almost remains the same, that the coefficient of variation about precipitation is relatively great. The main precipitation of Zunyi is above 10 mm; its frequency can account for 26%; and it can help moisturize soil to 5～10 mm, whose frequency can only account for 15%of the total precipitation. The whole precipitation frequency and the precipitation frequency in winter and autumn show a saliently downward trend, which means that the climate of Zunyi is dry, esp. in winter and autumn. Therefore, the variation of precipitation has an influence on the landscape of the city.

Key words：effective precipitation; precipitation frequency; precipitation; climate

作者简介：曾庆雨，男，贵州遵义人，遵义师范学院数学与计算科学学院讲师，硕士，主要从事运筹学研究。

基金项目：贵州省科技合作计划项目（黔科合LH字[2015]7050号）

收稿日期：2015-11-12

中图分类号：O213

文献标识码：A

文章编号：1009-3583（2016）-0099-05