安顺市53年不同等级降水频率与降水量变化特征分析

周文钰　张东海　胡秋红　王兴菊

摘 要：本文对安顺市6个气象站点近53年（1961-2013）的不同等级降水频率和降水量进行分析，结果表明：1）安顺市各地区小雨出现频率最高，暴雨频率最低。2）各地区不同等级降水量年均总值相差较小，小雨等级降水量年均总值与暴雨等级降水量年均总值相当。暴雨等级降水量的年际差异最大。3）安顺市微量降水、小雨、中雨和大雨随时间以减少趋势为主，尤其中雨减少趋势最明显。暴雨发生频率有增加趋势，考虑安顺市极端降水事件可能有增多的趋势。4）安顺市各地区不同等级降水频率和降水量异常均为正值，关岭县为微量降水、小雨和中雨等级降水频率异常与中雨和大雨等级降水量异常的高值中心。不同等级降水频率和降水量异常分布以小雨频率和暴雨降水量的分布最为不均，暴雨降水量高、低值年最大差值位于镇宁县。

关键词：降水频率；降水量

降水因其与人类生产生活以及动植物生长发育息息相关而一直是气象科研业务工作中关注的重点。强降水衍生的滑坡、泥石流等地质灾害将威胁人民生命财产安全，而微量降水至中雨等级降水则与干旱发生相关。

安顺市位于贵州省中西部，近年来极端降水事件出现频繁，2013年出现历史罕见的夏旱，2014年汛期降水异常偏多，强降水频繁出现。

针对安顺市降水的研究多是对季节降水或是强降水的特征分析[ 1-6 ]，也有作者对安顺市不同等级降水日数特征进行过分析[ 7 ]，指出安顺市除暴雨等级日数外，其余等级降水日数以减少趋势为主。

Karl等[ 8-9 ]指出降水的研究应考虑降水量和降水频率的变化，因为同样的降水量下，不同等级降水频率的不同对当地旱涝的发生也会有一定影响。

在此背景下，为更详细了解安顺降水特征，本文将着重讨论安顺市不同等級降水频率和降水量的特征，期望能对前人研究进行补充，也能全面深入认识安顺各等级降水的时空特征，为以后安顺中长期降水预测提供参考依据。

1 资料和方法

本文使用数据为安顺市6个县站（安顺、平坝、普定、镇宁、关岭和紫云）的逐日降水（20时-20时）资料，选取时段为1961-2013年。

使用线性趋势法、合成差值分析、相关性分析等研究安顺市53年不同等级降水频率与降水量变化特征。

降水等级划分标准参照中央气象台降水等级标准并加入微量降水，具体划分等级为：

微量降水（日降水量<0.1mm）；

小雨（0.1～9.9mm）；

中雨（10.0～24.9mm）；

大雨（25.0～49.9mm）；

暴雨（≥50mm）。

由于微量降水的降水量无具体数值，所以本文中仅对微量降水的频率进行分析。

本文中降水频率的概念定义为某年（月）该等级降水发生的次数除以当年（月）所有降水次数的总和[ 10 ]。

如：记N为某年（月）降水的总日数。Nt，Nl，Nm，Nh，Nr，Nd，Ne分别为微量降水、小雨、中雨、大雨、暴雨、大暴雨、特大暴雨在该年（月）的总日数，则某等级降水频率的定义为：

2 降水频率和降水量的空间分布

2.1 降水频率的空间分布

由表1得知，安顺市各地区不同等级降水频率均以小雨频率最大，数值达到60%～66%，其次为微量降水频率（20%～25%），暴雨频率（1%～2%）最低。

各地区不同等级降水频率的标准差显示，不同等级降水频率的年际差异均较小，标准差最大仅达5%。从气候分布来看，安顺市各地区相同等级降水频率分布均匀，降水频率值相差不超过1.2%。

2.2 降水量的空间分布

安顺市各地区不同等级降水量年均总值分布较为均匀（表2）：各等级降水量年均总值在290～380mm内，相同量级的各地区降水量年均总值相差最大不超过81mm。

各地区相同量级降水量标准差同样也较为均匀，以暴雨降水量的标准差最大，数值在132.70～219.25mm内。

由前文所述，各地区的小雨频率均为不同等级降水频率中最高，反映在降水量上可见表中各地区小雨等级降水量年均总值与暴雨等级降水量年均总值相当。

3 降水频率和降水量的年际变化

3.1 降水频率的年际变化

通过对安顺市区域平均不同等级降水频率的年际变化趋势研究发现，仅中雨频率的正趋势和暴雨频率的负趋势分别通过了显著性水平0.01和0.05检验，微量降水年际变化稳定，未呈现出明显趋势变化。

小雨频率和大雨频率分别有增加和略微减少的趋势，但两者皆未通过显著性检验。

3.2 降水量的年际变化

安顺市不同等级降水量的年际变化趋势显示（表4），暴雨降水量有增加的趋势，但其并未通过显著性检验。

小雨、中雨和大雨的降水量均为减少趋势，且小雨和中雨的减少趋势通过了显著性水平0.01检验，大雨的减少趋势通过了显著性水平0.1检验。

结合周文钰等[ 7 ]关于安顺市降水日数的研究结论综合考虑，安顺市微量降水频率虽无明显年际变化趋势，小雨和大雨的频率趋势变化未通过检验，但三者降水日数及安顺市年均降水日数都呈减少趋势，故总体而言，近53年来安顺市微量降水、小雨、中雨和大雨随时间变化以减少趋势为主，尤其中雨减少趋势最明显。需注意暴雨的年际变化趋势虽不明显，但其发生频率却有所增加，表明安顺市极端降水事件可能有增多的趋势。

4 降水频率与降水量的异常

本文参照白静漪等[ 10 ]的研究中使用的合成差值分析来研究安顺市各地区降水频率和降水量的异常情况，具体方法为：在对53年安顺区域平均的各等级降水频率和降水量数据进行标准化处理后的数据中，选取数值≥1的作为高值年，数值≤-1的为低值年。

接着将所有高、低值年份对应的各地区各等级降水频率和降水量进行合成平均，再进行差值计算。选取的各等级降水频率和降水量高、低值年份分别见表5、表6，合成差值结果见表7。

4.1 降水频率异常情况

由表7得，安顺市各地区不同等级降水频率高、低值年差值为一致的正异常。安顺市微量降水频率较高年份比较低年份高出5%～10%，小雨频率高低值年差值为7.4%～15.5%，中雨频率高低值年差值介于3.5%～7.1%间，微量降水、小雨和中雨频率异常均以关岭县为高值中心，数值分别达9.9%、15.5%和7.1%。暴雨频率异常较高年份与较低年份差值较小，仅在1.0%～2.0%之间，则安顺市暴雨频率异常分布均匀。

4.2 降水量异常情况

安顺市各地区不同等级降水量高、低值年差值亦均呈正值（表7）。从分布上看，中雨降水量异常和大雨降水量异常的数值相当，数值范围在168.0～299.0mm间，且二者高值中心均位于关岭县，数值分别为282.2mm和298.7mm。

小雨降水量异常数值范围为81.0～109.0mm，高值中心出现在普定县（108.3mm），暴雨降水量异常的数值变化范围较大，最小差值为205.0mm，最大差值位于镇宁县，数值高达529.0mm，则考虑镇宁县相较安顺市其他县区而言，易出现干旱或洪涝灾害。

5 结论

1）安顺市各地区相同等级降水频率数值分布均匀，不同等级降水频率的年际差异均较小。各地区均以小雨频率最大，数值达到60%～66%，暴雨出现频率最低。

2）安顺市各地区不同等级降水量年均总值分布均匀，各等级降水量年均总值在290～380mm内，由于各地区小雨出现频率高，暴雨出现频率最低，所以各地区小雨等级降水量年均总值与暴雨等级降水量年均总值相当。从各地区不同等级降水量年均总值标准差看出，以暴雨降水量的年际差异最大。

3）近53年安顺市微量降水、小雨、中雨和大雨随时间变化以减少趋势为主，尤其中雨减少趋势最明显。暴雨的年际变化趋势虽不明显，但其发生频率却有所增加，表明安顺市极端降水事件可能有增多的趋势。

4）安顺市各地区不同等级降水频率和降水量异常均为正值，关岭县为微量降水、小雨和中雨等级降水频率异常与中雨和大雨等级降水量异常的高值中心。不同等级降水频率和降水量异常分布以小雨频率和暴雨降水量的分布最为不均，小雨频率较高值年比较低值年高7.4%～15.5%，暴雨降水量高、低值年差值最小为205.0mm，最大差值位于镇宁县，数值高达529.0mm，考虑镇宁县相较安顺市其他县区而言，易出现干旱或洪涝灾害。

参考文献：

[1] 白慧，吴龙.安顺地区暴雨日数年际变化的气候特征[J].贵州气象，2011，02：8-12.

[2] 虞苏青，白慧，褚丽君，詹立刚.安顺区域夜间暴雨时空分布及其影响因子[J].成都信息工程学院学报，2011，04：433-440.

[3] 伍红雨.厄尔尼诺与安顺夏季降水的关系[J].贵州气象，1999，02：23-24.

[4] 王兴菊，罗喜平，吴哲红，肖俊.安顺两次特大暴雨过程的TBB和螺旋度对比分析[J].贵州气象，2013，06：1-7.

[5] 杨忠明，陈贞宏.安顺市近45a气候变化分析[J].贵州气象，2008，02：6-9.

[6] 蒙军.安顺市2012年7月11-19日连续降水分析[A].贵州省气象学会.贵州省气象学会2013年学术年会论文集[C].贵州省气象学会，2013：1.

[7] 周文钰，张东海，吴哲红.安顺地区1961～2013年不同等级降水日数变化特征[J].科技风，2015，23：162-164.

[8] Karl T R，Knight R W，Plummer N.Trends in High-frequency climate variability in the twentieth centuiy[J].Nature，1995，377（21）：217-220.

[9] Karl T R，Knight R W.Secular trends of precipitation amount，frequency，and intensity in the United States[J].Bull.Amer Meteor Soc，1998，79（2）：231-241.

[10] 白静漪.华东区域夏季不同等级降水的异常变化规律及异常环流特征分析[D].南京：南京信息工程大學，2013.

项目资助：

贵州省气象局青年科技基金（黔气科合QN[2015]06号）。

作者简介：周文钰（1991-），女，学士，助工，主要从事短期天气预报工作。