烟台市多年降水时序变化特征研究

李太利

（蓬莱市水务局，山东蓬莱 265600）

烟台市多年降水时序变化特征研究

李太利

（蓬莱市水务局，山东蓬莱 265600）

本文以烟台市气象站实测数据为基础，采用数学统计方法分析了1961—2015年区域降水时序变化特征。结果表明，烟台市降水年内和年际分配非常不均匀。月尺度降水峰值出现在7月份，季节尺度降水峰值出现在夏季；年际降水呈线性下降趋势，同时经历了显著的“丰--＞枯--＞丰--＞丰”的周期变化过程，降水突变发生在1967年和2008年。结合不同季节的变化特征分析结果，烟台市降水变化特征在绝大程度上由夏季决定。

烟台市；气候变化；降水；时序变化

烟台市位于山东半岛的北部，是环渤海经济圈内重要节点城市、山东半岛蓝色经济区骨干城市、“一带一路”国家战略重点建设港口城市，地理区位优势极其重要。2015年国内生产总值6 446.1亿元，总量在山东省居第2位，在全国大中城市位居第20位，是山东省重要的经济大市，经济地位较高。然而，烟台市是山东省严重的水资源短缺城市之一，人均和亩均水资源量分别只有432 m3和328.1 m3，仅为全国的15.9%和21.6%。水资源短缺已经成为制约烟台市经济和社会发展的严重“瓶颈”之一，水资源供需矛盾日益突出。降水作为烟台市水资源的重要来源之一，其变化对区域经济社会可持续发展有着密切的关系。本文以烟台市市域范围内的气象站实测降水资料为基础，对近60年来区域降水的年内和年际变化特征进行分析研究。研究结果对系统掌握烟台市水资源演变特征、实现以水资源可持续利用保障经济社会可持续发展目标具有重要意义。

1 基础数据与研究方法

项目研究所有资料均来自于中国气象局国家气象信息中心，包括烟台市境内的11个气象站1961—2015年逐日实测资料。

烟台市各个气象站逐日降水资料缺失率均在1%以下，对于缺失的数据采用时间和空间插值2种方法处理。11个气象站的逐日资料均采用Von Neumann Ration（N）、Comulative Deviations （Q/n-0.5，R/n-0.5），Bayesian Procedures（U，A）3种统计方法进行均一性检验，均通过95%置信度检验。

本文重点研究烟台市近60年来降水量的时序变化特征，采用泰森多边形法对气象站进行空间分割。烟台市面降雨量采用站降雨量与该站相对应泰森多边形面积比重相乘获得。趋势变化特征采用线性方程、5年滑动平均方法进行分析，突变变化趋势采用Mann-kendall方法进行检验。

2 降水年内变化特征

根据统计，烟台市1961—2015年多年平均年降水量为686.5 mm。年内逐月降水呈现单峰型分布特征，峰值出现7月份，多年平均降水量为178.5 mm，占全年平均降水量的26.0%；其次为8月份，平均降水量为161.5 mm，占多年平均降水量的23.5%。

就季节而言，夏季（6~8月）降水量约410.0 mm，占全年降水量的59.7%，其次为秋季（9~11月）约136.1 mm，占全年降水量的19.8%，再次为春季（3~5月）的103.0 mm和冬季（12~次年2月）的37.4 mm，分别占全年的15.0%和5.5%。结合烟台市月降水和季节降水分布，可以说明区域年内降水分配极其不均匀。

3 降水年际变化特征

烟台市年降水年际变化非常不均匀，变异系数Cv值为0.21，年最大降水量为1 021.9 mm （1964年），最小降水量为400.2 mm（1999年），极值比为2.55。

绘制烟台市1961—2015年年降水量的线性与5年滑动平均趋势图，见图1。由图1可知，烟台市从20世纪60年代以来，降水呈线性下降趋势，下降速率为14.8 mm/10 a。根据5年滑动平均曲线，烟台市降水呈现明显的周期性变化特征，大体经历了一个“丰--＞枯--＞丰--＞丰”的过程。其中1961—1965年、1971—1978年、2003—2015年处于丰水期，1966—1970年、1979—2002年处于枯水期。丰水期的3个期段（1961—1965年、1971—1978年、2003—2015年）多年平均降水量分别为836.6 mm、775.9 mm、723.6 mm；枯水期的2个期段（1966—1970年、1979—2002年）多年平均降水量分别为650.5 mm和612.9 mm。

图1 1961—2015年烟台市年降水线性与5年滑动平均趋势图

采用MK法分析年际降水的突变变化特征，1961—2015年烟台市降水MK统计值为-1.07，存在2个突变点。第一个突变点发生在1967年，1967年之后烟台市降水呈现震荡型下降趋势；第二个突变点发生在2008年，之后呈现缓慢上升趋势，但是在2014年之后又下降。

分别对烟台市四季降水过程进行分析可知，烟台市降水春季（3～5月）和冬季（12～次年2月）降水呈现线性缓慢上升趋势，上升速率分别为0.5 mm/10 a和0.9 mm/10 a；而夏季（6～8月）和秋季（9～11月）降水则呈现明显的线性下降趋势，下降速率分别为8.2 mm/10 a和8.1 mm/10 a。根据不同季节的5年滑动平均曲线可以看出，烟台市春季、夏季和秋季降水与年降水量一样，表现出“丰--＞枯--＞丰--＞丰”的周期变化过程，丰枯转折的时间点也基本一致；而冬季没有特别明显的丰枯变化过程。采用MK方法分别分析四季的突变特征，春季降水的MK统计值为1.02，突变点发生在2001年，之前降水震荡变化，上升或下降趋势不明显，之后上升趋势明显。夏季降水的MK统计值为-0.97，突变点发生在1967年和2007年，1967年之后降水呈现震荡性下降趋势，2007年之后呈现上升趋势，但2014年之后又下降。秋季降水的MK统计值为-1.69，突变点发生在1975年，之后下降趋势非常明显。冬季降水的MK统计值为0.85，突变点发生在1979年，整个过程降水是呈现震荡型上升趋势。

4 结语

1）1961—2015 年烟台市多年平均降水量约686.5 mm，年内降水非常不均匀。就季节而言，夏季降水最多，占全年降水量的19.8%，降水峰值出现在7月份，占全年总降水量的26.0%。

2）烟台市降水年际变化也非常不均匀。1961—2015年降水呈现线性下降趋势，且经历了明显的“丰--＞枯--＞丰--＞丰”周期性变化过程。降水过程存在2个突变点，分别为1967年和2008年。就季节而言，夏、秋降水呈明显的线性下降趋势，而春、冬季则呈缓慢的线性上升趋势。春季、夏季和秋季同样经历与年降水一样的周期变化过程，冬季则没有。同时，四个季节中只有夏季的突变点与年降水基本保持一致，这说明烟台市年降水在绝大程度上还是由夏季决定的。

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1009-6159（2017）-04-0007-02

山东省自然科学青年基金项目（ZR2015EQ004）、国家自然科学青年基金项目（41501053）和（41501030）联合资助。

（责任编辑 崔春梅）

2016-12-14

李太利（1979—），男，工程师