1961—2015年西宁市降水变化特征分析

2018-02-26石明章索生睿祁栋林

现代农业科技 2018年2期

石明章+索生睿+祁栋林

摘要利用1961—2015年西宁市4站逐日降水量资料，采用线性趋势分析方法，分析了西宁市降水量、降水日数及降水集中度的变化特征。结果表明，西宁市降水量和降水日数存在明显的月际和季节变化特征，降水量表现为单峰型，降水日数表现为弱双峰型，5—9月降水量和降水日数占全年的比例分别约83.8%和67.2%。近55年来西宁市年降水量呈现增加趋势，降水日数和降水集中度表现为减小趋势。西宁市各站降水量、降水日数和降水集中指数（PCI）的趋势变化特征各异，二十里铺站降水量和降水日数均呈增加趋势，大通站、湟中站和湟源站降水量表现为增加趋势而降水日数为减少趋势，降水集中度大通站为增加趋势，二十里铺站、湟中站和湟源站表現为减少趋势。

关键词降水；变化特征；降水集中度；气候倾向率；青海西宁；1961—2015年

中图分类号 P468.0+24 文献标识码 A 文章编号 1007-5739（2018）02-0198-03

随着全球变暖所带来的负面影响日益突出，气候变化所诱发的环境问题受到人们的广泛关注，诸多学者对青藏高原各类气象要素（如降雨、气温、蒸发等）进行了大量研究，并取得了一系列进展[1-6]。降雨作为水资源的一个重要方面，其多寡和分布直接影响到区域经济的发展。

西宁市位于青藏高原东北部，平均海拔为2 261.2 m；坐落于湟水干流与南北川支流的汇合处，市区周围四面环山，座落于东北—西北、东南—西南的十字河川谷地，总的地势西北高、东南低。西宁市属于典型的高原内陆半干旱性气候特征，具有多风少雨、昼夜温差大、四季不分明的气候特点。为了更好地了解西宁市降水变化，本文利用1961—2015年青海省西宁市4个气象站降水资料，分析其变化的特征，以期为西宁市合理利用气候资源、优化产业布局、促进农业生产提供科学依据。

1 资料与方法

1.1 资料来源

本文选用1961—2015年西宁市二十里铺、大通、湟中和湟源4个地面气象站逐日降水量数据，以4站算术平均值作为同期西宁市的平均状况，资料由青海省气象信息中心提供，地面气象站基本信息如表1所示。季节划分时间：以3—5月、6—8月、9—11月、12月至翌年2月分别代表春、夏、秋、冬。降水日数为日降水量≥0.1 mm日数的总和。以1981—2010年平均值为气候平均值。

1.2 方法

1.2.1 PCI的计算方法。降水集中度PCI[7]定义如下：

式（1）中pi为第i月的降水量。由式（1）可知，若年降水量都集中在1个月内，则PCI值为100，达到最高；若年降水量均匀分配在12个月，则PCI值达到最小，约为0.08。在实际应用中，国际上多定义当PCI≤10时，表示其年降水量的月分配较为均匀；当11≤PCI<20时，表示其年降水具有季节性，即年内降水具有一定集中性；而当PCI≥20时，则可认为该地区年降水在年内的分布具有异常集中性，降水的月变化大。利用式（1），通过各站逐月降水量可计算得出各站各年的PCI值，并以4站各年PCI值的算术平均值代表西宁市PCI值。

1.2.2 分析方法。采用一元线性回归方法和变异系数[8]分析近55年西宁市降水量、降水日数和集中度变化趋势和波动幅度。

2 结果与分析

2.1 降水的月际、季节变化

由图1可以看出，西宁市月平均降水量和降水日数分别在1.8～95.0 mm、2.9～17.2 d之间，降水量表现为单峰型分布，降水日数表现为弱双峰型，一年中5—9月为降水量和降水日数的相对高值期，11月至翌年3月是相对低值期，4月开始逐渐增加，8月达降水量全年最大值，7月达降水日数全年最大值，之后逐月波动下降，5—9月是全年降水量和降水日数最大的5个月，占全年的比例分别约为83.8%和67.2%。

春、夏、秋、冬平均降水量分别为94.5、260.2、103.3、6.9 mm，占全年的比例分别为20.3%、56.0%、22.2%、1.5%，而春、夏、秋、冬平均降水日数分别为26.6、49.0、28.9、10.9 d，占全年的比例分别为23.0%、42.5%、25.1%、9.4%。四季降水量的变异系数分别为0.34、0.20、0.29、0.47，四季降水日数的变异系数分别为0.21、0.10、0.21、0.38，可以看出西宁市降水量和降水日数存在着明显的季节变化，夏季最大，秋季、春季次之，冬季最小，而变异系数在冬季最大，春季、秋季次之，夏季最小。

2.2 降水的年变化

由图2可知，近55年西宁市平均年降水量为464.9 mm，最大降水量为1967年的663.2 mm，最小降水量为1991年的312.4 mm，最大降水量约为最小降水量的2.1倍，近55年西宁市平均年降水日数为115.4 d，最多降水日数为1967年的141.3 d，最少降水日数为1972年的93.8 d，最多降水日数约为最少降水日数的1.5倍，说明西宁市年际降水差异较大，存在明显的丰水年和枯水年。1960—1975年平均年降水量呈减少趋势，1980年以后降水量呈增加趋势，总的线性倾向率为6.7 mm/10年，见图2（a）；降水日数的阶段性变化与降水量的变化相反，1960—1975年平均年降水日数均呈增多趋势，1980年以后降水日数呈减少趋势，总的线性倾向率为-1.2 d/10年，见图2（b），降水量和降水日数均未通过0.05的显著性检验，表明西宁市年降水量和降水日数的变化趋势不明显。

由表2可知，1961—2015年西宁市四季降水均呈现增加趋势，气候倾向率在0.1～4.0 mm/10年之间，冬季降水日数呈增加趋势，其他3季均表现为减少趋势，四季降水量和降水日数均未通过0.05的显著性检验。

由图2（c）可知，近55年来西宁市降水集中度整体表现为减小趋势，减小速率为-0.06/10年，未通过0.05的显著性检验。降水集中度多年平均值为16.9，最大值出现在1979年，为22.6；最小值出现在1982年，为13.9，表示其年降水具有季节性，即年内降水具有一定集中性。降水集中度的线性趋势与3次多项式曲线几乎重合，表明阶段变化不明显。endprint

2.3 降水的年代际变化

由表3可知，在20世纪60年代、70年代和90年代降水量为负距平，80年代与气候平均值基本持平，21世纪00年代为正距平；降水日数在20世纪70年代、90年代和21世纪00年代为负距平，20世纪60年代和80年代为正距平；降水集中度在20世纪70年代和90年代为正距平，60年代与气候平均值持平，80年代和21世纪00年代为负距平。

2.4 降水的空間分布和变化特征

由表4可知，西宁市多年平均降水量湟中站最大，为533.5 mm，大通站和湟源站次之，二十里铺站最小，为387.2 mm。降水量变异系数最大为二十里铺站（0.20），大通站最小（0.15），4站降水量均变现为增加趋势，二十里铺站降水量增加趋势明显，气候倾向率为13.3 mm/10年，大通站、湟中站和湟源站增加趋势均未通过0.05的显著性检验；多年平均降水日数大通站最多（128.1 d），湟中站和湟源站次之，二十里铺最少（99.1 d），降水日数变异系数最大为湟中站和湟源站（均为0.12），二十里铺站和大通站最小（均为0.11），二十里铺站降水日数呈现为增多趋势（2.0 d/10年），大通站、湟中站和湟源站降水日数表现为减少趋势（-3.8～-1.2 d/10年），其中大通站通过0.001的显著性检验。西宁市多年平均降水集中度湟中站最小（16.0），大通站和湟源站次之，二十里铺站最大（17.6），降水集中度的变异系数最大为大通站（0.13），最小为湟中站和湟源站（均为0.10），大通站降水集中度表现为增大趋势，二十里铺站、湟中站和湟源站表现为减小趋势，但4站均未通过0.05的显著性检验。

3 结论

利用1961—2015年逐日降水数据，通过统计分析西宁市降水量、降水日数和降水集中指数的分布和变化特征，得到如下结果：

（1）西宁市降水量和降水日数存在明显的月际和季节变化特征，降水量表现为单峰型，降水日数表现为弱双峰型，5—9月为全年降水量和降水日数最大的5个月，占全年的比例分别约为83.8%和67.2%。

（2）近55年来西宁市年降水量呈现增加趋势，降水日数和降水集中度表现为减小趋势。

（3）近55年西宁市各站降水量、降水日数和降水集中指数（PCI）的趋势变化特征各异。二十里铺站降水量和降水日数均呈增加趋势，大通站、湟中站和湟源站降水量表现为增加趋势而降水日数为减少趋势，降水集中度大通站为增加趋势，二十里铺站、湟中站和湟源站表现为减少趋势。

4 参考文献

[1] 王遵娅，丁一汇，何金海，等.近50年来中国气候变化特征分析[J].气象学报，2004，62（2）：230-236.

[2] 卢鹤立，邵全琴，刘纪远.近44年来青藏高原夏季降雨时空分布特征[J].地理学报，2007，62（9）：946-958.

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