淮河流域蚌埠地区不同等级降水日数时空演变特征

近年来，国内许多学者从降水量、降水日数和降水强度等方向对降水的气候特征和变化规律等方面进行了大量的研究。王小玲等研究发现，年降水量在不同区域有不同的趋势变化，但不同强度级别降水量的趋势变化表现出较为一致的特征，强降水量的变化趋势最为显著，降水量的变化主要由强降水量的变化引起。各级别降水频率变化对降水量趋势的贡献远远大于强度变化，趋势变化主要由降水频率变化产生。伍红雨等研究发现，华南地区降水量受降水强度的变化影响较大，受降水日数变化的影响较小。刘金平等分析了京津冀地区不同等级降水日数及其变化趋势，研究指出京津冀地区小雨日数的空间分布、趋势及高低值位置均与降雨日总数较相似；在一定程度上，小雨日数的空间分布基本可以表征降雨日总数的分布特征。在安徽范围内，谢五三、黄勇等对安徽省降水强度、降水日数进行了研究，但对蚌埠地区不同等级降水日数的研究尚未发现。

本文参照郭军等细化降水等级的思路，对蚌埠地区不同等级降水日数进行了研究，分析了蚌埠地区各等级降水的时空分布及演变特征，可为提高蚌埠市降水预测能力和应对旱涝灾害提供信息支撑。

一、数据与方法

本文所用数据来源于安徽省气象局信息中心，为质控后的2007～2015年蚌埠地区61个气象观测站数据中的逐日降水数据，对其中部分缺测数据通过插值补齐。

本文在中国气象《降水强度等级划分标准（内陆部分）》的24h降水级别定义的基础上，增加了微雨，降水量级共分为6个等级，具体定义见表1。

数据分析上，通过线性倾向估计法计算倾向率，分析降水日数的变化趋势。倾向率的算法为:设某站某气象要素时间序列为y1、y2…yn，用多项式表示:

式中:t为时间，单位为a。

将（1）化为一次直线方程来定量描述:y（t）=a0+a1t

趋势变化率方程为:dy（t）/dt=a1

方程中的系数可用最小二乘法或经验正交多项式来确定，a1为倾向率，其单位为mm/a。

由于蚌埠地区区域气象站点空间分布较为均匀，本文将所有站点降水数据的算术平均值应用为其区域的平均值。

二、结果分析

1.不同等级降水日时间变化

（1）不同等级降水年变化

表2为2007～2015年蚌埠地区多站平均降水日数的统计。由表2可知，2007～2015年蚌埠地区年平均降水日数为103.5d，其中微雨和小雨日占降雨日总数的77.3%，比重最大；中雨日占降雨日总数的14.1%；大雨日占降雨日总数的5.4%；暴雨及以上日数比重最低，只占到总降雨日总数的3.2%。

2007～2015年蚌埠地区降水日数总体上呈增长趋势，但各等级降水日数增减趋势存在差别。其中高等级降水日数减少，低等级降水日数增加。过去9a中蚌埠地区降水日数以0.69d/a的速率增长，即近9a降水量增加了6.6mm。降水日数最多的年份为2014年（118.0d），较平均值偏多14%；降水日数最少的年份为2008年（92.0d），较常年值偏少11%。各等级降水日数上，微雨日、小雨日呈增加的趋势；中雨日基本持平；大雨以上降雨日则呈减少趋势，其中暴雨日减少最明显，减少速率为0.12d/a。

（2）不同等级降水月季变化

表3为2007～2015年蚌埠地区多站不同等级降水日数的月平均。由表3可知，降水日数、微雨和小雨日数、中雨和大雨日数、暴雨以上日数四者基本都呈单峰型分布，峰值均出现在7月；总雨日、微雨和小雨日数在2月及11月各有一个小的较高值；暴雨以上降水日则主要出现在夏季的6～8月和秋季的9月，其他月份只有零星出现。

季节变化上，蚌埠地区四季降水日数相对平均，春、夏、秋、冬四季降水日数分别占总降水日数的 23.59%、34.44%、24.26%和17.67%。其中，7月降水日数最多，占年降水日数的13.14%；1月降水日数最少，只占年降水日数的3.7%。

表1 降水量与雨日对照表（单位：mm）

表2 2007～2015年蚌埠地区多站平均降水日数统计表

表4为2007～2015年蚌埠地区多站平均降水日数的各年季变化。由表可知，在过去的9年间春季降水日数呈弱增加的趋势（0.32d/a），秋季降水日数呈显著增加趋势（1.65d/a）；夏季降水日数呈显著减少的趋势（-1.19d/a），而冬季降水日数无明显变化。秋季降水日数显著增加主要表现为微雨和小雨日的增加，夏季降水日数的减少主要表现为暴雨以上日的减少。

2.不同等级降水日空间分布

图1为2007～2015年蚌埠地区不同等级降水日数的空间分布，由图1a可以看出，蚌埠地区总雨日呈南多北少、东多西少的态势，由西北向东南降水日数递增。总雨日有蚌埠梅桥和五河沱湖两个高值区，最大值分别为119.7d/a和136.4d/a；最小值为蚌埠秦集90.1d/a。

微雨日的空间分布、趋势及高值区位置（图1b）均与总雨日极为相似，同样有蚌埠梅桥和五河沱湖为中心的两个高值区，最大值分别为52.6d/a和62.3d/a。

小雨日的空间分布与降雨总日数分布略有不同，总体上维持了总雨日南多北少的特征，且更为突出。小雨日没有明显突出的大值区，自北向南，小雨日逐渐增多。将微雨和小雨日数累加后，与总雨日的变化趋势的一致性极高，高低值区域分布、趋势和极值位置基本重合。微雨和小雨日的空间分布基本代表了蚌埠地区总雨日的空间分布，表征了总雨日的基本特征。说明总雨日的增长可能是由于微雨和小雨日增长造成的，这与微雨和小雨日占总雨日的比重大（77.3%）较大有关。

表3 2007～2015年蚌埠地区多站不同等级降水日数月平均表（单位：d）

表4 2007～2015年蚌埠地区多站平均降水日数各年季变化表（单位：d）

图1 2007～2015年蚌埠地区不同等级降水日数的空间分布图（单位：d/a）

图2 2007～2015年蚌埠地区不同等级降水日数增减趋势空间分布图（单位：d/a）

中雨日的空间分布不均，态势上与总雨日相反，呈西多东少的态势。高值区主要位于怀远县境内，以怀远北部的龙亢和怀远南部唐集为中心，最大值为17.9d/a。

大雨日总体呈北多南少，东多西少态势。有两个高值区，中心分别位于固镇县北部的褚集、湖沟和固镇本站一带及五河县东部的武桥、朱顶、新集一线，其中，固镇本站的大雨日最多，为6.8d/a。大雨日的高值区分布总体与总雨日和微雨日的低值区位置相当，这可能与固镇北部和五河东部多对流性降水有关。

暴雨以上日的空间分布特征不明显，具有一定的随机性。

2007～2015年蚌埠地区65.6%的站点总雨日呈增多趋势（图2a），除固镇县以外，蚌埠市辖区、怀远西部和中部、五河沱湖区域均出现了正值的高值区，中心值均接近或者超过5.0 d/a，其中以怀远的龙亢农场增多最显著，达到8.0 d/a。总雨日呈减少趋势的站点主要分布在怀远北部、蚌埠市辖区和固镇交界处及蚌埠南部，其中蚌埠的曹老集总雨日的减少趋势最为显著，达到-3.4 d/a。微雨和小雨日累加后，与总雨日的变化趋势基本一致（图2b），高低值区的分布、趋势和极值位置基本重合。微雨和小雨日不仅表征了蚌埠地区总雨日的空间分布特征，还表征了蚌埠地区总雨日变化趋势的空间分布特征。在一定程度上，微雨和小雨日表征了蚌埠市总雨日空间分布的一切特征。

其他量级降水日数变化趋势的空间分布上，随机性较大，继承了怀远西部增长率高值区的态势，但蚌埠市辖区总雨日趋势的高值区则变成其低值区。这也在一定程度上契合了蚌埠地区低等级降水日增加，高等级降水日减少的情况。

三、结论

（1）2007～2015年蚌埠地区年平均降水日数为103.5d，总雨日呈增长趋势，但各等级降水日数增减趋势存在差别，微雨日、小雨日呈增加的趋势；中雨日基本持平；大雨以上日则呈减少趋势。

（2）各等级降水日数基本都呈单峰型分布，峰值均出现在7月；总雨日、微雨日和小雨日在2月及11月各有一个小的较高值；暴雨以上日则主要出现在夏季的6～8月和秋季的9月，其他月份只有零星出现。

（3）蚌埠地区春季降水日数呈弱增加的趋势，秋季降水日数呈显著增加趋势；夏季降水日数呈显著减少的趋势，而冬季降水日数无明显变化。秋季降水日数显著增加主要表现为微雨日和小雨日的增加，夏季降水日数的减少主要表现为暴雨以上日的减少。

蚌埠地区总雨日空间分布上呈南多北少、东多西少的态势，由西北向东南降水日数递增。微雨和小雨日与总雨日的变化趋势基本一致，高低值区的分布、趋势和极值位置基本重合，在一定程度上，微雨和小雨日基本可以表征总雨日的分布特征；中雨日数分布态势上与总降水日数相反，呈西多东少的态势；大雨日数总体上呈北多南少、东多西少态势，存在两个高值中心；暴雨以上日数的空间分布特征不明显，具有随机性■