宝鸡市春季第一场透雨时空分布特征

雷 雯, 张向荣, 何可杰, 孟妙志

(1.宝鸡市气象局，陕西 宝鸡 721006；2.西安市阎良区气象局，陕西 西安 710089)

我国北方地区对春季第一场透雨的研究较多。卞韬[1]等采用EOF、REOF和线性趋势分析了石家庄春季首场透雨的时空分布特征，采用相关分析分析了首场透雨日期与春季、夏季降水的关系，并对首场透雨的典型环流特征进行了分析。李辑[2]等分析了辽宁春播期第一场透雨出现日期和透雨量的季节分布特征和年际年代际变化特征及透雨出现日期和透雨量与播种期降水量的关系。侯庆国[3]、葛徽衍[4]等人分别对陕西榆林、延安春季第一场透雨的气候特征和分布状况及环流形势进行了研究。针对陕西关中西部的春季透雨研究基本为空白。

宝鸡市位于陕西省关中西部，属暖温带半干旱半湿润大陆性季风气候。受季风影响，干旱在春季发生的频率高达47.6%[5]，是宝鸡春季主要的农业气象灾害。春季第一场透雨可抑制春季旱情，对处于关键期的越冬作物生长发育和产量形成，秋田作物的适时播种以及春季森林防火至关重要。开展宝鸡地区春季第一场透雨气候特征分析，提高透雨日期和雨量的预测准确率，对春季抗旱、指导农业生产和森林防火提供科学依据。

1 资料与方法

1.1 研究地域概况

宝鸡地处东经106°18′～108°03′，北纬33°35′～35°06′。地质构造复杂，东、西、南、北、中地貌差异大。南、西、北三面环山，山、川、原兼备。行政辖区3区9县，各县区地理位置划分为中东部川塬区：渭滨区、金台区、陈仓区、凤翔县、岐山县、眉县、扶风县；北部山区麟游县、千阳县、陇县；南部山区太白县、凤县。年平均气温为8.1～13.5 ℃，年降水量569.7～712.9 mm。

年日照时数1 614.2～2 171.8 h。

1.2 春季第一场透雨标准

研究参考陕西省气象局透雨标准[6]，结合当地气候特点，定义宝鸡春季第一场透雨：每年春季3-5月首次出现过程降水量≥20 mm(降水过程中允许有一天无雨)或日降水量≥15 mm的一次降水天气过程为春季第一场透雨。无透墒雨年定义为宝鸡市春季≥2/3站无透雨的年份。

1.3 研究资料

研究采用宝鸡市11个国家气象站1981-2019年3-5月逐日降水资料，统计宝鸡春季第一场透雨出现时间和降水量，分析春季第一场透雨的气候特征。

1.4 研究方法

按春季第一场透雨标准，利用宝鸡1981-2019年11个站的降水资料，统计各站透雨日期和过程雨量。对透雨日期进行编码，形成透雨编码日期序列：将春季第1天3月1日记为1，3月31日记为31，4月1日记为32，5月1日记为62，依次类推，5月31日记为92，计算各站春季第一场透雨日期序列平均值。若透雨日期晚于6月1日，则视为无透雨，在计算平均值时，不将该年计算其中。

笔者采用变异系数 C·V 表示变量多年变化的稳定性。变异系数 C·V =( 多年标准偏差S /多年平均值x)×100%。

世界气象组织对气候异常提出2种判别标准，本文采用距平大于标准差的2倍作为异常标准[7]。对宝鸡春季第一场透雨日期序列求距平和标准差。标准差值为16.8，规定距平≤-33.6为异常偏早，-33.6<距平≤-16.8为偏早年，-16.8<距平<16.8为正常年，16.8≤距平<33.6为偏迟年，距平≥33.6与未出现春季透雨的年份为异常偏迟年。

气候突变是气象要素变化过程中存在的某种不连续现象。因此常用累积距平曲线来确定其计算指标[8]：

(1)

(2)

2 春季第一场透雨时空分布特征

2.1 出现日期空间分布特征

宝鸡春季第一场透雨的平均出现日期为4月13日。计算各站春季第一场透雨的平均出现时间和变异系数(表1)。由表1可知，眉县出现最早，为4月4日；麟游次之，为4月6日；陇县、太白和凤县出现较晚，出现时间分别为4月20日、21日和24日。由此可见中东部川塬区和东北部山区麟游出现时间较早，北部山区千阳和陇县出现较晚，南部山区太白和凤县出现最晚。出现时间由中东部向西北和西南部逐渐推后。全市最早和最晚出现日期相差20 d，说明透雨出现时间具有明显的局地性变化特征。各站春季第一场透雨出现时间的变异系数为31%～63%。变异系数较大，说明各站春季第一场透雨每年出现时间差异较大，不稳定。1981-2019年中全市于2004年春季≥2/3站无透雨出现，为一次无透墒雨年。

表1 宝鸡市各站春季第一场透雨最早、最晚时间，年平均出现时间及变异系数(月-日)

根据气候异常划分标准对宝鸡各站春季第一场透雨出现日期距平值求频率(表2)。由表2可知，异常偏早年频率中东部川塬区高于南北部山区各县(麟游除外)；偏早年频率中东部川塬区高于南北部山区凤县、太白、陇县等县，凤县无偏早年份出现；偏迟年频率中东部川塬区低于南北部山区(麟游除外)；异常偏迟年频率中东部川塬区低于南北部山区的凤县、陇县和千阳等县。由此也说明宝鸡春季第一场透雨的出现时间中东部川塬区早于南北部山区(麟游除外)。

表2 宝鸡市各站1981—2019年春季第一场透雨出现频率 (%)

2.2 出现日期时间分布特征

利用线性倾向估计的方法分析1981-2019年宝鸡市春季第一场透雨平均出现日期的变化。由图1可以看出，宝鸡地区透雨出现日期近39 a总体呈偏晚趋势，线性趋势为2.7 d·10 a-1(未通过0.05的信度检验)，即每10 a偏晚近3 d。

计算宝鸡1981-2019年春季第一场透雨平均出现时间累计距平。由累积距平曲线(图2)可以看出 ：39 a中宝鸡透雨出现时间主要分为三个阶段：20世纪1981-1999年为偏早期，21世纪2000-2013年为偏晚期，2014-2019年又进入偏早期。透雨出现日期累计距平的绝对值在1999年达到最大，为-89。计算其所对应的信噪比，结果小于1，没有达到气候突变的标准，说明1999年不是气候突变年，而是透雨偏早年向偏晚年的转折年。

按照透雨出现的三个阶段，统计各站透雨3-5月的出现场次(表3)。可以看出，39 a中各站无透雨的出现频率为6%，春季第一场透雨出现在3月的频率为27%，4月为43%，5月为23%。1981-1999年偏早期，春季第一场透雨出现在4月的频率最多，为50%，3月为38%，5月为13%；2000-2013年偏晚期，春季第一场透雨出现在5月的频率最多，为49%，4月为39%，3月为13%；2014-2019年偏早期，春季第一场透雨又转变为4月频率最多，为52%，3月为39%，5月为8%。可见在偏早期春季第一场透雨多出现在4月。在偏晚期春季第一场透雨多出现在5月。总体以4月出现频率最多。

表3 宝鸡市1981-2019年各站春季平均第一场透雨出现场次

2.3 春季第一场透雨雨量分布特征

利用线性倾向估计的方法分析1981-2019年宝鸡市春季第一场透雨雨量与时间的关系。发现扶风、风县2站多年透雨雨量基本无变化。岐山和麟游分别约以0.5 mm·10 a-1和0.6 mm·10 a-1的递减率逐年减少，其他各站以0.7～2.5 mm·10 a-1的递增率逐年增加。太白县递增速率最大，其相关系数为0.37，通过0.05的信度检验，其他站未通过0.05的信度检验，说明其他站透雨雨量与时间的相关性不显著。

将宝鸡各站春季第一场透雨的过程雨量用R来表示。统计过程雨量R在春季不同月份的场次分布如表4所示。发现春季第一场透雨过程雨量各站出现在25 mm≤R<50 mm的频率为42.1%～60%，是除眉县外各站出现频率最多的量级。南部山区太白和凤县基本出现在4-5月。川塬区多出现在3-4月；出现在20 mm≤R<25 mm的频率为22.9%～44.7%，是眉县出现最多、其他各站出现次多的量级。凤县、陇县5月出现最多，其他各站3-4月出现较多；出现在15 mm≤R<20 mm的频率为8.6%～21.1%，各站4月出现较多多；R≥50 mm的频率为0～11.4%，是出现最少的量级，其中千阳未出现，岐山多达4次。以4-5月出现较多。

表4 宝鸡市各站春季第一场透雨过程雨量(R)量级出现场次

3 结论

(1) 宝鸡春季第一场透雨的平均出现日期为4月13日。最早出现于4月4日，最晚出现于4月24日。出现时间由中东部向西北和西南逐渐推后，川塬区早于南北部山区(麟游除外)。全市透雨最早和最晚出现日期相差20 d，出现时间具有明显的局地性变化特征。

(2)宝鸡春季第一场透雨异常偏早年频率中东部川塬区高于南北部山区各县(麟游除外)；偏早年频率中东部川塬区高于南北部山区凤县、太白、陇县等县，凤县无偏早年份出现；偏迟年频率中东部川塬区低于南北部山区(麟游除外)；异常偏迟年频率中东部川塬区低于南北部山区的凤县、陇县和千阳等县。由此也说明宝鸡春季第一场透雨的出现时间中东部川塬区早于南北部山区(麟游除外)。

(3)宝鸡春季第一场透雨出现日期近39 a总体呈偏晚趋势，线性趋势为2.7 d·10 a-1(未通过0.05的信度检验)，即每10 a偏晚近3 d。39 a中各站无透雨的出现频率为6%，透雨出现在3月的频率为27%，4月为43%，5月为23%。1981-1999年、2014-2019年属偏早期，透雨多出现在4月。2000-2013年属偏晚期，透雨多出现在5月。总体以4月出现频率最多。

(4)宝鸡各站春季第一场透雨过程雨量出现在25 mm≤R<50 mm的频率为42.1%～60%，是除眉县外各站出现场次最多的量级；出现在20 mm≤R<25 mm的频率为22.9%～44.7%，是眉县出现最多、其他各站出现次多的量级；出现在15 mm≤R<20 mm的频率为8.6%～21.1%；R≥50 mm的频率为0～11.4%，是各站出现最少的量级。