临邑县近50 a 降水变化特征分析

徐 强 胡 玲 鲁 亓

（临邑县气象局，山东临邑 251500）

近年来，天气极端事件不断发生，给气候预测和天气预报工作带来了挑战，全球气候变化目前引起了众多学者的关注，成为一个研究热点。相关研究表明，全球大部分地区的强降水事件频率增加，目前已观测到的高纬地区降水增加和大部分亚热带地区降水略减的趋势仍在持续，但对温带降水的变化趋势没有明确阐述。目前，气候变化的变化趋势已经越来越受到公众关注，我国的许多气象科工作者和气象专家在我国近代气候的变化规律和气候变化对区域气候的影响等方面进行了广泛的研究。

本文通过对临邑县气象台站近50 a（1966-2015 年）的降水资料进行分析研究，分析其月降水量、各级降水日数、大雨和暴雨日数的变化趋势，揭示50 a 来临邑县降水变化的特征，进一步了解和掌握了临邑县的降水变化规律和趋势，对于协助地方政府做好防汛抗旱工作，从而实现保障地方经济、服务当地民生的目标具有重要的指导意义。

1 选取资料和研究方法

1.1 资料 本文所选资料来源于临邑县国家一般气象站（海拔18.5 m），该站位于北纬37° 12′、东经116° 49′。本文所选数据为临邑县气象站50 a（1966-2015 年）的实际观测数据资料，对该站点附近区域具有较好的代表性。由于气象台站迁址对降水资料质量的影响没有其他气象要素大，因此忽略其影响。

本文分别以日降水量≥0.1 mm、≥25.0 mm、≥50 mm、≥100 mm 为标准，将降水日分为雨（雪）日、大雨日、暴雨日、大暴雨日，分析大雨和暴雨的日数和降水强度的变化特征，并用统计方法建立临邑县降水数据序列与时间的一元线性回归方程，根据回归系数判断其变化倾向；计算其与时间的相关系数，以α=0.05 为标准，对相关系数进行检验，判断其在近50 a 的变化趋势。分别普查1966-2015 年临邑县观测站第一次大雨、暴雨的出现日期，选每年最早日期代表该年第1次大雨、暴雨的日期；分别以3 月1 日、4 月1 日为基点，得到第一次大雨、暴雨日期与基点日期的日数插序列，并分析其变化倾向和趋势。

1.2 研究方法 本文对临邑县地区50 a 的气温和降水量的季节、年变化及年代际变化趋势进行了初步分析。其中，季节按照春季（3-5 月）、夏季（6-8 月）、秋季（9-11 月）以及冬季（当年12 月到次年2 月）进行划分。分析采用了一元线性趋势分析以及累积距平方式，分析相关资料序列的变化趋势。

1.2.1 一元线性趋势分析 分析气候要素在某一时间段内的趋势变化一般采用一元线性回归模型进行描述，即：

在式（1）中，y 是气候要素序列，x 是时间序列（本文中为1961-2005 年），b 为线性趋势项，10 b 即为气候要素每10 a 的气候倾向率，用于定量分析气候要素变化的线性趋势。1.2.2 累积距平分析 累积距平是根据数值变化曲线直观判断相关数据变化趋势的方法。在研究气候要素序列时，某一时刻t（t=1,2,...n）的累积距平表示为：

将n 个时刻的累积距平值全部算出，就能绘出累积距平曲线并进行趋势分析。

2 结果与分析

2.1 降水量与气温随年际的变化特征 1966-2015 年，临邑县的年平均气温在11.5℃～14.5℃，其气候倾向率为0.319℃/10 a，大于全国的平均增暖速率0.22℃/10 a。春、夏、秋、冬四季的平均气温都呈现升高趋势，其中冬季增温幅度最大，达到0.604℃/10 a；春季秋季次之，为0.266℃/10 a；夏季增温幅度最小，为0.102℃/10 a。通过对比分析发现，临邑县地区的年平均气温和四季平均气温的变化趋势与全国年平均气温和四季平均气温的变化趋势非常相似，但增暖速率明显地低于全国平均水平。

观测地区在1966-2015年的年降水量为216.4～867.5 mm，气候倾向率为9.9 mm/10 a，年降水量在波动中略有增加，但趋势并不明显，与全国平均年降水量波动略有减少的趋势不同。年降水量最低的年份为1967 年与2014 年，均小于300 mm。该地区的季节降水量呈现出的变化趋势以及变化强度均不相同。前人研究表明，华北地区夏季降水的减少趋势十分明显。春季、夏季的降水量和冬季的降水量呈现增多的趋势，夏季的降水增强幅度最大，为5.95 mm/10 a，冬季降水为0.272 mm/10 a，春季降水气候倾向率为4.37 mm/10 a；秋季降水呈现减少的趋势，为-0.668 mm/10 a。

2.2 气温与降水量的年代际变化特征 1966-1975 年和1976-1985 年的气温偏冷，但气温已经呈现上升的趋势，开始逐渐变暖，之后在1986-1995 年、1996-2005 年和2006-2015 年，气温明显呈升高趋势，并且增温幅度有逐年增大的趋势。四季温度的年代际变化也呈现统一的增暖趋势，春季、夏季和秋季的均温在1996-2005 年开始变暖，冬季均温在1986-1995 年开始变暖。

经过分析发现，观测地区的降水量年代际变化趋势并不明显，变化趋势呈现出先减少后增加的趋势，其中1976-1985 年和1986-1995 年属于降水偏少的年份，1966-1975 年以及1966-2005 年、2006-2015 年属于降水较多的年代。而反观四季降水量，其年际变化比年降水量变化显著，但并没有明显的持续增加或减少趋势，基本是增加和减少交替进行。秋季和冬季降水量的年代际变化幅度较大，春季和夏季降水量的年际变化幅度较小。

2.3 年均温和年降水量累积距平分析 通过分析1966-2015年观测期间的气温累积距平，分析结果显示出1966-2015 年临邑县地区的年平均气温累积距平呈现先下降后上升的“V” 字形趋势，1966-1989年呈现下降趋势，1990-2015年呈现上升趋势，在1990 年达到最低值，说明观测地区的温度从1990 年开始上升，气温突变可能发生在1990 年左右。得出判断：观测地区年平均气温在1989-1991 年发生了由低温到高温的突变。

通过分析观测地区在1966-2015 年的年降水量累积距平发现，观测地区的年降水量经历了较为明显的升降变化过程，拥有3 个极低值点，分别在1970 年、1989 年和2009 年。1966-1970 年，年降水量呈现降低趋势，1970-1977 年呈现逐年增加的趋势，1978-1989 年的年降水量逐渐减少，1990-1997 年的年降雨量逐渐增加，1997 年上升到最大值，1998 年、2009 年的年降雨量在波动中缓慢下降，呈明显减少趋势，并且在2009年下降到最低值。而高于多年平均降水量的年份有1974 年、1976年、1997年和2013年。根据以上分析，由此推断1970年、1989 年和2008 年可能是降水发生突变的年份。

3 降水

3.1 降水日数的年际变化特征 董旭光等发现，山东地区的年降水日数存在明显的年代际震荡，降水日数呈现减少趋势，为-0.232 d/a[1]。1966-2015 年，临邑县地区的年平均降水日数变化在47 ～82 d，平均降水日数为65.66 d，年平均降水日数在波动中逐渐减少，气候倾向率为-1.64 d/10 a，明显高于山东省的平均降水日增速-2.32 d/10 a。董旭光等指出，山东省大雨以及暴雨的空间分布表现为东南多、西北少的分布特征，鲁西北的德州一带降水日数小于67.5 d，与本文得出的结论相似，这主要受海陆位置及地形影响[1]。

相关研究发现，20 世纪60 年代前期的降水日数较多，60年代中后期至70 年代末期的降水日数波动较小，80 年代中后期开始至90 年代前期，降水日数年际波动比较大，山东省历史上干旱比较严重的时期是20 世纪80 年代。2003 年的降水突增，局部发生大涝。从总体上看，20 世纪60 年代中期、90年代初期和21世纪初期是山东省年降水事件变化剧烈的时期，降水的急剧变化导致这段时期出现比较严重的旱涝事件。

本文发现，1966-1978 年的降水日数较多，1975 年的降水日数最多，突破了80 d；但在1980 年前后降水日数明显减少；在1984 年之后，降水日数在降水平均日数附近波动。在临邑县地区春、夏、冬3 季的平均降水日数均呈现减少趋势，而秋季的平均降水日数却呈现出增多的趋势。春、夏、秋、冬四季的降水日数增速分别为-0.204、-1.281、0.378、-0.203 d/10 a。

3.2 大雨与暴雨日数的年际变化特征 1966-2015 年，临邑县地区的年大雨和暴雨日数变化范围分别为2 ～11 d 和0 ～7 d，平均日数分别为6.2 d 和1.9 d。从大雨和暴雨降水日数的年际变化可知，大雨和暴雨日数的趋势较为平缓，变化不大，降水日数的减少并没有影响大雨和暴雨日数的增多。以往研究表明，鲁西北、鲁北的大雨日最少，低于4.3 d。而暴雨日数的分布主要受东亚季风和地形相互作用影响，鲁西北内陆地区的暴雨日数明显减少。暴雨日数较多的时期出现在60 年代和70 年代初期，80 年代前后的暴雨日数较少，90年代至今为波动变化期，在此期间年际变化不均匀。相比之下，暴雨日数的波动程度大于大雨日数。

在本文中，近50 a 来临邑县的大雨和暴雨降水日数均呈现出缓慢增加的趋势，与山东省整体大雨日数减少的趋势不同，其增加趋势分别为0.047、0.048 d/10 a，增加趋势接近。山东省大雨和暴雨历年平均降水日数分别为5.1、2.4 d/a，本文中的大雨日数与山东省整体水平相当，而暴雨日数大于整体水平。

4 结论与讨论

4.1 主要结论 通过对临邑地区1966-2015 年气温和降水量的变化特征进行分析，主要得出以下结论。

1966-2015 年临邑县的年平均气温为11.5℃～14.5℃。观测地区的春、夏、秋、冬四季的平均气温均呈现增加趋势，其中冬季增温幅度最大，春季秋季次之，夏季增温幅度最小。1966-2015 年，观测地区的年降水量为216.4 ～ 867.5mm，气候倾向率为0.027 mm /10 a。春季、夏季和冬季的降水量呈现增多的趋势，春季降水增强幅度最大，秋季降水呈现减少的趋势。

1966-2015 年，观测地区气温的年代际变化呈现明显的增温趋势，1966-1975 年和1976-1985 年气温偏冷，但气温已经开始呈上升趋势，逐渐变暖，1986 年开始上升幅度逐年增大。降水量年代际变化趋势并不十分明显，整体上呈现出先减少后增加的趋势。秋季、冬季的降水量变化幅度较大，春季和夏季的降水量年际变化幅度较小。

通过分析观测期间气温累积距平发现，1966-2015 年临邑县地区年平均气温累积距平呈现先下降后上升的“V”字形趋势，以1990 年为转折点经历了下降- 上升的过程。降水量累积距平结果表明，观测地区年降水量经历了较为明显的升降变化过程，拥有3 个极低值点，分别在1970 年、1989 年和2009 年。

临邑县的年平均降水日数变化在47 ～82 d，平均降水日数为65.66 d，年平均降水日数在波动中逐渐减少，气候倾向率为-1.64 d/10 a。在临邑县地区，春、夏、冬3 季的平均降水日数均呈现减少趋势，而秋季的平均降水日数却呈现增多的趋势。1966-2015 年，临邑县地区的年大雨和暴雨日数变化范围分别为2 ～11 d 和0 ～7 d，平均日数分别为6.2 d 和1.9 d。近50 a 来，临邑县的大雨和暴雨降水日数均呈现出缓慢增加的趋势，与山东省整体大雨日数减少的趋势不同。

4.2 不足与展望 由于资料不足，本文只选用了临邑县气象站的观测资料，其代表意义具有局限性，并且无法从空间角度上对降水强度、降水日数和气温变化进行分析。而由于研究时间跨度较长，会造成数据缺失或者不准确，并且无法对数据进行验证。本次研究只局限于降水和气温，对其他的气象要素进行分析，日后可以引入相应的气象场，并做深入研究气温和降水的影响机制，这将是以后研究工作的重点。同时，分析方法不够全面。本文主要采用了一元线性趋势分析和累积距平分析，分析手段较为单一，只对其变化趋势进行了探讨，接下来的工作应该侧重于其他统计方法的应用。研究表明，在全国气象台站中，城镇站的气象资料大多会受到城市热岛效应增强的影响，在今后的工作中要剔除城市化对地表气温的影响。