东南地区降水变率特征研究

2020-12-29何静晓李长顺

企业科技与发展 2020年11期

关键词：气象

何静晓李长顺

【摘要】文章采用福建、浙江、江西和广东4省共55个代表站近20年的降水资料，并通过相对变率、变异系数法等方法对东南地区的降水变率进行分析，结果表明：①东南地区降水的季节分布特征为汛期和台风季降水较多，秋冬季降水较少，沿海地区的降水分布呈双峰型特征，内陆地区的降水分布呈单峰型特征。②汛期和台风季降水变率较小;相反的秋冬季降水变率较大。③福建、广东两省沿海的降水变率较大，其余地区的降水变率则相对较小。④近20年华南地区的降水变率年际变化并不明显，但由于2003年东南地区出现大范围的严重干旱，造成21世纪初的降水变率明显增大，特别是浙江省的变化更加明显。通过对东南地区降水变率的分析，可以为东南地区合理蓄水、用水提供科学依据。

【关键词】东南地区;降水变率特征;气象

【中图分类号】P426 【文献标识码】A 【文章编号】1674-0688（2020）11-0055-03

0 引言

众所周知，中国东南部是东亚季风的盛行区，也是中国降水较丰富的地区之一[1]，东南部地区（本文指福建、浙江、江西和廣东4省）的汛期（4～6月）和台风季（7～9月）降水占一年中总降水量的80%以上，秋冬季降水则不足20%。因此，春夏季节降水量的多少直接影响整个东南部地区工农业生产和人民生活的用水问题。

当前，受气候变化的影响，在过去的50年中，中国全国年降水量呈减少的趋势，气候变暖，极端天气事件不断增多，尤其是洪涝与干旱事件的频繁发生导致年际之间的降水量波动变大，从而影响不同地区的水资源及其利用[2-4]。降水变率可以衡量某一区域在某一时刻的降水量的变动程度，该指标可以反映出某一地区在某一时间的降水变化，对该指标进行分析可以在气候变化背景下掌握某一地区降水的变化特征[5]。

东南地区是中国经济较发达的地区之一，降水的变化对该区域有着重要的影响。东南地区的降水多寡除受西风带系统和西南暖湿气流的共同影响外，也是易受台风影响的区域[6-8]。因此，研究中国东南部地区降水变率特征，可为我们进一步寻找降水因子和预报指标打下坚实的基础，同时为合理蓄水和用水提供科学的依据。

1 资料来源与计算方法

1.1 资料来源

综合考虑气象资料的严谨性和代表性及各省气象数据时间尺度和气象站点数据的可得性和完整性，本研究采用1990—2009年福建省（20个代表站）及其相邻的浙江省（11个代表站）、江西省（11个代表站）和广东省（13个代表站）近20年的逐月降水资料进行统计分析。

1.2 降水变率的计算方法

1.2.1 相对变率

降水绝对变率是指某一时期的实际降水量与多年同期平均降水量之差，称为降水绝对变率。然而，为了便于不同地区进行比较，我们采用相对变率的计算方法，即降水绝对变率与多年同期平均降水量的百分比：

式（1）中：CV为降水相对变率;Xi为某站逐年降水量;为某站累年平均降水量;n为资料年数。

1.2.2 变异系数法

相对变率法主要用于单站降水变率的统计分析，对于区域性平均降水状况，采用变异系数法。即

式（2）中：CV为降水变率;σ为某地区降水量的标准差，为某地区某一时间降水量的平均值。

2 近20年东南地区降水变化特征

2.1 东南地区降水的空间分布

为了研究东南地区降水变率特征，要先了解该地域的降水气候特征。中国的东南部地区每年的春季受西南暖湿气流和南海季风槽的影响，雨带最先形成于华南地区的广东省和福建省的南部地区（4月前后），也称华南前汛期。到了初夏（5月前后），由于北方冷空气减弱，南方暖湿气流的加强，因此雨带北抬至福建省中北部及江西省中南部地区。随着西南暖湿气流的进一步加强和北方冷空气的继续减弱，雨带进入长江中下游地区的浙江省和江西省的北部地区，此时正值梅子的成熟季节，所以也称梅雨季。7月份，中国东南部的雨季基本结束，整个东南地区转入副热带高压控制下，天气晴热少雨。在7～9月的夏季中，东南部地区的水资源主要依赖台风。因此，夏季台风影响个数和强度直接决定夏季降水量的多少。东南地区近20年来，降水量较大区域出现在江西省北部和福建省西北部及广东沿海;年降水较少的地区分布在浙江省沿海和福建省沿海。江西省北部地区和福建西北部地区的降水中心发生在每年的5～6月，主要是由西风带系统引起的汛期强降水造成的。广东沿海的降水中心主要是华南前汛期和台风季降水共同造成的。

2.2 降水的季节变化

将4个省辖区内所有代表站的月平均降水量进行平均代表该省的月平均降水量，可分析各省降水的季节性变化（如图1所示）：1～3月和10～12月的降水量是一年中最少的，即东南地区秋冬季降水较少。4～6月的汛期（或梅雨季）的降水是全年最多的，浙江、福建和广东3省的沿海地区在7～9月的台风季还出现降水的次高峰期。所以不难看出，在浙江、福建和广东3省的沿海地区年内降水是呈双峰型分布特征，而江西省和其他省的内陆地区因受台风影响较小，所以年内降水呈单峰型分布特征。

2.3 降水的年代际变化

通过对4个省份年降水量的分析我们可以看到（如图2所示）：2002年以前东南地区年降水量相对较多，2003年以后年降水量相对较少，特别是2003—2004年东南地区出现50年一遇较大范围的严重干旱，年降水量明显偏少，同样1991年也出现了干旱天气，年降水量也相对较少。

3 近20年东南地区降水变率特征分析

3.1 降水变率的季节变化

通过对东南地区4省的降水气候特征进行分析后，我们采用变异系数法计算该地区的逐月平均降水变率。由图3得知：东南地区秋冬季和初春降水变率最大，尤其是福建和广东两省的特征分布更明显。例如，福建省和广东省10月份的降水变率都达到1.2以上，这是因为10月份东南地区沿海的降水是由西风带系统降水和晚台风降水组成的，不同年份由于冷空气强度的不同导致东南地区沿海的降水量有明显的差别;此外，东南地区沿海有可能受到晚台风的影响导致某些年份明显偏多，加上降水平均值较小，导致该地区降水变率大。初春时期，我国大部仍处于冬季风的影响，但福建和广东两省有的年份则受到西南暖湿气流的影响出现较明显的降水过程，导致该地区初春时期的降水变率也较大。

相反，汛期和台风季的降水变率却相对较小。这主要是由于汛期和台风季的降水总量较大，尽管每年降水也出现不同程度的变化，但降水变率却相对较小。不过7月份正是汛期降水和台风季降水的过渡时期，由于汛期结束时间和台风影响时间的不同，因此各年的降水变化相对较大，从而导致7月份的降水变率相对较大。

3.2 降水变率的年代变化

为了分析东南地区四省降水变率的年代变化，以5年为一时间单位计算各省每5年的降水变率（如图4所示）。分析结果表明：近20年华南地区的降水变率年际变化并不明显，但2003—2004年东南地区出现50年一遇的大范围的严重干旱，使得21世纪初的降水变率明显加大，特别是浙江省的变化更加明显。

从图4中还可看出：福建和广东两省的降水变率不但相对较大，而且年代变化也相似。这主要是由于福建省和广东省同处华南沿海地区，在初春时期易受到西南暖湿气流加强的影响而出现较明显的降水过程。此外，在福建省的西北部和广东省的北部分别有武夷山脉和南岭山脉，由于山脉对南下冷空气产生地形阻挡，使不同强度的冷空气在少雨季节降水的不确定性被放大，因而降水变率较大且年代变化相似。

此外，从浙江省历年降水量变化可知，它不但在东南地区4省中降水量是最小的，而且年际变化也最小。但该省2002年的降水量是历年最多的，2003年降水量又是历年最少的，导致它在21世纪初的降水变率明显加大。

3.3 降水变率的空间分布特征

通过计算东南4省各代表站的年平均相对变率，可得到东南地区降水变率的空间分布。江西和浙江两省的降水变率则相对较小，而福建、广东两省沿海的降水变率相对较大。主要原因是尽管东南地区秋冬季和春季降水受西风带系统的影响较为明显，但是福建西北部和广东北部存在地形山脉的阻挡，导致不同年份降水量的不稳定性增大;此外，福建、广东两省沿海地区除受西风带系统影响外，还受西南暖湿气流强弱的变化影响比较明显，使秋冬季和初春季节的降水年际变化较大，从而导致该地区降水变率加大。

4 分析结论

（1）东南地区降水的季节分布特征为汛期和台风季降水较多，秋冬季降水较少，沿海地区的降水分布呈双峰型特征，内陆地区的降水分布呈单峰型特征。

（2）对降水变率的季节性分布而言，汛期和台风季降水量较多，尽管历史降水量也有明显变化，但降水变率却较小;相反的秋冬季节由于平均降水量较小，有的年份也会出现明显的降水过程，所以降水变率反而较大。

（3）对降水变率的空间分布而言，江西和浙江两省的秋冬季和春季降水主要受西风带系统的影响，降水相对稳定，所以降水变率则相对较小;而福建、广东两省沿海除受西风带系统影响外，受西南暖湿气流强弱的变化影响更加明显，即秋冬季和初春季节的降水年际变化较大，所以降水变率较大。

（4）近20年东南地区的降水变率年际变化并不明显，但2003年东南地区出现50年一遇的大范围的严重干旱，造成21世纪初的降水变率明显加大，特别是浙江省的变化更加明显。

参考文献

[1]杜懿，王大洋，阮俞理，等.中国地区近40年降水结构时空变化特征研究[J].水力发电，2020，46（6）：1-4.

[2]王遵娅，丁一汇，何金海，等.近50年来中国气候变化特征的再分析[J].气象学报，2004，62（2）：228-

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[3]许孟英.我国东部地区汛期（5-9月）旬际降水变率[J].地理学报，1982（3）：51-58.

[4]丁一匯，任国玉，石广玉，等.气候变化评估报告（I）：中国气候变化的历史和未来趋势[J].气候变化研究进展，2006（1）：3-9.

[5]谭红建.积云对流参数化方案模拟我国东南沿海及台湾海峡地区降水的适用性[J].应用海洋学学报，39（1）：122-123.