近48 a浙江省不同等级降水变化特征分析

叶 飞，柳 苗

(1．浙江省龙游县气象局，浙江 衢州 324400；2．浙江省气候中心，浙江 杭州 310017)

0 引言

降水是表征气候变化的重要气象要素，与人类生产生活关系极其密切，其多寡受太阳辐射、洋流、大气环流等变化所控制且变化规律十分复杂。近年来，为全面了解降水的气候变化与演变规律，特别是针对汛期和各季节降水的分布特征，不少学者进行了相关研究[1-5]，但目的不同，所研究的方向也不尽然相同。有些学者基于降水是洪涝、干旱等灾害的关键致灾因子，主要对降水日数及强度方面进行研究[6-9]，有些学者将研究侧重于不同等级降水日数等方面的研究，通过气候趋势及各类滤波检验等气候诊断方法，着重对不同等级的降水日数气候特征和变化趋势进行了研究[10-14]。

浙江省位于我国东南，属典型的亚热带亚季风区，人口密集，地区的经济发展和人民生活受降水影响很大。浙江降水日数多，年平均降水日数在158 d左右，其中梅雨期、台汛期极端降水事件多发，造成的经济、财产损失和社会影响也很巨大。在过去，不少学者就浙江降水作了许多研究，但研究多在探讨浙江省降水量的年及季节的变化特征，对降水日数，特别是对降水强度的研究较少[15-21]，或利用站点较少且分布不均匀等造成分析有所偏差。而降水受地形影响较大，需利用更密集的资料做更为详尽的分析。本文利用浙江省1971—2018年逐日降水资料，从不同等级降水日及降水强度等方面分析浙江省不同等级降水的变化趋势，以期对浙江降水的变化规律有进一步的认识，并对生态环境建设和防灾减灾有一定帮助。

1 资料与方法

本研究采用通过国家气象信息中心审核的浙江省62个站点逐日降水数据，考虑到资料完整性，利用1971—2018年的日降水资料作为基础数据。根据中国气象局降水等级划分标准，将前日20时—当日20时的降水总量作为当日日降水量，并将日降水量分为4个等级，其中：小雨为0 mm<降水量<10.0 mm；中雨为10 mm≤降水量<25 mm;大雨为25 mm≤降水量<50 mm;暴雨为50 mm≤日降水量。 降水贡献率S=Ri/Rsum，式中:Ri表示某等级降水日的总降水量，Rsum表示年降水量；降水强度Q=Ri/Rday，式中:Ri表示某降水等级的总降水量，Rday表示该等级的降水日数，降水强度显示该降水等级的降水多少，可以区分出在同一降水等级下降水的多少。本文所用的分析方法如下：线性趋势、滑动平均、相关系数、M-K检验，并对上述采用的统计方法进行检验。

2 不同等级降水日数气候特征

2.1 不同等级降水日数空间分布特征

浙江省1971—2018年各等级平均降水日数的空间分布(图1)显示，浙江省降水日数分布存在由北向南递增的特性，同时受地形影响。年降水日数大值区主要在浙东南地区，其中泰顺站年降水日数最多，为201.7 d；而小值区出现在浙东北沿海，其中嵊泗站出现最少，为130.4 d。小雨日数、中雨日数分布与总日数接近，均为泰顺站最多，嵊泗最少。大雨日数、暴雨日数则呈现东北向西南递增的分布，且随降水等级的上升，对应的降水日数迅速减少。48 a间平均小雨日数为111.9 d，占总降水日数的70.9%；其次为中雨日，为30.0 d，占总降水日数的19.0%；大雨日数为12.0 d，占总降水日数的7.6%；最少为暴雨日数，为4.0 d，仅占总降水日数的2.5%。

2.2 不同等级降水日数的年际变化

图2是浙江省不同等级降水日数序列的M-K检验结果。使用M-K检验能够分析序列变化趋势并检验其突变点。总降水量日数的UF曲线显示，1971—2018年浙江的降水日数呈现显著的减少趋势，其中在1991年前只是处于震荡缓慢减少，减少不明显，自1991—2009年则表现出较快的下降趋势，而后出现了变化，呈现了震荡上升趋势。UF和UB曲线相交于20世纪80年代末，表明浙江的年降水日数在此发生了突变，即降水日数开始出现快速减少的趋势。

小雨日数序列的M-K检验结果(图2b)显示，在1990年之前，小雨日数一直保持围绕0点的波动，气候UF曲线呈下降趋势，2003年突破0.05显著性水平，表现出显著的下降趋势，UF和UB曲线相交于1992—1993年，说明小雨日数在此期间发生突变，由震荡变化转化为显著减少。

图2c给出了中雨日数序列的M-K检验结果，在2009年之前，气候UF曲线表现出明显的下降趋势，而后出现增加趋势，UF和UB曲线相交于1982—1983年，由震荡期转为显著减少。

图2d给出了大雨日数序列的M-K检验结果，大雨日数一直保持围绕0点的波动，说明大雨日数无明显变化。

图2e给出了暴雨日数序列的M-K检验结果，在1986年之前，保持围绕0点的波动，而后气候UF曲线呈增加趋势，达到0.01显著性水平，表现出显著的增加趋势，而后在1999—2009年出现一个不明显的减少趋势，而后继续呈现增加趋势，其突变点主要在1987—1988年和2000年，其后分别出现了快速增加和减少的趋势。

3 不同等级降水强度特征及对年降水总量的贡献

3.1 不同等级降水强度变化特征

1971—2018年浙江省降水日平均降水强度呈现明显的增加趋势，增长率为0.317 mm/10 a，已达到了0.01显著性检验。从年代际看，主要分为4个阶段，其中1971—1979年主要是快速减少的趋势，而后在1979—1999年则出现了一个快速增加的阶段，在1999—2004年出现了一个缓慢的减少，其后又开始快速增加，2014年后又快速减少。

其它各等级降水来看，各等级降水日平均降水强度均有所增加，增长率分别为小雨0.03 mm/10 a、中雨0.01 mm/10 a、大雨0.098 mm/10 a、暴雨0.9 mm/10 a，其中小雨和大雨的平均降水强度达到了0.05显著性检验。从年代际来看小雨的平均降水强度1985年以前先是减少，而后有所增加，在1999之后则呈现震荡走势；中雨没有明显的趋势变化；而大雨则也是出现减少增加而后变化不大的情况，其中1982年前减少，1982—1999年是增加趋势；暴雨则与其他均有所不同，1999年前基本变化大，而后出现一个快速增加的趋势。

图1 1971—2018年浙江省不同等级降水日数空间分布(单位：d)： (a)总降水日数；(b)小雨日数；(c)中雨日数；(d)大雨日数；(e)暴雨日数Fig.1 The spatial distribution of precipitation days of different grades in Zhejiang during 1971 to 2018(Unit：d)：(a)Annual rain days;(b)light rain days;(c)moderate rain days;(d)heavy rain days;(e)rainstorm days

图2 1971—2018年浙江省不同等级降水日数时间变化的M-K检验：(a)总降水日数；(b)小雨日数；(c)中雨日数；(d)大雨日数；(e)暴雨日数Fig.2 M-K test variation of precipitation days of different grades in Zhejiang province from 1971 to 2018：(a)Annual rain days;(b)light rain days;(c)moderate rain days;(d)heavy rain days;(e)rainstorm days

从空间分布上看，浙江省降水日平均降水强度全部为增加趋势，其中66个站中有41个站通过0.05信度检验，其中未通过信度检验的地区主要是湖州、绍兴、浙西南等。并从西北到东南增加趋势呈增大情况，其高值中心位于东南沿海地区，副高值中心位于丽水地区和宁波及台州沿海地区；其低值区则处于湖州、绍兴两个地区。小雨日降水强度大部分均为增加趋势，66个站中有61站小雨降水强度是增加的，但只有7个站通过0.05信度检验；中雨则为40站增加，其中4站通过显著性检验；大雨为44站增加，其中5站通过显著性检验；暴雨则为52站有所增加，其中9站通过显著性检验。

图3 1971—2018年浙江省不同等级降水强度时间变化：(a)总降水日；(b)小雨；(c)中雨；(d)大雨；(e)暴雨Fig.3 The variation of precipitation intensity of different grades during 1971 to 2018 in Zhejiang：(a)Annual rain;(b)light rain;(c)cmoderate rain;(d)heavy rain;(e)rainstorm

图4 1971—2018年浙江省不同等级降水强度年纪变化趋势空间分布(单位：mm/10a)：(a)总降水日；(b)小雨；(c)中雨；(d)大雨；(e)暴雨阴影区表示通过0.05显著性水平检验Fig.4 Distribution of precipitation intensity changes of different grades during 1971 to 2018 in Zhejiang(Unit：mm/10a)：(a)Annual rain;(b)light rain;(c)moderate rain;(d)heavy rain;(e)rainstorm

3.2 不同等级降水对年降水量的贡献变化

从表1中，我们可以得到48 a气候平均的各等级对年降水量的贡献率、最多(少)5 a各等级的贡献率及气候倾向率，结果显示：①对年降水量最大的是中雨，占年降水量的31.70%，其次为大雨，占27.11%，最低的为暴雨，占20.09%；②从年降水量最多(少)5 a的占比情况来看，在最多和最少5 a中，小雨占比与降水量呈明显的反相关，大雨和暴雨占比变化则与降水量一致，但在降水最大的5 a中，中雨和暴雨的占比较平均增加不多，大雨占比增加较多，在降水量最少5 a中则是大雨占比较平均无大变化，但暴雨有较大幅度的减少；③从气候倾向率来看，小雨和中雨的占比均有所减少，大雨变化不明显，但暴雨占比增加较快，其中小雨、中雨、暴雨的气候倾向率通过了99%的置信度检验。

近几年暴雨日数和暴雨雨量占比显著增加，可能与全球变暖造成的暖区暴雨增多有关，图5为浙江省年平均气温时间变化图，增加趋势明显，增长率为0.37 mm/10 a，并达到显著性检验。其中，1986年前为震荡期，其后上升趋势明显，而暴雨日在1987—1988年发生突变(图2e)，转为快速增长期，两者表现出一定的相关性。值得注意的是，1997年以后气温均高于平均值，而有趣的是，暴雨强度在1999后出现快速增加的趋势(图3e)，年平均温度的变化同样对暴雨强度也表现出一定的相关性。

表1 浙江省不同等级降水对年降水量的贡献Tab.1 The contribution of different grades of precipitation to annual precipitation in Zhejiang Province

图5 1971—2018年浙江省年平均温度时间变化Fig.5 The variation of average annual temperature during 1971 to 2018 in Zhejiang

4 结论与讨论

①浙江省降水日数分布存在由北向南递增，同时受地形影响。小雨日数、中雨日数分布与总日数接近，大雨日数、暴雨日数则呈现东北向西南递增的分布。48 a间平均小雨占总降水日数的70.9%；中雨占19.0%，大雨占7.6%，最少为暴雨日数，仅占2.5%。

②浙江降水日数以减少趋势为主，其中在20世纪80年代末发生了突变，降水日数快速减少；小雨日数呈下降趋势，表现出显著的下降趋势，于1992—1993年发生突变，由震荡变化转化为显著减少。中雨日数在1982—1983年突变，由震荡期转为显著减少。大雨日数无明显变化。暴雨日数在1986年之后呈显著增加趋势。

③浙江省降水日平均降水强度呈现明显的增加趋势，增长率为0.317 mm/10 a。其它各等级降水日平均降水强度均有所增加，增长率分别为小雨0.03 mm/10 a、中雨0.01 mm/10 a、大雨0.098 mm/10 a、暴雨0.9 mm/10 a，其中小雨和大雨的平均降水强度达到了0.05显著性检验。从空间分布上，浙江省降水日平均降水强度全部为增加趋势，其中66个站中有41个站通过0.05信度检验，小雨日降水强度有61站增加，中雨为40站增加，大雨为44站增加，暴雨则有52站增加。

④对年降水量贡献最大的是中雨，其次为大雨，最低的为暴雨；在最多和最少5 a中，小雨占比与降水量呈明显的反相关，大雨和暴雨占比变化则与降水量一致，但在降水最大的5 a大雨占比增加较多，在降水量最少5 a暴雨有较大幅度的减少；小雨和中雨的占比均有所减少，暴雨占比增加较快。近几年暴雨日数和暴雨雨量占比显著增加，可能与浙江省气温增暖有一定联系。

1971—2018年浙江总降水日数先减后增、小雨日、中雨日则显著减少，暴雨日显著增多，但降水日平均降水强度则呈现明显增加趋势，这对暴雨洪涝的形成产生重要影响，但具体影响状况还需进一步探索，且对影响不同等级降水的气象条件(水汽输送、大气环流等)需进一步开展研究。