苏州市1988—2017年降雨特性变化分析

徐 勇， 王 谦， 高晓平， 张舒雯， 白瑞泉

(江苏省水文水资源勘测局苏州分局， 江苏 苏州 215129)

降雨是影响气候变化的重要指标之一[1]。随着我国城市化进程的不断发展，不同区域表现出不同的降雨特性，由于降雨的变化导致了干旱、洪涝灾害的发生[2]。有关城市化发展进行对降雨特性的研究，已经有很多学者做了相关探索。针对苏州市城市化进程对降雨特征的影响，陈德超等[3]通过1956—2006年的苏州降水资料，从苏州市城镇和城郊对比的角度，探讨了多年平均降雨的区域差异与城市化进程的关系。李娜等[4]通过1953—2000年降雨资料，分析了城市化对该地区降水量、降雨年内分配、降雨发生次数等的影响。对于近30年以内的降雨特性的分析未有表述，也没有从年代的角度来进行降水量比较分析。本文利用1988—2017年苏州平望、枫桥以及常熟近30年的雨量资料，归纳总结苏州1988—2017年30年间的降雨变化情况，对不同阶段的降雨规律进行比较分析，从而为苏州市的降雨和雨水资源利用以及海绵城市的建设提供参考。

1 资料和方法

本文选取常熟、枫桥、平望3个雨量站1988—2017年的雨量数据，采用滑动平均法对降雨年际变化进行统计分析，并以月份和季节两个角度对应不同的年代阶段开展年内趋势分析。

滑动平均法的计算公式为

(1)

滑动平均法是数据发展趋势拟合技术中比较基础的一种方法，从一组长序列n中，选择一个短序列X代表这段数据的发展趋势，其中K表示序列长度，通常K取奇数，这样平均值可以取到序列X的中项。滑动平均可以有效去除一组长序列中极端点的影响，从而较好地显示长序列的发展趋势。

2 降雨年际变化

根据苏州市区位特点和地理位置分布，分别用常熟、枫桥、平望3个雨量站的雨量数据分析苏州北部地区、中部地区以及南部地区的降雨特点。

2.1 北部地区降雨年际变化

根据常熟1988—2017年30年间降水量随年份变化情况，通过年实际降水量、年代际降水量、多年平均降水量及5年滑动平均值分析降水量随年份变化趋势，常熟1988—2017年降雨年际变化见图1。

图1 常熟1988—2017年降雨年际变化

由图1可以看出：从整体上来看，苏州北部1988—2017年间年降水量变化趋势较明显，通过观察5年滑动曲线可以看出，苏州北部年降水量阶段变化周期约为7～8 a。30年间最大降水量为1 673.3 mm(2016年)，年降水量最小值为721.7 mm(1992年)，30 a平均降水量为1 119.8 mm，年降水量的标准方差为233.2 mm，则多雨年份降雨标准为1 353.1 mm，少雨年份降雨标准为886.5 mm。

由年代际变化趋势曲线可以看出，苏州北部30 a降雨呈阶梯状递增趋势，且在20世纪90年代(1988—1997年)，即首个10年年代际降水量远低于多年降雨平均值。这个阶段包含30 a间5个枯水年的其中4个(1988年、1992年、1994年及1997年)，降水量分别为828.6 mm、721.7 mm、784.3 mm及774.6 mm，20世纪90年代仅包含了1个丰水年份(1991年)，且降水量为1 423.7 mm。在21世纪初(1998—2007年)，年代际降水量较之前10年有所提高，并与多年平均降水量十分接近，该10年年代际降水量值为1 128.14 mm，与多年平均降水量仅差8.4 mm，该10年内出现了2个丰水年(1999年、2001年)及1个枯水年份(2003年)，3个典型年年降水量分别为1 359.8 mm、1 356.6 mm及857.4 mm。在21世纪10年代(1998—2017年)，苏州北部进入雨水较为丰沛的时段，该时段的年代际降水量明显高于其他时段，且在此期间未出现枯水年份，该时段年代际降水量值为1 202.6 mm，其中2015年及2016年为丰水年份，降水量分别为1 576.5 mm及1 673.3 mm，2016年亦是苏州北部30年间雨水最充沛的年份。

2.2 中部地区降雨年际变化

根据枫桥1988—2017年30 a间降水量随年份变化情况，通过年实际降水量、年代际降水量、多年平均降水量及5年滑动平均值分析降水量随年份变化趋势，枫桥1988—2017年降雨年际变化见图2。

图2 枫桥1988—2017年降雨年际变化

由图2可以看出：从整体上来看，苏州中部1988—2017年间年降水量变化趋势较大，通过观察5年滑动曲线可以看出，苏州中部年降水量阶段变化周期约为8～10 a。30 a间最大降水量为1 985.1 mm(2016年)，年降水量最小值为855.0mm(2003年)，30 a平均降水量为1 192.1 mm，年降水量的标准方差为272.7 mm，则多雨年份降雨标准为1 464.9 mm，少雨年份降雨标准为919.5 mm。

由年代际变化趋势曲线可以看出，20世纪90年代至今苏州中部降雨的平均水平低于多年平均值，在20世纪90年代10 a内，仅包含1个丰水年(1993年)，该年降水量为1 561.4 mm，另外包含2个枯水年份(1994年、1997年)，2个枯水年份降水量仅为891.7 mm及883.9 mm。在21世纪初的10年内，年代际降水量较之前10年有所提高，但仍低于多年平均降水量，该10年内出现1个丰水年(1999年)及2个枯水年份(2003年及2005年)，降水量分别为1 766.5 mm、855.0 mm及916.9 mm，其中2003年为30年内降水量最低的年份，21世纪初是近30年间降水量波动最大的时段。2008—2017年，苏州中部进入雨水较为丰沛的时段，该时段的年代际降水量明显高于其他时段，且未出现枯水年份，其中2015—2016年为丰水年份，2016年亦是30年间雨水最充沛的年份。

2.3 南部地区降雨年际变化

根据平望1988—2017年30年间降水量随年份变化情况，通过年实际降水量、年代际降水量、多年平均降水量及5年滑动平均值分析降水量随年份变化趋势，平望1988—2017年降雨年际变化见图3。

图3 平望1988—2017年降雨年际变化

由图3可以看出：从整体上来看，苏州南部1988—2017年间年降水量变化趋势较大，通过观察5年滑动曲线可以看出，苏州南部年降水量阶段变化周期约为7～9 a。30年间最大降水量为1 602.9 mm(1999年)，年降水量最小值为768.0 mm(2003年)，30年平均降水量为1 165.7 mm，年降水量的标准方差为210.4 mm，则多雨年份降雨标准为1 376.1 mm，少雨年份降雨标准为955.3 mm。

通过比较年代际变化趋势曲线与多年降雨平均值可以看出，20世纪90年代及21世纪10年代苏州南部降雨的平均水平在此20年间高于多年降雨平均值，在20世纪90年代10年内，仅包含3个丰水年(1989年、1990年)，降水量分别为1 481.6 mm及1 410.5 mm，另外仅包含1个枯水年份(1989年)，年份降水量为858.1 mm。在21世纪初的10年内，年代际降水量在所调查分析的30年内达到最低，且低于多年降雨平均值，该10年内出现1个丰水年(1999年)及1个枯水年份(2003年)，降水量分别为1 602.9 mm及768.0 mm，即在所调查的30年内，苏州南部降雨最大年份(1999年)及最小年份(2003年)均出现在21世纪初。21世纪10年代是30年间降水量较为稳定的时段。从2008年到2017年间，即21世纪10年代，苏州南部进入雨水较为丰沛且降雨稳定的时段，该时段的年代际降水量高于21世纪初，低于20世纪90年代。且在此期间未出现枯水年份，其中2015年及2016年为丰水年份，降水量分别为1 393.5 mm及1 521.0 mm。

3 降雨年内变化

根据3个代表站的1988—2017年雨量资料，将30年资料系列每10年划分为1个阶段，分析苏州市降水量月度、季节分布规律。

3.1 1988—1997年

1988—1997年，苏州市降雨主要集中在3—9月，月平均降水量分别为337.5 mm、230.3 mm、285.2 mm、543.9 mm、455.1 mm、498.1 mm及253.0 mm，7个月降雨占多年总降水量比重为77.26%，降水较少的年份集中在1月、2月、10月、11月及12月份，多年月平均降水量分别为178.8 mm、201.0 mm、138.9 mm、134.6 mm及112.9 mm，降雨较少年份占多年总降水量比重为22.47%，可见苏州市降雨主要集中在3—9月，即春夏两季降雨较为明显，符合苏州“梅雨”季节降雨特征，降雨时间极不均匀，具有明显随季节变化特征。

3.2 1998—2007年

1998—2007年，苏州市降雨主要集中在3—8月，月平均降水量分别为247.9 mm、247.4 mm、299.5 mm、587.9 mm、384.3 mm及430.3 mm，6个月降雨占多年总降水量比重为71.78%，降水较少的年份集中在2月、10月、11月及12月份，降雨较少4个月份多年月平均降水量分别为200.4 mm、158.4 mm、182.5 mm、140.8 mm，降雨较少年份占多年总降水量比重分别为5.93%、4.69%、5.40%及4.16%，总占比为22.47%，可见苏州市降雨主要集中在3—8月，即春、夏两季降雨仍较为明显，降雨时间极不均匀，具有明显随季节变化特征。

3.3 2008—2017年

2008—2017年，苏州市降雨主要集中在4—10月，月平均降水量分别为278.9 mm、295.9 mm、668.8 mm、451.6 mm、463.0 mm、301.3 mm及243.2 mm，7个月降雨占多年总降水量比重为79.94%，降水较少的年份集中在1月、11月及12月份，多年月平均降水量分别为169.3 mm、196.9 mm、126.2 mm，降雨较少年份占多年总降水量比重为14.56%，可见苏州市降雨主要集中在4—10月，即春夏两季降雨较为明显，具有明显随季节变化特征，降雨时间极不均匀。

与20世纪90年代和21世纪初相比，21世纪10年代总降水量有所增加，且多雨月份有所增加，由20世纪90年代多年月平均降水量280.8 mm升至21世纪初多年月平均降水量281.7 mm，到21世纪10年代多年月平均降水量为305.0 mm，表明近年苏州市降雨总量明显增加，相比较之前月平均降水量增加约20 mm。

4 结 论

通过对1988—2017年苏州市降雨数据进行分析，总结苏州市降雨特征规律。

从时间上看，苏州市在所研究时段内，降水量呈较明显上升趋势，其中21世纪10年代为苏州市降水量最充沛时段，年均降水量为1 214.26 mm；20世纪90年代苏州市降水量较少，年均降水量为1 123.18 mm；从空间上看，苏州中部地区多年平均降水量较大，为1 192.2 mm，其次为苏州南部1 165.7 mm，再次为苏州北部1 119.8 mm，整体上降水量呈从苏州中部向南北两侧降低趋势。

从月度分布上看，苏州市降雨主要集中在3—9月，汛期6—9月降水量最大，占全年降雨51.94%，其中6月降水量最为明显，占全年16.14%；从季节分布上看，苏州市降雨主要集中在春季和夏季，降雨时间极不均匀，具有明显随季节变化特征。

通过20世纪90年代、21世纪初和21世纪10年代3个年代际降雨特征分析，近年苏州市降雨总量明显增加，且多雨月份也有所增加，相比较之前2个年代际，月平均降水量增加约20 mm。