德州市多年降雨特征分析

张雨，张洪亮，边晓南

（德州市水利局，山东德州253014）

1 前言

气候是人类赖以生存和发展的自然环境的重要组成部分[1]，而水是人类社会发展的基础物质资料，水资源量关系到经济社会发展的各个领域，是人类的生存之本，降雨量是区域水资源量计算的重要依据[2]。由于我国的降水主要是由东南季风带来的，以秦岭-淮河为界，南北方表现出明显差异，南方距东南季风源地近，受其影响较大，降水量丰富，水资源总量占全国的81%；北方受东南季风的影响程度相对较小，降水量较少，水资源总量仅占全国的19%。同时，降雨在时间及空间分布上由于受到各种自然地理条件影响，在同一地区表现出较大的时间和空间差异性。适量的降雨可以改善土壤墒情，有效解决农业旱情，对农业增产增收起到积极作用；但极端的降雨天气很容易产生次生洪涝灾害，城市建成区及主城区易形成城市内涝，对人民的生命财产产生威胁。

2 降雨量时间特征分析

2.1 年平均降雨量特征分析

年平均降雨量是一个地方区域小气候变化的重要衡量指标之一。通过将德州市135个站点近30 a的年降雨量进行多年平均，可以在一定程度上反映出当地的降雨年变化特征。为方便分析全市的年平均降雨量，按照县市区地理位置分布，根据全市县域分布情况，划分为5个片区，分别为中心城区、中部片区、南部片区、东北片区、西南片区，降雨站涵盖全市13个县市区。其中，中心城区包括德城区、运河开发区、经济开发区，占地面积共489 hm2；中部片区包括陵城区、平原县，占地面积共2 260 hm2；南部片区包括齐河县、禹城市、临邑县，占地面积共3 417 hm2；东北片区包括庆云县、宁津县、乐陵市，占地面积共2 557 hm2；西南片区包括武城县、夏津县，占地面积共1 633 hm2。

德州市多年平均降雨量为544.4 mm，最大值出现在1990年为812.7 mm、比平均值多268.3 mm，最小值出现在2002年为304.4 mm、比平均值少240.0 mm，各分区年降雨量差异性较大，其中西南片区的年降雨量最少为498.7 mm、南部片区年降雨量最大为549.2 mm、其余3个片区降雨量变化不明显。各片区降雨量由高到底排序为东北片区＞中部片区＞中心城区＞西南片区。2002年我国发生了中等偏重干旱灾害，受旱面积较大或旱情较重的有山东等9个省。相关研究表明[3]：1950—2010年间，德州市年降水量呈下降趋势，20世纪60年代是降雨量最多的10 a，贡献量最大的是1964年，这也是降雨量最大的年份；20世纪80年代是降雨量最少的10 a，年平均降雨量低于560.1 mm；其余各年代降雨量变化稳定，均在均值附近上下摆动。1950—2010年间降雨量由高到低排序为20世纪60年代＞20世纪70年代＞20世纪90年代＞20世纪50年代＞20世纪80年代。20世纪90年代年平均降雨量为559.51 mm，20世纪80年代年平均降雨量最低为459.74 mm，20世纪60、70、90年代年平均降雨量均高于本文研究期间年平均降雨量。

通过对德州市多年降雨量趋势线分析可知，全市总体的降雨量变化特征为随着年份增加呈平缓下降的趋势，其中年降雨量超过700 mm的年份有4个，这4个年份均在2000年以后；年降雨量低于400 mm的年份有5个，2000年前后均有年份出现低降雨量；其余年份则在多年降雨量平均值上下摆动。由此可知，德州市的年降雨量没有出现太大的波动，基本保持在稳定的状态。为定量计算德州市多年平均降雨量的变化特征，对年降雨量多年数据进行拟合得到线性回归方程（一次函数）y=-1.658 6x+569.32（R²=0.012 3），由线性回归方程可知1996—2018年德州市年降雨量呈现一定的下降趋势。

1 a内，从4月开始，降雨量逐渐增加，到7月达到峰值，在9月以后迅速减少并进入少雨期，10月—次年3月均保持平稳的降雨且降雨量很少在30 mm以下，最少月降雨量达到0，即没有产生任何降雨。

2.2 季节平均降雨量特征分析

本文为了科学地分析全年的降水变化特征，根据气象学上的标准将全年划分为4个季节，分别是春季（3—5月）、夏季（6—8月）、秋季（9—11月）、冬季（12月—次年2月）[3]。德州市1990—2018年春季多年平均降水量为79.6 mm，占多年平均降雨总量的14.6%；夏季多年平均降雨量为366.6 mm，占多年平均降雨总量的67.3%；秋季多年平均降雨量为81.9 mm，占多年平均降雨总量的15.0%；冬季多年平均降雨量为16.4 mm，占多年平均降雨总量的3.0%。采用春、夏、秋、冬4个季节的多年雨量进行数据拟合分析，分别得到回归方程，详见表1。

表1 德州市各季节平均降雨量回归分析

1990—2018 年春季多年平均降雨量呈平稳下降趋势，最大降雨量发生在2009年、降雨量为153.2 mm，共有8个年份降雨量超过100 mm，其余各年均平稳变化；夏季多年平均降雨量表现出平稳下降趋势，最大降雨量发生在1990年、降雨量为583.0 mm，共有12个年份降雨量超过350 mm；秋季多年平均降雨量表现出平稳上升趋势，最大降雨量发生在2003年、降雨量为269.2 mm，共有6个年份降雨量超过100 mm，其余各年均平稳变化；冬季多年平均降雨量表现出平稳下降趋势，最大降雨量发生在1990年、降雨量为53 mm，共有4个年份降雨量超过300 mm，其余各年均平稳变化。具体情况，如图1—4所示。

图1 春季多年降雨量特征

图2 夏季多年降雨量特征

图3 秋季多年降雨量特征

图4 冬季多年降雨量特征

3 降雨量空间特征分析

为了进一步地了解德州市降雨时空分布规律，结合ArcGIS空间插值技术绘制了年降雨量等值线，对当地多年降雨量空间分布特征进行了详细研究。如图5所示，全市的多年降雨量等值线呈西北-东南走向，基本上由西北向东南递增，分成9个等次，降雨是区域性变量，可能在局部空间产生局部变异。德州西北内陆地处平原地区，地势平坦开阔，属于暖温带半湿润季风气候区[3]，冷空气不受高山、丘陵等高地阻碍，逐渐向东南方向推进，遇到来自东南沿海暖湿气流形成降雨，且降雨随着气流逐渐向东南推移，德州中部、东部由于受到南部山区地势阻挡，冷空气移动速度逐渐减慢，导致中部和南部形成的降雨强度和降雨时间延长，降雨量大于其他各县市区。而德州市西北部县市区上空由于冷空气移动速度较快，导致当地的降雨强度和降雨时间均明显低于中部和南部地区。武城县、德城区、宁津县、庆云县西北地区的年降雨量最少为554 mm，齐河县的南部年降雨量最大为640 mm，中部、南部的平原县、临邑县、禹城市年降雨量从580～620 mm不等。这表明德州市地处华北平原的地形地势和独特的暖温带大陆性季风气候是导致德州降雨分布特征明显的主要因素。总体看来，整个德州市没有出现降雨量极少和极多的区域，全年降雨量基本处于比较均匀的状态，除了西南部县市区降雨量偏少以外，其余各地区降雨量均在年降雨量均值附近摆动。

图5 德州市多年降雨空间分布特征

4 结语

德州市1990—2018年降雨量呈平稳下降趋势，多年平均降雨量为544.4 mm，最大值出现在1990年、为812.7 mm，最小值出现在2002年、为304.4 mm，进入21世纪后，没有出现较大、特大降雨量，近30 a降雨量变化较为稳定；各季节多年降雨量最大值出现在夏季，最小值出现在冬季，春、夏、冬季多年降雨量呈现下降趋势，秋季多年降雨量呈现缓慢上升趋势。