1971—2021年廊坊夏季降水与气温的气候特征及相关性分析

马瑛 纪诗璇 王雅正 白千川 沈芳 许敏

摘要 利用廊坊地区9个国家气象观测站1971—2021年夏季逐日降水及气温地面观测数据，分析了夏季气温和降水的年际变化和空间变化特征、两者之间的相关性，以及不同量级不同区域之间降水与气温的对应关系，为降水天气的气温预报和农业生产等提供参考。

关键词 廊坊；气温；降水；相关性；夏季

中图分类号：P426.6 文献标识码：B 文章编号：2095–3305（2023）09–0-03

自20世纪以来，全球气温升温趋势明显，全球气候变暖加剧了气候系统不稳定，气候变化引起的高温、干旱等极端气象事件发生的频率和强度均有明显增强，严重影响了人们的生活和社会经济的可持续发展。随着气温的不断变化，降水量在各地也发生了不同程度的变化。降水量是区域气候变化最直接、最敏感的因素之一，降水量的变化会直接影响区域水资源，进而对环境和工农业生产产生一定的影响[1]。因此，开展降水与气温对应关系的研究具有重要的科学意义。

在全球变暖背景下，国内外学者围绕气温和降水的气候变化进行了大量的分析研究工作。孙溦等[2]分析了我国华南暖季极端降水强度与气温之间的关系，发现当气温低于25 ℃时，区域日极端降水强度随气温升高而加强，但当气温高于25 ℃时，日极端降水强度开始随气温升高而减弱。赵路伟等[3]在研究中指出，河南省近54年气温上升趋势显著，降水量在波动中略微有减少的趋势。郑祚芳[4]年分析了1978—2012年北京地区夏季降水与气温的对应关系，发现北京地区降水量随气温的升高有一个先升后降的过程。中雨及以上量级的降水，当气温达到临界值后雨量保持平稳，随气温变化不明显。而当气温上升至一定程度后，降水量开始随气温升高而迅速减弱。傅云燕等[5]在江苏省冬季气温、降水年代异常及相关分析中发现降水与气温具有一定的正相关性。

利用长时间序列的气象资料，分析廊坊夏季气温和降水的气候变化特征，并采用相关性分析法等方法，从不同降水量和降水日数对气温的影响等多方面系统性研究夏季降水与气温的相关性，以了解当地降水与气温的气候特征，以及掌握两者之间的相关影响，为降水天气的预报和农业生产等提供参考。

1 资料与方法

1.1 资料介绍

选取廊坊9个国家气象观测站1971

—2021年夏季逐月和逐日观测资料，包括月平均气温、月最低气温、月最高气温、月总降水量、日总降水量等气象要素。经检验，各气象站点的各类气象数据无明显的突变和随机变化，可以代表研究区气候状况。

1.2 研究方法

气温和降水的年际变化分析采用数理统计方法：线性拟合方法分析平均气温、最高气温、最低气温和总降水量资料的气候变化趋势。

相关性分析可以研究变量之间的相互依赖性，探讨变量之间的相关程度。采用相关系数衡量气温和降水的相关程度。相关系数计算公式为：

（1）

式（1）中，xi表示第3年的气温，yi表示第i年降水，x、y分别表示气温降水的平均值；-1＜r＜1，r＞0表示正相关，r＜0表示负相关。

用气候倾向率法分析降水与气温的变化趋势，气候倾向率的计算公式为：

θ =（2）

式（2）中，θ为气候倾向率，单位为mm/10年或℃/10年；ci为第i年的降水、气温季节值，单位分别为mm、℃；n为计算时段年数。

1.3 降水等级和区域划分

降水等级划分采用《GB/T 20486—2017》划分指标中的降雨量等级划分（表1）。

将廊坊9个站点分为北部、中部、南部，其中，北部为三河、大厂和香河，中部为廊坊、固安和永清，南部为大城、文安、霸州。

2 结果与分析

2.1 夏季总降水量的变化

从廊坊地区总降水量变化曲线（图1）可以看出，1971—2021年夏季总降水量变化波动比较频繁，波动幅度也比较大。近50年夏季总降水量随时间呈现线性减少的趋势，增长速率存在明显差异。1994年夏季总降水量最高，为794.0 mm，1983年夏季总降水量最低，为160.3 mm，最高值與最低值之间相差633.7 mm。夏季总降水量减少速率为19.676 mm/10年。

2.2 夏季气温变化

1971—2021年廊坊地区夏季最低气温在波动中显著上升，平均气温和最高气温增长趋势较为平稳（图2）。夏季平均温度最高值为27.2 ℃，出现在2000年；夏季平均温度最低值为23.5 ℃，出现在1976年，最高值与最低值之间相差3.7 ℃。夏季最低温度最高值为16.2 ℃，出现在2006年；夏季最低温度最低值为10.1 ℃，出现在1987年，最高值与最低值之间相差6.1 ℃。夏季最高温度最高值为40.8 ℃，出现在2000年；夏季最高温度最低值为35.2 ℃，出现在1995年，最高值与最低值间相差5.6 ℃。夏季平均气温增加速率为0.277 ℃/10年，最低气温增加速率为0.479 ℃/10年，最高气温增加速率为0.206 ℃/10年。

2.3 气温与降水的关系

从1971—2021年廊坊地区降水与气温的相关系数计算结果（表2）可知，夏季、7月和8月平均降水量和平均气温之间存在弱负相关关系，相关特征不明显；6月平均降水量与6月平均气温之间的负相关关系较为紧密，相关系数绝对值接近0.6。

2.4 不同量级降水量占总降水量百分比与气温的关系

根据廊坊各地区夏季不同降水量占总降水量百分比随气温的变化趋势，不同量级降水的变化具有明显的差异。

小雨级别的降水随气温有一个先升后降再升的过程（图3a）。当日气温处于31.0 ℃时，降水量所占的百分比最大。当日气温处于18.0～29.0 ℃时，各区域降水量保持在一个相对稳定的水平，较少随气温而变化。

中雨量級的降水量随气温大致有一个先降后升的过程（图3b）。当日气温处于15.0 ℃时，中部和南三县降水量所占的百分比最大。当日气温处于30.0 ℃时，北三县降水量所占的百分比最大。当日气温处于20.0～29.0 ℃时，各区域降水量保持在一个相对稳定的水平，较少随气温而变化。

大雨量级的降水量随气温大致有一个先升后降的过程（图3c）。当日气温处于16.0～19.0 ℃时，中部和南三县降水量所占的百分比最大。当日气温处于29.0 ℃时，北三县降水量所占的百分比最大。当日气温处于20.0～28.0 ℃时，各区域降水量保持在一个相对稳定的水平，较少随气温而变化。

暴雨以上量级的降水随气温有一个先升后降的过程（图3d）。当日气温处于20.0～27.0 ℃时，各区域降水量保持在一个相对稳定的水平，较少随气温而变化，处在一个平稳的峰值状态。

2.5 不同量级降水日数与气温的关系

根据廊坊各地区夏季不同降水日数随气温的变化趋势，不同区域不同量级降水的降水日数，其随气温大多有一个先升后降的过程。当日气温处于24～25 ℃时，不同地区不同量级降水日数达到了最大。

3 结束语

（1）1971—2021年夏季总降水量变化波动比较频繁，波动幅度也比较大。近50年总降水量随时间呈现线性减少的趋势，增长速率存在明显差异。就空间分布而言，廊坊夏季总降水量时空分布不均匀，总体呈现北部多南部少的趋势。夏季总降水量减少速率为19.670 mm/10年。

（2）廊坊地区夏季最低气温在波动中显著上升，平均气温和最高气温增长趋势较为平稳。夏季平均气温、最低气温、最高气温空间分布总体均呈现北部低南部高的趋势。

（3）夏季平均降水量和平均气温之间存在弱负相关关系，相关特征不明显；6月平均降水量与6月平均气温之间的负相关关系较为紧密，相关系数绝对值接近0.6。

（4）除中雨外，各地区降水量随气温大致有一个先降后升的过程。当日气温处于18.0～29.0 ℃时，各区域降水量保持在一个相对稳定的水平，较少随气温而变化。

（5）廊坊各个地区不同量级降水的降水日数，其随气温有一个先升后降的过程，当日气温处于24.0～25.0 ℃时，不同量级降水日数达到最大。

参考文献

[1] 亓化龙，贺萍.伊春地区近60年气温与降水的气候变化特征分析[J].环境保护与循环经济，2021，41（12）：70-72.

[2] 孙溦，李建，宇如聪.华南暖季极端降水与气温的对应关系[J].气候变化研究进展，2013，9（2）：96-101.

[3] 赵路伟，徐刚.河南省1961—2014年气温和降水量的时空变化特征[J].南水北调与水利科技，2016，14（3）：17-23，54.

[4] 郑祚芳.北京地区夏季降水与气温的对应关系[J].气象，2016，42（5）：607-613.

[5] 傅云燕，杨修群，沈伟.江苏省冬季气温、降水年代际异常及相关分析[J].气象科学，2013，33（2）：178-183.

Climatic Characteristics and Correlation Analysis of Summer Precipitation and Temperature in Langfang from 1971 to 2021

Ma Ying et al（Langfang Meteorological Bureau， Langfang， Hebei 065000）

Abstract Using daily precipitation and surface temperature observation data from 9 national meteorological observation stations in Langfang region from 1971 to 2021， analyzed the interannual and spatial variation characteristics of summer temperature and precipitation， their correlation， and the corresponding relationship between precipitation and temperature between different magnitudes and regions. This provides reference for temperature prediction of precipitation weather and agricultural production.

Key words Langfang; Temperature; Precipitation; Relevance; Summer