1961—2021年濉溪县极端降水变化分析

摘 要：利用1961—2021年濉溪县气象站逐日降水数据，进行时间序列一元线性回归分析。结果表明，1—12月降水量、雨日、降水强度、降水间隔、过程雨日、过程降水量均呈抛物线变化趋势，峰（谷）在7月；1—12月极端阈值，降水强度RI95为11.6～73.1 mm/d，过程降水量RP95为22.6～157.4 mm，过程雨日RD95为4～6 d，降水间隔PI95为9～45 d。4月、9月降水量分别减少5.54 mm/10 a、8.81 mm/10 a，雨日4月减少0.4 d/10 a。≥25 mm/d雨日，4月减少0.11 d/10 a；≥50 mm/d雨日，3月、6月分别增加0.03 d/10 a、0.09 d/10 a，9月减少0.12 d/10 a；≥75 mm/d雨日，6月增加0.06 d/10 a，9月减少0.06 d/10 a。2月降水过程增加0.16次/10 a，连阴雨减少0.05次/10 a；最长过程雨日4月缩短0.22 d/10 a；≥50 mm的降水过程，6月、11月分别增加0.10次/10 a、0.03次/10 a，9月减少0.11次/10 a；≥75 mm的降水过程，9月减少0.09次/10 a；涝渍可能性6月增强，9月减弱。≥PI75的频次 4月、7月和9月分别增加0.11次/10 a、0.12次/10 a、0.10次/10 a，12月减少0.09次/10 a；最长降水间隔3月缩短1.53 d/10 a，6月延长0.68 d/10 a；4月干旱可能性增强。

关键词：极端降水事件；降水过程；降水量；雨日；降水强度；降水间隔

中图分类号：P426.6 文献标志码：A 文章编号：1674-7909（2024）10-142-5

DOI：10.19345/j.cnki.1674-7909.2024.10.032

0 引言

近百年来，由于自然环境的变化和人类活动的干扰，大气污染加重，温室气体浓度升高，全球气候正呈现以变暖为主要特征的显著变化。气候变暖加快了水热循环［1］，导致极端温度和极端降水事件增多，改变了区域水热资源分布格局［2］。频发的极端气候事件趋于极端化［3］，且具有突发性、难以预测性，影响范围更广、后果更严重［4］。农业是一个“自然环境—生物—人类社会”综合交织、相互影响的复杂巨大生态系统［5］。农业生产对象“生物体”直接暴露在气候环境胁迫下，决定了农业是对气候变化高度敏感的脆弱产业。安徽淮北平原地处南北气候过渡带，是气候变化敏感区。气候变化不仅具有全球性，还具有局地特征。笔者利用1961—2021年濉溪县降水资料，采用统计分析方法对极端降水变化特征进行分析，为应对极端天气频发、趋利避害提供参考。

1 材料与方法

1.1 研究区概况

安徽省濉溪县位于黄淮平原南缘（北纬33°17′～33°59′、东经116°23′～116°59′），辖11镇、1个省级经济开发区。2023年末，濉溪县户籍人口114.1万人，耕地面积14.7万hm2，土壤类型为砂姜黑土和潮土。濉溪县地势平坦，自西北向东南缓倾；耕作制度以冬小麦—夏玉米、冬小麦—夏大豆一年两熟为主；属暖温带半湿润季风气候区，冬春低温少雨，夏秋闷热多雨，冷暖、旱涝转换急剧；年平均太阳辐射总量为521.6 kJ/cm2，年平均气温为15.3 ℃，gt;0 ℃积温为5 497 ℃·d，≥10 ℃积温为4 975 ℃·d，年日照时数为2 237.0 h，年降水量为818.3 mm，年蒸发量为1 883.8 mm，无霜期为213 d。

1.2 数据来源

1961—2021年濉溪县降水原始数据由濉溪县气象站提供。该站属国家基本气象站，位于北纬33°55′33″、东经116°45′28″。四季划分：春季（3—5月）、夏季（6—8月）、秋季（9—11月）、冬季（12月—次年2月）。

1.3 数据分析

利用Microsoft Excel 2019处理数据和作图，利用DPS9.01软件进行相关性分析、效应方程配置。以时序为自变量，利用一元线性回归分析降水数据变化趋势。极端降水指标及含义见表1。

2 结果与分析

2.1 降水量和雨日

1961—2021年，濉溪县总雨日为5 456 d，年均雨日为89.4 d；总降水量为50 725.5 mm，年均降水量为831.6 mm。61年平均， 1—12月降水量为14.3～232.5 mm，雨日为4.2～13.5 d，呈抛物线变化趋势，12月最少，7月最多（见表2、表3）。年际间变幅较大。时间序列4月、9月降水量明显减少，每10 a分别减少5.54 mm、8.81 mm；6月、11月降水量趋于增加，但未达显著水平；4月、7月雨日有减少趋势，其中4月弱相关（-0.4 d/10 a）。

2.2 降水强度

1961—2021年，濉溪县日降水量为0.1～269.2 mm。61年平均月降水强度（MP/MD）为2.9～17.0 mm/d，同样呈抛物线变化趋势，12月最少，7月最多（见表4）。RI=-4.082+4.672m-0.346m2，F=11.146**，r（RI，m）=0.843**，r（RI，m2）=-0.841**。RI75为4.6～20.6 mm/d，RI95为11.6～73.1 mm/d。强降雨频次：≥25 mm/d（大雨及以上）雨日，1—11月为0.02～2.85 d/a，≥50 mm/d（暴雨及以上）雨日，3—10月为0.02～1.20 d/a，≥75 mm/d雨日，5—9月为0.11～0.64 d/a。3月、6月降水强度趋于增加，每10 a分别增加0.52 mm/d、1.29 mm/d；9月显著减少，每10 a减少0.84 mm/d。≥25 mm/d雨日，4月减少0.11 d/10 a；≥50 mm/d雨日，3月、6月分别增加0.03 d/10 a、0.09 d/10 a，9月减少0.12 d/10 a；≥75 mm/d雨日，6月增加0.06 d/10 a，9月减少0.06 d/10 a。

2.3 过程降水

过程降水是指某个天气过程（如台风过程、锋面雨过程）降水开始形成到结束全过程。1961—2021年，濉溪县过程降水2 676次，过程降水量为0.1～441.9 mm，过程雨日为1～13 d，变幅均较大，过程降水量与过程雨日呈正相关关系（见图1）。分析表明：随着过程降水量（RP）的增加，过程降水频次（PF）急剧减少，与过程降水量的倒数呈正相关，PF=0.452 3+4.169 1×1/RP，r=-0.968 8**。随着过程雨日（RD）的增多，过程降水频次呈指数曲线减少，PF=e3.844-0.716RD，F=941.67**。

1961—2021年，61年平均，濉溪县1—12月过程雨日为1.8～2.4 d，RD75为2～3 d，RD95为4～6 d，最长过程雨日（RDmax）为2.4～4.9 d；过程降水量为6.7～42.0 mm，RP75为8.3～54.6 mm，RP95为22.6～157.4 mm。降水频次，RD≥3 d为0.48～1.95次/a，连阴雨为0.03～0.48次/a，RP≥50 mm的1—11月为0.02～1.52次/a，≥75 mm的3月、5—11月为0.02～0.97次/a，≥100 mm的5—10月为0.05～0.67次/a（见表5）。

分析表明，2月降水过程增加0.16次/10 a，连阴雨减少0.05次/10 a ，最长过程雨日4月缩短0.22 d/10 a；RP≥50 mm的降水过程6月、11月分别增加0.10次/10 a、0.03次/10 a，9月减少0.11次/10 a；≥75 mm的降水过程9月减少0.09次/10 a（见表6）。

2.4 降水间隔

1961—2021年，濉溪县累计降水间隔16 811 d，年降水间隔为275.6 d。春季降水间隔1～65 d，平均6.10 d，PI75为8 d；夏季降水间隔1～31 d，平均4.07 d ，PI75为5 d；秋季降水间隔1～40 d，平均6.41 d，PI75为8 d；冬季降水间隔1～77 d，平均11.13 d，PI75为15 d。降水间隔（PI）越短，出现频次越多，呈指数曲线［IF=ef（PI）］变化（见图2、表7）。

1961—2021年，61年平均，1—12月降水间隔3.37～14.61 d，也呈抛物线变化趋势，7月最短，1月最长。PI=16.638-3.727m+0.271m2，F=43.315**，r（I，m）=-0.952**，r（I，m2）=0.949**。PI75 为4～20 d，PI95 为9～45 d，与月降水间隔呈正相关。PI75=-0.210+1.380PI，r=0.995**；PI95=-1.681+3.196PI，r=0.991**。≥PI75的频次为0.54～1.77次/a，≥PI95的频次为0.11～0.38次/a。≥PI75的频次4月、7月、9月分别增加0.11次/10 a、0.12次/10 a、0.10次/10 a，12月减少0.09次/10 a；最长降水间隔3月缩短1.53 d/10 a，6月延长0.68 d/10 a（见表8）。

3 结论与讨论

1961—2021年，61年平均，濉溪县1—12月降水量、雨日、降水强度、过程雨日、过程降水量均呈抛物线变化趋势，峰值在7月；降水间隔也呈抛物线变化，谷值在7月。RI95为11.6～73.1 mm/d，RP95为22.6～157.4 mm，RD95为4～6 d，PI95为9～45 d。

随着全球气候变暖，极端天气事件增多，已成为全球性趋势［6］。气温持续升高导致大气饱和水汽压升高，使大气容纳水汽及驱动降水的能力增强，水文循环加剧［7］。作物某一生育阶段遇到强降雨或连阴雨，造成耕层土壤含水量超过22%～24%，呈饱和或过饱和状态3～5 d，就会对作物生长发育产生影响，形成涝渍。1961—2021年，濉溪县4月、9月降水量减少5.54 mm/10 a、8.81 mm/10 a，雨日4月减少0.4 d/10 a。降水强度3月、6月每10 a增加0.52 mm/d、1.29 mm/d，9月每10 a减少0.84 mm/d。≥25 mm/d雨日，4月减少0.11 d/10 a；≥50 mm/d雨日，3月、6月分别增加0.03 d/10 a、0.09 d/10 a，9月减少0.12 d/10 a；≥75 mm/d雨日，6月增加0.06 d/10 a，9月减少0.06 d/10 a。2月降水过程增加0.16次/10 a，连阴雨减少0.05次/10 a，最长过程雨日4月缩短0.22 d/10 a；≥50 mm的降水过程6月、11月分别增加0.10次/10 a、0.03次/10 a，9月减少0.11次/10 a；≥75 mm的降水过程9月减少0.09次/10 a。涝渍可能性6月增强，9月减弱。

干旱灾害是我国最主要的自然灾害之一，发生频率高，持续时间长，影响范围广。农业干旱是指由外界环境因素（长期无雨或降水显著偏少）造成作物体内水分失去平衡，引起生长滞缓、萎蔫、落花、落果、干枯死亡，进而导致减产或绝收的现象。1961—2021年，≥PI75的频次4月、7月、9月分别增加0.11次/10 a、0.12次/10 a、0.10次/10 a，12月减少0.09次/10 a；最长降水间隔3月缩短1.53 d/10 a，6月延长0.68 d/10 a；4月干旱可能性增强。

参考文献：

［1］李志刚，娄嘉慧，史冲.1960—2020年河南省极端降水时空演变特征［J］.华北水利水电大学学报（自然科学版），2024，45（4）：16-26.

［2］孙忠保.近60年淮河流域极端降水和极端温度时空变化特征［J］.贵州师范大学学报（自然科学版），2024，42（3）：35-45.

［3］薛曌娜，王玉丹，陈浩，等.陕西省极端降水事件时空分布特征研究［J］.河南科学，2023，41（12）：1832-1840.

［4］曹晴，郝振纯，傅晓洁，等.1960—2017年中国极端气候要素时空变化分析［J］.人民黄河，2020，42（2）：11-17.

［5］许吟隆，赵明月，李阔，等.农业适应气候变化研究进展回顾与展望［J］.中国生态农业学报（中英文），2023，31（8）：1155-1170.

［6］薛媛，薛晓萍.极端降水与干旱同步频发的研究进展［J］.海洋气象学报，2022，42（1）：61-73.

［7］刘学华，季致建，吴洪宝，等.中国近40年极端气温和降水的分布特征及年代际差异［J］.热带气象学报，2006（6）：618-624.