徐州市降水特征及频率分析

姚晓蔚，唐晓丹，董 静，田 娟

（徐州师范大学 城市与环境学院，江苏 徐州 221116）

徐州市降水特征及频率分析

姚晓蔚，唐晓丹，董 静，田 娟

（徐州师范大学 城市与环境学院，江苏 徐州 221116）

基于1991-2009年徐州市降水资料，分析了近19年来徐州市降水量的年际和年内变化特征，并采用皮尔逊Ⅲ型频率曲线分析降水频率.结果表明：徐州市多年平均年降水量为857.6mm，总体降水量基本平稳；降水异常年份偏多，旱涝出现频数相当；年内降水量分配不均，降水集中性强，主要集中于6-8月，占全年降水量的61.9％；通过降水频率分析，离差系数Cv为0.185，偏态系数Cs为0.351，徐州市年降水量以低于多年平均值为主.

降水特征；频率分析；皮尔逊Ⅲ型频率曲线；离差系数；偏态系数

徐州市位于华北平原东南部，气候为温带季风气候.主要农作物有小麦、水稻、玉米、棉花等.该区主要水资源来源之一为大气降水.有研究发现，在气候变暖的背景下，包括徐州在内的华北平原地区降水呈减少趋势，特别是从1965年以来持续减少[1-4].徐州市近年由于旱情频发，严重影响了农作物生长，作为全国优质小麦生产基地，受灾最严重的为小麦.本文通过对1991-2009年的降水量进行分析，找出其特征及周期频率，为该区农作物生长管理提供科学决策的依据.

1 降水特征分析

1.1 年际降水量特征分析

1.1.1 多年降水量特征分析

对徐州市1991-2009年降水量数据（表1）进行统计分析，得出其多年平均降水量为857.6mm，近10年（2000-2009年）平均降水量为865.6mm.其中，年降水量最大的年份为2003年，年降水量为1184.7mm.年降水量最小的年份为2002年，年降水量仅为582.9mm.两者相差601.8mm，最小年降水量仅为最大年降水量的49％.

表1 1991-2009年徐州市降水量

为消除周期变化，本文对数据进行3年移动平均处理.移动平均法是指根据时间数列资料，逐项递推移动，依次计算包含一定项数的扩大时距平均数，形成一个新的时间数列，反映长期趋势的方法.在本文中时序数为奇数，故计算公式如下：

式中P为时序数，ai为各年份降水量.

图1 1991-2009年徐州市降水量分配

经过3年移动平均处理后，由图1可以看出，徐州近年来总体降水量基本平稳.

1.1.2 丰枯变化

对徐州市1991-2009年降水的距平百分率进行降水丰枯特征分析（表2），将距平百分率大于10％的年份划分为降水偏多的年份，将距平百分率小于-10％的年份划分为降水偏少的年份[5].在国际通用的标准定义中，将距平百分率在25％～50％范围内的年份划分为偏涝年份，将距平百分率在-50％～-25％范围内的年份划分为偏旱年份[6]，依据此标准本文在偏多、偏少的年份划分出了偏涝和偏旱年份.

表2 徐州市降水丰枯变化特征

表2表明，徐州多年平均降水量偏多的年份为5年，占了总年数的26.3％；偏少的年份也为5年，占总年数的26.3％；正常年份9年，占了总年数的47.4％.异常年份所占比例达到了50％以上，其中偏旱年份2年，偏涝年份3年，分别占总年数的10.5％和15.8％.说明近19年来徐州市降水异常年份虽然偏多，但是洪涝年份并不多见，降水量相对比较稳定.

1.2 年内降水特征分析

1.2.1 降水量月变化特征

1991-2009年徐州月平均降水量变化特征如图2所示.可以看出，徐州市的月降水量主要分布在6-8月，三个月总降水量占全年降水量的61.9％，其中7月所占比例最大，为全年降水量的30.4％，而10月-4月7个月各月降水量所占比例均小于5％.通过表3可以看出，其中9-1月的降水量最小值皆有小于1mm的值，全年多月降水量最小值出现零值.可以看出全年降水集中性强，主要集中于每年的汛期6-8月.

图2 1991-2009年徐州月平均降水量变化特征

从表3中根据各月降水量的标准差可以看出，6月-8月的降水量最不稳定.而其他月份降水量的最大值与最小值相差也较为悬殊.月降水量最小值往往出现零值.出现这样的状况对于农作物的生长极为不利.

表3 徐州市月降水量多年变化特征

1.2.2 四季降水特征分析

对徐州市1991-2009年中四季的降水变化进行分析，如表4所示.从历年降水平均值的角度看，徐州市的降水峰值出现在夏季，占全年降水量的62％，而冬季的降水最少，一般不超过100mm，占全年降水量的6.6％，相对来说，春秋季节的降水量较为平均.这样的降水分配主要原因是徐州属于温带季风性气候，夏季高温多雨，冬季寒冷干燥.从变差系数的角度看，徐州市夏季的变差系数最小，主要因为受稳定的副热带高压雨带的影响.冬季最大，因为冬季有些年份受到寒潮侵袭，降水量较大.而春秋较为平均.

表4 徐州四季降水变化

2 降水频率分析

采用皮尔逊Ⅲ型频率曲线对1991-2009年降水量进行保证率分析，通过选型配线分析，结果如表5所示.当保证率为50％时其年降水量为840.2mm，低于平均年降水量857.6mm.得出结论近19年来超过一半的年份其降水量低于平均年降水量.根据国际上对偏旱偏涝的定义，基于表5及统计分析我们可以得出偏涝年的降水量为965.0mm左右，偏旱年的降水量为780.0mm左右.同时，从表5观察得出，徐州市近年来旱、涝年降水量相差幅度大，大涝和大旱年降水量相差621.6mm，较大旱年的年降水量还要大.离差系数CV表示随机变量对其均值的相对离散程度,系数越大则越为离散.偏态系数CS表示系数在均值两边的对称程度，其中CS<0，则为正偏；CS=0，则为正态分布；CS>0，则为负偏.通过图1，可看出徐州近年降水量较为离散，根据计算得出 CV=0.185，CS=0.351.CS/CV=1.0.其中CS>0，则降水量小于均值比大于均值出现的机会要大，所以均值所对应的频率小于50％.

表5 不同保证率下的年降水量

3 结论

（1）从年际降水量变化特征来看徐州市多年平均年降水量为857.6mm，总体降水量基本平稳.降水异常年份偏多，但洪涝灾害不多见，旱涝出现频数相当.

（2）从年内降水量变化特征来看徐州市年内降水量分配不均，降水集中性强，主要集中于6-8月，其占全年降水量的61.9％.通过多年比较降水量集中期的降水量变化幅度波动大，其余月份的降水量最小值往往出现零值，不利于农业的发展.

（3）通过降水频率分析，离差系数CV为0.185，偏态系数CS为0.351，徐州市年降水量以低于多年平均值为主.

〔1〕朝军彩，周顺武，王传辉，等.华北地区近 30年降水变化特征分析[J].安徽农业科学，2010，38（34）:19644-19680.

〔2〕马晓波.华北地区水资源的气候特征[J].高原气象，1999，18（4）:520-524.

〔3〕李发东，宋献方，张秋英，等.40年来栾城降水变化特征分析[J].水文，2006，26（1）:80-81.

〔4〕孙振华，冯绍元，杨忠山，等.1950-2005年北京市降水特征初步分析[J].灌溉排水学报，2007，26（2）:12-16.

〔5〕苏梅林，冯启言，吴晴晴.徐州近几十年降水量特征分析.中国科技论文在线.

〔6〕周丽英，杨凯.上海降水百年变化趋势及其城郊的差异[J].地理学报，2001，7（4）:467-476.

P426

A

1673-260X（2011）10-0103-03

江苏省徐州师范大学环境与发展创新实验室研究课题（HJ201002Z）