我国十大流域不同等级降水的变化趋势分析

曾燕　谭云娟　邱新法

摘要：利用我国612个气象站1961—2010年逐日降水量资料，分析我国十大流域不同等级降水量的年度、季节变化趋势。结果表明，近50年来我国不同等级降水存在明显的季节和地区差异。全国十大流域中，西北诸河流域具有明显的变湿趋势，即年降水量呈现明显的上升趋势，其不同等级降水，即小雨、中雨和极端降水的降水量也体现出一致上升的趋势。辽河流域、海河流域和黄河流域呈变干趋势，即年降水量呈现下降趋势，其中辽河流域主要是由小雨和夏季中雨的降水量下降引起；海河流域由小雨、暴雨（或极端降水）的降水量下降引起；黄河流域主要由小雨、中雨的降水量下降引起。就不同级别降水的降水量变化趋势而言，小雨和极端降水的降水量变化趋势较为突出，小雨的降水量在全国东部大部分地区，即辽河流域、海河流域、黄河流域、淮河流域、长江流域和珠江流域均呈下降趋势；极端降水的降水量在我国西部与东南大部分地区，即西北诸河流域、淮河流域、长江流域东部、东南诸河流域、西南诸河流域和珠江流域东部均呈上升趋势。

关键词：不同等级降水；十大流域；降水量；极端降水；流域；趋势分析

中图分类号： S161.6文献标志码： A

文章编号：1002-1302（2017）14-0189-06

我国幅员辽阔，地理跨度较大，降水南多北少，呈现出明显的季节和区域特性，且不同等级的降水量各不相同。因此，研究我国不同区域不同等级降水量的年度、季节变化趋势，对掌握我国大范围旱涝变化规律具有重要的指导意义。

目前已有部分学者对不同等级降水的特征进行了分析。朱坚等将我国东部地区划分为华南、江淮、华北、东北等4个区域，重点讨论了各地区不同强度降水量的变化情况[1]。林云萍等将我国划分为西北西部、西北东部、青藏高原、川西高原、四川盆地、西南地区、东北地区、华北平原、黄土高原、江淮地区、江南地区、东南地区等12个区域，分析了不同区域9个不同等级降水的变化趋势[2]。高理等利用近52年山东省降水资料，从不同等级强降水日数、强度等的时空变化特征的角度分析了山东省夏季的降水特点[3]。李菲等分析了宁夏地区不同等级降水量的年度、季节变化特征[4]。徐新创等将我国划分为东北、黄淮海、西北、西藏、西南、长江中下游、东南等7个区域，分析了我国不同区域不同等级降水的年际、年代际的变化趋势，以及不同等级降水变化在降水量增量中的贡献[5]。以上学者大多以行政区为对象，研究不同等级降水年际、年代际的变化趋势，而对我国不同流域不同等级降水的变化趋势研究较少。本研究采用水利部流域水系划分标准[6]，将我国划分为十大流域，分别是松花江流域、辽河流域、海河流域、黄河流域、淮河流域、长江流域、珠江流域、东南诸河流域、西南诸河流域、西北诸河流域，并以此十大流域为研究对象，利用我国气象站逐日降水资料，对1961—2010年我国不同流域不同等級降水量年度、季节的变化趋势进行探讨，且在此基础上进一步对极端降水的年度、季节变化趋势进行分析。

1资料与方法

1.1资料来源与处理

降水数据来源于中国气象科学数据共享服务网提供的我国824个气象站1951年至今的逐日降水量资料，经过了初步的质量控制。选取能完整包含1961—2010年，并且在该时段内无漏测数据的612个台站的降水观测数据作为本研究的基础资料。

1.2研究方法

1.2.1气候倾向率

将研究区内气象台站的x要素（降水量）与时间序列t进行线性趋势拟合，其趋势变化用一次线性方程表示，即

1.2.4极端降水阈值的确定

我国幅员辽阔，气候类型多样，从南到北、从东至西降水量差异巨大，因此，简单地用日降水量划分降水等级对全国而言不尽合理，尤其是对降水量偏少的西北地区而言，日降水量为25 mm的概率较小，据此，采用极端降水这一指标。根据世界气象组织的规定，将>90%分位点或<10%分位点的事件定义为极端事件。本研究以95%分位点值作为极端值的阈值来分析极端降水事件，其具体判定方法[10]：把每个站1961—2010年逐年湿日（日降水量≥0.1 mm）降水量从小到大进行排序，选取每个序列的第95个百分位值，将其50年平均值作为该站极端强降水事件的阈值，当该站某日降水量超过极端强降水事件的阈值时，称为极端强降水事件。在此基础上，统计各站逐年极端降水事件日数及其对应降水量。对极端降水阈值的确定，采用Bonsal等提出的方法[11]：例如气象要素x有n个值，将这n个值按升序排列：x1，x2，…，xm，…，xn，某个值≤xm的概率计算公式如下：

2不同等级降水的变化趋势分析

以通过统计检验作为站点降水量发生显著变化的评判标准，由图1可知，近50年来我国小雨年降水量具有非常清晰的变化格局，西部为增加趋势，东部为下降趋势；小雨年降水量呈显著上升趋势的站点主要分布在西北诸河流域，呈显著下降趋势的站点主要分布在长江流域、珠江流域、黄河流域、淮河流域、海河流域及辽河流域。中雨年降水量在西部依然为上升趋势，处于我国地势第二阶梯的黄土高原、四川盆地、云贵高原为下降趋势；中雨年降水量显著上升的站点主要分布在西北诸河流域，降水量显著下降的站点主要分布在长江流域中部、黄河流域中部与东部、珠江流域西部。大雨年降水量变化趋势在全国无明显的分布格局，降水量显著上升的站点主要分布在西北诸河流域和长江流域东部。由于暴雨的判断标准为日降水量P≥50 mm，西部很多气象台站日降水量达不到此级别，因此，其站点主要分布于东部；暴雨年降水量显著上升的站点主要分布在长江流域，暴雨年降水量显著下降的站点主要分布在海河流域。

由图2可知，近50年来我国春季小雨降水量显著上升的站点主要分布在松花江流域，降水量显著下降的站点主要分布在淮河流域、长江流域东部、黄河流域东部和东南诸河流域。夏季小雨降水量显著上升的站点主要分布在西北诸河流域，降水量显著下降的站点主要分布在松花江流域、辽河流域、海河流域、珠江流域。秋季全国小雨降水量变化趋势有明显的时空分布格局，东部小雨降水量为下降趋势，西部小雨降水量为上升趋势；秋季小雨降水量显著上升的站点主要分布在西北诸河流域，小雨降水量显著下降的站点主要分布在松花江流域、海河流域、黄河流域、长江流域、淮河流域、珠江流域及东南诸河流域。冬季全国小雨降水量变化趋势依然有明显的时空分布格局，除珠江流域外，全国大部冬季小雨降水量呈上升趋势；冬季小雨降水量显著上升的站点主要分布在西北诸河流域、松花江流域、淮河流域、长江流域东部及黄河流域西部，降水量显著下降的站点主要分布在珠江流域。

由图3可知，近50年来我国春季中雨降水量显著上升的站点主要分布在西南诸河流域、西北诸河流域、松花江流域、海河流域和长江流域西部，降水量显著下降的站点主要分布在长江流域中部与东部、黄河流域南部。夏季中雨降水量显著上升的站点主要分布在西北诸河流域、长江流域的中部与东部，降水量显著下降的站点主要分布在辽河流域、海河流域、珠江流域西部、西南诸河流域东部。秋季全国中雨降水量的变化趋势有明显的时空分布格局，西北内陆地区为上升趋势，淮河以南的我国东南区域为下降趋势；秋季中雨降水量显著上升的站点主要分布在西北诸河流域和海河流域，降水量显著下降的站点主要分布在长江流域、黄河流域、珠江流域。冬季中雨降水量全国大部分地区为上升趋势，降水量显著上升的站点主要分布在长江流域、东南诸河流域、西北诸河流域、松花江流域。

由图4可知，近50年来我国各流域春季大雨降水量总体无明显的区域性变化特征。夏季大雨降水量显著上升的站点主要分布在长江流域东部和东南诸河流域，降水量显著下降的站点主要分布在海河流域。秋季大雨降水量显著下降的站点主要分布在淮河流域和长江流域中部，大雨降水量上升的站点没有明显的区域特征。冬季达到大雨级别的站点不多，冬季大雨降水量变化趋势有明显的时空分布格局，我国东南部为上升趋势，降水量显著上升站点主要分布在长江流域。

由图5可知，近50年来我国各流域春季暴雨降水量总体无明显的区域变化特征。夏季暴雨降水量显著上升的站点主要分布在长江流域、东南诸河流域和珠江流域，降水量显著下降的站点主要分布在海河流域。秋季暴雨降水量除在长三角区为显著上升的趋势外，其余各流域秋季暴雨降水量总体无明显的变化特征。冬季暴雨降水量变化趋势有明显的时空分布格局，我国东南部为上升趋势，降水量顯著上升的站点主要分布在长江流域。

3极端降水的变化趋势分析

按照“1.2”节中给出的极端降水的定义与确定方法，统计各气象站极端降水的变化趋势。由图6可知，近50年来我国年极端降水量变化趋势明显，西部和东南部年极端降水量为上升趋势，贺兰山以东、秦岭淮河一线以北为下降趋势；极端降水量显著上升的站点主要分布在西北诸河流域、淮河流域、长江流域东部、东南诸河流域、西南诸河流域和珠江流域东部，极端降水量显著下降的站点主要分布在海河流域、黄河流域的汾河与沁丹河子流域。由图7可知，近50年来我国春季极端降水量显著上升的站点主要分布在西北诸河流域、西南诸河流域，极端降水量显著下降的站点主要分布在长江流域中部和秦岭山脉区域。我国夏季极端降水量总体变化趋势表现为东南部和西北部为上升趋势，东北部为下降趋势；夏季极端降水量显著上升的站点主要分布在西北诸河流域、东南诸河流域、长江流域、淮河流域、珠江流域，极端降水量显著下降的站点主要分布在海河流域。秋季极端降水量除西部为显著上升趋势外，全国大部分地区为下降趋势；秋季极端降水量显著上升的站点主要分布在西北诸河流域，显著下降的站点主要分布在黄河流域、长江流域西部与中部、长三角区域。全国冬季出现极端降水的站点较少，极端降水量总体为上升趋势；冬季极端降水量显著上升的站点主要分布在长江流域、东南诸河流域、西北诸河流域。

4结论与讨论

通过上述分析，近50年来我国十大流域不同等级降水的年度、季节降水量的变化趋势可以总结为表1，其中总降水量的年变化趋势来源于文献[12]的分析结果。由表1可知，全国十大流域中，西北诸河流域的年降水量为明显的上升趋势，其不同等级的降水，即小雨、中雨、极端降水降水量的变化趋势也体现出非常好的一致性，均为明显的上升趋势，因此该流域具有明显的变湿趋势。全国十大流域中，辽河流域、海河流域和黄河流域年降水量为下降趋势，其中辽河流域年降水量下降主要是由小雨、夏季中雨降水量的下降引起，海河流域年降水量下降由小雨、暴雨（或极端降水）降水量的下降引起，黄河流域年降水量下降主要由小雨、中雨降水量的下降引起。就不同级别降水的变化趋势相比而言，小雨、极端降水降水量的变化趋势比较突出；小雨降水量在全国东部大部分地区呈下降趋势，主要体现在辽河流域、海河流域、黄河流域、淮河流域、长江流域和珠江流域；极端降水降水量在我国西部与东南大部分地区呈上升趋势，主要体现在西北诸河流域、淮河流域、长江流域东部、东南诸河流域、西南诸河流域和珠江流域东部。

参考文献：

[1]朱坚，张耀存，黄丹青. 全球变暖情景下中国东部地区不同等级降水变化特征分析[J]. 高原气象，2009，28（4）：889-896.

[2]林云萍，赵春生. 中国地区不同强度降水的变化趋势[J]. 北京大学学报（自然科学版），2009，45（6）：18-25.

[3]高理，胡桂芳，邹瑾. 近52年山东省夏季不同等级降水的变化特征分析[C]//第30届中国气象学会年会论文集. 南京，2013：1-7.

[4]李菲，张明军，李小飞，等. 1962—2011年来宁夏不同等级降水的变化特征[J]. 生态学杂志，2013，32（8）：2154-2162.

[5]徐新创，张学珍，戴尔阜，等. 1961—2010年中国降水强度变化趋势及其对降水量影响分析[J]. 地理研究，2014，33（7）：1335-1347.

[6]水利部水资源研究及区划办公室，全国水资源初步成果汇总技术小组. 中国水资源初步评价[M]. 北京：[出版者不详]，1981.