许 娜

(河北省保定水文水资源勘测局,河北 保定 071000)

气候变化是国际社会关注的焦点,相对于全球性的持续变暖趋势,降水量变化特征有更大的不确定性和区域特征,因此研究不同区域降水量的变化特征是当前全球气候变化研究的重要内容之一。一些学者利用不同方法对我国降水变化趋势进行了分析,如林学椿[1]等用 1951～1989年我国 160站的降水资料分析得出我国年降水量以-12.66 mm/10a的速度减少。 IPPC[2]第三次评估报告也指出,在 1951～1989年中国年平均降水量出现弱的减少趋势,且区域变化明显,减少最严重的是华北地区。

保定市位于华北平原及河北省中部,与北京、天津构成黄金三角,是京津冀地区中心城市之一,素有“京畿重地”、“首都南大门”之称。降水变化对当地的经济活动及人类生活影响深刻,因此,分析降水的变化趋势,对服务于社会、增强防灾抗旱的主动性有着极其重要的作用。文中利用 1961～2010年 50年的降水资料对该地区的降水变化趋势进行分析。

1 资料来源及分析方法

为了对保定地区的降水变化趋势进行分析,选取保定地区各县人工观测的降水量资料,采用算数平均法得出保定地区平均年降水量资料 ,并按全年 (1～12月)、汛期 (6～9月 )、春季(3～5月 )、夏季 (6～8月)、秋季(9～11月 )、冬季(12～次年 2月 )组成降水序列。

对降水变化趋势进行研究的方法采用统计特征值法、线性倾向估计法和累积距平法。

1.1 统计特征值

对水文随机变量,设有实测系列 x1,x2,x3,…,xn,则均值为

其中,ki=为模比系数。

1.2 线性倾向估计

用 xi表示样本量为n的某一气候变量,用 ti表示 xi所对应的时间,建立xi与ti之间的一元线性回归方程：

式中,a为常数,b为回归系数。

对观测数据 xi及相应的时间 ti,回归系数b和常数a的最小二乘估计为

1.3 累积距平

累积距平是一种常用的、由曲线直观判断变化趋势的方法。对于序列 xi(1,2,…,n),其某一时刻的累积距平表示为[3]：

将n个时刻的累积距平值全部算出,即可绘出累积距平曲线,然后进行趋势分析。

2 统计结果与分析

2.1 降水量统计分析

保定地区 1961～2010年的年降水量系列的特征值计算结果见表 1。从表 1可以看出：保定地区年降水量的最大值为 916.7 mm,出现在 1963年;年最小值为 272.5 mm,出现在 1965年;多年平均降水量为 511.6 mm;春、夏、秋、冬四季平均降水量的比重分别为 12%,71%,15%,2%,而汛期平均降水量比重为 80%;降水量年际变化比较大,变差系数达到 0.3。

表1 保定地区 1961～2010年全年、汛期及四季降水量特征值

统计保定地区各年代的全年、汛期及春、夏、秋、冬四季平均降水量,计算结果见表 2。从表 2可以看出,1961～2010年年降水量基本上呈递减趋势,且进入 21世纪后其减少趋势加快,2001～2010年年平均降水量比 1961～1970年偏少 94.1 mm,汛期减少 94.0 mm,夏季减少最多,为 106.0 mm,而春、秋季降水量呈交替变化,且进入 21世纪后降水明显增多。

表2 保定地区各年代全年、汛期及四季降水量

2.2 降水量变化趋势分析

2.2.1 年降水量变化趋势分析

从 50年保定市年降水量的变化情况看(图1),总体上呈缓慢下降趋势,且具有阶段性的增加、减少变化。据 1961～2010年年降水量累积距平曲线(图2)显示,年降水量随着时间的变化具有明显波动的特点,20世纪 60年代初期累积距平曲线呈现急剧上升趋势,而 60年代中期至 70年代中期累积曲线下降,到 70年代末期曲线上升,80年代初期到中期累积距平值减少,80年代中期至 90年代中期呈现上升趋势,进入 21世纪后累积曲线下降趋势明显。

图1 保定地区 1961～2010年年降水量变化曲线

图2 保定地区 1961～2010年年降水量累积距平

2.2.2 四季降水量变化趋势分析

从保定市四季降水量变化曲线(图3)中看到：各季节降水量均呈现波动式变化,且变化趋势不大。多年来,春、秋季降水量呈递增趋势,而夏、冬季呈递减趋势。总体上看,四季降水量增加或减少趋势均较微弱。

2.2.3 汛期降水量变化趋势分析

由图4可看出：保定市汛期降水量也呈下降趋势,且变幅很大,具有明显的上下波动性。20世纪 60年代初期汛期降水量出现最高点,其原因是 1963年发生的特大洪水。从累积距平曲线(图5)看到,20世纪 60年代初期曲线迅速上升,60年代中期至 90年代初期累积距平值上下交替增加或减少,变化趋势缓和,90年代中期急剧上升,达到极点后迅速下降。

图4 保定地区 1961～2010年汛期降水量变化

图5 保定地区 1961～2010年汛期降水量累积距平

3 结论

1)保定市近 50年来年降水量呈现减少趋势,其降水倾向率为-17 mm/10a。这与我国降水量减少趋势一致。

2)降水季节变化有所差异,进入 21世纪后春、秋季降水量有所增加,而夏、冬季降水量呈现递减趋势。

3)汛期降水量同年降水量相似,也呈减少趋势,其减少速率为-19.7 mm/10a。汛期降水量占年降水量的 80%,且年际变化极其不均,因此,加强汛期水资源管理,对于水资源的开发利用以及防汛工作具有重要意义。

[1]林学椿,于淑秋.近 40年我国气候趋势 [J].气象,1990,16(10)：16-21.

[2]IPCC.Climate Change 2001：Impacts,Adaptation&Vulnerability[M].Cambridge： Cambridge University Press,2001：1-18.

[3]魏凤英.现代气候统计诊断与预报技术 [M].北京：气象出版社,2007：36-55.