APP下载

北京市石景山区汛期降水的气候特征分析

2018-10-19朱立

科学与财富 2018年27期
关键词:石景山降水量

朱立

摘要:利用北京市石景山气象站1977-2016年降水量数据,分析了石景山汛期降水量的变化特征。结果表明,1977-2016年石景山汛期降水量以1.55毫米/10年的速率增加,其中6月、7月和9月降水量在增加,而5月和8月降水量在减少。汛期小雨日、大雨日和暴雨日在减少,中雨日在增加,同时汛期降水量中的中雨、大暴雨雨量的比率在增加。汛期降水频次和降水量的日变化均以前半夜为高值区。

关键词:降水量;雨日;降水频次;汛期;石景山

引言

华北地区汛期降水具有雨量集中、年际变化大以及地域性强的特点(陈烈庭,1999)。华北中部汛期开始迟,南、北部汛期开始早;华北东南部汛期结束最早,京津、河北东北部结束最晚(赵翠光和李泽椿,2012)。北京位于华北平原的北部边缘,三面环山,西部为太行山,北部和东北部为燕山,属于东亚季风区。前人对北京降水的变化已做过大量研究(谢庄和王桂田,1994;何敏等,2007;马京津,2012;刘伟东等,2014)。北京地区平均年降水量、年降水日数和年降水强度均呈下降趋势,夏季降水量呈明显下降趋势,中雨雨量呈增加趋势,小雨雨日、大雨雨日和暴雨雨日均减少,中雨雨日增加(尤焕苓等,2012)。北京地区夏季降水量和降水频次的日变化特征表现出明显的一致性,均以午后至次日清晨为高值区,高值区可以划分为2个峰值,分别是午后至傍晚和清晨;在中午前后达到最低值(李建等,2008)。北京大部分地区夏季平均有效降水时数约120~160小时,降水时数高值区主要位于北部怀柔、密云山前迎风坡一带,降水量存在较明显的周期变化特征,其中7天左右的周期是主周期(郑祚芳等,2015)。

近几年北京地区出现了2011年6月23日暴雨、2012年7月21日特大暴雨和2016年7月20日特大暴雨,其中“7.21”暴雨中北京城区最大降雨点出现在石景山模式口,降水量达到328毫米,给人民生命财产及交通、农业、林业等造成巨大损失。石景山区位于北京西山风景区南麓和永定河冲积扇上,西北部山地是太行山余脉,地势北高南低。本文拟分析石景山汛期降水的特征,以便更好地开展石景山区汛期气象服务和防灾减灾工作。

1.数据和方法

本文使用了北京市石景山区气象局提供的石景山国家气象观测站1977-2016年月累计降水量、逐日降水量数据和2005-2016年逐时降水量数据。日降水量为前一天20时-当天20时降水量累加值,气候值是指1981-2010年平均值,汛期指5-9月。

根據中华人民共和国国家标准《降水量等级》,将24小时内降水量为0.1~9.9毫米、10~24.9毫米、25~49.9毫米、50~99.9毫米、100~249.9毫米、≥250毫米的降雨过程分别定义为小雨、中雨、大雨、暴雨、大暴雨、特大暴雨。本文使用了趋势分析、滑动t检验等分析方法。

2.石景山汛期降水量的变化

2.1 年际变化

1977-2016年石景山汛期降水量以1.55毫米/10年的速率增加,没有通过0.05的显著性检验(图1)。石景山汛期降水量有很明显的年际变化,2012年汛期降水量最多,为810.4毫米,比气候值偏多73%;1980年汛期降水量最少,为204.9毫米,比气候值偏少56%。汛期最多降水量是汛期最少降水量的4倍。

用滑动t检验检测1977-2016年石景山汛期降水量的突变(图2),给定显著性水平α=0.01、0.05和0.1,t分布自由度υ=18,由图可见,t统计量有三处通过了0.05的显著性检验,分别是1984、1996、2010年,表明石景山汛期降水量在40年里经历了三次突变,1984年经历了由少到多的转变,1996年经历了由多到少的转变,2010年经历了由少到多的转变,1980-1984年降水量平均为329.5毫米, 1985-1996年降水量平均为559.2毫米,1997-2010年降水量平均为419.2毫米,2011-2016年降水量平均为569.9毫米。

2.2 分月特征

石景山汛期降水量气候值为467.4毫米,月降水量以7月最多,8月次之,5月最少,其中7-8月降水量为298.9毫米,占汛期降水量的63.9%(表1)。5-9月期间,月最大降水量是其气候值的2.7~3.8倍,其中,7月最大降水量为479.2毫米,出现在2012年,是其气候值的2.8倍,9月最大降水量为189.4毫米,出现在2015年,是其气候值的3.8倍;月最小降水量介于2.3~25.6毫米之间,其中,9月最小降水量仅2.0毫米,出现在1998年,7和8月最小降水量均为25.6毫米,分别出现在1980年和1998年。从1977-2016年5-9月降水量的变化趋势看,6月、7月和9月降水量分别以4.8毫米/10年、12毫米/10年、11.7毫米/10年的速率增加,而5月和8月降水量分别以3.2毫米/10年、23.7毫米/10年的速率减少。

3.汛期各级别降水的变化

从气候平均看,小雨日为36.2天,占汛期降水日数的73%,中雨日为7.9天,占汛期降水日数的16%,大雨日和暴雨日分别为4.2、1.3天,分别占汛期降水日数的8%和3%。1977-2016年石景山汛期降水日数以0.9天/10年的速率减少,但没有通过0.05的显著性检验(图3)。其中,1990年汛期降水日数最多,为67天,比气候值多17天,2000年汛期降水日数最少,仅为37天,比气候值少13天。1977-2016年石景山汛期小雨日、大雨日和暴雨日分别以0.9天/10年、0.2天/10年、0.2天/10年的速率减少,中雨日以0.4天/10年的速率增加,这和尤焕苓等(2012)的研究结果比较类似。1977-2016年期间总共出现9个大暴雨日,其中1985年2个,1986年1个,1998年1个,其它都出现在2005年以后,2006、2011、2012、2015、2016年各1个。

从气候平均看,在汛期总降水量中,小雨、中雨、大雨、暴雨、大暴雨的雨量所占的比例分别是19%、27%、31%、18%、4%。1977-2016年汛期小雨、大雨、暴雨的雨量分别以2.1毫米/10年、7.7毫米/10年、11.6毫米/10年的速率减少,而中雨、大暴雨的雨量分别以5.0毫米/10年、17.5毫米/10年的速率增加。从在各年汛期降水量中所占比率的变化看,小雨、大雨、暴雨雨量的比率分别以0.7%/10年、1.6%/10年、1.8%/10年的速率减少,而中雨、大暴雨雨量的比率分别以1.1%/10年、2.8%/10年的速率增加。

4.逐时降水量的变化

从三点平滑的2005-2016年平均汛期逐时降水量和降水频次的变化(图4)看,4-14时累积小时降水量小于20毫米,19-23时累积小时降水量超过25毫米;8时-17时之间累积降水频次相对较小,低于9次,20-24时累积降水频次较高,大于11次。可见,汛期降水频次和降水量均以前半夜为高值区。由2005-2016年汛期小时最大降水量的逐年变化(图5)可以看到,12年中,有7年小时最大降水量介于20~40毫米之间,有3年小时最大降水量介于40~70毫米之间,有1年小时最大降水量低于20毫米,小时最大降水量极大值为90.8毫米,出现在2011年6月23日17时。

5.结论

1977-2016年石景山汛期降水量以1.55毫米/10年的速率增加,汛期最多降水量是汛期最少降水量的4倍,其中6月、7月和9月降水量在增加,而5月和8月降水量在减少。石景山汛期降水量在40年里经历了三次突变,突变点分别是1984、1996、2010年,2010年经历了汛期降水量由少到多的转变。

石景山汛期降水日数以小雨日和中雨日占主导;汛期总降水量以中雨雨量和大雨雨量为主。1977-2016年石景山汛期小雨日、大雨日和暴雨日在减少,中雨日在增加,同时汛期降水量中的中雨、大暴雨雨量的比率在增加。

2005-2016年石景山汛期降水频次和降水量的日变化均以前半夜为高值区。20-24时累积降水频次较高,8时-17时之间累积降水频次相对较小。19-23时累积小时降水量相对较大,4-14时累积小时降水量相对较小。12年中,石景山小时降水量最大值为90.8毫米。

参考文献:

[1]陈烈庭.华北地区夏季降水年际和年代际变化的地域性特征. 高原气象,1999,18(4):477-485.

[2]何敏,林建,韩荣青,2007.影响北京夏季降水异常的大尺度环流特征.气象,33(6):89-95.

[3]刘伟东,尤焕苓,任国玉,等.北京地区精细化的降水变化特征. 气候与环境研究,2014,19(1):61-68.

[4]马京津,李书严,王冀.北京市强降雨分区及重现期研究.氣象,2012,38(5):569-576.

[5]乔林,李延香,符娇兰,等.GB/T 28592-2012,中华人民共和国国家标准《降水量等级》.

[6]谢庄,王桂田.北京地区气温和降水百年变化规律的探讨.大气科学,1994,18(6):683-690.

[7]尤焕苓,任国玉,刘伟东.1961-2010年北京地区降水变化特征.沙漠与绿洲气象,2012,6(4):13-20.

[8]郑祚芳,祁文,李青春,等.基于自动站观测的北京夏季降水特征.气候与环境研究,2015,20(2):201-208.

[9]赵翠光,李泽椿.华北夏季降水异常的客观分区及时间变化特征.应用气象学报,2012,23(6):641-649.

猜你喜欢

石景山降水量
1958—2019年新兴县汛期降水量的气候特征
成都市年降水量时空分布特征
石景山 燕都第一仙山
海加山等于更美
与冰雪共舞为冬奥添彩
珠海隧道透水事故已致13人遇难
降水量是怎么算出来的
黄台桥站多年降水量变化特征分析
1988—2017年呼和浩特市降水演变特征分析
首钢石景山厂区三号高炉工业遗产的细节性评价