侯 婷，龚浩哲

（1.浙江省舟山市水利局，浙江 舟山 316000；2.浙江省舟山市定海区水利局，浙江 舟山 316001）

全球气候变化已成为全世界面临的共同挑战。IPCC第五次评估报告指出全球气候变暖加速了水文循环，降水规律也发生了明显的改变[1]。根据我国《气候变化国家评估报告》的研究结果，我国近100 a来平均降水存在显著的年际和年代际振荡以及区域性变化，从降水量的空间分布区域变化来看，长江下游、华南、东南地区以及西部内陆河年降水量显著增加[2]。降水作为气候变化的重要指标之一，在很大程度上决定了区域的水资源数量。舟山市是我国第一个以群岛建制的地级市，人均水资源仅为全国的1/3左右，在发展过程中形成了本地水、大陆引水和海水淡化水3种水资源并用的模式，面临较大的水资源压力[3]。近年来随着国家级新区、自由贸易试验区等一系列国家战略的实施，水资源供需矛盾越来越突出。目前，大多数的研究主要集中在舟山市多源供水模式上[4-7]，几乎没有对舟山市降水变化规律及其对水资源量影响进行研究。本文以舟山本岛为研究区域分析了降水变化规律，为舟山岛水资源开发和管理提供科学依据，对合理利用有限的水资源有着重要意义。

1 研究区概况

舟山岛位于浙江省东北部东海海域，为全国第四大岛，全岛面积502 km2，其中山丘面积占62%，平原面积占38%。舟山岛属于北亚热带南缘季风海洋性气候，四季分明，温暖湿润，光照充足，具有春季多海雾，夏秋多台风，易干旱内涝的气候特点。舟山岛多年平均气温16.3 ℃，多年平均降水量1 373 mm，降水量主要集中在5 — 6月份的梅雨季和8 — 9月份台风季。西北— 东南向的山脊将舟山岛分为南、北2大片，地势中间高、两边低，山脊两侧沟谷发育，河流众多，均属浙东北沿海诸河水系。各河流的上游属山溪性河流，下游河道坡降平缓且受潮汐影响，具有滨海平原河流的特点；河流绝大部分独流入海，入海口均设有水闸，可防御潮水倒灌入内河。

2 研究资料及方法

舟山岛上设有大沙、定海、长春岭、沈家门等4个水文站，长期观测雨量资料。定海站的降水数据满足可靠性、一致性、代表性的要求，因此，选取舟山市水文站提供的定海站1956 — 2019年各年降水量的数据构建时间序列，运用线性回归法、去趋势预置白Mann - Kendall检验法[8-10]（TFPW - MK）进行降水趋势分析；应用Pettitt突变检验法[11]进行突变点检测。本研究中所有数据处理和分析计算均通过Matlab编程实现，为避免因置信区间不同造成误差，分析中显著性统一设置为α = 0.05。

3 计算结果与分析

3.1 舟山岛降水趋势分析

舟山岛1956 — 2019年历年降水量及线性趋势见图1。由图1可知，降水量年际变化大，波动较明显；年降水量整体上呈增加趋势，增速达到4.7 mm/a。研究时段内，年降水量变化范围在628.4 ～ 2 104.0 mm，多年平均降水量为1 399.5 mm，最大年降水量2 104.0 mm发生在2019年，最小年降水量628.4 mm发生在1967年，极值比为3.3倍。

图1 舟山岛年降水量及线性趋势图

Mann - Kendall检验法在水文统计领域应用较为广泛，但如果原始序列存在自相关性会显著放大序列的趋势[12]。研究表明，当一阶自相关系数大于0.30时，将对检验结果产生不可忽视的误差；只有一阶自相关系数小于0.10，产生的误差可忽略不计；相对一阶自相关性而言，高阶自相关性的影响可忽略不计[13]。应用Matlab中自带的偏自相关函数（PACF）检验定海站1956 — 2019年降水序列的相关性，得到一阶自相关系数为0.27。对原始降水序列进行去趋势预置白处理，再进行PACF检验，得到一阶自相关系数为0.09，满足小于0.10的要求。通过去趋势预置白处理在尽可能小地破坏原序列趋势的基础上剔除序列的显著自相关性，保证了Mann - Kendall趋势检验结果的精度。

应用Mann - Kendall检验法对去趋势预置白处理后的序列进行趋势分析，结果见图2。从图2可知：U统计量从1974年开始持续为正值，降水量从1974年开始持续呈增大趋势；1956 — 1974年，U统计量有正有负，这段时间降水量出现波动；1999 — 2003年、2015 — 2019年，U统计量超出α = 0.05时的临界线，这2段时间内降水量呈现明显的增大趋势。经计算，定海站1956 — 2019年降水量TFPW -MK统计量为2.46，大于α = 0.05时的临界值1.96，表明舟山岛近64 a降水量整体上呈现明显的增加趋势。

图2 舟山岛年降水量TFPW-MK趋势检验结果图

3.2 舟山岛降水突变分析

采用Pettitt突变检验法对定海站1956 — 2019年降水序列的突变点进行检验，结果见图3。Pettitt法识别出1972年为年降水量的突变点，突变检验得到的统计值P为0.035 5，小于0.050 0，说明检验出的突变点在统计意义上是显著的。该结果与Mann - Kendall检验法基本一致。

图3 舟山岛年降水量Pettitt突变检验结果图

4 结 语

降水时间序列是确定性成分和随机成分的组合。本研究表明，浙江省舟山群岛新区舟山岛近64 a的年降水量整体上呈明显的增加趋势，通过α = 0.05显著性检验，增速达到4.7 mm/a。降水量从1974年开始持续呈增大趋势，其中1999 — 2003年、2015 — 2019年2个时间段的降水量增大趋势最为显著。1972年是舟山岛年降水量的突变点，降水量从1972年开始发生显著变化。由于全球变暖和气候因素的影响，降水的时空序列不确定性增强，需引起相关部门重视。