李健 陈丽娜 陶生才 张文军

摘要：利用位于河西走廊西部的酒泉市7个国家自动气象站1976-2016年5-9月逐日20：00-20：00降水资料，运用统计学方法，研究酒泉市降水雨日、雨量以及极端降水事件的时空分布特征和变化趋势。结果表明，酒泉市小雨雨日最多，占总雨日的82.1%，5-9月雨量将近1/3是由小雨提供的，2/3是由中雨以上的降水提供的。各级雨日（量）的空间分布特点是，最多的是肃北，最少的是敦煌，近41年酒泉极端降水事件绝对强度较小，相对强度较大，暴雨事件频次没有显著的线性趋势，稳定维持在0.1次/年左右，但其年际和年代际波动十分明显，无暴雨事件的时间分布较为分散，在每个年代都有出现，另外在2011-2016年8-9月没有极端降水事件的发生。

关键词：雨日;分级降水;有效降水;极端降水;河西走廊西部

中图分类号：P467 文献标识码：A

文章编号：0439-8114（2020）09-0060-05

DOI：10.14088/j.cnki.issn0439-8114.2020.09.012

酒泉市地处亚欧大陆腹地、甘肃省西北部、河西走廊的西端，位于阿尔金山、祁连山与马鬃山之间，具有大陆性温带干旱气候特点，日照时数长，降水小，是粮棉和瓜果的主要产区，也是风力发电和矿业的新兴基地，工农业生产对水资源的需求大。正确认识降水量以及降水特征，才能合理利用自然降水，充分开发空中水资源，提高自然降水的利用率[1]。酒泉年平均降水量39.8～152.5mm，降水稀少但变率较大，近几年境内局地性暴雨频发[2-4]。有研究表明，西北地区的气候在向暖湿方向变化，酒泉年降水量也呈略增加趋势[5-7]。

在全球气候变化的大背景下，区域气候变化情况更加引起人们的关注，气候变化会对当地生产生活和经济发展造成越来越大的影响[8，9]。过去多是研究单一降水量的变化，近些年来已逐渐转向对雨量、雨强、雨日的综合研究，表明降水是一个地区气候变化最直接、最敏感的因素，干旱、暴雨、暴雪等灾害性天气不仅与降水量有关，还与降水强度、降水日数和地理位置有密切的联系[10，11]。利用逐日、逐小时资料分析了降水的变化特征和时空分布差异的研究较少[12，13]。本研究选用酒泉7个测站资料序列（1976-2016年）5-9月降水量资料，对酒泉主汛期降水量的空间分布和时间演变趋势进行分析，同时对极端降水事件的发生进行了分析，希望能够掌握不同区域降水量变化的年代际或年际变化规律，较好地为酒泉主汛期降水量的预测提供理论依据。

1 资料和方法

利用酒泉市境内7个自动气象站1976-2016近41年的逐日20：00-20：00时的降水量资料。7个观测站为肃州（酒泉观测站）、金塔、玉门、瓜州、敦煌、肃北和马鬃山站。统计日降水量≥0.1mm的降水事件，并将日降雨量≥0.1mm的降水称为有效降水。运用统计方法分析观测数据，采用线性倾向估计与相关系数检验方法，分析全市有效降水日数和强度趋势变化。

雨日定义为1d内（北京时间20：00-20：00）的降雨量≥0.1mm时，这1d为雨日，以d为单位，24h内的降水量叫日雨量。根据甘肃省河西地区降水量等级标准，将日降雨量分为4级，小雨、中雨、大雨、暴雨。4个降水级别的划分标准见表1。

2 降水日数分析

2.1 降水日数时空分布特征

酒泉市有效降水日数最多的站为肃北，41年共达到了1067d，肃州次之，为1057d，有效降水日数最少的站为敦煌，仅为540d。降水日数空间分布呈现出明显的由东向西、由南向北递减，高海拔地区多于低海拔地区的规律;高值区位于沿祁连山一带，主要分布在肃州和肃北，其中最高值出现在海拔最高的肃北;低值区位于酒泉市安敦盆地的瓜州和敦煌。5-9月有效降水日数在时间上的分布呈抛物线的形状，5-7月降水日数逐渐增多，7月的时候达到极值，7月之后，降水日数又开始逐月递减（表2）。

酒泉市降水日数空间分布差异形成的主要原因是地形影响下的水汽输送差异，与降水空间分布的主要影响因素相同。酒泉市水汽输送方向由西南向东北，冷空气则是西北或者偏西的路径。祁连山对酒泉市的降水的作用主要有两方面，一是由于祁连山的阻挡作用，水汽仅有部分翻越祁连山到达酒泉市，越远离祁连山的地方，水汽的含量越少;二是由于祁连山的阻挡，会使冷空气在酒泉市堆积，进而由于冷暖空气交汇形成降水，因此降水在离祁连山比较近且海拔较高的地方比较多。张强等[14，15]研究表明，祁连山及周边地区的大气水汽含量由西北向东南逐渐增加，东高西低的分布形势是由东亚季风扩展方向所决定的，南高北低的分布形势是由南亚季风和高原季风扩展方向所决定的;东亚季风影响区平均水汽含量更高，峰值强度更大，峰值出现的海拔高度越低;而西风带影响区与此相反;偏南季风影响区处于两者之间;背风坡的水汽含量比迎风坡低。

2.2 各站年降水日数趋势变化

由各站有效降水日数气候倾向率（表3）可见，各站41年有效降水日数除肃北之外，都是呈减少趋势，减少幅度最大的为马鬃山，10年平均减少日数超过了2d，最小的为金塔，10年减少的日数还不足0.1d。

3 降水量级分析

3.1 各量级降雨雨日的特征

从酒泉市7个站点41年各级降水的雨日、雨日占总雨日的比例和降水概率（表4）可见，酒泉市降水概率最大的是肃北，为17.4%，10d中有1.74d在降雨，最小的是敦煌，为8.8%;在各级降水中，降水雨日最多的是小雨，最少的敦煌，达11.4d/年;降水日数最少的是暴雨，最多的肃北，41年共出现15次暴雨，平均每年不足0.4d。从全市各个量级降水日数占比来看，随着降水量级的增大，所占的比例越来越小，小雨占比最大，都在70.0%以上，占比最大的为马鬃山，达85.4%，最小的是肃北，为71.4%;中雨占比最大的肃北，为20.7%，其余各站中雨日所占比例相差不大，在12.8%～14.7%;大雨的占比更低，在1.1%～6.5%，占比最大的为肃北;暴雨的占比最低，其中占比最大的肃北不足1.5。从各站的情况来分析，小雨日数，肃北少于肃州和马鬃山，多于其余各站，但是从占比来看，肃北的小雨占比均低于其余各站，但是中雨、大雨和暴雨不論从日数还是占比来看，均高于各站，特别是大雨和暴雨所占比例是其他各站的3倍。这可能与肃北所处的地理位置和海拔有一定的关系，也待进一步考证。

3.2 各量级降雨量特征分析

由5-9月各站年平均降水量、各级平均降水量和其与年平均降水量的占比（表5）可见，对于雨量大小影响最大的为中雨，它在所有降水量级中占比最大，除肃北中雨量级仅占37.6%外，其余各站中雨量级降水量达到了年平均降水量的40.0%以上，最大的为敦煌，达49.7%，接近1/2;其次是小雨雨量，除肃北小雨雨量占比最小，仅为20.2%外，其余各站小雨雨量占比都相差不大，最大的为金塔，约占43.3%;大雨雨量占比为第三，占比最大的为肃北，达28.5%，接近1/3，最小的为金塔，仅为9.3%;暴雨雨量的占比最小，也是肃北占比最大，为13.7%，瓜州最小，为2.1%。从各站的情况看，肃北各个量级的降水量占年平均的比值相差幅度最小，占比最大的中雨和暴雨的差为23.9个百分点，幅度最大的是敦煌，占比最大的与最小相差47.3个百分点。

4 极端降水分析

研究区内某一测站日降水量达到极端降水标准即作为一次极端降水事件，统计区域内各年5-9月发生极端降水的总次数，然后除以区域内参加统计的站数，得到区域内各年5-9月极端降水事件平均发生的频次，进而求得区域内极端降水事件发生频次的时间序列。

由于酒泉地处河西走廊西端，自然降水稀少且分布很不均匀，除了肃北地处祁连山区外，其余6个站点的年均降水量均在30.0～70.0mm，由于酒泉市所处区域的特殊性，降雨的分级标准相对中国内陆大部分地区有所不同。

由41年的统计（表6）可以看出，酒泉地区的小雨日数占总降水量日数的82.1%，降水量占34.3%，而大雨以上的降水出现的频率仅占3.0%，但降水量贡献率则达到了23.7%，因此选择大雨以上的降水作为极端降水的标准。

4.1 极端降水事件的频次、强度变化

近41年酒泉市15.0mm以上的降水平均强度为23.9mm，年平均频次为0.6次，此结果与前人统计的河西地区大雨以上年平均频次远小于1次基本保持一致[16]。近41年酒泉市大雨和暴雨日数虽然只占5-9月平均降水日数（含微量降水，下同）的2.5%和0.5%，但极端降水导致的降水量却占到总降水量的17.0%和6.7%，说明酒泉的极端降水和暴雨绝对强度是全国较弱的地区，相对强度却是全国较强的地区。

由1976-2016年暴雨事件变化曲线（图1）可见，15.0mm以上的降水频次从20世纪70年代至21世纪以来，一直呈缓慢减少的趋势，但在统计学上不显著。15.0mm以上的降水年际间的波动明显，尤其是在20世纪70-80年代，其中1979年达到2.3次的峰值，从20世纪90年代开始到21世纪，降水频次进入相对较低的时段。而就暴雨频次而言，没有显著的线性趋势，基本上维持在01次1年，近41年中有17年未发生暴雨事件。暴雨主要集中在20世纪80年代前期、中期和90年代后期及2010年以后，有5年暴雨事件达0.2次以上，19$2年达到峰值0.4次，其暴雨频次在年际间和年代际间的波动均十分明显。此外，15.0mm以上的降水和暴雨平均强度均没有显著的线性趋势（图1），但暴雨平均强度的年际波动较为显著，尤其是进入21世纪后波动更为显著，其最大值为2012年的86.0mm。

4.2 极端降水事件的时间变化

1976-2016极端降水和暴雨事件每旬频次变化（图2）以研究区域内各年每旬中发生15.0mm以上降水和暴雨事件的总次数计。从5月1日开始，每连续10d计为1旬，其中5、7、8月的最后一旬均为11d，因此5-9月共分15旬（圖2）。

在近41年中5-9月发生暴雨事件最早的时间是2005年5月2旬。除个别年份外，1-3旬和12-15旬基本上没有发生过暴雨事件，暴雨事件主要集中在5-10旬，其中7旬最多。20世纪70年代后期至80年代中期暴雨事件在时间上分布比较集中，主要集中在6-10旬（6月下旬至8月上旬），20世纪80年代中期至90年代末，暴雨事件在时间上分布相对分散，主要集中在7-9旬（7月），开始和结束时间较之前均提前1旬。进入21世纪以来，暴雨事件在时间上分布更为分散，时间跨度大，随机性强。15.0mm以上降水发生事件较暴雨事件则明显增多，分布也更为集中。最早出现在1988年的1旬，在15旬也有出现。主要集中在3-12旬，暴雨的主要集中时段开始和结束时间较之前均提前2旬。5-10旬（6月中旬至8月上旬）为强降水相对较集中的时段，其中6旬强降水事件最多。与暴雨事件类似，发生强降水事件主要集中在20世纪70年代中期至20世纪90年代中期，进入21世纪后强降水事件的分布也较之前变得更加分散。但是值得注意的是，在2011年之后，强降水在时间上的分布又变得相对集中，主要分布在3-9旬，在9旬之后，则没有强降水事件发生，这与2010年以前年份强降水的分布大不相同。在2011-2015年，8-9月没有强降水事件的发生。就暴雨和强降水发生频次来看，暴雨主要集中在4旬和7旬，均超过了0.7次。而强降水主要集中在4-9旬，除6旬2.4次之外，其他月份在2.5次以上，8旬更是达到了3.0次。相对而言，强降水的时间分布更为集中。

5 小结

1）在4个降水级别中5-9月降水日数中最多的是小雨，达到17.4d/年，占总雨日的82.1%，暴雨的雨日最少，只有0.1d/年。但在雨量上的贡献各个级别降水却表现不同，酒泉5-9月的降水量1/3是由小雨贡献的，2/3是由中雨以上的降水贡献的。

2）近41年，酒泉地区5-9月有效降水总雨日变化趋势呈现不明显的减少情况下，小雨的雨日减少，大雨的雨日显著增加;各级雨量都呈现增加趋势，其中大雨的增加趋势最明显，其次为暴雨。

3）分级雨日（量）的低值区位于敦煌和瓜州，高值区多位于肃北和肃州。最小值区敦煌的降水日数相当于最大值区肃北降水日数的约1/2。

4）酒泉极端降水事件绝对强度较小，相对强度较大。其中暴雨事件频次没有显著的线性趋势，稳定维持在0.1次/年左右，但其年际和年代际波动十分明显，41年中有17年未发生暴雨事件，无暴雨事件的时间分布较为分散，在每个年代都有出现。暴雨事件主要集中在20世纪80年代前期、中期和20世纪90年代后期以及2010年以后，有5年暴雨事件达0.2次以上，不论暴雨事件还是强降水事件在时间上的分布均比较分散，暴雨事件发生最多的时间是7旬（7月1-10日），6旬（6月21-30日）强降水事件最多，另外在2011-2016年8-9月没有强降水事件的发生。

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收稿日期：2020-01-10

基金项目：酒泉市科技计划项目（2019-032）;甘肃省气象局气象科研项目（MS2020-09）

作者简介：李健（1988-），男，甘肃合作人，高级工程师，硕士，主要从事天气预报工作，（电话）15101745291（电子信箱）512014762@qq.com;通信作者，陶生才，男，高级工程师，硕士，（电话）15209375949。