循化县降水变化特征分析
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摘 要：利用1961—2017年循化县气象站的降水观测资料，分析了该地区近57a来的降水变化特征。结果表明：近57a 循化年降水量为266.5mm，以2.16mm/10a的气候趋势呈微弱增加，降水年际变化较大，20世纪80年代开始降水量小幅上升，但各年代间增减不明显；春夏秋冬四季降水量分别为45.0mm、165.1mm、55.4mm、1.0mm。年内分布不均匀，夏季降水量最大，冬季最小，降水量主要集中在汛期（6—9月），7月最多，8月次之；春秋季降水呈增加趋势，夏季呈减少趋势，冬季降水无明显变化趋势；用M-K突变检验法对循化县1961—2017年年降水量进行突变检验分析，得出1970年为年降水量突变年。
关键词：降水量；年、季变化；突变检验
中图分类号：S16 文献标识码：A
DOI：10.19754/j.nyyjs.20190530066
循化县位于青海省东部，全境由山、沟壑、坡、谷地构成，以农业为主，气候垂直变化明显，光照充足，热量丰富，年蒸发量大，年降水量少，年均降水量为270mm，雨热同步。近年来气候变化引起降水异常，导致当地干旱、暴雨洪涝灾害频繁，冬春季森林火险情较高。降水作为表征气候变化最主要的因素，对其分析具有重要意义。本着服务当地农业生产、防灾减灾和合理利用资源， 本文利用1961—2017年循化县的降水资料，运用数学统计方法、一元线性倾向估计、M-K突变检验等分析方法，对循化县近57a来降水量年、季变化及突变特征进行分析。
1 资料来源
本文依据的资料来源于循化县国家级气象观测站（1961—2017年）近57a的降水资料，对其年际变化、季节变化以及突变进行分析。
2 分析方法
2.1 一元线性倾向估计法
采用一元线性倾向方法分析循化县的年（代）、季降水年变化趋势，以此反映降水活动变化情况。一元线性回归即用最小二乘法拟合线性趋势变化：y=a+bx，b为气候倾向率， y表示降水量序列，x表示降水量对应的时间，a为回归系数。气候倾向率b反映循化县近57a的降水变化趋势。当b > 0时，降水量随时间的增加呈上升趋势。当b < 0时则反之。b值的大小反映了降水活动上升或下降的速率。
2.2 滑动平均
滑动平均是趋势拟合的基础方法，经过滑动平均后，序列中短与滑动长度的周期大大削弱，显现出变化趋势。滑动平均序列表示为：文中对57a的年降水资料采用5a滑动平均。
2.3 Mann-Kendall突变检验
Mann-Kendall方法是一种非参数统计检验方法，用于检测序列的变化趋势，可以用来检验降水的突变特征，一般取显著性水平a = 0.05 ，那么临界值U0.05 = ±1.96。将UFk和Bk2个统计量序列曲线和±1.96的2条直线均绘在1张图上。分析绘出的UFk和UBk 曲线图。若UFk和UBk的值大于0，则表明序列呈上升趋势；小于0，则表明呈下降趋势。当其超过临界直线时，表明上升或下降趋势显著。超过临界线的范围确定为出现突变的时间区域。如果UFk和UBk 2条曲线出现交点，且交点在临界线之间，那么交点对应的时刻便是突变开始的时间。
3 结果与分析
3.1 年降水量变化特征
从1961年以来的57a里，循化县年平均降水量为266.5mm，年最大降水量为414.5mm（2008年出现），年最小降水量为182mm（1982年出现），降水量极值比达2.28，说明年降水量波动较明显。以10a为1个年代的降水量变化显示，20世纪60年代，循化县降水量为264.1mm；70年代259.3mm；80年代开始小幅上升，为269.7mm；90年代270.9mm；00年代275.3mm，80年代降水变化最明显，其次是21世纪00年代，但各年代降水量增减不十分明显著。近57a来降水趋势总体呈现弱的上升，气候倾向率2.16mm/10a。
3.2 四季降水量变化特征
本文中季节采用气象季节划分方法，即3—5月为春季、6—9月为夏季、10—11月为秋季、上年12月—本年2月为冬季。
循化县属高原大陆性气候，季风气候明显，冬半年气候寒冷少雨，夏半年温暖凉爽，雨热季同期，因此降水也有明显的干湿季之分以及季节性变化。从四季降水量统计表1可以看出，循化县降水主要集中在夏季，平均降水量为165.1mm，其次是秋季和春季，平均降水量为55.4mm、45.0mm，冬季降水量最少，平均降水量只有1.0mm。四季中降水量呈单峰性变化，形成汛期（6—9月）降水量最集中，年头年尾（1—2月、11—12月）降水稀少，7月降水量达最大、8月次之，12月最小，循化县降雨时空分布不均匀是造成这一降水气候特征的主要原因。
从四季降水量变化趋势可看出，春秋季增加，每10a增加2.23mm和2.0mm；夏季呈递减趋势，降水每10a减少2.05mm；冬季降水趋势不明显，降水气候倾向率接近0.00mm/10a，其中春季降水波动幅度最大。
3.3 降水量突变分析
对循化县57a的年降水量数据用M-K非参数检验方法检验。从图1循化县57a年降水量M-K统计曲线看出，1971年与1973年 UFK曲线与临界线有交点，因此1970年以后循化地区降水量减少，且下降显著，1973年后趋势减缓，但1974年开始降水量再次降低。由图可见UFK曲线与UBK曲线的交点出现在1970年，且在临界线信度之内，说明1970年是循化县年降水量的突变年。
4 结论
1961—2017年循化县年平均降水量为266.5mm，最大值414.5mm，最小值为182.0mm。20世纪80年代降水量开始小量增加，但各年代增减不显著。年降水量总体呈弱的增加趋势，气候倾向率2.16mm/10a。
降水量季節变化明显，其中夏季降水量占比最多，其次是秋季和春季，冬季降水量最少。春季、秋季降水量呈增多趋势，夏季呈减少趋势、冬季降水趋势基本不变，春季降水波动最大，冬季降水不明显。
循化县年降水量从1970年开始呈递减趋势，降水量递减明显，1970年为循化县年降水量突变年。
参考文献
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