渭河流域降雨結(jié)構(gòu)時空演變特征

蔡新玲, 蔡依晅, 葉殿秀, 喬秋文, 路岑之, 趙曉萌, 李 茜

(1.陜西省氣候中心, 西安 710014; 2.西安市周至縣水務(wù)局, 陜西 周至 710400;3.國家氣候中心, 北京 100081; 4.國家電網(wǎng)西北電力調(diào)控分中心, 西安 710004)

渭河流域降雨結(jié)構(gòu)時空演變特征

蔡新玲1, 蔡依晅2, 葉殿秀3, 喬秋文4, 路岑之2, 趙曉萌1, 李 茜1

(1.陜西省氣候中心, 西安 710014; 2.西安市周至縣水務(wù)局, 陜西 周至 710400;3.國家氣候中心, 北京 100081; 4.國家電網(wǎng)西北電力調(diào)控分中心, 西安 710004)

為研究氣候變化背景下渭河流域降水結(jié)構(gòu)的時空變化，利用渭河流域71個氣象站1981—2012年汛期(5—9月)逐時降水資料，選取降水發(fā)生率和降水貢獻(xiàn)率兩個指標(biāo)，結(jié)合線性傾向率和非參數(shù)Mann-Kendall檢驗法探討了流域降水結(jié)構(gòu)的變化趨勢及不同降水歷時和不同降水等級的空間變化特征。結(jié)果表明：(1) 渭河流域各歷時降水發(fā)生率隨歷時增加呈指數(shù)形式快速遞減，降水貢獻(xiàn)率隨歷時增長先快速增大，后波動減小。流域上游短歷時降水發(fā)生率和貢獻(xiàn)率較高，而流域中下游長歷時降水發(fā)生率和貢獻(xiàn)率較高。(2) 渭河流域1～6 h的短歷時和48 h以上長歷時降水發(fā)生率和貢獻(xiàn)率均表現(xiàn)為減小趨勢，7～24 h歷時降水發(fā)生率和貢獻(xiàn)率為增加趨勢，這種變化趨勢在流域的中下游更加顯著。(3) 渭河流域降水發(fā)生率隨降水等級的增加呈指數(shù)下降，小雨發(fā)生率最高，而暴雨的發(fā)生率最低。比較而言，流域上游小雨和中雨的發(fā)生率和貢獻(xiàn)率較高，而流域中下游大雨和暴雨發(fā)生率和貢獻(xiàn)率較高，特別是在渭河干流，暴雨貢獻(xiàn)率在25%以上。(4) 渭河流域小雨級別的降水事件發(fā)生率和貢獻(xiàn)率均表現(xiàn)為顯著的下降趨勢，而暴雨級別降水發(fā)生率和貢獻(xiàn)率表現(xiàn)為增加趨勢，這種變化趨勢將可能使流域防洪形勢趨于嚴(yán)峻。

渭河流域; 降水歷時; 降水等級

全球變暖和人類活動引起區(qū)域乃至全球范圍內(nèi)水循環(huán)發(fā)生變異，從而導(dǎo)致區(qū)域洪澇、高溫、干旱等水文氣象極端事件的頻發(fā)，給人類社會經(jīng)濟的快速發(fā)展和生態(tài)文明建設(shè)造成了重要影響[1-2]。大氣降水作為水循環(huán)過程的主要驅(qū)動因素，深入了解其結(jié)構(gòu)變化特征有助于探索區(qū)域水循環(huán)的變異規(guī)律[3-4]。國內(nèi)外學(xué)者已經(jīng)開展了大量的研究工作以探討全球或區(qū)域降水演變特征，獲得了若干新的認(rèn)識。研究發(fā)現(xiàn)，近半個世紀(jì)中國平均年降水量變化趨勢不明顯，但降水強度在增強[5]。中國區(qū)域極端降水研究表明，長江中下游地區(qū)極端強降水量、降水強度與日數(shù)呈顯著增加趨勢。西北大部地區(qū)極端降水事件頻率顯著增加，東北東部及華北大部在減少[6]。Yu et al[7]基于小時降水資料分析了中國大陸地區(qū)夏季降水變化特征，發(fā)現(xiàn)降水發(fā)生了結(jié)構(gòu)性調(diào)整[8]。

渭河是黃河的最大支流，是陜西關(guān)中地區(qū)的生命河。在氣候變暖背景下，該流域的降水結(jié)構(gòu)也發(fā)生了較大的變化，區(qū)域經(jīng)濟社會已表現(xiàn)出高度的敏感[9]。以往的研究由于資料時空精度所限，對日、月、年等尺度的降水變化研究較多[10-12]，但是，許多水文過程、土壤侵蝕和防洪排澇工程等都需要更短時間尺度上的降水資料來刻畫[13-17]。因此利用小時尺度降水資料對渭河流域不同歷時和不同等級降水的演變規(guī)律進(jìn)行研究，有助于了解區(qū)域水循環(huán)變異特征，同時對評價流域氣候特征和改進(jìn)降雨預(yù)報預(yù)測性能以及流域防汛安全與水資源管理等方面都有重要作用。

1 資料與方法

1.1 研究區(qū)概況

渭河是黃河最大的支流，發(fā)源于甘肅省渭源縣鳥鼠山，自西向東流經(jīng)甘肅、寧夏、陜西三省(區(qū))的84個縣，在陜西省潼關(guān)縣注入黃河。流域位于104°00′—110°20′E和33°50′—37°18′N，總面積13.48萬km2。流域地形西高東低，北部為黃土高原，南部為秦嶺山區(qū)。由北洛河、涇河2大支流和渭河干流組成[9]。渭河流域地處我國西北地區(qū)東部干旱和濕潤區(qū)的過渡地帶，屬大陸性季風(fēng)氣候。多年平均降水量572 mm，總體分布南多北少。降水量年際變率大，年內(nèi)時空分配不均。洪澇和干旱災(zāi)害頻繁，且程度重，危害大，成為制約該地區(qū)國民經(jīng)濟，特別是農(nóng)業(yè)經(jīng)濟和農(nóng)業(yè)持續(xù)發(fā)展的主要因素。因此，研究渭河流域降水結(jié)構(gòu)的時空變化，對流域水資源可持續(xù)開發(fā)、生態(tài)環(huán)境保護(hù)以及渭河流域防洪抗旱減災(zāi)，具有重要的現(xiàn)實意義和社會經(jīng)濟效益。

1.2 研究資料

渭河流域按水文分區(qū)為北洛河流域、涇河流域和渭河干流區(qū)間3大分區(qū)，各分區(qū)內(nèi)氣象站空間分布為北洛河11個，涇河21個，渭河干流40個，見圖1。所用資料由中國氣象局國家氣象信息中心提供的1981—2012年汛期(5—9月)逐時降水量資料。并經(jīng)過了初步的質(zhì)量控制。為了確保資料不受異常值的影響，這里進(jìn)一步利用人工觀測的日降水量對小時降水量進(jìn)行了校對。

圖1渭河流域氣象站點分布

2.3 研究方法

本文主要從降水歷時、降水等級以及降水日變化3個方面分析渭河流域降水結(jié)構(gòu)的時空演變規(guī)律。本文判斷降水是否發(fā)生的臨界值為0.1 mm，即逐時累積降水量大于或等于0.1 mm的時次定義為有降水時次，否則視為無降水。降水事件的分隔是以某一降水時次之后5 h沒有降水作為判定標(biāo)準(zhǔn)[18]。一次降水事件的持續(xù)時間是指降水出現(xiàn)時次與降水結(jié)束時次之間的小時總數(shù)，此段時間內(nèi)的降水量之和定義為一次降水過程的降水量。將一次降水過程的等級分成5類：小雨(0.1～10 mm)，中雨(10～25 mm)，大雨(25～50 mm)，暴雨(50 mm以上)。定義降水發(fā)生率為各種降水指標(biāo)在某一分類情況下發(fā)生的次數(shù)占總次數(shù)的比值，而降水貢獻(xiàn)率則表示某一分類情況下的降水量占總降水量的比值。對于氣象要素的時間序列趨勢顯著性檢驗，采用世界氣象組織推薦的非參數(shù)Mann-Kendall檢驗方法。

2 結(jié)果與分析

2.1 渭河流域降水歷時變化特征

2.1.1 不同歷時降水發(fā)生率和貢獻(xiàn)率特征 圖2給出了渭河流域及其各分區(qū)不同降水歷時降水事件的發(fā)生率及其對總降水量的貢獻(xiàn)率。由圖2A可以看出，渭河流域各歷時降水發(fā)生率隨降水歷時增加大致呈指數(shù)形式遞減。1 h歷時降水事件發(fā)生率最高，之后快速遞減，至6 h以后減小幅度變緩；各歷時降水貢獻(xiàn)率與發(fā)生率變化不一致，隨著降水歷時的增長，降水貢獻(xiàn)率先增加后波動減小，2 h歷時降水貢獻(xiàn)率快速增至最大，之后波動減小；從等間隔降水歷時分段統(tǒng)計(表1)來看，1～6 h歷時降水發(fā)生率最高，為58.3%，但對應(yīng)降水貢獻(xiàn)率僅為19.5%。7～12 h歷時降水發(fā)生率為20.0%，降水貢獻(xiàn)率最高，為21.0%。13～18 h歷時降水發(fā)生率為10.2%，降水貢獻(xiàn)率18.0%。19～24 h歷時降水發(fā)生率為4.8%，降水貢獻(xiàn)率11.6%。25～48 h歷時降水發(fā)生率雖較小，為5.8%，但降水貢獻(xiàn)率相對較高，達(dá)20.2%。48 h以上歷時降水發(fā)生率很低，不足1%，但降水貢獻(xiàn)率也能達(dá)8.3%。這表明渭河流域24 h以上的長歷時降水事件少，但也可能造成較大的累積降水量。

圖2渭河流域不同歷時降水發(fā)生率與貢獻(xiàn)率

考慮到流域氣象要素的演變存在空間尺度效應(yīng)，為深入理解渭河流域降水結(jié)構(gòu)的變化規(guī)律，按涇河流域、北洛河流域和渭河干流區(qū)間等3個分區(qū)分析降水結(jié)構(gòu)的空間規(guī)律。通過對3個分區(qū)降水發(fā)生率的分析(圖2B，C，D)可以看出各個分區(qū)的降水發(fā)生率隨降水歷時的變化與渭河流域基本一致，均呈指數(shù)趨勢遞減。從各分區(qū)各時段降水發(fā)生率來看，其數(shù)值較接近，但1～6 h歷時北洛河支流降水發(fā)生率高于涇河和渭河干流，6 h以上歷時渭河干流降水發(fā)生率略高于涇河和北洛河；從降水貢獻(xiàn)率來看，3個分區(qū)降水貢獻(xiàn)率隨歷時的增加也呈先增加后波動減小的變化趨勢，貢獻(xiàn)率均在2 h歷時達(dá)最高。1～6 h歷時北洛河流域降水貢獻(xiàn)率高于涇河和渭河干流，48 h以上歷時渭河干流降水貢獻(xiàn)率略高于涇河和北洛河。

表1 渭河流域不同時長降水發(fā)生率與貢獻(xiàn)率 %

圖3是渭河流域不同歷時降水發(fā)生率的空間分布。渭河流域1～6 h歷時降水發(fā)生率(圖3A)為50%～66%，從上游到下游降水發(fā)生率在減小。7～12 h歷時發(fā)生率(圖3B)為16%～25%，干流上中游的降水發(fā)生率高于下游及北洛河支流。

13～18 h歷時降水發(fā)生率(圖3C)為8%～13%，中下游的發(fā)生率高于上游。19～24 h歷時降水發(fā)生率(圖3D)為3%～6%，同樣，中下游的發(fā)生率高于上游。25～48 h歷時降水發(fā)生率(圖3E)為2%～10%，高發(fā)生率位于流域中下游。48 h以上歷時降水發(fā)生率(圖3F)很低，僅0%～3%，主要在流域中下游。

注：A.持續(xù)1～6 h；B.持續(xù)7～12 h；C.持續(xù)13～18 h；D.持續(xù)19～24 h；E.持續(xù)25～48 h；F.持續(xù)48 h以上，下同。

圖3渭河流域不同歷時降水發(fā)生率的空間分布

從不同歷時降水貢獻(xiàn)率的空間分布來看，1～6 h歷時降水貢獻(xiàn)率(圖4A)從流域的上游(包括涇河和北洛河上游)向下游呈減小趨勢，流域上游的貢獻(xiàn)率較高，一般在25%～30%，渭河干流中、下游和涇、洛支流的下游貢獻(xiàn)率相對較低，在13%～20%。7～12 h歷時貢獻(xiàn)率(圖4B)在16%～31%，高值區(qū)位于干流上游，貢獻(xiàn)率在25%～31%，流域中下游貢獻(xiàn)率在16%～20%。13～18 h歷時貢獻(xiàn)率(圖4C)在14%～23%，19～24 h歷時貢獻(xiàn)率(圖4D)在7%～16%，這兩段歷時的降水貢獻(xiàn)率的空間差異相對較小，高貢獻(xiàn)率零散地分布于流域中游。25～48 h歷時降水貢獻(xiàn)率(圖4E)高值區(qū)位于流域中下游，在25%～30%，而流域上游貢獻(xiàn)率較小，在9%～15%，流域貢獻(xiàn)率的空間差異最大。48 h以上歷時降水貢獻(xiàn)率(圖4F)空間差異較大，高值區(qū)位于流域中下游，在10%～15%，上游大部分站點的貢獻(xiàn)率不足5%。

以上分析可見，渭河流域各歷時降水發(fā)生率隨歷時增加呈指數(shù)形式快速遞減，各歷時降水貢獻(xiàn)率隨歷時增長先快速增大，后波動減小；流域1～6 h的短歷時降水發(fā)生率高，但7～12 h歷時降水貢獻(xiàn)率最大。24 h以上的長歷時降水事件少，但降水貢獻(xiàn)率較高。各歷時降水發(fā)生率和貢獻(xiàn)率在空間上的差異較大，流域上游(包括涇河和北洛河上游)短歷時降水發(fā)生率和貢獻(xiàn)率高于中下游，而流域中下游長歷時降水貢獻(xiàn)率高于上游地區(qū)。

圖4渭河流域不同歷時降水量貢獻(xiàn)率空間分布

2.1.2 不同歷時降水發(fā)生率和貢獻(xiàn)率變化趨勢 為分析不同歷時降水發(fā)生率和貢獻(xiàn)率的演變趨勢，采用線性趨勢方法對不同歷時的降水發(fā)生率和貢獻(xiàn)率進(jìn)行趨勢統(tǒng)計分析。圖5是渭河流域區(qū)域平均分段歷時降水發(fā)生率和貢獻(xiàn)率的長期變化趨勢?？梢钥闯觯?～6 h歷時降水發(fā)生率和貢獻(xiàn)率均為減小趨勢，發(fā)生率的減小通過了0.05顯著性水平檢驗。7～12 h歷時降水發(fā)生率增加，但貢獻(xiàn)率在減小。13～18 h和19～24 h歷時降水發(fā)生率和貢獻(xiàn)率均為增加趨勢，13～18 h歷時發(fā)生率的增加通過了0.05顯著性水平檢驗，19～24 h歷時降水貢獻(xiàn)率的增加通過了0.1顯著性水平檢驗。31～48 h歷時發(fā)生率和貢獻(xiàn)率均為增加趨勢，均未通過顯著性檢驗。60 h以上歷時降水發(fā)生率和貢獻(xiàn)率均為減小趨勢，均未通過顯著性檢驗。

圖5渭河流域不同歷時降水發(fā)生率和

貢獻(xiàn)率的長期變化趨勢

為了解流域降水變化趨勢的空間差異，結(jié)合流域主要降水歷時和分段歷時降水變化趨勢，圖6給出了流域1～6 h短歷時和7～24 h長歷時降水發(fā)生率和貢獻(xiàn)率的變化趨勢空間分布?？梢钥闯?，1～6 h的短歷時降水發(fā)生率(圖6A)的長期趨勢絕大多數(shù)站點為減少趨勢，其中在流域的中下游減少趨勢顯著，僅上中游少數(shù)站點表現(xiàn)為不明顯的增加趨勢。7～24 h歷時降水發(fā)生率(圖6B)大多數(shù)站點為增加趨勢，其中流域中下游增加趨勢顯著，僅上中游少數(shù)站點表現(xiàn)為減少趨勢；從降水貢獻(xiàn)率的長期趨勢來看，流域各站點表現(xiàn)為非均一性變化，1～6 h的短歷時降水貢獻(xiàn)率(圖6C)大多數(shù)站點為減少趨勢，部分站點通過了0.1顯著性水平檢驗，但也有少數(shù)站點為增加趨勢。7～24 h歷時降水貢獻(xiàn)率(圖6D)大多數(shù)站點為增加趨勢，其中干流下游站點增加趨勢顯著，僅少數(shù)站點為減少趨勢，主要分布在涇河支流。

通過對流域不同歷時降水發(fā)生率與貢獻(xiàn)率的變化分析得出，1～6 h的短歷時和48 h以上的長歷時降水發(fā)生率和貢獻(xiàn)率均表現(xiàn)為減少趨勢，7～24 h歷時降水發(fā)生率和貢獻(xiàn)率表現(xiàn)為增加趨勢。這種變化趨勢在流域的中下游表現(xiàn)得更加顯著，而在流域的上游趨勢變化不明顯。這可能與流域上游降水少，變率大有關(guān)。

2.2 渭河流域降水等級變化特征

2.2.1 不同等級降水發(fā)生率和貢獻(xiàn)率特征 根據(jù)降水等級劃分標(biāo)準(zhǔn)，統(tǒng)計渭河流域不同等級降水的發(fā)生率和貢獻(xiàn)率。由圖7可知，隨著降水等級的增加，渭河流域降水發(fā)生率呈指數(shù)下降趨勢，其中小雨發(fā)生率占絕對優(yōu)勢，各區(qū)域均值均大于70%(72.8%～73.6%)，而暴雨的發(fā)生率最低，僅占2%～3%。相對降水發(fā)生率而言，降水貢獻(xiàn)率的變化較小。各區(qū)域中雨和大雨的貢獻(xiàn)率相對較大，在27.6%～32.1%，暴雨和小雨的貢獻(xiàn)率在15.1%～20.3%。由此可知，渭河流域汛期降水以弱降水事件為主，但汛期降水量的貢獻(xiàn)則取決于幾次強降水事件。

注:A表示1～6 h發(fā)生率；B表示7～24 h發(fā)生率；C表示1～6 h貢獻(xiàn)率；D表示7～24 h貢獻(xiàn)率；“+”表示通過0.1顯著性水平檢驗。

圖6渭河流域不同歷時降水發(fā)生率和貢獻(xiàn)率變化趨勢空間分布

圖7渭河流域不同等級的降水發(fā)生率和貢獻(xiàn)率

從渭河流域不同等級降水發(fā)生率和貢獻(xiàn)率的空間分布來看(圖略)，流域西北部的上游地區(qū)小雨發(fā)生率相對較高，而渭河干流的上游中雨發(fā)生率較大，對于大雨及以上等級降水發(fā)生率而言，流域東南部中下游的平原地區(qū)發(fā)生率較高，而西北部的上游山區(qū)較低。從降水貢獻(xiàn)率角度分析，渭河干流的西部上游地區(qū)小雨和中雨的貢獻(xiàn)率較高，而大雨及以上的降水事件貢獻(xiàn)率的高值區(qū)位于流域的中下游，特別是在渭河干流的東南部，暴雨貢獻(xiàn)率在25%以上。

2.2.2 不同等級降水發(fā)生率和貢獻(xiàn)率變化趨勢 對流域不同等級降水發(fā)生率和貢獻(xiàn)率變化趨勢進(jìn)行分析。平均而言，渭河流域小雨級別的降水事件發(fā)生率和貢獻(xiàn)率均表現(xiàn)為顯著的下降趨勢，而暴雨及以上級別降水事件發(fā)生率均表現(xiàn)為增加趨勢，中雨和大雨級別的降水發(fā)生率在增加，但貢獻(xiàn)率在減小，均未通過顯著性檢驗。從各分區(qū)不同等級降水的M-K檢驗結(jié)果(表2)可知，只有北洛河小雨發(fā)生率變化通過了90%水平的顯著性檢驗。而其他等級的降水發(fā)生率和貢獻(xiàn)率變化均未通過顯著性檢驗。各區(qū)域不同等級降水事件的發(fā)生率和貢獻(xiàn)率變化趨勢基本一致，各區(qū)域小雨發(fā)生率均減小，中雨及以上級別降水發(fā)生率均增加。各區(qū)域暴雨級別降水貢獻(xiàn)率增大。

表2 各分區(qū)不同等級降水發(fā)生率和貢獻(xiàn)率變化趨勢檢驗結(jié)果

3 結(jié)論與討論

(1) 渭河流域各歷時降水發(fā)生率隨歷時增加呈指數(shù)形式快速遞減，各歷時降水貢獻(xiàn)率隨歷時增長先快速增大，后波動減小。流域1～6 h的短歷時降水發(fā)生率高，7～12 h歷時降水貢獻(xiàn)率最大，24 h以上的長歷時降水事件少，但降水貢獻(xiàn)率較高。各歷時降水發(fā)生率和貢獻(xiàn)率在空間上的差異較大，流域上游(包括涇河和北洛河上游)短歷時降水發(fā)生率和貢獻(xiàn)率高于中下游，而流域中下游長歷時降水貢獻(xiàn)率高于上游地區(qū)。

(2) 渭河流域1～6 h的短歷時和48 h以上的長歷時降水發(fā)生率和貢獻(xiàn)率均表現(xiàn)為減少趨勢，7～24 h歷時降水發(fā)生率和貢獻(xiàn)率表現(xiàn)為增加趨勢，這種變化趨勢在流域的中下游表現(xiàn)得更加顯著，而在流域的上游趨勢變化不明顯。這可能與流域上游降水少，變率大有關(guān)。

(3) 隨著降水等級的增加，渭河流域降水發(fā)生率呈指數(shù)下降趨勢，小雨發(fā)生率最高，而暴雨的發(fā)生率最低。相對降水發(fā)生率而言，降水貢獻(xiàn)率的變化較小。各流域中雨和大雨的貢獻(xiàn)率相對較大，暴雨和小雨的貢獻(xiàn)率相對較小。渭河流域汛期降水以弱降水事件為主，但汛期降水量的貢獻(xiàn)則取決于幾次強降水事件。

(4) 流域西北部的上游地區(qū)小雨和中雨發(fā)生率較高，貢獻(xiàn)率也較高，而在流域東南部中下游的平原地區(qū)大雨及以上等級降水發(fā)生率較高，貢獻(xiàn)率也較高，特別是在渭河干流的東南部，暴雨貢獻(xiàn)率在25%以上。

(5) 渭河流域小雨級別的降水事件發(fā)生率和貢獻(xiàn)率均表現(xiàn)為顯著的下降趨勢，而暴雨及以上級別降水事件發(fā)生率和貢獻(xiàn)率均表現(xiàn)為增加趨勢。這可能導(dǎo)致流域汛期防洪形勢趨于嚴(yán)峻。

[1] IPCC. Climate change 2001:The science of climate change[M]. Cambridge:Cambridge University Press, 2001:155-163.

[2] IPCC. Climate Change 2014:Impact, Adaptation and Vulnerability [M/OL]. Cambridge:Cambridge University Press, in press, 2014. http:∥www. ipcc-wg2. gov/.

[3] 劉國緯.水文循環(huán)的大氣過程[M].北京:科學(xué)出版社,1997:245.

[4] 夏軍,劉春蓁,任國玉.氣候變化對我國水資源影響研究面臨的機遇與挑戰(zhàn)[J].地球科學(xué)進(jìn)展,2011,26(1):1-12.

[5] 任國玉,封國林,嚴(yán)中偉.中國極端氣候變化觀測研究回顧與展望[J].氣候與環(huán)境研究,2010,15(4):337-353.

[6] 正果,張明軍,王圣杰,等.1961—2011年中國南方地區(qū)極端降水事件變化[J].地理學(xué)報,2014,69(5):640-649.

[7] Yu Rucong, Zhou Tianjun, Xiong Anyuan, et al. Diurnal variations of summer precipitation over contiguous China[J]. Geophys. Res. Lett.,2007,34:L01704.

[8] 宋曉猛,張建云,劉九夫,等.北京地區(qū)降水結(jié)構(gòu)時空演變特征[J].水利學(xué)報,2015,46(5):525-535.

[9] 宋進(jìn)喜,李懷恩.渭河生態(tài)環(huán)境需水量研究[M].北京:中國水利水電出版社,2004.

[10] 冶運濤,梁犁麗,龔家國.長江上游流域降水結(jié)構(gòu)時空演變特性[J].水科學(xué)進(jìn)展,2014,25(2):164-171.

[11] 劉聞,曹明明,劉琪,等.1951—2012年渭河流域降水頻次變化特征分析[J].干旱區(qū)地理,2015,38(1):18-24.

[12] 劉梅,魏加華,王峰.渭河流域降水時空變化與干旱特征分析[J].南水北調(diào)與水利科技,2015,13(2):193-210.

[13] 王治亮,李新亞,楊愛琴.陜西黃土高原15時段降水特征分析[J].水土保持研究,2013,20(5):176-179.

[14] 路培,吳發(fā)啟.陜西省近30年降水變化特征分析[J].水土保持研究,2013,20(4):64-68.

[15] 張涵丹,衛(wèi)偉,薛萐.基于R/S分析和Mann-Kendall檢驗的定西市氣溫降水變化特征[J].水土保持研究,2015,22(6):183-189.

[16] Kandel D D, Western A W, Grayson R B, et al. Process parameterization and temporal scaling in surface runoff and erosion modeling[J]. Hydrol. Process, 2004,18:1423-1446.

[17] 殷水清,高歌,李維京,等.1961—2004年海河流域夏季逐時降水變化趨勢[J].中國科學(xué),2012,42(2):256-266.

[18] 宇如聰,原韋華,李建.降水過程的不對稱性[J].科學(xué)通報,2013,58(15):1385-1392.

SpatiotemporalVariabilityCharacteristicsofPrecipitationPatterninWeiheRiverBasin

CAI Xinling1, CAI Yixuan2, YE Dianxiu2, QIAO Qiuwen4, LU Cenzhi2, ZHAO Xiaomeng1, LI Qian1

(1.ShaanxiProvincialClimateCenter,Xi′an710014,China; 2.ZhouzhicountyWaterAuthority,Xi′an710400,China; 3.NationalClimateCenter,Beijing100081,China；4.NorthwestElectricPowerDispatchingandControlSub-centerofStateGrig,Xi′an710048,China)

In order to study the temporal and spatial variation of precipitation pattern in Weihe River Basin under the background of climate change, the change trend of precipitation pattern and the spatial variation characteristics of different precipitation durations and different precipitation grades were discussed by using the incidence rate, contribution rate of precipitation and the method of linear tendency rate and non-parametric Mann-Kendall test. The data included hourly precipitation covering 1981—2012 in 71 meteorological stations in the Weihe River basin. The results show that: (1) the precipitation occurrence rate decreases rapidly with the increase of precipitation time; the contribution rate of precipitation increases rapidly with the increase of precipitation time, and then decreases in Weihe River Basin; the short duration precipitation has a high occurrence rate and the contribution rate in the upper reaches of the river basin, and the duration precipitation occurrence rate and contribution rate are higher in the middle and lower reaches of the river basin; (2) the long duration precipitation rate and contribution rate show the decreasing trend from 1 to 6 h of short duration and more than 48 hours in Weihe River Basin, and the increasing trend in 7 to 24 h, This trend is more significant in the middle and lower reaches of the basin; (3) the precipitation rate decreases exponentially with the increase of precipitation grades, the occurrence rate of sprinkle is the highest, and the rainstorm is the lowest in Weihe River Basin; the occurrence rate and contribution rate of sprinkle and moderate rain are higher in upstream, and heavy rain and rainstorm are higher in the middle and lower basin, especially in the mainstream of Weihe River, the rainstorm contribution rate is more than 25%; (4) the occurrence rate and contribution rate of sprinkle show a significant downward trend and the rainstorm performs an increasing trend in Weihe River Basin, this trend will likely make the watershed flood control situation tends severe.

Weihe River Basin; precipitation duration; precipitation grades

P426.62+3

A

1005-3409(2017)06-0370-06

2016-06-12

2016-09-28

陜西省自然科學(xué)基礎(chǔ)研究計劃項目“基于相似理論的渭河致洪秋雨短期氣候預(yù)測方法研究”(2012JM5012);“陜西省環(huán)境氣象影響評估及霾預(yù)測研究”(2014JM2-4038)；陜西省社發(fā)攻關(guān)項目“陜西氣象干旱事件監(jiān)測預(yù)警及評估技術(shù)研究”(2016SF-419)

蔡新玲(1969—),女,陜西周至人,高級工程師,主要從事氣候變化研究工作。E-mail:caixinling@126.com