貴州秋綿雨的氣候特征分析*

馮志江，李忠燕，吳坪鍵

(1.貴陽云安防雷裝置檢測站，貴州 貴陽 550025；2.貴州省氣候中心，貴州 貴陽 550002)

1 引言

秋綿雨是貴州各地發(fā)生在秋季(9—11月)的一種氣象災(zāi)害，主要對成熟期的秋收作物造成危害，嚴(yán)重的秋綿雨還影響秋耕秋種的正常進(jìn)行而延誤農(nóng)時(shí)。其發(fā)生的時(shí)間存在跨月的現(xiàn)象，而在短期氣候預(yù)測以及業(yè)務(wù)服務(wù)中，需要對不同時(shí)間段的秋綿雨過程進(jìn)行預(yù)測。

張順謙等[1]對西南地區(qū)秋綿雨各種氣候特點(diǎn)進(jìn)行了分析，發(fā)現(xiàn)西南地區(qū)秋綿雨呈東多西少的分布特征。費(fèi)永成等[2]通過分析四川省秋季連陰雨的地理分布、年際變化特征和四川盆地水稻收獲期秋綿雨發(fā)生頻次，發(fā)現(xiàn)適時(shí)收獲水稻與其前1～2 d 的降水量有關(guān)系，更與收獲日當(dāng)天特別是白天的降水量關(guān)系緊密，確定水稻收獲的氣象要素診斷指標(biāo)，建立水稻收獲期適宜度模型，并應(yīng)用于農(nóng)業(yè)氣象服務(wù)，對科學(xué)安排農(nóng)事活動有較好的參考價(jià)值。羅喜平等[3]通過分析1951—1998年秋綿雨日數(shù)與北半球高度場格點(diǎn)資料分析得到了貴州省秋綿雨的氣候特征及典型重綿雨年的環(huán)流特征。張宇發(fā)[4]利用1951—1997年近50 a的資料分析了秋綿雨這一氣象災(zāi)害的氣候變化趨勢。劉佳等[5]利用統(tǒng)計(jì)方法對印度洋偶極子與華西秋雨的關(guān)系進(jìn)行分析。柳艷菊等[5]對2011年秋季我國的降水異常特征及成因進(jìn)行了分析發(fā)現(xiàn)La-Nina事件的年代際變化也可能是造成華西秋雨異常的重要原因之一。李瑩等[7]對2011年秋季華西秋雨特征及成因進(jìn)行了分析發(fā)現(xiàn)，形成這次秋雨異常事件的主要原因是受La-Nina事件的影響。這些研究都只針對秋綿雨或者華西秋雨氣候特征和成因進(jìn)行分析，而沒有對不同階段的秋雨進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析。

近年來隨著極端天氣氣候事件的頻發(fā)，氣象災(zāi)害的預(yù)測在短期氣候預(yù)測中越來越重要，有的氣象災(zāi)害發(fā)生時(shí)間存在跨月或跨季，甚至跨年的現(xiàn)象，因此為了適應(yīng)氣候業(yè)務(wù)服務(wù)的發(fā)展，滿足服務(wù)需求，本研究將對氣象災(zāi)害進(jìn)行分階段氣候特征分析。利用逐日降水資料對貴州省秋綿雨的總體特征及秋綿雨分月的氣候特征進(jìn)行分析，為秋綿雨這一氣象災(zāi)害的業(yè)務(wù)服務(wù)提供支撐。

2 資料和方法

在貴州，每年9月1日—11月30日期間，凡出現(xiàn)日降水量≥0.1 mm、持續(xù)時(shí)間達(dá)5 d或者以上的時(shí)段(其中從第6 d起，允許有間隔1 d無降水量)，定義為秋綿雨過程[8]。本文所用資料為：1961—2014年9月1日—11月31日貴州省76個(gè)氣象臺站的逐日降水資料。本文所用的方法主要為合成統(tǒng)計(jì)、小波分析等方法[9]。

3 結(jié)果分析

3.1 貴州省秋綿雨時(shí)空分布概況

3.1.1 貴州省秋綿雨時(shí)間分布特征 圖1～3給出了1961—2014年貴州省秋綿雨次數(shù)、天數(shù)以及過程累積降水量距平百分率的演變情況，可以看出，3個(gè)要素的演變特征相同，具有相同的年代際變化特征，即從1961—1980貴州省秋綿雨次數(shù)(天數(shù)和過程累積降水量)以偏多為主；1981—1997年期間，貴州省秋綿雨次數(shù)(天數(shù)和過程累積降水量)偏多偏少交替出現(xiàn)；1997年以后，貴州省秋綿雨次數(shù)(天數(shù)和過程累積降水量)以偏少為主。從趨勢來看，3個(gè)要素的演變均呈現(xiàn)逐年減少的趨勢。從小波分析結(jié)果來看(圖略)，3個(gè)要素均存在著多重時(shí)間尺度的周期變化特征，即1961—2014年存在著3～6 a和10～13 a的主振蕩周期。

圖1 1961—2014年貴州省秋綿雨次數(shù)距平百分率的演變情況Fig.1 Evolution of anomaly percentage of autumn rainfall frequency in Guizhou province from 1961 to 2014

圖2 1961—2014年貴州省秋綿雨天數(shù)距平百分率的演變情況Fig.2 Evolution of anomaly percentage in autumn rainy days in Guizhou province from 1961 to 2014

圖3 1961—2014年貴州省秋綿雨累積降水量距平百分率的演變情況Fig.3 Evolution of precipitation anomaly percentage accumulated in autumn rain in Guizhou province from 1961 to 2014

3.1.2 貴州省秋綿雨空間分布特征 圖4給出了1981—2010年貴州省秋綿雨次數(shù)的多年平均值空間分布，可以看出，全省年均秋綿雨次數(shù)最大值區(qū)域位于貴州省西部和中部高海拔地區(qū)一帶，其中最大值出現(xiàn)在大方，年平均秋綿雨次數(shù)有2.8次，貴州秋綿雨次數(shù)具有自西北向東部或向南部遞減的分布規(guī)律。貴州氣象部門根據(jù)各種指標(biāo)[8]將全省分為4個(gè)秋綿雨區(qū)：輕微秋綿雨區(qū)(年平均秋綿雨過程次數(shù)<1.8次)；一般秋綿雨區(qū)(年平均秋綿雨過程次數(shù)介于1.8～2.5次)；較重秋綿雨區(qū)(年平均秋綿雨過程次數(shù)介于2.5～3.3次)；嚴(yán)重秋綿雨區(qū)(年平均秋綿雨過程次數(shù)>3.3次)。按照這一標(biāo)準(zhǔn)，大方—水城一帶屬于較重秋綿雨區(qū)，省東部和南部地區(qū)屬于輕微秋綿雨區(qū)，其余地區(qū)屬于一般秋綿雨區(qū)。

圖4 貴州省秋綿雨次數(shù)的多年平均值(1981—2010)空間分布(單位：次)Fig.4 Spatial distribution of the annual average number of autumn rains (1981—2010) in Guizhou province (unit: times)

圖5給出了1981—2010年貴州省秋綿雨過程天數(shù)的多年平均值空間分布，可以看出，全省年平均秋綿雨天數(shù)最大值區(qū)域位于貴州省西部和中部高海拔地區(qū)一帶，其中最值出現(xiàn)在大方，年平均秋綿雨天數(shù)有28.6 d，貴州秋綿雨在數(shù)具有自西北向東部或向南部遞減的分布規(guī)律。

圖5 貴州省秋綿雨天數(shù)的多年平均值(1981—2010)空間分布(單位：d)Fig.5 Spatial distribution of the annual average number of autumn rainy days (1981—2010) in Guizhou province (unit: days)

為揭示貴州省近30 a秋綿雨年均降水量的空間分布特征，我們統(tǒng)計(jì)出近30 a(1981—2010年)秋綿雨過程累積降水量，其分布如圖6所示。從圖中可以看出：省內(nèi)各地在9—11月秋綿雨過程累積降水量達(dá)54 mm 以上，其中部分站點(diǎn)達(dá)到了161 mm。秋季降水量存在3個(gè)較集中的大值區(qū)和兩個(gè)低值帶。全省秋季降水最大值區(qū)域位于貴州省西南的興義、晴隆和省西部的盤縣、織金一帶，秋綿雨過程累積降水量年平均多達(dá)125 mm以上；開陽、麻江一帶為次大值區(qū)域；省東部萬山、黎平一帶為全省秋季降水量第3大值區(qū)域；省西北部的赫章一帶、羅甸一帶為秋綿雨過程累積降水量相對小值區(qū)域。

圖6 貴州省秋綿雨過程降水量的多年平均值(1981—2010)空間分布(單位：mm)Fig.6 Spatial distribution of precipitation during autumn rainfall (1981—2010)in Guizhou province(unit:mm)

3.2 貴州省秋綿雨分階段氣候特征分析

為探討貴州省秋綿雨的分階段氣候特征，將分月對秋綿雨的特征進(jìn)行分析。由于代表秋綿雨特征的3個(gè)要素具有相同的特征，這里只對秋綿雨天數(shù)這一要素進(jìn)行分析。圖7～圖8給出了9—11月秋綿雨天數(shù)的多年平均值空間分布和時(shí)間演變。可以看出，9月、10月分月的秋綿雨天數(shù)具有自西向東部和自北向南部遞減的分布規(guī)律，且最大值區(qū)域均位于貴州省西部一帶，最小值區(qū)域均出現(xiàn)在南部邊緣地區(qū)和東南部地區(qū)，而在11月秋綿雨天數(shù)具有自西向南部和中間天數(shù)多，南北天數(shù)少的分布規(guī)律，最大值區(qū)域位于西北和中部高海拔地區(qū)，最小值區(qū)域位于北部邊緣和南部邊緣地區(qū)；9月、10月和11月秋綿雨天數(shù)多年平均分別為4.4 d、8.4 d和3.5 d，也就是說，秋綿雨天數(shù)最大出現(xiàn)在10月，9月次之，11月最小。

圖7 貴州省9月(a)、10月(b)和11月(c)秋綿雨天數(shù)的多年平均值(1981—2010)空間分布(單位：d)Fig.7 Spatial distribution of the number of autumn rainy days in September (a)、October (b) and November (c) in Guizhou province (1981—2010)(unit:d)

圖8 1961—2014年貴州省9月(a)、10月(b)和11月(c)秋綿雨天數(shù)距平百分率的演變情況Fig.8 Evolution of anomaly percentage in autumn rainy days in September(a)、October(b) and November(c) in Guizhou province from 1961 to 2014

從時(shí)間演變上來說，無論是9月、10月還是11月，各月秋綿雨天數(shù)的次數(shù)距平百分率變化的傾向率均呈不同程度的減少趨勢，但其具體的年代際變化特征又有所不同。9月秋綿雨天數(shù)在1969—1997期間明顯偏多，而在1998—2009期間明顯偏少；10月秋綿雨天數(shù)在1961—1968期間明顯偏多，而在1969—1980、1996—2008期間明顯偏少；11月秋綿雨天數(shù)在1961—1983期間明顯偏多，而在1988—2011期間明顯偏少。從小波分析結(jié)果來看(圖略)，9月秋綿雨天數(shù)在1961—2014年存在著3類時(shí)間尺度周期(3 a、5～6 a和11～13 a)，10月同樣存在著3類時(shí)間尺度周期(3～5 a、8～9 a和13～15 a)，而11月存在著2類時(shí)間尺度周期(3～5 a和7～9 a)。

4 結(jié)論

通過上述分析得到以下結(jié)論：

①全省年均秋綿雨次數(shù)最大值區(qū)域位于貴州省西部和中部高海拔地區(qū)一帶，其中最大值出現(xiàn)在大方，年平均秋綿雨次數(shù)有2.8次，貴州秋綿雨次數(shù)具有自西北向東部或向南部遞減的分布規(guī)律。

②無論是秋綿雨次數(shù)、天數(shù)還是累積降水量均存在著多重時(shí)間尺度下的周期變化特征，即1961—2014年存在著3～6 a和10～13 a的主振蕩周期。9月和10月秋綿雨次數(shù)存在著3類不同時(shí)間尺度周期，而11月存在著2類不同時(shí)間尺度周期。

③9月、10月分月的秋綿雨天數(shù)具有自西向東部和自北向南部遞減的分布規(guī)律，且最大值區(qū)域均位于貴州省西部一帶，最小值區(qū)域均出現(xiàn)在南部邊緣地區(qū)和東南部地區(qū)，而在11月具有自西部和中部向南向北遞減的分布規(guī)律，最大值區(qū)域位于西北和中部高海拔地區(qū)，最小值區(qū)域位于北部邊緣和南部邊緣地區(qū)；秋綿雨天數(shù)最大出現(xiàn)在10月(平均8.4 d)，9月次之(平均4.4 d)，11月最小(平均3.5 d)。從變化趨勢來看9—11月各月秋綿雨次數(shù)距平百分率變化的傾向率呈不同程度的減少趨勢。