1960-2017年含山縣降水變化特征分析

王鵬　劉周華　付敏　奚立信

摘要 利用1960-2017年降水資料，通過統(tǒng)計分析、累積距平法和小波分析，研究58年來含山縣降水量和降水頻次的變化特征。結(jié)果表明，自1960年以來，含山縣降水量、降水頻次總體而言均呈上升趨勢，同時表現(xiàn)出周期振蕩變化。通過小波分析發(fā)現(xiàn)，在年際變化過程中，含山縣降水量存在著15～25年、8～10年、3～5年的周期振蕩特征，降水頻次存在著18～32年.8～17年的周期變化特征。

關(guān)鍵詞 降水量;降水頻次;變化特征;小波分析;安徽含山;1960-2017年

中圖分類號 P426.61*1

文獻(xiàn)標(biāo)識碼 A

文章編號 1007-5739（2019）08-0192-02

20世紀(jì)80年代以來，全球氣候變暖逐漸成為當(dāng)今社會普遍關(guān)注的熱點問題，受其影響，全球氣候產(chǎn)生了明顯變化。降水作為主要的氣象要素，是氣候變化的重要表征之一，對城市內(nèi)澇、農(nóng)業(yè)發(fā)展、大氣污染等生態(tài)環(huán)境變化有著深遠(yuǎn)的影響，在我國著力推進(jìn)生態(tài)文明建設(shè)，大力加強農(nóng)業(yè)發(fā)展的當(dāng)今，研究降水變化特征，可以反映當(dāng)?shù)氐臍夂蜃兓?guī)律，有助于加強氣象為農(nóng)、防災(zāi)減災(zāi)服務(wù)，為政府部門提供重要的決策參考。另外根據(jù)研究表明，在全球氣候變暖的大趨勢下，我國區(qū)域降水的變化波動較大。因此，加強氣象資料本地化應(yīng)用、研究區(qū)域降水的變化特征具有重要的現(xiàn)實意義。

含山縣地處長江下游北岸，屬北亞熱帶溫潤性季風(fēng)氣候，氣候資源豐富。近年來，農(nóng)林牧漁業(yè)發(fā)展迅速，因而研究當(dāng)?shù)氐慕邓兓卣?，對于?dāng)?shù)剞r(nóng)作物種植、氣象防災(zāi)減災(zāi)服務(wù)等具有重要的參考作用。

1資料與方法

降水量和降水頻次是降水變化特征的重要表征。降水量可以反映出研究區(qū)域在目標(biāo)時間段內(nèi)降雨強度上的多寡情況，降水頻次可以反映出降水頻率的分布特征。本文采用含山縣國家氣象站1960-2017年共計58年降水日觀測資料作為基本研究資料，分析研究含山縣降水量和降水頻次的變化特征，并對其未來發(fā)展趨勢做出預(yù)測。

為達(dá)到研究目的，本文對含山縣58年來降水量和降水頻次進(jìn)行了統(tǒng)計分析，并結(jié)合累積距平法得出含山縣降水基本特征和變化趨勢，最后利用小波分析法探究年降水量和降水頻次周期變化特征。小波分析是基于傅里葉變換的理論基礎(chǔ)發(fā)展而成的變換分析方法1。由于小波分析可以揭示出時間序列問題中的多種變化周期，充分反映系統(tǒng)在不同時間尺度中的變化趨勢，對系統(tǒng)未來發(fā)展趨勢進(jìn)行定性估計，故小波分析常被用于時間序列和事件頻率規(guī)律的描述。因為降水變化有著明顯的時間序列特征，所以越來越多的，人開始使用小波分析來研究降水時域特征。在小波分析中，小波系數(shù)等值線圖可以反映出研究系統(tǒng)不同時間尺度的周期變化及其在時間域中的分布，進(jìn)而可以判斷出在不同時間尺度上的未來變化趨勢4-51。小波方差圖可以用來確定研究系統(tǒng)年際變化的主周期。

2結(jié)果與分析

2.1年降水量隨時間變化趨勢

由圖1可知，含山縣1960-2017年間年降水量有明顯波動，根據(jù)趨勢線可以看出，年降水量總體呈上升趨勢。根據(jù)統(tǒng)計結(jié)果，1991年降水量最大，達(dá)到I867.1mm，較年平均降水量1090.4mm偏多71.2%;1978年降水量最小，僅為505.1mm，較年平均降水量偏少53.7%。

根據(jù)1960-2017年含山縣降水量累積距平分析（圖2）可以看出，自1962年開始，年降水量呈下滑趨勢，1981年左右出現(xiàn)上升波動，整體呈現(xiàn)出減少一增加一～減少的波動走向。2017年前的累積距平走勢呈上升狀態(tài)，因而可以推測出未來一段時間，含山縣年降水量將繼續(xù)增加。

1960-2017年含山縣降水量小波分析（圖3）反映了含山縣1960-2017年降水量的周期振蕩情況及突變情況。通過分析小波系數(shù)等值線圖可以發(fā)現(xiàn)，含山縣年降水量在年際尺度上存在明顯的周期變化。總體來說，在降水量的年際變化過程中，含山縣存在著15～25年8～10年、3～5年的周期振蕩特征。同時，根據(jù)1960-2017年含山縣降水量小波變換方差（圖4）可以看出，含山縣存在3個明顯的峰值，依次對應(yīng)著22年.9年、3年的時間尺度。其中，最大峰值對應(yīng)著22年的時間尺度，為降水量年際變化的第一主周期，第二峰值對應(yīng)著9年的時間尺度，為降水量年際變化的第二主周期。此外，2017年后振蕩周期未閉合，所以含山縣2018年降水量仍處于偏多期，與上述分析結(jié)果一致。

2.2年降水頻次隨時間變化趨勢

1960-2017年含山縣降水頻次統(tǒng)計分析（圖5）反映了含山縣1960-2017年間年降水頻次的變化趨勢?？梢钥闯?，1960-2017年含山縣年降水頻次呈現(xiàn)出波動上升的趨勢，并且根據(jù)統(tǒng)計結(jié)果，其年均降水頻次為119d;最高值在2003年，年降水頻次為146d，較平均值偏多22.7%;最小值在1978年，年降水頻次為88d，較平均值偏少26.1%。

通過對1960-2017年含山縣降水頻次累積距平分析（圖6）可知，在1980年前后，含山縣降水頻次達(dá)到最低，在1980年之前，含山縣降水頻次總體呈下降趨勢;1980年以后，降水頻次呈現(xiàn)出增加一減少一增加的周期波動走向，且在1980年以后共出現(xiàn)3個極大值年份（1985年、1991年、2003年）、3個極小值點（1988年、1998年、2013年）。此外，2017年尚處于降水頻次增加的趨勢中，由1980年后的變化趨勢可以推測出未來一段時間含山縣降水頻次將繼續(xù)增加。

由含山縣1960-2017年降水頻次小波分析結(jié)果（圖7）可以看出，1960-2017年含山縣降水頻次的周期振蕩和突變情況。經(jīng)過分析可知，在降水頻次的年際變化過程中，含山縣存在著18～32年、8～17年的周期變化特征。同時，根據(jù)1960-2017年含山縣降水頻次小波變換方差（圖8）可以看出，含山縣明顯存在2個峰值，依次對應(yīng)著14年、28年的時間尺度，其中，最大峰值對應(yīng)著28年的時間尺度，為降水頻次年際變化第一主周期。此外，2017年后降水頻次振蕩周期處于開放狀態(tài)，所以含山縣2018年降水頻次仍處于偏多期，與上述分析結(jié)果一致。

3結(jié)論

（1）通過對1960-2017年含山縣降水量、降水頻次的

了統(tǒng)計分析得出，含山縣58年來降水量降水頻次總體，上均呈上升趨勢。

（2）通過累積距平分析和小波分析發(fā)現(xiàn)，含山縣58年來降水量降水頻次均表現(xiàn)出周期振蕩變化。在年際變化過程中，含山縣降水量存在著15～25年8～10年3～5年的周期振蕩特征，降水頻次存在著18～32年、8～17年的周期變化特征。

（3）根據(jù)分析結(jié)果可以預(yù)測出含山縣2018年降水量、降水頻次均處于偏多期。

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