1967—2017年新疆降水分配時(shí)空特征研究

柳宏斌，連帥明，白悅瑩，景云云，許仲林*

(1.新疆大學(xué)地理科學(xué)學(xué)院，新疆烏魯木齊 830046；2.新疆大學(xué)綠洲生態(tài)教育部重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，新疆烏魯木齊 830046)

降水的分配對(duì)于水資源利用、作物生長(zhǎng)及生產(chǎn)生活具有重要意義。針對(duì)降水的時(shí)空分布問(wèn)題，國(guó)內(nèi)外已有許多學(xué)者進(jìn)行了研究。國(guó)外研究多采用降水集中指數(shù)(precipitation concentration index，PCI)[1-3]、基尼系數(shù)(Gini index,GI)[4-5]等方法進(jìn)行集中降水分布的研究。如Cortesi等[6]采用日降水集中指數(shù)對(duì)歐洲1971—2010年530個(gè)日降水序列進(jìn)行分析，結(jié)果發(fā)現(xiàn)，年度及季節(jié)性日降水最大值出現(xiàn)在地中海西部沿西班牙及法國(guó)海岸線，緯度及離海距離似乎對(duì)降水集中指數(shù)的空間分布起著主要作用。Monjo等[7]采用了基尼系數(shù)(GI)、降水集中指數(shù)(PCI)、泰爾指數(shù)(Theil index)等方法對(duì)一組世界降水序列進(jìn)行降水集中度評(píng)估，并對(duì)各指數(shù)的結(jié)果進(jìn)行對(duì)比，發(fā)現(xiàn)幾個(gè)指數(shù)間有很強(qiáng)的聯(lián)系，并呈現(xiàn)出相同的高、低集中降水相對(duì)區(qū)域。國(guó)內(nèi)學(xué)者如楊若子等[8]對(duì)華北地區(qū)降水氣候特征進(jìn)行了分析，發(fā)現(xiàn)研究時(shí)段中研究區(qū)因夏季降水的減少而導(dǎo)致年降水量減少，且降水強(qiáng)度呈增大趨勢(shì)，降水時(shí)間更加集中；商沙沙等[9]利用西北地區(qū)氣象臺(tái)站的逐月氣溫和降水資料，對(duì)西北地區(qū)氣溫及降水的時(shí)空變化特征進(jìn)行了研究，發(fā)現(xiàn)西北地區(qū)的氣溫及降水呈現(xiàn)波動(dòng)上升趨勢(shì)，年平均氣溫增加集中于準(zhǔn)格爾盆地及天山西南部，降水增加在河西走廊東部地區(qū)較為顯著。

新疆深居歐亞大陸腹地，遠(yuǎn)離海洋，氣候干燥，是氣候變化的敏感區(qū)。全年降水少且多集中于夏季，強(qiáng)降水多發(fā)生于6—8月。對(duì)新疆降水的研究集中于降水的時(shí)空分布特征[10-13]以及降水的水汽來(lái)源[14-19]、輸送過(guò)程[20]、動(dòng)力機(jī)理和環(huán)流背景[21-23]等方面。如張強(qiáng)等[24]采用Copula非參數(shù)估計(jì)方法分析了新疆極端降水概率的時(shí)空分布特征，發(fā)現(xiàn)北疆較南疆濕潤(rùn)，且發(fā)生極端降水的概率較大，在同年中發(fā)生長(zhǎng)歷時(shí)降水的概率山區(qū)較平原大，發(fā)生強(qiáng)度較大的降水事件概率天山南坡大于其他地區(qū)；劉海軍等[25]結(jié)合新疆65個(gè)氣象站點(diǎn)日降水?dāng)?shù)據(jù)，采用連續(xù)、分類(lèi)驗(yàn)證統(tǒng)計(jì)方法對(duì)RFE2.0遙感數(shù)據(jù)在新疆的適用性進(jìn)行了評(píng)價(jià)，并實(shí)例驗(yàn)證了RFE2.0在新疆的可靠性。相關(guān)研究加深了對(duì)于新疆降水時(shí)空特征的理解，但對(duì)新疆降水年內(nèi)分配的研究鮮見(jiàn)報(bào)道。該研究對(duì)新疆50個(gè)站點(diǎn)1967—2017年降水年內(nèi)分配格局、降水集中度、集中期的變化規(guī)律，以及降水日數(shù)、降水強(qiáng)度等相關(guān)指標(biāo)進(jìn)行分析，以期為探討區(qū)域降水分配特征提供參考。

1 資料與方法

1.1 研究區(qū)概況新疆維吾爾自治區(qū)(73°40′～96°18′E、34°25′～48°10′N(xiāo))位于我國(guó)西北邊疆，面積166萬(wàn)km2，全區(qū)邊境多山，山脈與盆地相間排列。北部為阿爾泰山，南部為昆侖山，天山山脈橫貫其中，將新疆分為南北兩部，因此地形整體呈現(xiàn)“三山夾兩盆”分布。本區(qū)遠(yuǎn)離海洋，深居內(nèi)陸，大陸性氣候明顯，氣溫變化劇烈，日照充足，降水稀少，各地降水量差異大。

1.2 數(shù)據(jù)來(lái)源該研究所使用的降水資料為1967—2017年逐日降水(以24 h降水計(jì))觀測(cè)資料，來(lái)源于中國(guó)氣象數(shù)據(jù)網(wǎng)(http://data.cma.cn)，進(jìn)行數(shù)據(jù)質(zhì)量分析，并對(duì)缺失值進(jìn)行插補(bǔ)，剔除連續(xù)缺失數(shù)據(jù)的站點(diǎn)，最終保留50個(gè)站點(diǎn)(圖1)。

圖1 研究區(qū)氣象站點(diǎn)分布Fig.1 Distribution of meteorological stations in the study area

1.3 研究方法

1.3.1降水集中度及降水集中期。該研究基于張錄軍等[26-27]定義的集中度與集中期對(duì)降水情況進(jìn)行測(cè)算。降水集中度(PCD)與降水集中期(PCP)是將地區(qū)一年的降水分配在圓周(-π～π)上，并將各期降水看作向量，將降水所屬的時(shí)間看作向量的方向，其數(shù)學(xué)表達(dá)如下：

(1)

(2)

(3)

(4)

式中,Ri為第i年的降水總量，i為研究年份；j為時(shí)序，該研究中為日序；rij為第i年第j天的降水量；θj為第j天所對(duì)應(yīng)的方位角。PCD取值在0～1，越接近0則集中度越小，即降水分布越均勻；越接近于1則集中度越大，即降水分布越集中。PCP為合成后的方位角，反映出降水量最大值出現(xiàn)的時(shí)段[28]。

1.3.2插值及面狀降水量評(píng)估方法?？死锝鸩逯捣ㄏ噍^于其他插值方法具有更多優(yōu)勢(shì)，不僅提高了插值精度，也在一定程度上降低了由于采樣不均勻所產(chǎn)生的誤差[29-30]。因此，該研究選擇克里金法對(duì)降水量、降水集中度(PCD)、降水集中期(PCP)、變異系數(shù)等進(jìn)行空間插值。

為了避免數(shù)據(jù)疊加造成面狀區(qū)域降水估算過(guò)程中數(shù)據(jù)空間特征缺失，采用泰森多邊形法對(duì)區(qū)域降水量進(jìn)行估算[31]。泰森多邊形能保證在每個(gè)多邊形內(nèi)重心附近有一個(gè)站點(diǎn)，通過(guò)多邊形面積對(duì)站點(diǎn)賦權(quán)，計(jì)算所形成面域的總體降水量。同時(shí)，依據(jù)行政區(qū)劃采用泰森多邊形法劃定該研究的東疆、南疆、北疆分區(qū)(圖2)，并對(duì)分區(qū)降水進(jìn)行估算。

此外，該研究采用變異系數(shù)對(duì)研究區(qū)降水變異性進(jìn)行測(cè)度，采用相關(guān)系數(shù)及線性趨勢(shì)法對(duì)研究區(qū)年內(nèi)降水分配進(jìn)行測(cè)度。

圖2 基于泰森多邊形的研究分區(qū)劃定Fig.2 Delineation of the study area based on Tyson polygons

2 結(jié)果與分析

2.1 降水特征分析

2.1.1降水頻次分析。從多年平均降水日數(shù)(圖3a)來(lái)看，新疆降水日數(shù)空間上整體呈現(xiàn)從南向北遞增的趨勢(shì)。南疆塔克拉瑪干沙漠降水日數(shù)在20 d以下，其西部及北部沿天山一帶降水日數(shù)為30～50 d；東疆多年平均降水日數(shù)在18 d左右，其中吐魯番為全疆最低值，僅為13 d；北疆沿天山一帶降水日數(shù)達(dá)50 d以上，北疆北部及西部為降水日數(shù)高值區(qū)，普遍達(dá)到90 d，其中昭蘇縣年降水日數(shù)達(dá)140 d，為全疆降水最頻繁的地區(qū)。對(duì)全疆降水日數(shù)進(jìn)行線性趨勢(shì)分析，發(fā)現(xiàn)新疆降水日數(shù)呈現(xiàn)增加趨勢(shì)，傾向率為1.6 d/10 a;其中，北疆與南疆降水日數(shù)增幅分別為1.8、1.9 d/10 a，而東疆降水日數(shù)沒(méi)有明顯變化。

圖3 新疆多年平均降水日數(shù)(a,d)和平均降水強(qiáng)度(b,mm/d)Fig.3 Multi-year average number of precipitation days (a,d) and average precipitation intensity (b,mm/d) in Xinjiang

從多年平均降水強(qiáng)度(圖3b)來(lái)看，全疆呈現(xiàn)大部低、局部高的分布態(tài)勢(shì)。南疆整體偏低，平均降水強(qiáng)度在2.5 mm/d以下，僅西北部地區(qū)及塔克拉瑪干沙漠北緣部分地區(qū)可達(dá)到2.5 mm/d以上；東疆整體較低，僅為1.3 mm/d左右，吐魯番為全疆最低(1.1 mm/d)；北疆沿天山及阿爾泰山一帶平均降水強(qiáng)度較大，最大值為伊犁州昭蘇縣，達(dá)3.6 mm/d以上。在研究時(shí)段內(nèi)全疆平均降水強(qiáng)度呈現(xiàn)顯著增加態(tài)勢(shì)(圖4a)，傾向率為0.075 mm/(d·10 a)。其中，增幅最大的為北疆(圖4b)，傾向率為0.103 mm/(d·10 a)；其次為南疆(圖4c)，傾向率為0.077 mm/(d·10 a)；東疆的增幅最小(圖4d)，僅為0.033 mm/(d·10 a)。

圖4 1967—2017年全疆及分區(qū)降水強(qiáng)度Fig.4 Precipitation intensity across the territory and sub-regions of Xinjiang from 1967 to 2017

2.1.2降水變異性及周期分析。降水變異系數(shù)可以反映出一個(gè)區(qū)域是否具有穩(wěn)定的降水，系數(shù)越小表明該區(qū)域降水量波動(dòng)越小、穩(wěn)定。從圖5可以看出，全疆降水變異系數(shù)在0.20～0.65，整體呈現(xiàn)從南向北遞減的態(tài)勢(shì)。北疆變異系數(shù)在0.20～0.35：天山北麓及伊犁地區(qū)、阿勒泰山區(qū)相較于北疆其他地區(qū)變異系數(shù)較小，整體降水穩(wěn)定；南疆變異系數(shù)在0.35～0.65，呈現(xiàn)由塔克拉瑪干沙漠以北向南逐漸增加的趨勢(shì)，在于田縣、若羌縣達(dá)到最大值，表明南疆降水量并不穩(wěn)定，波動(dòng)較大；東疆變異系數(shù)在0.35～0.55，呈現(xiàn)從東向西增加的趨勢(shì)，吐魯番變異系數(shù)達(dá)0.55，為東疆最大值。對(duì)站點(diǎn)多年平均降水量及變異系數(shù)進(jìn)行相關(guān)分析，結(jié)果顯示相關(guān)系數(shù)(r)為-0.764(P<0.01)，表明多年平均降水量越高，年際變異性越小，反之，多年平均降水量越少，降水量的年際差異越大。

圖5 1967—2017年新疆降水變異系數(shù)空間分布Fig.5 Spatial distribution of the variation coefficient of precipitation in Xinjiang from 1967 to 2017

為了探究研究時(shí)段內(nèi)研究區(qū)降水的變化是否具有周期性，對(duì)基于泰森多邊形的新疆降水量進(jìn)行小波分析[32-34]。從小波實(shí)部圖(圖6a)及方差(圖6d)來(lái)看，在研究時(shí)段內(nèi)，新疆降水量存在3～5、7～12、13～17、22～32年的4類(lèi)尺度變化周期，呈現(xiàn)明顯的大尺度周期背景下的多個(gè)小周期疊加的態(tài)勢(shì)，局部化特征明顯，并且在22～32年的尺度上最為顯著。小波系數(shù)模(圖6b)及模方(圖6c)顯示，在研究時(shí)段內(nèi)，25～32年時(shí)間尺度的模值較大，主要集中于1967—1976、2006—2017年，表明在該時(shí)間段內(nèi)降水的周期性較強(qiáng)，并且在1967—1976年周期變化趨于減弱，2006—2017年處于周期性增強(qiáng)階段。

2.1.3典型年合成分析。合成分析可以更加清晰地反映典型年降水的空間分布及降水特征。從圖7可以看出，降水高值年中，南北疆降水量均呈現(xiàn)整體少、局部多的空間特征，均為山區(qū)降水量較平原及盆地多；降水低值年北疆西部、南疆西部降水量較多。北疆西部、北疆及南疆沿天山一帶部分地區(qū)典型年降水量較其他區(qū)域豐富，而東疆及南疆塔克拉瑪干沙漠以南地區(qū)典型年降水量較少。

考察典型年降水量在不同區(qū)域之間的差異性，結(jié)果發(fā)現(xiàn)(表1)，降水高值年全疆降水量相較于常規(guī)年增加47.79%，南疆增幅最高，達(dá)58.99%；北疆次之，為43.96%；東疆增幅最小，僅為9.25%。但在降水低值年，北疆降幅為29.07%；東疆和南疆降幅分別為34.15%和35.39%。從降水日數(shù)來(lái)看，不論高、低值年全疆降水日數(shù)變化幅度在20%(10 d)左右，南、北疆降水日數(shù)變化幅度也在20%左右；在降水高值年，東疆降水日數(shù)增加并不顯著，增幅僅為5.31%，但在低值年降水日數(shù)下降達(dá)21.64%。從降水強(qiáng)度來(lái)看，相較于常規(guī)年，高值年全疆降水強(qiáng)度增幅達(dá)26.83%，其中南疆增幅最大，達(dá)33.73%，其次為北疆(24.67%)，東疆最小，增幅僅為5.17%；在降水低值年，南疆降水強(qiáng)度降幅達(dá)16.57%，為全疆最高；東疆降幅為16.09%，北疆降幅為12.78%。整體而言，在高值年，南北疆降水強(qiáng)度的變化較為明顯，而在低值年，降水日數(shù)的變化更為明顯。東疆無(wú)論在高值年還是低值年，降水日數(shù)的變化相對(duì)較為明顯。

注：a.小波實(shí)部；b.小波系數(shù)模；c.小波系數(shù)模方；d.小波方差。Note: a.Real part of wavelet;b.Wavelet coefficient modules;c.Modular square of wavelet coefficients;D.Wavelet variance.圖6 1967—2017年新疆降水量小波分析Fig.6 Wavelet analysis of precipitation in Xinjiang from 1967 to 2017

圖7 1967—2017年新疆降水高值年(a)和降水低值年(b)降水量空間分布(單位：mm)Fig.7 Spatial distribution of precipitation in years of high precipitation (a) and low precipitation (b) in Xinjiang from 1967 to 2017

2.2 降水集中度與集中期特征分析

2.2.1集中度和集中期的時(shí)空分布。對(duì)新疆多年平均降水集中度和集中期進(jìn)行插值，得到集中度和集中期的空間分布(圖8)。從圖8a可以看出，全疆的降水集中度總體在0.17～0.78，并呈現(xiàn)由南疆到北疆遞減的趨勢(shì)，表明降水的年內(nèi)分配由南疆向北疆逐漸趨于均勻；南疆大部集中度在0.54以上，塔克拉瑪干沙漠周邊及山區(qū)降水集中度有明顯降低，表明南疆整體降水較為集中；北疆降水集中度在0.54以下，自南向北遞減，在阿勒泰地區(qū)降至最低值，即北疆降水分配相對(duì)較為均勻。從集中期的分布(圖8b)來(lái)看，全疆的降水集中期從西南方向東北方逐漸推遲；其中南疆降水集中期主要在6月下旬至7月上旬，東疆集中在7月上旬到中旬；北疆除伊犁外集中在7月至8月上旬，伊犁則集中于6月底，相較于北疆其他地區(qū)較早。

研究時(shí)段內(nèi)新疆的降水集中度呈現(xiàn)明顯的波動(dòng)狀態(tài)，振蕩范圍為0.20～0.60。其中，1981、2007、2013年為高值年，集中度均大于0.55，表明這3年的降水集中于年內(nèi)某個(gè)時(shí)段；2006、2009、2010年為集中度的低值年，均小于0.30，表明期間降水均勻分布于年內(nèi)各時(shí)段。在研究期內(nèi)，有30年的集中度在>0.40～0.50，占研究時(shí)段的58.82%；集中度在0.20～0.30、>0.30～0.40、>0.50～0.60分別有3、9、9年，占比分別為5.88%、17.65%、17.65%。>0.30～0.60為集中度的主要分布區(qū)間，說(shuō)明新疆降水具有明顯的季節(jié)性。結(jié)合降水集中度的線性擬合趨勢(shì)來(lái)看，新疆降水的集中度呈降低趨勢(shì)，降幅約為0.011/10 a ，表明降水在時(shí)間分布上趨于均勻化。

表1 全疆及分區(qū)降水典型年與常規(guī)年降水特征Table 1 Typical and conventional annual precipitation characteristics of precipitation across the territory and sub-region

圖8 1967—2017年新疆降水集中度(a)和降水集中期(b)的空間分布Fig.8 Spatial distribution of precipitation-concentration degree (a) and precipitation-concentration period (b) in Xinjiang from 1967 to 2017

研究時(shí)段內(nèi)新疆降水的集中期也呈現(xiàn)明顯的波動(dòng)變化，波動(dòng)范圍在6月中旬到7月底。就不同時(shí)期而言，1978、2006年降水集中期在6月中旬左右，為研究時(shí)段內(nèi)最早的年份；1975、1977、1989、1995、2001、2009、2016年的降水集中期均在7月下旬?？傮w而言，研究時(shí)段內(nèi)集中降水期在6月的年份為13年，其中在6月上旬的為2年，占研究時(shí)段的3.92%，在6月下旬的有11年，占研究時(shí)段的21.57%；集中期在7月有38年，其中在7月上旬的有17年，占研究時(shí)段的33.33%，在7月中旬的有13年，占研究時(shí)段的25.49%，在7月下旬的有8年，占研究時(shí)段的15.69%。因此，新疆降水較為集中時(shí)段為7月上、中旬。從變化趨勢(shì)來(lái)看，在研究時(shí)段內(nèi)新疆的降水集中期并沒(méi)有顯著的變化，即集中降水期沒(méi)有顯著的提前或延后。

分區(qū)域來(lái)看，東疆、南疆及北疆在降水集中度和集中期的年際變化差異較大(圖9)。從集中度變化來(lái)看，3個(gè)區(qū)域的波動(dòng)幅度均在0.40左右，北疆及東疆呈現(xiàn)降低態(tài)勢(shì)，降水的年內(nèi)分配趨于平均，集中度傾向率分別為-0.018/10 a、-0.027/10 a；南疆降水集中度則沒(méi)有明顯變化。從集中期變化來(lái)看，北疆及東疆呈現(xiàn)提前趨勢(shì)，傾向率均為-0.025 d/10 a;南疆降水集中期呈推遲態(tài)勢(shì)，傾向率為0.030 d/10 a。綜合來(lái)看，北疆降水趨于均勻，降水集中期有提前趨勢(shì)；南疆降水集中程度變化不大，但降水集中期有推遲趨勢(shì)；東疆降水年內(nèi)分配趨于均勻，降水集中期提前。

2.2.2集中度與集中期周期分析。為進(jìn)一步研究新疆降水集中度和降水集中期的變化態(tài)勢(shì)，對(duì)集中度和集中期進(jìn)行小波分析。從降水集中度來(lái)看(圖10)，在研究時(shí)段內(nèi)主要呈現(xiàn)4～8、7～13、11～20、25～32年的時(shí)間尺度周期；在1967—1983年以11～20年的短周期為主，1996年以后則以8～13年的短周期為主，并在研究時(shí)段內(nèi)呈現(xiàn)顯著的短周期縮減狀態(tài)。結(jié)合降水集中度的小波系數(shù)模(圖10b)及模方(圖10c)來(lái)看，研究時(shí)段內(nèi)7～13、15～20、25～32年時(shí)間尺度的周期變化明顯，周期性較強(qiáng)，其中以25～32年周期最為顯著，分布于整個(gè)研究時(shí)段內(nèi)，呈現(xiàn)顯著的高低交替形態(tài)。

注：a1、b1為北疆；a2、b2為南疆；a3、b3為東疆。Note:a1 and b1 were northern Xinjiang;A2 and b2 were southern Xinjiang;A3 and b3 were eastern Xinjiang.圖9 1967—2017年分區(qū)降水集中度(a)和降水集中期(b)的時(shí)間變化Fig.9 Temporal variation of precipitation-concentration degree (a) and precipitation-concentration period (b) in the sub-region from 1967 to 2017

注：a.小波實(shí)部；b.小波系數(shù)模；c.小波系數(shù)模方；d.小波方差。Note: a.Real part of wavelet;b.Wavelet coefficient modules;c.Modular square of wavelet coefficients;D.Wavelet variance.圖10 1967—2017年新疆降水集中度小波分析Fig.10 Wavelet analysis of precipitation-concentration degree in Xinjiang from 1967 to 2017

從降水集中期來(lái)看，在研究時(shí)段內(nèi)呈現(xiàn)4～7、7～14、9～16、23～32年的多尺度周期態(tài)勢(shì)。其中，23～32年大尺度周期占據(jù)整個(gè)研究時(shí)段，呈現(xiàn)集中期推遲或提前交替狀態(tài)。同時(shí)，在1970年之前，存在4～7、11～15年的小尺度周期；1970—1996年則以7～14年周期為主；1996年以后，則以9～16年為主的小尺度周期，同時(shí)周期時(shí)間尺度有所擴(kuò)大。綜合來(lái)看，在研究時(shí)段內(nèi)集中期最為顯著的是7～14、25～32年時(shí)間尺度的周期。其中，25～32年周期主要分布在2000年之前；7～14年周期分布于整個(gè)研究時(shí)段內(nèi)，且在1977年之前呈弱變化狀態(tài)，2000年后周期性增強(qiáng)，并在2005—2010年達(dá)到峰值。

綜合來(lái)看，降水集中度和集中期周期在一定程度上同步。從大周期背景來(lái)看，兩者都是集中于25～32年，集中度在1975年之前及2005年以后最為顯著且在周期內(nèi)均為集中度低值域；而集中期在2000年之前呈現(xiàn)較為顯著的提早、推遲的周期變化。從小尺度來(lái)看，集中度存在2005年以后的7～13年周期及1972年之前的15～20年周期，其中2005年后小周期呈現(xiàn)為嵌套于集中度降低大周期下的交替變化狀態(tài)；集中期則體現(xiàn)為研究時(shí)段內(nèi)周期變化逐漸加強(qiáng)，顯著性逐漸增加態(tài)勢(shì)，其中，2005—2012年為峰值，總體呈現(xiàn)為嵌套于集中期交替大周期下的交替變化狀態(tài)。

3 討論

區(qū)域降水量可采用各個(gè)站點(diǎn)降水的均值進(jìn)行計(jì)算，但在研究過(guò)程中發(fā)現(xiàn)，降水均值受數(shù)據(jù)極值影響嚴(yán)重。新疆面積廣大，地形地貌復(fù)雜，且區(qū)域間降水類(lèi)型、成因各不相同，降水量差異較大，采用均值方法進(jìn)行評(píng)價(jià)，會(huì)產(chǎn)生較大偏差。因此該研究通過(guò)構(gòu)建泰森多邊形進(jìn)行加權(quán)，并分別對(duì)全疆、北疆、南疆、東疆進(jìn)行權(quán)重分析以計(jì)算面狀區(qū)域降水量。

通過(guò)對(duì)比由泰森多邊形法及算數(shù)平均法得出的結(jié)論發(fā)現(xiàn)，采用泰森多邊形進(jìn)行新疆面狀降水評(píng)估時(shí)，加權(quán)面狀降水量相較于算數(shù)平均值算法所得面狀降水量數(shù)值較低。其成因可能為南疆氣象站點(diǎn)較少且分布零散，而泰森多邊形是基于站點(diǎn)間關(guān)系進(jìn)行多邊形構(gòu)建，導(dǎo)致南疆多邊形面積大、權(quán)重高，繼而導(dǎo)致全疆降水量評(píng)估時(shí)數(shù)值偏低。同時(shí)，泰森多邊形法得到的集中度值相對(duì)較高，且在研究時(shí)段內(nèi)變化的幅度較大。由于研究區(qū)站點(diǎn)數(shù)量有限，且部分站點(diǎn)因數(shù)據(jù)不連續(xù)而被剔除，因此降水資料僅能代表臺(tái)站附近降水情況，無(wú)法代表整體區(qū)域，且降水插值并沒(méi)有很好地表現(xiàn)出降水的空間特征，如山區(qū)降水、盆地周邊降水。因此，在后續(xù)研究中，為了更加真實(shí)地體現(xiàn)研究區(qū)的降水特征及空間分布情況，需要繼續(xù)采用長(zhǎng)時(shí)間序列數(shù)據(jù)進(jìn)行分析同時(shí)輔以區(qū)域自動(dòng)觀測(cè)站數(shù)據(jù)、數(shù)值預(yù)報(bào)數(shù)據(jù)以及相關(guān)衛(wèi)星產(chǎn)品進(jìn)行多角度綜合分析，以期更好地揭示研究區(qū)降水規(guī)律。

4 結(jié)論

該研究基于1967—2017年新疆50個(gè)氣象站點(diǎn)逐日降水觀測(cè)資料，系統(tǒng)分析了新疆降水分配及集中情況，得出以下結(jié)論：

(1)在研究時(shí)段內(nèi)，新疆降水頻次空間差異明顯。北疆年降水日數(shù)在50 d以上，西部山區(qū)及北部山區(qū)達(dá)90 d，降水強(qiáng)度較高；南疆塔克拉瑪干沙漠年降水日數(shù)在20 d以下，其西部及北部沿天山一帶為30～50 d，降水強(qiáng)度在2.5 mm/d以下；東疆年降水日數(shù)在20 d以下，降水強(qiáng)度為1.3 mm/d。降水日數(shù)及降水強(qiáng)度均呈現(xiàn)增加趨勢(shì)，傾向率分別為1.6 d/10 a、0.075 mm/(d·10 a)。

(2)降水變異系數(shù)與多年平均降水量呈負(fù)相關(guān)，降水越多的區(qū)域，降水年際差異越小。全疆降水變異系數(shù)在0.20～0.65，呈由北向南遞增態(tài)勢(shì)。其中，天山北麓、伊犁地區(qū)及阿勒泰山區(qū)降水穩(wěn)定；南疆塔克拉瑪干沙漠以北向南變異系數(shù)呈增加態(tài)勢(shì)，降水穩(wěn)定性下降；東疆變異系數(shù)自東向西增加，吐魯番為東疆最大值。

(3)全疆降水集中度在0.17～0.78，呈由南疆向北疆遞減態(tài)勢(shì)，降水分配由南向北趨于均勻，且降水集中程度呈降低態(tài)勢(shì)，降幅約0.011/10 a。南疆除山區(qū)外集中度均高，北疆降水分配較均勻，東疆居中。全疆降水集中期在6月中旬至7月底、8月初，呈現(xiàn)西南向東北推遲，即南疆最先進(jìn)入集中降水時(shí)段，其次為北疆西部、東疆，北疆北部最晚。

(4)典型年合成分析表明，南北疆在降水高值年變化明顯，表現(xiàn)為降水強(qiáng)度增加，在低值年則表現(xiàn)為降水日數(shù)變化更顯著；東疆在典型年表現(xiàn)均為降水日數(shù)更為顯著。周期分析表明，新疆降水存在顯著周期，呈現(xiàn)大周期背景下小周期交替態(tài)勢(shì)；現(xiàn)階段處于25～32年降水偏少周期，且周期性特征處于增強(qiáng)階段；降水集中度周期也以25～32年為主，現(xiàn)階段處于集中度由低向高轉(zhuǎn)變的交替過(guò)程中，周期性增強(qiáng)。