1961—2021年濉溪縣極端降水變化分析

摘 要：利用1961—2021年濉溪縣氣象站逐日降水?dāng)?shù)據(jù)，進行時間序列一元線性回歸分析。結(jié)果表明，1—12月降水量、雨日、降水強度、降水間隔、過程雨日、過程降水量均呈拋物線變化趨勢，峰（谷）在7月；1—12月極端閾值，降水強度RI95為11.6～73.1 mm/d，過程降水量RP95為22.6～157.4 mm，過程雨日RD95為4～6 d，降水間隔PI95為9～45 d。4月、9月降水量分別減少5.54 mm/10 a、8.81 mm/10 a，雨日4月減少0.4 d/10 a?！?5 mm/d雨日，4月減少0.11 d/10 a；≥50 mm/d雨日，3月、6月分別增加0.03 d/10 a、0.09 d/10 a，9月減少0.12 d/10 a；≥75 mm/d雨日，6月增加0.06 d/10 a，9月減少0.06 d/10 a。2月降水過程增加0.16次/10 a，連陰雨減少0.05次/10 a；最長過程雨日4月縮短0.22 d/10 a；≥50 mm的降水過程，6月、11月分別增加0.10次/10 a、0.03次/10 a，9月減少0.11次/10 a；≥75 mm的降水過程，9月減少0.09次/10 a；澇漬可能性6月增強，9月減弱?！軵I75的頻次 4月、7月和9月分別增加0.11次/10 a、0.12次/10 a、0.10次/10 a，12月減少0.09次/10 a；最長降水間隔3月縮短1.53 d/10 a，6月延長0.68 d/10 a；4月干旱可能性增強。

關(guān)鍵詞：極端降水事件；降水過程；降水量；雨日；降水強度；降水間隔

中圖分類號：P426.6 文獻標(biāo)志碼：A 文章編號：1674-7909（2024）10-142-5

DOI：10.19345/j.cnki.1674-7909.2024.10.032

0 引言

近百年來，由于自然環(huán)境的變化和人類活動的干擾，大氣污染加重，溫室氣體濃度升高，全球氣候正呈現(xiàn)以變暖為主要特征的顯著變化。氣候變暖加快了水熱循環(huán)［1］，導(dǎo)致極端溫度和極端降水事件增多，改變了區(qū)域水熱資源分布格局［2］。頻發(fā)的極端氣候事件趨于極端化［3］，且具有突發(fā)性、難以預(yù)測性，影響范圍更廣、后果更嚴(yán)重［4］。農(nóng)業(yè)是一個“自然環(huán)境—生物—人類社會”綜合交織、相互影響的復(fù)雜巨大生態(tài)系統(tǒng)［5］。農(nóng)業(yè)生產(chǎn)對象“生物體”直接暴露在氣候環(huán)境脅迫下，決定了農(nóng)業(yè)是對氣候變化高度敏感的脆弱產(chǎn)業(yè)。安徽淮北平原地處南北氣候過渡帶，是氣候變化敏感區(qū)。氣候變化不僅具有全球性，還具有局地特征。筆者利用1961—2021年濉溪縣降水資料，采用統(tǒng)計分析方法對極端降水變化特征進行分析，為應(yīng)對極端天氣頻發(fā)、趨利避害提供參考。

1 材料與方法

1.1 研究區(qū)概況

安徽省濉溪縣位于黃淮平原南緣（北緯33°17′～33°59′、東經(jīng)116°23′～116°59′），轄11鎮(zhèn)、1個省級經(jīng)濟開發(fā)區(qū)。2023年末，濉溪縣戶籍人口114.1萬人，耕地面積14.7萬hm2，土壤類型為砂姜黑土和潮土。濉溪縣地勢平坦，自西北向東南緩傾；耕作制度以冬小麥—夏玉米、冬小麥—夏大豆一年兩熟為主；屬暖溫帶半濕潤季風(fēng)氣候區(qū)，冬春低溫少雨，夏秋悶熱多雨，冷暖、旱澇轉(zhuǎn)換急劇；年平均太陽輻射總量為521.6 kJ/cm2，年平均氣溫為15.3 ℃，gt;0 ℃積溫為5 497 ℃·d，≥10 ℃積溫為4 975 ℃·d，年日照時數(shù)為2 237.0 h，年降水量為818.3 mm，年蒸發(fā)量為1 883.8 mm，無霜期為213 d。

1.2 數(shù)據(jù)來源

1961—2021年濉溪縣降水原始數(shù)據(jù)由濉溪縣氣象站提供。該站屬國家基本氣象站，位于北緯33°55′33″、東經(jīng)116°45′28″。四季劃分：春季（3—5月）、夏季（6—8月）、秋季（9—11月）、冬季（12月—次年2月）。

1.3 數(shù)據(jù)分析

利用Microsoft Excel 2019處理數(shù)據(jù)和作圖，利用DPS9.01軟件進行相關(guān)性分析、效應(yīng)方程配置。以時序為自變量，利用一元線性回歸分析降水?dāng)?shù)據(jù)變化趨勢。極端降水指標(biāo)及含義見表1。

2 結(jié)果與分析

2.1 降水量和雨日

1961—2021年，濉溪縣總雨日為5 456 d，年均雨日為89.4 d；總降水量為50 725.5 mm，年均降水量為831.6 mm。61年平均， 1—12月降水量為14.3～232.5 mm，雨日為4.2～13.5 d，呈拋物線變化趨勢，12月最少，7月最多（見表2、表3）。年際間變幅較大。時間序列4月、9月降水量明顯減少，每10 a分別減少5.54 mm、8.81 mm；6月、11月降水量趨于增加，但未達顯著水平；4月、7月雨日有減少趨勢，其中4月弱相關(guān)（-0.4 d/10 a）。

2.2 降水強度

1961—2021年，濉溪縣日降水量為0.1～269.2 mm。61年平均月降水強度（MP/MD）為2.9～17.0 mm/d，同樣呈拋物線變化趨勢，12月最少，7月最多（見表4）。RI=-4.082+4.672m-0.346m2，F(xiàn)=11.146**，r（RI，m）=0.843**，r（RI，m2）=-0.841**。RI75為4.6～20.6 mm/d，RI95為11.6～73.1 mm/d。強降雨頻次：≥25 mm/d（大雨及以上）雨日，1—11月為0.02～2.85 d/a，≥50 mm/d（暴雨及以上）雨日，3—10月為0.02～1.20 d/a，≥75 mm/d雨日，5—9月為0.11～0.64 d/a。3月、6月降水強度趨于增加，每10 a分別增加0.52 mm/d、1.29 mm/d；9月顯著減少，每10 a減少0.84 mm/d?！?5 mm/d雨日，4月減少0.11 d/10 a；≥50 mm/d雨日，3月、6月分別增加0.03 d/10 a、0.09 d/10 a，9月減少0.12 d/10 a；≥75 mm/d雨日，6月增加0.06 d/10 a，9月減少0.06 d/10 a。

2.3 過程降水

過程降水是指某個天氣過程（如臺風(fēng)過程、鋒面雨過程）降水開始形成到結(jié)束全過程。1961—2021年，濉溪縣過程降水2 676次，過程降水量為0.1～441.9 mm，過程雨日為1～13 d，變幅均較大，過程降水量與過程雨日呈正相關(guān)關(guān)系（見圖1）。分析表明：隨著過程降水量（RP）的增加，過程降水頻次（PF）急劇減少，與過程降水量的倒數(shù)呈正相關(guān)，PF=0.452 3+4.169 1×1/RP，r=-0.968 8**。隨著過程雨日（RD）的增多，過程降水頻次呈指數(shù)曲線減少，PF=e3.844-0.716RD，F(xiàn)=941.67**。

1961—2021年，61年平均，濉溪縣1—12月過程雨日為1.8～2.4 d，RD75為2～3 d，RD95為4～6 d，最長過程雨日（RDmax）為2.4～4.9 d；過程降水量為6.7～42.0 mm，RP75為8.3～54.6 mm，RP95為22.6～157.4 mm。降水頻次，RD≥3 d為0.48～1.95次/a，連陰雨為0.03～0.48次/a，RP≥50 mm的1—11月為0.02～1.52次/a，≥75 mm的3月、5—11月為0.02～0.97次/a，≥100 mm的5—10月為0.05～0.67次/a（見表5）。

分析表明，2月降水過程增加0.16次/10 a，連陰雨減少0.05次/10 a ，最長過程雨日4月縮短0.22 d/10 a；RP≥50 mm的降水過程6月、11月分別增加0.10次/10 a、0.03次/10 a，9月減少0.11次/10 a；≥75 mm的降水過程9月減少0.09次/10 a（見表6）。

2.4 降水間隔

1961—2021年，濉溪縣累計降水間隔16 811 d，年降水間隔為275.6 d。春季降水間隔1～65 d，平均6.10 d，PI75為8 d；夏季降水間隔1～31 d，平均4.07 d ，PI75為5 d；秋季降水間隔1～40 d，平均6.41 d，PI75為8 d；冬季降水間隔1～77 d，平均11.13 d，PI75為15 d。降水間隔（PI）越短，出現(xiàn)頻次越多，呈指數(shù)曲線［IF=ef（PI）］變化（見圖2、表7）。

1961—2021年，61年平均，1—12月降水間隔3.37～14.61 d，也呈拋物線變化趨勢，7月最短，1月最長。PI=16.638-3.727m+0.271m2，F(xiàn)=43.315**，r（I，m）=-0.952**，r（I，m2）=0.949**。PI75 為4～20 d，PI95 為9～45 d，與月降水間隔呈正相關(guān)。PI75=-0.210+1.380PI，r=0.995**；PI95=-1.681+3.196PI，r=0.991**?！軵I75的頻次為0.54～1.77次/a，≥PI95的頻次為0.11～0.38次/a?！軵I75的頻次4月、7月、9月分別增加0.11次/10 a、0.12次/10 a、0.10次/10 a，12月減少0.09次/10 a；最長降水間隔3月縮短1.53 d/10 a，6月延長0.68 d/10 a（見表8）。

3 結(jié)論與討論

1961—2021年，61年平均，濉溪縣1—12月降水量、雨日、降水強度、過程雨日、過程降水量均呈拋物線變化趨勢，峰值在7月；降水間隔也呈拋物線變化，谷值在7月。RI95為11.6～73.1 mm/d，RP95為22.6～157.4 mm，RD95為4～6 d，PI95為9～45 d。

隨著全球氣候變暖，極端天氣事件增多，已成為全球性趨勢［6］。氣溫持續(xù)升高導(dǎo)致大氣飽和水汽壓升高，使大氣容納水汽及驅(qū)動降水的能力增強，水文循環(huán)加?。?］。作物某一生育階段遇到強降雨或連陰雨，造成耕層土壤含水量超過22%～24%，呈飽和或過飽和狀態(tài)3～5 d，就會對作物生長發(fā)育產(chǎn)生影響，形成澇漬。1961—2021年，濉溪縣4月、9月降水量減少5.54 mm/10 a、8.81 mm/10 a，雨日4月減少0.4 d/10 a。降水強度3月、6月每10 a增加0.52 mm/d、1.29 mm/d，9月每10 a減少0.84 mm/d?！?5 mm/d雨日，4月減少0.11 d/10 a；≥50 mm/d雨日，3月、6月分別增加0.03 d/10 a、0.09 d/10 a，9月減少0.12 d/10 a；≥75 mm/d雨日，6月增加0.06 d/10 a，9月減少0.06 d/10 a。2月降水過程增加0.16次/10 a，連陰雨減少0.05次/10 a，最長過程雨日4月縮短0.22 d/10 a；≥50 mm的降水過程6月、11月分別增加0.10次/10 a、0.03次/10 a，9月減少0.11次/10 a；≥75 mm的降水過程9月減少0.09次/10 a。澇漬可能性6月增強，9月減弱。

干旱災(zāi)害是我國最主要的自然災(zāi)害之一，發(fā)生頻率高，持續(xù)時間長，影響范圍廣。農(nóng)業(yè)干旱是指由外界環(huán)境因素（長期無雨或降水顯著偏少）造成作物體內(nèi)水分失去平衡，引起生長滯緩、萎蔫、落花、落果、干枯死亡，進而導(dǎo)致減產(chǎn)或絕收的現(xiàn)象。1961—2021年，≥PI75的頻次4月、7月、9月分別增加0.11次/10 a、0.12次/10 a、0.10次/10 a，12月減少0.09次/10 a；最長降水間隔3月縮短1.53 d/10 a，6月延長0.68 d/10 a；4月干旱可能性增強。

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