沈陽市1951—2014年降水變化特征分析

張巍　高桐

摘 要：利用沈陽市1951-2014年降水資料，運用氣候統(tǒng)計診斷分析方法，研究了沈陽市近64a降水變化特征。結(jié)果表明：沈陽市5～9月是年降水量減少的主要時間段，平均每10a減少約24.471mm，近64a降水線性減少達156.6mm，在1975、1976年出現(xiàn)氣候突變，突變后的1976-2014年比突變前的1951-1975年降水量平均減少99.3mm；春季表現(xiàn)為增加趨勢，平均每10a增加12.0mm。分析結(jié)果對沈陽市水資源可持續(xù)開發(fā)、中長期降水評估、農(nóng)業(yè)結(jié)構(gòu)調(diào)整具有參考意義。

關(guān)鍵詞：降水；特征；趨勢；沈陽市

中圖分類號 P333 文獻標識碼 A 文章編號 1007-7731（2015）10-153-03

Abstract：Through 1951-2014 annual precipitation data and the analysis method of climatological statistical diagnosis，the characteristics of precipitation in Shenyang city were studied in 64a. The results showed that：Shenyang rainfall from May to September is the main annual precipitation decrease period，the average reduction per 10a approximately 24.471mm，near 64a precipitation decreases linearly reached 156.6mm，in 1975，1976 appears abrupt climate change，mutated 1976-2014 mutation before 1951 year on year - 1975，an average reduction of rainfall 99.3mm； spring showed an increasing trend，with an average increase of 12.0mm every 10 years. The results for the sustainable development of water resources in Shenyang city，the long-term precipitation assess the adjustment of agricultural structure reference value.

Key words：Precipitation；Characteristics；Trends；Shenyang City

大氣降水是水資源的重要組成部分[1-2]，是水資源的重要補給源。在氣候變暖的背景下，水文循環(huán)發(fā)生了巨大的變化，加劇了水資源變化的復雜性。在人類對水資源長期依賴的現(xiàn)實情況下，分析降水變化特征具有重要的實際意義，可以為區(qū)域發(fā)展以及農(nóng)業(yè)項目決策提供科學依據(jù)[3-4]，有利于了解區(qū)域內(nèi)水資源變化的特性。有較多學者對不同區(qū)域的降水狀況和特征變化進行了分析，對地方水資源建設(shè)及農(nóng)業(yè)用水起到了推動作用，如袁應(yīng)澤等[5]研究了南鄭春玉米生產(chǎn)期歷年降水分布規(guī)律；王偉宏等[6]研究了皖東南地區(qū)的降水變化趨勢；左洪超等[7]研究了中國近50a氣溫及降水量的變化趨勢；高歌等[8]研究了華北地區(qū)氣候變化對水資源的影響。本文以沈陽市為研究區(qū)域，分析了1951-2014年降水量變化特征、大田生產(chǎn)期與設(shè)施農(nóng)業(yè)生產(chǎn)期、四季降水變化特征，從而研究降水變化趨勢對不同氣候的響應(yīng)程度、不同時間尺度降水量的年代際變化特征。研究成果對沈陽市水資源可持續(xù)開發(fā)、中長期降水評估、農(nóng)業(yè)用水等具有重要意義。

1 材料與方法

1.1 資料來源 研究資料選自沈陽市具有代表性的東陵區(qū)地面氣象觀測站1951-2014年累年各月降水量資料，并分別統(tǒng)計5～9月大田作物生長期、9月至翌年5月設(shè)施農(nóng)業(yè)生產(chǎn)期、春季（3～5月）、夏季（6～8月）、秋季（9～11月）、冬季（12月至翌年2月）降水量。

2 結(jié)果與分析

2.1 年降水量變化 沈陽市年降水量累年平均值為708.6mm，最少年降水量為359.8mm（2014年），最多年降水量為1 055.3mm（1953年），極差為695.5mm，極比為2.9。依據(jù)標準偏差分析，年降水正常值在556.8～860.4mm，異常偏多（>860.4mm）有12a，幾率為18.8%，異常偏少（<556.8mm）有8a，幾率為12.5%。圖1顯示，年降水量年際變化呈減少趨勢，線性方程為y=-1.9898x+773.27，氣候傾向率為-19.898mm/10a，近64a降水線性減少127.3mm。從各個年代際分析看，20世紀50年代降水量最多為835.5mm，20世紀70年代最少為675.24mm，21世紀的前4a（2011-2014年）中出現(xiàn)2a異常偏少年，平均降水量降至604.9mm，其它各年代降水量較為接近，在686.2～711.1mm。根據(jù)有序聚類最優(yōu)分割法，在1975年、1976年出現(xiàn)降水年際變化由多轉(zhuǎn)少突變，突變之前（1951-1975年）降水量為755.1mm，突變之后（1976-2014年）降水量平均為678.8mm，平均減少76.3mm。

2.2 大田作物生長期降水量變化 沈陽市農(nóng)作物生長季（5～9月）降水量累年平均值為564.6mm，占年降水量的79.7%，最少年降水量為284.6mm（2000年），最多年降水量為955.0mm（1953年），極差為653.9mm，極比為3.2。依據(jù)標準偏差分析，5～9月降水正常值在420.4～708.8mm，異常偏多（>708.8mm）有13a，幾率為20.3%，異常偏少（<420.4mm）有9a，幾率為14.1%。圖2顯示，5～9月降水量年際變化呈減少趨勢，線性方程為y=-2.4471x+644.13，氣候傾向率為-24.471mm/10a，近64a降水線性減少156.6mm。從各個年代際分析看，20世紀50年代降水量最多為699.0mm，20世紀70年代和2000年最少，分別為523.3和532.1mm，21世紀的前4a（2011-2014年）中出現(xiàn)了2a異常偏少年，平均降水量為467.7mm，其它各年代降水量較為接近，在551.8～567.2mm。根據(jù)有序聚類最優(yōu)分割法，在1975年、1976年大田作物生長季降水量年際變化由多轉(zhuǎn)少突變，突變之前（1951-1975年）降水量為619.0mm，突變之后（1976-2014年）降水量平均為529.7mm，平均減少99.3mm。

2.3 設(shè)施農(nóng)業(yè)生產(chǎn)期降水量變化 沈陽市設(shè)施農(nóng)業(yè)生產(chǎn)期（9月至翌年5月）降水量累年平均值為270.3mm，占年降水量的38.1%，最少年降水量為117.4（1962年），最多年降水量為428.0mm（1962年），極差為310.6mm，極比為3.6。依據(jù)標準偏差分析，9月至翌年5月降水正常值在208.0～332.6mm，異常偏多（>332.6mm）、異常偏少（<208.0mm）各有11a，幾率均為17.2%。圖2顯示，9月至翌年5月降水量線性方程為y=-0.4341x+284.38，年際變化呈弱減少趨勢，氣候傾向率為-4.341mm/10a，近64a降水線性減少26.0mm。從各個年代際分析看，20世紀70年代降水量最多為308.7mm，其次是20世紀50年代降水量為292.8mm，20世紀90年代最少為228.8mm。設(shè)施農(nóng)業(yè)生產(chǎn)期降水量年際、年代際變化幅度較小，趨勢變化不明顯，不存在降水突變現(xiàn)象。

2.4 四季降水量變化 結(jié)合表1分析可知，春季降水量占全年的15.6%，年際間離散度較大，極差為203.2mm，極比高達6.8，正常降水量在70.1～149.5mm，異常偏多有10a，幾率為15.6%；異常偏少有12a，幾率為18.8%。春季降水量年際變化呈現(xiàn)出增加趨勢，每10a增加12.0mm，但在1951-2014年期間不存在氣候突變現(xiàn)象。夏季降水量占全年的61.9%，年際間離散度較春季小，極差為639.1mm，極比為3.8；正常降水量在308.2～568.4mm，異常偏多有12a，幾率為18.8%；異常偏少有12a，幾率為18.8%。夏季降水量年際變化呈減少趨勢，每10a減少102.7mm，并且在1975、1976年出現(xiàn)由多到少氣候突變點，突變之前（1951-1975年）降水量平均為475.3mm，突變之后（1976-2014年）降水量平均為415.5mm，相對減少59.8mm。秋季降水量占全年的19.0%，年際間離散度較大，極差為147.6mm，極比為8.3；正常降水量在82.0～186.6mm，異常偏多有10a，幾率為15.6%；異常偏少有8a，幾率為12.5%。秋季降水量年際變化呈減少趨勢，每10a減少39.7mm，并且在1978、1979年出現(xiàn)由多到少氣候突變點，突變之前（1951-1978年）降水量平均為149.2mm，突變之后（1979-2014年）降水量平均為122.6mm，相對減少26.6mm。冬季降水量占全年的3.6%，年際間離散度很大，極差為66.0mm，極比高達25.4，正常降水量在9.9～40.5mm，異常偏多有10a，幾率為15.6%；異常偏少有7a，幾率為10.9%。冬季降水量年際趨勢變化平穩(wěn)，在1951-2014年間不存在氣候突變現(xiàn)象。

3 結(jié)論與討論

（1）從分析結(jié)果看，沈陽市年降水總量、大田農(nóng)作物生長季降水量以及夏季、秋季降水量年際變化表現(xiàn)出減少趨勢，并分別以-19.898mm/10a、-24.471mm/10a、

-16.044mm/10a、-6.198mm/10a的氣候傾向率在減少，其主要降水量減少時段在5～10月。5～9月是大田作物和水田作物生長時期，此階段降水量減少對常規(guī)作物生長發(fā)育影響較大，可能因水分不足表現(xiàn)出干旱現(xiàn)象，從而影響了作物的產(chǎn)量和質(zhì)量。設(shè)施農(nóng)業(yè)生產(chǎn)期和冬季的降水量年際變化趨勢較平穩(wěn)，而春季降水量則表現(xiàn)為增加趨勢，冬春時節(jié)降水量增加對設(shè)施農(nóng)業(yè)有百害無一利，當雨雪增加的同時陰天降溫均對設(shè)施（大棚）農(nóng)業(yè)構(gòu)成災(zāi)害性威脅。

（2）年降水總量、大田農(nóng)作物生長季降水量和夏季降水量年際變化在1975年、1976年出現(xiàn)由多轉(zhuǎn)少氣候突變，突變前（1951-1975年）后（1976-2014年）平均降水量分別減少76.3mm、99.3mm、59.8mm；秋季降水量在1978、1979年出現(xiàn)氣候突變，突變前后降水量平均減少26.6mm。

（3）沈陽市因極端天氣所引發(fā)洪澇及干旱災(zāi)害較明顯，例如，1972、1999、2014年因降水量少造成大田作物缺水而減產(chǎn)；2007、2009、2010年因冬春季節(jié)降水陰天較多造成塑料大棚蔬菜生產(chǎn)損失嚴重。

（4）對沈陽市降水變化及特征分析結(jié)果，可以了解和掌握沈陽區(qū)域降水空間分布特征，為農(nóng)業(yè)生產(chǎn)結(jié)構(gòu)調(diào)整，為水資源開發(fā)利用研究提供參考。

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（責編：張宏民）