盤錦市降水和旱澇的特征分析

韓 冬

(盤錦市大洼區(qū)水利服務(wù)中心，遼寧 盤錦 124200)

0 引 言

降水頻率、極端程度、季節(jié)變化和降水多少等是體現(xiàn)區(qū)域氣候特征的重要參數(shù)，受全球變暖影響中國年降水量呈逐漸減少之勢，不同地區(qū)變幅存在一定差異[1]，總體傾向率達(dá)到-12.7mm/10a。盤錦市地處遼河三角洲中心地帶，南臨渤海遼東灣，西界錦州市，北與鞍山接壤，東南與營口隔大遼河相望，總面積4071km2。該地區(qū)屬大陸性半濕潤季風(fēng)氣候，光照充裕、四季分明、溫度適宜、雨熱同季，受大氣環(huán)流與自然環(huán)境影響，在時(shí)空分配上降水量極不均衡，不同季節(jié)、地區(qū)和年際之間的差異較為明顯，并導(dǎo)致旱澇災(zāi)害的頻發(fā)。近年來，盤錦市多次遭受干旱災(zāi)害，地下水位不斷下降、地表水資源持續(xù)減少以及水資源緊缺等問題日益突出。地下水的補(bǔ)給和地表徑流的產(chǎn)生主要來源于降水，因此探究盤錦市近50a的降水變化趨勢，可為區(qū)域水資源合理開發(fā)以及洪澇災(zāi)害控制提供科學(xué)指導(dǎo)，也為其他地區(qū)的水源管理和洪澇預(yù)警提供數(shù)據(jù)支持[2-5]。

1 降水分布特征

1.1 降水年際分布特征

以盤錦市2個(gè)氣象站1969-2016年觀測數(shù)據(jù)為基礎(chǔ)，對逐年降水量利用算數(shù)平均法計(jì)算，從而確定盤錦市年均降水量為567.7mm。1997-2016年(近20a)和2012-2016年(近5a)的平均降水量為498.32mm、466.26mm，其中1995年的降水量最大為935.0mm，1989年的降水量最小為370.7mm，極值比2.52，年降水量最大值或最小值與多年平均值之比為1.65、0.40。

對初始數(shù)據(jù)采用5點(diǎn)滑動(dòng)平均法處理以消除周期變化，通過擬合線性方程揭示序列變化規(guī)律，其表達(dá)式為：

(1)

盤錦市年際降水量變化線，見圖1。由圖1可知：盤錦市1969-2016年的5點(diǎn)滑動(dòng)、多年及逐年平均降水量，結(jié)果顯示盤錦市近50a降水量總體表現(xiàn)出緩慢減少的變化特征。5a平均降水量最大和最小值發(fā)生在1969-1973年、2009-2013年，最大值(658.1mm)與最小值(469.2mm)相差188.9mm。將序列降水?dāng)?shù)據(jù)利用5點(diǎn)滑動(dòng)法擬合，生成線性方程y=-0.628x+510.4?？傮w上，將降水豐枯劃分為幾個(gè)階段：70年代整體偏多、80年代中期偏多但整體正常、90年代中期偏多而前期偏少，2000年以后至今降水偏少。研究表明，盤錦市年際降水量存在明顯的周期性，降水分配不均且年際變化較大。

通過分析盤錦市2個(gè)氣象站1969-2016年降水?dāng)?shù)據(jù)發(fā)現(xiàn)，兩個(gè)測站的降水?dāng)?shù)據(jù)保持相同的變化趨勢，即2000年以前各測站降水?dāng)?shù)據(jù)升降變化較明顯，此后降水量總體呈波動(dòng)下降趨勢，尤其是近幾年下降幅度較為明顯。

1.2 降水年內(nèi)分布特征

依據(jù)盤錦市2個(gè)氣象站1969-2016年逐月降水資料，可以求解出年內(nèi)各月分配的降水量，盤錦市年降水量年內(nèi)分配，見圖2。

圖1 盤錦市年際降水量變化線

圖2 盤錦市年降水量年內(nèi)分配

1)盤錦市年降水量呈現(xiàn)出極度集中的特征，其中6、7、8月降水占全年的14.2%、28.9%、23.3%，并以7月份最高；降水量較低月份集中于1、2、12月份，占全年降水量不足1%。

2)盤錦市6-9月份(夏季)降水最可以達(dá)到431.4mm，占全年的76.0%，而1、2、12月(冬季)降水僅有12.9mm，占全年的2.3%，2-4月(春季)、9-11月(秋季)降水約占全年10%。研究表明，在季節(jié)上盤錦市降水量也呈現(xiàn)出分配不均的特征。

3)每年6-9月份屬于盤錦市汛期，歷年60%-90%的降水都集中于汛期，從所占比例來看，1995年汛期降水最高占全年的82.6%，而1989年汛期降水最低占全年的60.1%，7-8月份降水集中屬于汛期，降水量占全年的60%，可見汛期降水在很大程度上決定了年降水枯豐特征。

1.3 降水空間分布特征

通過統(tǒng)計(jì)分析近50a降水序列資料，可獲取盤錦市及其所轄各區(qū)縣的多年平均降水量，結(jié)果顯示在空間上盤錦市年降水量分布極不均勻。其中，大洼區(qū)年降水量最高，其次為興隆臺(tái)區(qū)，年降水量最低的為盤山縣。從地理位置上，盤錦市北部年均降水量要低于南部地區(qū)，多年平均降水量自北向南呈現(xiàn)出逐步增大的變化特征[6]。

2 旱澇特征分析

2.1 豐枯變化規(guī)律

文章利用距平百分率法分析1969-2016年盤錦市年均降水量，盤錦市降水豐枯特征，見表1。從表1可知，盤錦市降水量偏少、正常、偏多的年份有18個(gè)、18個(gè)、12個(gè)，所占比例依次為37.5%、37.5%、25.0%。其中，降水量偏多40%的年份有2個(gè)，偏多10%-19%的有2個(gè)；降水量偏少10%-19%的有14個(gè)。尤其是2000年以后，盤錦市降水偏少頻率呈顯著上升趨勢，連續(xù)3a或4a都呈偏少狀態(tài)，其中處于正常年份的僅有6a，且2000年以后未出現(xiàn)偏多年份[7]?？傮w而言，盤錦市1969-2016年期間年降水量高于多年平均的有18a，低于平均值的有30a，可見該地區(qū)以干旱少雨為主要降水特征。

表1 盤錦市降水豐枯特征

2.2 日最大面降水分析

年最大1d面降水是指以本年權(quán)重較大或較多單站發(fā)生最大降雨量日期為線索，挑選出各單站同一歷時(shí)(24h)最大雨量及其日期，統(tǒng)計(jì)并平均同一起止時(shí)間內(nèi)各站的降雨量，則年最大1d面雨量就等于其最大平均值。

文章以24h降雨量劃分降水等級(jí)，其中大暴雨、暴雨、大雨、中雨和小雨的24h降水為100.0-199.9mm、50.0-99.9mm、25.0-49.9mm、10.0-24.9mm、0-9.9m。結(jié)合各氣象站降水資料，7月份發(fā)生最大1d降水的為大洼觀測站，盤錦觀測站于8月發(fā)生最大1d降水。

研究區(qū)1969-2016年期間，其7月份發(fā)生最大1d面降水的共有21次，8月發(fā)生的有27次。按照已劃分的降水等級(jí)，發(fā)生大暴雨(降水>100mm)的共有4a，而發(fā)生暴雨(降水50-100mm)的有18年，且大暴雨和暴雨大多集中于7-9月份；此外，7、8月份發(fā)生年最大1d面降水的較多，按照劃分的降水等級(jí)多為大暴雨及暴雨。

2.3 年降水量變化趨勢

以盤錦市1969-2016年降水?dāng)?shù)據(jù)為基礎(chǔ)，利用式Ki=Hi/H0、C=∑(Ki-1)計(jì)算盤錦市年降水量模比系數(shù)以及差積系數(shù)差值，其中H0、Hi代表多年平均和第i的降水量；Ki代表降水量模比系數(shù)，i取1，2，…，n；C代表差積系數(shù)差值的代數(shù)和。然后點(diǎn)繪差積曲線，以直觀、準(zhǔn)確的反映研究區(qū)年際降水變化趨勢，揭示區(qū)域降水豐枯特征。特定時(shí)段內(nèi)差積曲線呈上升或下降趨勢，則表明該時(shí)期處于豐水或枯水期，按照上式輸出運(yùn)算結(jié)果。模比系數(shù)差積曲線，見圖3。

圖3 模比系數(shù)差積曲線

由圖3可知，盤錦市1970-1978年的差積曲線呈明顯的下降趨勢，1979-1984年呈現(xiàn)出上升趨勢，1985-1990年又表現(xiàn)出下降趨勢，1991-2000年呈現(xiàn)出波動(dòng)上升趨勢，其降水呈現(xiàn)出枯水-豐水-枯水-豐水特征，局部時(shí)段出現(xiàn)豐枯交替的現(xiàn)象。然而，2000-2016年差積曲線明顯下降，該時(shí)段屬于枯水時(shí)期?？紤]盤錦市距平百分率計(jì)算值，研究認(rèn)為2000年以后該區(qū)域總體處于降水量偏少狀態(tài)[8]。

2.4 降水頻率分析

按照遞減的次序排列盤錦市1969-2016年各年降水量，并利用頻率曲線軟件和皮爾遜Ⅲ最佳適線法進(jìn)行選型配線，在此基礎(chǔ)上進(jìn)一步分析相關(guān)參數(shù)。結(jié)果顯示，盤錦市年降水量變差系數(shù)Cs=0.4、Cv=0.2，由此可以確定年降水量在不同頻率下的分布特征，不同頻率年降水量，見表2。

由表2可知，盤錦市無法達(dá)到多年平均降水量的年份占比為50%，大旱與大澇降水量最大達(dá)到374.8mm，旱澇降水存在明顯的差異。

表2 不同頻率年降水量

3 結(jié) 語

文章結(jié)合盤錦市近50a的降水資料，利用數(shù)學(xué)法揭示了區(qū)域旱澇特征和降水變化規(guī)律，主要結(jié)論有：

1)盤錦市年均降水量為567.7mm，年際降水量的周期性明顯，降水分配不均且年際變化較大，總體呈現(xiàn)出波動(dòng)下降趨勢。研究區(qū)1995年的降水量最大為935.0mm，1989年的降水量最小為370.7mm，極值比2.52，2000年以后降水總體呈波動(dòng)下降趨勢，尤其是近幾年下降幅度較為明顯。

2)研究區(qū)年降水量呈現(xiàn)出極度集中的特征，6-9月份(汛期)降水最占比可以達(dá)到全年的60%-90%，在季節(jié)上區(qū)域降水量也呈現(xiàn)出分配不均的特征，其中汛期降水在很大程度上決定了年降水枯豐特征。

3)大洼區(qū)年降水量最高，其次為興隆臺(tái)區(qū)，年降水量最低的為盤山縣。從地理位置上，盤錦市北部年均降水量要低于南部地區(qū)，多年平均降水量自北向南呈現(xiàn)出逐步增大的變化特征。

4)盤錦市1969-2016年期間年降水量高于多年平均的有18a，低于平均值的有30a，考慮盤錦市距平百分率計(jì)算值，研究認(rèn)為2000年以后該區(qū)域總體處于降水量偏少狀態(tài)，降水特征以干旱少雨為主，其無法達(dá)到多年平均降水量的年份占比為50%，大旱與大澇降水量最大達(dá)到374.8mm，旱澇降水存在明顯的差異。