第31卷增刊 气 象科学 Vo1.3 1,Supplement Dee.,2011 2011年12月 Journal of the Meteorological Sciences 陆志刚,张旭晖,霍金兰,等.1960--2008年淮河流域极端降水演变特征.气象科学,2011,31(增刊):74.8O. LU Zhigang,ZHANG Xuhui,HUO Jinlan,et a1.The evolution characteristics of the extreme precipitation in Huaihe river basin dur- ing 1960—2008.Journal of the Meteorological Sciences,2011,31(S1):74・80. 1960--2008年淮河流域极端降水演变特征 陆志刚 张旭晖 霍金兰 王珂清 谢小萍 (1海安县气象局,江苏南通226600;2江苏省气象台,南京210008; 3盐都区气象局,江苏盐城224005;4江苏省气象科学研究所,南京210008) 摘要采用地理空间统计、时间序列分析和趋势诊断等方法,研究1960--2008年淮河流域极 端降水时空演变特征:流域大部分地区全年及四季的极端强降水量、降水强度、强降雨日数无明显 变化趋势;≥15 d的持续无降水事件发生次数由南向北递增,平均每年2~5次,冬季最多、夏季最 少;>15 d的持续降水事件由东北向西南递增,平均每年1~8次,潢川一正阳~郑州一线的西北部 秋季最多,其他地区夏季最多;40%的站点持续无降水事件有明显增多趋势,气候倾向率为0.22~ 0.60次/a,且大多在1970s发生气候突变;3O%的站点持续降水事件有明显减少趋势,气候倾向率 为一0.24~一0.70次/a,普遍无气候突变;持续无降水(降水)事件与年降水总量没有明显的联系。 关键词分类号极端降水;持续无降水;持续降水 P426.6 文献标识码:B The evolution characteristics of the extreme precipitation in Huaihe river basin during 1960-2008 LU Zhigang ZHANG Xuhui HUO Jinlan WANG Keqing XIE Xiaoping (1 Haian Meteorological Bureau,Jiangsu Nantong 226600,China; 2 Jiangsu Meteorological Observatory,Nanjing 210008,China; 3 Yandu Meteorological Bureau,Jiangsu Yancheng 224005,China;4 Jiangsu Meteorological Institute,Na ng 210008,China) Abstract This paper studied the temporal and spatial variations of extreme precipitation in Huaihe river basin from 1960 to 2008 with the geo—spatial statistics,time series analysis and trends in diagnosis and other methods.The results showed that the extreme precipitation,precipitation intensity and the days of heavy rainfall had not significantly changed in annual and seasonal trend.The incidents without precipi- tation lasting over 15 d were increasing from south to north about 2-5 times per year,it happened the most in winter and the least in summer.The events with precipitation lasting over 5 d were increasing from northeast to southwest about 1-8 times per year.In the northwest of Huangchuan—Zhengyang—Zhengzhou this kind of events were the most in the fall,in other areas the events were the least in summer.In the more than 40%of sites the chance with no persistant precipitation had increased significantly.The climate trend rate was 0.22-0.60 times/a.It occurred the most in the 1970s during abruptly climatic change.The events of precipitation reduced obviously over 30%of the sites.The climate trend rate was一0.24 to一 0.70 times/a,no abruptly climatic change was found.There were no obvious relationship between persis- tant(no)precipitation events and the annual precipitation. Key words Extreme precipitation;Persistent no precipitation;Persistent precipitation 收稿日期(Received):2010-09-15;修改稿日期(Revised):2011.10.25 基金项目:淮河流域气象开放研究基金项目(HRM200806) 通讯作者(Corresponding author):张旭晖(ZHANGXuhui).qxjzxh@126.com 增刊 陆志刚,等:1960--2008年淮河流域极端降水演变特征 75 引 言 随着全球气候持续变暖,中国的天气和气候极 降水事件的13降水量累加定义为该时段年极端降水 量,并分析其年变化趋势。 1.4持续无降水、持续降水的定义方法 持续15 d以上无降水(由霜、雾、露等造成的降 端事件发生频率也发生变化,极端降水事件趋多、趋 强¨ 。由于极端事件的频率和强度变化对自然和 社会的冲击远大于气候平均变化带来的影响,因此, 水记录、微量降水都作为无降水日)定义为一个持 续无降水事件。持续5 d以上降水量≥0.1 mm定 义为一个持续降水事件。 全球气候变暖引发的极端气候事件增加的可能性受 到了各国和社会各界的普遍关注。极端降水事 件与干旱和洪涝的关系最为密切,对农业生产和粮 2结果与分析 食安全、水资源安全、生态安全等诸多方面影响重 大… 。淮河流域地处南北气候过渡带,降水年际 间波动很大,在全球变暖的背景下,该地区极端降水 事件的发生形态是否也会发生改变?本文根据 1960--2008年淮河流域气象台站的观测资料,采用 地理空间统计、时间序列分析和趋势诊断等方法,研 究淮河流域强降水、持续无降水、持续降水的降水异 常事件发生的时空演变特征。 1 资料与研究方法 1.1研究区域 淮河流域位于中国东部,介于长江和黄河两大 流域之间,位于(30。55 ~36。36 N,111。55 ~121 o 25 E),面积为27 km X 104 km,地跨河南、安徽、江 苏、山东四省,西起桐柏山、伏牛山,东临黄海,南以 大别山、江淮丘陵、通扬运河及如泰运河南堤与长江 分界,北以黄河南堤和泰山为界与黄河流域毗邻。 1.2资料来源 所用资料来自淮河流域气象中心提供的 1960--2008年逐日降水资料。淮河流域内189个 气象站观测资料,使用原始观测数据经过两步筛选: 一是各站建站年代参差不齐,本着使所建时间序列 尽可能长、人选站点尽可能多的原则,选取1960年 及以前建站的站点,排除1961年及更晚建站的测 站,共人选127个;二是对所有资料进行严格的质量 检查,人工剔除明显错误记录,缺测记录用邻近站点 插补。 1.3极端阈值的确定 以95%分位点值作为极端值的阈值 :将研 究时段内某站1960--2008年所有Et降水资料 >0.1I mm按升序排列,第95个百分位值为该站极 端强降水阈值。如果某日降水量高于该阈值,则认 为该日为极端强降水事件。每年研究时段内发生极 端强降水的日数,表示该研究时段内年极端强降水 事件发生的频率。将该站每年研究时段内所有极端 2.1 降水量气候变化趋势 淮河流域平均降水量1966年最小,为 526.2 mm,2003年最高,达到1 265.1 mm。196O一 2008年的年降水量总体没有明显的增加或减少趋 势。从6次多项式趋势曲线看(图1,通过90%置信 水平检验),1964—1978年,年降水量呈下降趋势; 1979--1996年,年降水量基本在平均值上下平稳波 动;1997--2005年,年降水量呈现一定的上升趋势。 2.2极端强降水事件气候变化趋势 淮河流域全年极端强降水事件95%分位值的 范围是29.7~55.1 mm,其空间分布如图2a:开封一 漯河一平顶山一线的西北部地区以及商丘、六安一 带极端降水强度阈值较低,在36.0 mm以下,菏 泽一宿州一线以东地区以及驻马店一信阳一带则阈 值相对较高,达到40.0~49.0 mm。 淮河流域的极端降水量气候倾向率空间分布上 看,大部分地区并无明显变化趋势(图2b),在127 个气象站中仅有20个站点呈现明显增加趋势,大多 分布在济宁一枣庄一蚌埠一阜阳一许昌一线。大部 分地区的强降水13数和降水强度也无明显的变化趋 势 昌 吕 蚓 * 世 廿 年份 图1 1960--2008年淮河流域年降水量变化曲线 Fig.1 The variety of annual precipitation in Huaihe river basin from l960 to 2008 78 气 象 科 学 31卷 而降水量最多的5 a依次为1963、2003、2005、1998 2.4持续降水事件的时空演变特征 2.4.1持续降水事件时空分布 淮河流域持续降水事件由东北向西南递增, 1960--2008年出现次数:郑州一徐州一连云港一线 和1990年,也明显不同。最长持续无降水出现的年 份,年降水量也不一定最少,如徐州最长持续无降水 的持续时间为73 d,从1995年1O月24日持续到 1996年1月4日,而该地1995年的降水量接近常年 平均。但是,年降水量最少的年份,持续无降水频 次、持续无降水总日数一般比常年偏多(表2):全流 一以北为60~120次,平均每年1~2次;息县一霍邱 线以南为200~380次,平均每年4~8次;其他地 区为90~200次,平均每年2~5次(图5a)。 统计季节内持续降水事件出现的频率时,对于 跨季节的持续降水事件,如果所跨的季节均在5 d 以上,每个季节各记一次;如果均不足5 d,持续时间 相对较长的那个季节记一次,较短的则不记。统计 结果显示:持续降水事件夏季或秋季最多,潢川、正 域少雨年持续无降水事件平均为5次,常年为4次; 持续无降水总日数为122 d,常年只有93 d。 2.3.5持续无降水事件频繁发生的年份多干旱 持续无降水事件频繁发生的年份多持续性或间 断性干旱,以江苏淮北地区为例,持续无降水事件最 多的1988年,油菜、小麦先受冻后受干,大幅度减 产,春播、夏种困难,稻田龟裂,丰、沛地区干土层达 30 em,棉花凋萎,河渠干涸,人畜饮水困难。持续无 降水事件次多的2002年,夏季间断性干旱、秋季持 续性干旱,微山湖接近干涸,水稻栽插面积缩小,小 麦因旱迟播,无法灌溉的丘陵及高亢地区长势差。 持续无降水事件出现次数第三的1966年,夏季无集 阳、郑州一线以西北部地区较小的范围内以秋季为 最多,占全年的3O%~40%,比夏季高1%~10%; 其他大范围地区以夏季为最多,但出现次数占全年 比率地区差异较大,兖州一邳州一滨海一线以北的 地区占全年的50%一70%,其他普遍占全年的30% ~50%。信阳一五河一大丰一线以南,春、秋季出现 频次相当,一般在20%~30%之间,而方城一商 丘一兖州一线以北,秋季持续降水事件比春季多 中降水,高温晴热,出现了持久的初夏旱、伏旱,9月 上旬台风降水解除旱情后,紧接着秋旱复现。9月 中旬一11月淮北持续晴天无降水,中稻、晚稻、棉花 20%~30%。全流域冬季持续降水事件最少,占全 年的10%~2O%。 危害严重,旱作物萎蔫,小麦难以播种。 表2 淮河流域代表站点降水量最少(多)年的持续无降水(降水)频次与常年平均对比分析 Table 2 The eomparation between the frequency of persistant(no)precipitation in the most(1east)precipitation year and perennial data 注:括号内数据为1960--2008年相应的平均值 80 气 象 科 学 的再分析.气象学报,2004,62(2):228-236. 31卷 频次、持续无降水总日数皆比常年偏多;年降水量多 的年份,持续降水的频次、总日数皆比常年偏多。 (3)持续无降水事件频繁发生的年份多持续性 或间断性干旱,以江苏淮北地区为例,持续无降水事 件最多的1988年,春旱、伏旱连秋冬旱,春播、夏种 困难,河渠干涸,人畜饮水困难,农田受旱龟裂;持续 WANG Zunya,DING Yihui,HE Jinhai,et a1.An updating anal— ysis of the climate change in China in recent 50 years.Acta Meteo. rologica Sinica(in Chinese),2004,62(2):228-236. 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