寧夏連陰雨氣候變化特征分析研究

1、3寧夏連陰雨氣候變化特征分析研究智 1 , 2 ,梁培 1 , 陳玉華 1 , 梁旭 2張( 11寧夏氣象信息中心 , 寧夏 銀川750002; 21寧夏氣象防災(zāi)減災(zāi)重點試驗室 , 寧夏 銀川750002 )摘 要 : 選取寧夏 20個氣象站的氣象觀測資料 , 運用數(shù)理統(tǒng)計法 、l ep age檢驗和小波分析等方法 , 分析了寧夏全年和汛期 ( 5 - 9月 )連陰雨發(fā)生次數(shù)的氣候變化特征及其突變 、周期變化 。結(jié)果表明 : 自 1990年以后 , 寧夏全年和 汛期連陰雨發(fā)生了明顯變化 , 連陰雨發(fā)生次數(shù)均呈減少的趨勢 , 年際變化和年代際變化特征明顯 ; 南部山區(qū)連陰雨明顯多于北部地區(qū) ,

2、高發(fā)中心位于南部六盤山東麓 , 六盤山東麓連陰雨多于西麓 ; 連陰雨未發(fā)生突變 ; 全年連陰雨 存在 35年的短周期和 10年 、1618年左右的長周期 ; 汛期連陰雨存在著 46年的短周期和 12年的長周期 。關(guān)鍵詞 : 寧夏 ; 連陰雨 ; 氣候特征 ; 小波分析法 ; l ep age檢驗法 ; 數(shù)理統(tǒng)計法中圖分類號 : p426162文獻標識碼 : a文章編號 :1000 - 811x ( 2010 ) 01 - 0069 - 04變化規(guī)律及其突變和周期 , 對比分析了 1990 年代前后寧夏連陰雨發(fā)生次數(shù)的氣候特征 , 可為寧夏 降水預(yù)測預(yù)報提供科學(xué)依據(jù) 。0 引言寧夏地處西北內(nèi)陸

3、,遠離海洋 , 境內(nèi)呈“南高北低 ”的地形地貌特點 , 南部是黃土高原 , 中部為鄂爾多斯臺 地丘 陵 , 北 部由 黃 河沖 積平 原 、賀 蘭 山山脈組成 。由于 地形 的影 響 , 寧 夏 各地 降水 具 有明顯的南北差異 , 南部地區(qū)年平均降水量是北 部地區(qū)的 317倍 ; 由于季風的影響 , 寧夏各地降水 主要集中 在 5 - 9 月 , 其 間 降 水 量 占 年 降 水 量 的80 %以上 ; 連陰雨既是寧夏滑坡 、塌陷等自然災(zāi)害 的主要誘發(fā)因素 , 又是寧夏中南部地區(qū)水資源的 重要來源 ; 冬季持續(xù)性降水能夠提高干旱地區(qū)的 土壤墑情 , 春季和夏季持續(xù)性降水能解除農(nóng)業(yè)旱 情 ,

4、 有利于寧夏中南部干旱地區(qū)的農(nóng)業(yè)生產(chǎn)活動 。關(guān)于西北地區(qū)降水的研究已有很多 1 - 7 , 近年 來寧夏也有很多氣象工作者研究了寧夏的降水變1 資料和方法選取寧夏 19個氣象站 1961 - 2007 年逐日降水量 、總云量資料 (日界為北京時 20: 00 時 ) , 以連 陰雨 、連陰雪 (以下統(tǒng)稱連陰雨 ) 發(fā)生次數(shù)作為定量表征指標 。根據(jù) 寧夏 氣 候特 點 , 對 連陰 雨的 統(tǒng) 計標準定義為 :( 1 ) 若連續(xù) 3 d日降水量 011 mm , 且日平均 總云量 8成 , 記為一次連陰雨過程 ;( 2 ) 若連續(xù) 4 5 d, 其間允許有 1 個非雨日 ,且該非雨日日平均總云量

5、8成 ;( 3 ) 若連 續(xù) 6 d 以上 , 其間 允許 有 2 個非 雨 日 , 且該非雨日日平均總云量 8 成 , 但不能有連 續(xù) 2個非雨日 。本文運用數(shù)學(xué)統(tǒng)計方法分析寧夏連陰雨天氣 的氣候變化特征 ; 運用 l ep age 突變檢驗法進行氣 候突變分析 ; 運用 小波 分 析法 分析 周期 變 化 。因 汛期 ( 5 - 9 月 )是寧夏各地的主要降水時期 , 文中 重點對全年降水量和汛期降水量的時空變化特征 進行分析 。化特征 8 - 12 ,但這些多側(cè)重于降水變化特征和暴雨天氣過程的分析研究 , 有關(guān)寧夏連陰雨氣候變化特征及 其 突 變 和 周 期 等 方 面 的 研 究 還

6、比 較 少 。 有研 究 表 明 1990 年 代 以 后 寧 夏 降 水 呈 減 少 的 趨勢 12 ,但連陰雨發(fā)生次數(shù)的氣候特征是否發(fā)生了變化 ? 有無年際 、年代際變化規(guī)律 ? 有無 突變 和周期 ? 利用寧夏 19 個氣象站 47 年氣象觀測資料 ,分析了寧夏全區(qū)連陰雨發(fā)生次數(shù)的年際 、年代際3 收稿日期 : 2009 - 08 - 18基金項目 : 寧夏科技攻關(guān)項目“寧夏極端氣候事件及氣象災(zāi)害的變化研究 ”( kgx - 12 - 09 - 02 ) ; 寧夏自然基金項目“寧夏連陰雨(雪 )事件變化及機理研究 ”(n z08160 )作者簡介 : 張智 ( 1967 - ) , 男

7、, 山東泰安人 , 學(xué)士 , 高級工程師 , 主要從事氣候分析工作 1e2m a il: zz_ tt1261com連陰雨多發(fā)階段 , 1980 年代初期以后為連陰雨少發(fā)階 段 。從 各 年 代 變 化 看 , 1960 年 代 平 均 出 現(xiàn)5919次 ( 1961 - 2007 年平均 5810 次 ) , 1970 年代 平均為 6511 次 , 1980 年 代平 均 為 5514 次 , 1990年代平均只有 4718 次 , 2001 - 2007 年平均為 6317次 ; 1960、 1970 年 代 和 2001 - 2007 年 均 為 正 距 平 , 而 1980、 199

8、0 年代為負距平 , 亦即寧夏汛期 連陰雨從 1980 年代之前的偏多期轉(zhuǎn)為 1980 年代之后的偏 少 期 , 但 2001 - 2007 年 又 有 轉(zhuǎn) 為 偏 多 的 趨勢 。從以上分析可以看到 , 寧夏近 47 年來全年和 汛期連陰雨發(fā)生次數(shù)總體上均呈減少的趨勢 , 其 中全年減少的趨勢比汛期減少的趨勢大 , 線性趨2 時空分布特征211 年際變化從寧夏年連陰雨發(fā)生次數(shù)距平的年際變化圖 (圖 1 a)中可以看到 , 寧夏年連陰雨發(fā)生次數(shù)總體 呈負趨勢 , 氣候傾向率分別為 - 312 次 /10 a, 線性 趨勢系數(shù)為 - 01181 4 , 未通過顯著性水平為 0110 ( 0124

9、7 8 )的檢驗 , 表明寧夏年連陰雨發(fā)生次數(shù)的總體負趨勢不明顯 。累積距平主要表現(xiàn)為“兩升兩 降 ”型變化 , 1960 年代初期至 1970 年代中后期為 連陰雨多發(fā)階段 , 1970 年代后期至 1980 年代中后 期為連陰雨少發(fā)階段 , 1980 年代后期至 1990 年代 初期為連陰雨多發(fā)階段 , 1990 年代中期以后再次出現(xiàn)連陰雨少發(fā)階段 。從年代際變化看 , 1960 年 代平均出現(xiàn) 9214次 ( 1961 - 2007 年平均 8711 次 ) ,1970年代平 均 為 9017 次 , 1980 年代 平 均為 8913 次 , 1990 年代平均只有 7715 次 ,

10、2001 - 2007 年平 均為 8513 次 ; 1960、 1970、 1980 年 代 均 為 正 距平 , 而 1990 年代和 2001 - 2007 年為負距平 , 亦即勢系數(shù)均 未 通 過 顯 著 性 檢 驗 , 減 少 趨 勢 不 明 顯 。全年連陰雨發(fā)生次數(shù)的累積距平主要表現(xiàn)為“兩升兩降 ”型變化 , 存在著明顯的偏多年和偏少年 ; 汛 期連陰雨 發(fā) 生次 數(shù)則 表現(xiàn) 為“一 升一 降 ”型 變 化 , 也存在著明顯的偏多年和偏少年 , 兩者的年際變化和年代際變化特征均很明顯 。212 月際變化圖 2為寧夏連陰雨發(fā)生次數(shù)的月際變化圖 。從 圖 2中可以看到 , 1990 年

11、代前后相比 , 寧夏連陰雨 仍然集中出現(xiàn)在 7 - 9月 , 12月和 1月出現(xiàn)最少 , 但各月出現(xiàn)頻次卻有所不同 。其中 2、4、5、8、9、10 和 11月表現(xiàn)為減少趨勢 , 尤其是 5、8和 10月減少 明顯 , 連陰雨頻次分別減少了 310、 413 和 317 次 ;1、3、6和 7 月表現(xiàn)為增加趨勢 , 但增加趨勢不明 顯 , 只有 7 月增加了 117 次 , 其他 3 個月增加頻次均在 015次以下 ; 12月頻次未發(fā)生變化 。寧夏年連陰雨從 1990 年代之前的偏多期轉(zhuǎn)為年代之后的偏少期 。1990圖 2 寧夏連陰雨平均發(fā)生次數(shù)月變化圖 1 寧夏全年 ( a)和汛期 ( b)

12、連陰雨距平逐年變化 (柱狀為距平值 , 實直線為線性趨勢線 , 折線為累積距平值 )213 空間分布從寧夏各地連陰雨平均發(fā)生次數(shù)的空間分布(圖 3 a、3 b)可以看到 : 1990 年代以后各地連陰雨 發(fā)生次數(shù)均減少 , 1961 - 1990 年 年均 發(fā)生 212 1219次 , 1991 - 2007 年 年 均 發(fā) 生 117 1114 次 ,南部地區(qū)減少的次數(shù)明顯多于北部地區(qū) ; 寧夏連 陰雨高發(fā) 中 心 位 于 南 部 地 區(qū) 六 盤 山 東 麓 的 涇 源 , 少發(fā)中心位于北部地區(qū)賀蘭山北端的惠農(nóng) , 1961 -1990 年 兩 者 年 均 發(fā) 生 次 數(shù) 相 差 519 倍

13、 , 1991 -從寧夏汛期連陰雨發(fā)生次數(shù)距平年際變化圖(圖 1 b)可以看到 , 寧夏汛期連陰雨發(fā)生次數(shù)總體 上也呈現(xiàn)為負趨勢 , 氣候傾向率分別為 - 116 次 /10 a, 線性趨勢系數(shù)為 - 01119 9 , 未通過顯著性水 平為 0110 的檢驗 , 表明寧夏汛期連陰雨發(fā)生次數(shù) 的總體負趨勢不明顯 。累積距平主要表現(xiàn)為“一升一降 ”型變化 , 1960 年代初期至 1970 年代后期為1 期張智 , 等 : 寧夏連陰雨氣候變化特征分析研究712007 年相差 617 倍 , 亦即北部地區(qū)連陰雨減少的速度比南部地區(qū)快 ; 六盤山東麓連陰雨發(fā)生次數(shù) 明顯多于西麓 , 隆德 、西吉位于

14、六 盤山 西麓 , 其連陰雨次數(shù)明顯少于六盤山東麓的涇源 。這是因 為六盤 山 東 南 坡 是 暖 濕 空 氣 進 入 寧 夏 的 主 要 通于賀蘭山北端與卓子山之間的風口地區(qū) , 其連陰雨次數(shù)明顯少于鄰近的平羅 。從以上分析可知 , 1990 年代以后 , 寧夏各地 連陰雨發(fā)生 次數(shù) 出現(xiàn) 了明 顯 的變 化 , 1961 - 1990年年均發(fā)生 212 1219 次 , 1991 - 2007 年年均發(fā)生 117 1114次 , 連陰雨高發(fā)中心位于南部山區(qū)六 盤山東麓迎風坡的涇源 , 少發(fā)中心位于北部地區(qū) 賀蘭山北端與卓子山之間風口的惠農(nóng) 。道 13 ,由于山地地形的抬升作用 , 使得南部

15、山區(qū)的連陰雨次數(shù)遠遠多于其他地區(qū) ; 賀蘭山北部地區(qū)的連陰雨發(fā)生次數(shù)明顯少于其他地區(qū) , 惠農(nóng)位圖 3 寧夏 1961 - 1990 年 ( a)與 1991 - 2007 年 ( b)連陰雨平均次數(shù)分布圖3 突變檢驗寧夏全年和汛期連陰雨發(fā)生次數(shù)分別在 1990年代和 1980 年代出現(xiàn)了明顯變化 (圖 1 ) , 但是否 出現(xiàn)了 氣 候 上 的 突 變 ? 在 此 用 l ep age 突 變 檢 驗 法 14 進行檢驗 。圖 4 為寧夏全年和汛期連陰雨發(fā) 生次數(shù)序列的 l ep age 檢驗統(tǒng)計量變化圖 , 從圖中 可以看到 , 雖然全年連陰雨發(fā)生次數(shù)序列 l ep age統(tǒng)計量在 199

16、6 年出現(xiàn)一個峰值 4181 , 汛期連陰雨 發(fā)生次數(shù)序列 l ep age 統(tǒng)計量在 1973 年和 1979 年 各出現(xiàn)一個峰值 3195 , 但兩個序列的峰值均沒有 通過置信度為 95 %檢驗的臨界值 5199 , 沒有十分 顯著的突變現(xiàn)象發(fā)生 。圖 4 寧夏全年 ( a)和汛期 ( b)連陰雨發(fā)生次數(shù)的突變檢驗析圖 (圖 5 )中可以看到 , 寧夏全年和汛期連陰雨發(fā)生次數(shù)確實存在明顯的年際變化和年代際變化特 征 。年連 陰 雨 (圖 5 a ) 存 在 著 3 5 年 的 短 周 期 ,1990年代以前的周期強中心出現(xiàn)在 1960 年代中后期 , 1990 年代以后的周期強中心出現(xiàn)在

17、21 世紀初 期 ; 存在 10 年 、 16 18 年的長周期 , 其中 10 年 的周期強中心出現(xiàn)在 1970 年代中期 , 16 18 年的 周期強中心出現(xiàn)在 1980 年代后期 。汛期連陰雨 (圖 5 b)存在著 4 6 年的短周期 ,周期強中心分別出現(xiàn)在 1960年代中后期和 1980 年4 周期分析運用 m exiha t小波分析方法 14 分析寧夏全年和汛期連 陰 雨 發(fā) 生 次 數(shù) 在 不 同 時 間 尺 度 上 的 變 化 特征 。從寧夏全年和汛期連陰雨發(fā)生次數(shù)的小波分代中期 ; 存在的 12年長周期強中心出現(xiàn)在 1970 年代中期 。麓的連陰雨發(fā)生次數(shù)明顯多于西麓 , 而賀

18、蘭山北部地區(qū)的連陰雨發(fā)生次數(shù)明顯少于其他地區(qū) 。( 3 ) 通過 l ep age 檢驗方法的檢驗 , 雖然全年 連陰雨在 1996 年 、汛期連陰雨在 1973 年和 1979年均出現(xiàn)峰值 , 但均沒有發(fā)生突變現(xiàn)象 。( 4 ) 通過小波 分析 , 寧夏 全 年連 陰雨 存在 著35年的短周期和 10 年 、 16 18 年左右 的長 周 期 ; 汛期連陰雨存在著 46年的短周期和 12 年的長周期 。參考文獻 : 1 張列銳 , 侯建忠 , 王川 , 等. 陜西大暴雨時空分布特征及減災(zāi)對策 j . 災(zāi)害學(xué) , 1999 , 14 ( 2 ) : 38 - 42.林紓 , 陸登榮. 近 40

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21、- 636. 2 3 4 5 圖 5 寧夏全年 ( a)和汛期 ( b)連陰雨發(fā)生次數(shù)的 m exiha t小波分析 6 7 5 小結(jié) 8 通過對寧夏連陰雨發(fā)生次數(shù)的時空變化規(guī)律及其突變 、周期的分析研究 , 得到以下結(jié)論 :( 1 ) 寧夏全年和汛期連陰雨發(fā)生次數(shù)均呈減少 的趨勢 , 全年比汛 期的 減少 的 趨勢 大 , 線 性趨 勢系數(shù)均未通 過顯 著性 檢 驗 , 減 少趨 勢不 明顯 , 年連陰雨發(fā) 生次 數(shù)的 累 積 距 平 主 要 表 現(xiàn) 為“兩 升 兩 降 ”型變化 , 汛期表現(xiàn)為“一升一降 ”型變化 , 存在 著明顯的偏多年和偏少年 , 兩者的年際變化和年代際變化特征均很明顯

22、 。( 2 ) 寧夏連陰雨均集中出現(xiàn)在 7 - 9 月 , 各地 連陰雨發(fā)生次數(shù)均減少 , 南部山區(qū)減少的次數(shù)明 顯多于北部地區(qū) ; 連陰雨高發(fā)中心位于南部六盤 山東麓 , 少發(fā)中心位于北部賀蘭山北端 ; 六盤山東 9 10 肖云清 , 胡文東 , 趙立斌 , 等. 寧夏中北部兩次強暴雨過程綜合對比分析 j . 高原氣象 , 2008 , 27 ( 3 ) : 576 - 583. 11 鄭廣芬 , 陳曉光 , 孫銀川 , 等. 寧夏氣溫降水蒸發(fā)的變化及其對 氣候變暖的響應(yīng) j . 氣象科學(xué) , 2006, 26 (4) : 412 - 421. 12 陳曉光 , 蘇占 勝 , 鄭 廣 芬 ,

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27、sk to hum an soc ie ty unde r the cond ition s of na tu ra l haza rd s andits m agn itude is affec ted by m any fac to rs. f rom a p e rsp ec tive of soc io logy, fac to rs influenc ing soc ia l vu lne rab ility a re ana lyzed in te rm s of pop u la tion, soc ia l struc tu re and cu ltu re. it is sh

28、own tha t the influenc ing fac to rs inc lude vu lne rab le pop u la tion, vu lne rab le p rofe ssion s, soc io2econom ic ac tivitie s, soc ia l o rgan iza tion struc tu re, soc ia l cap ita l, soc ia l secu rity system , coo rd ina tion ab ility to soc ia l conflic t and d isa ste r cu ltu re.ke y

29、w o rd s: na tu ra l haza rd; soc ia l vu lne rab ility; influenc ing fac to r(上接第 72 頁 )study on the character istics of c lima tic changesof con tinuous ra in in n ingx iazhang zh i1 , 2 , l iang pe i1 , chen yuhua1 and l iang xu2( 1. n ingx ia m eteo rolog ica l info rm a tion c en ter, y inchuan

30、 750002, c h ina;2. n ingx ia key l abo ra to ry of m eteo rolog ica l d isaster p reven tion and r eduction, y inchuan 750002, c h ina )a b s tra c t: b y se lec ting the m e teo ro logica l da ta of 19 sta tion s in n ingxia, u sing the m e thod s of m a them a tica lsta tistic s, l ep age te st and m exiha t wave le t ana lysis, the cha rac te ristic s of c lim a tic change s and the ir m u ta tion s and p e riod ic change s of con tinuou s ra in s in a who le yea r and the flood sea son (m ay to sep tem be r) in n ingxia a