吉林省大氣可降水量分布及變化趨勢分析

吉林省大氣可降水量分布及變化趨勢分析

1影響全球氣候系統(tǒng)和水資源系統(tǒng)的配置的重要因素全球水循環(huán)中最活躍的因素是全球水循環(huán)中的一個因素。它是世界上最常見的溫室氣體，也是地球系統(tǒng)中物質(zhì)和能量傳輸?shù)募~帶。水汽的變化深刻影響著全球氣候系統(tǒng)和水資源系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)和演變，也影響著人類社會的發(fā)展和生產(chǎn)活動。大氣水汽含量通常用大氣可降水量（PrecipitableWaterVapor,PWV），即單位面積垂直大氣柱中所含水汽總量全部凝結(jié)所形成的水柱高度來表示2數(shù)據(jù)和方法本文所用資料為吉林省觀測時間較長，資料序列較完整的42個觀測站1959—2013年水汽壓月值、降水月值和年值數(shù)據(jù)。2.1大氣可降水量h大氣可降水量采用楊景梅等式中，W為整層大氣可降水量，單位為mm;e為地面水汽壓，單位為hPa;a式中，H為海拔高度，單位為km；φ為地理緯度，單位為度（°）。2.2平均汽壓的平均平均對比水汽壓月值數(shù)據(jù)即月平均水汽壓，是每月的日平均水汽壓的平均值；每月的月平均大氣可降水量由水汽壓月值數(shù)據(jù)采用（1）式計算，最終得到每個月月平均大氣可降水量55a的平均值。2.3根據(jù)年平均可預(yù)測降雨量每年的年均大氣可降水量是該年1—12月的月平均大氣可降水量的平均值之和，最終得到年均大氣可降水量55a的平均值。2.4計算降雨量的注釋月降水量采用20—20時月值數(shù)據(jù)進(jìn)行統(tǒng)計；年降水量采用20—20時年值數(shù)據(jù)進(jìn)行統(tǒng)計。2.5計算氣候趨勢的隨機(jī)性，并顯示變化趨勢的有效性計算大氣可降水量的氣候傾向率并對相關(guān)系數(shù)進(jìn)行顯著性檢驗。氣候傾向率計算公式如下：式中，x3預(yù)測年平均降水量分布及各相帶的變化3.1白城地區(qū)西部下海吉林省年均大氣可降水量自西向東大體上呈現(xiàn)先逐漸增多，然后減少，再稍有增多的分布趨勢，即少—多—次少—次多的分布型式，如圖1a所示。圖中白城地區(qū)西部最少，地處吉林省東部的羅子溝、長白周邊與白城地區(qū)接近；東南部的集安周邊最大，然后向中部地區(qū)擴(kuò)展，在四平、長春—吉林、白山西范圍內(nèi)，年均大氣可降水量都達(dá)到了14.5mm以上，是吉林省年均大氣可降水量較大的區(qū)域；延邊地區(qū)南部以琿春為中心，中心值也達(dá)到了14.5mm以上，但范圍較小，是次多區(qū)域。3.2和龍的和龍均最多圖1b是吉林省年均大氣可降水量氣候傾向率分布情況。圖中通榆、柳河、和龍呈現(xiàn)下降趨勢，但趨勢不明顯，下降最多的和龍也只有0.07mm/10a；其余區(qū)域基本都呈上升趨勢。上升較明顯的有6個區(qū)域，分別是白城—乾安—松原—扶余一帶、雙遼周邊、遼源周邊、梅河口—輝南—磐石一帶、靖宇—東崗—二道一帶、汪清—羅子溝一帶，其中上升趨勢最大的是雙遼周邊。3.3以松為中心的、帶動其他地區(qū)、城市對比圖1a和圖2a，可以看出年降水量分布與年均大氣可降水量分布非常相似，即呈少—多—次少—次多的分布型式，大體上是水汽含量多的區(qū)域降水量也大。圖2a中東南部的集安周邊最大，年降水量達(dá)到850mm以上，然后向中部地區(qū)擴(kuò)展，在四平、長春—延邊西范圍內(nèi)，年降水量都達(dá)到了550mm以上，是吉林省年降水量較大的區(qū)域；延邊地區(qū)南部的琿春年降水量達(dá)到了617.8mm，以其為中心是范圍較小的次多區(qū)域；白城地區(qū)西部最少，年降水量在400mm以下。值得注意的是松原與延邊西、白山東的年均大氣可降水量值相仿，而降水卻相差200mm左右。究其原因，應(yīng)是受地形、地勢影響的結(jié)果。延邊西、白山東屬丘陵低山地帶，由于動力摩擦和動力抬升作用，使低壓天氣系統(tǒng)增強(qiáng)，移速減慢，降水增加。所以上述地區(qū)雖然大氣可降水量值相仿，但受地形、地勢影響，使得天氣系統(tǒng)的動力條件不同，造成其降水不同。4大氣可降水量分布情況圖3是從吉林省西部、中部、東部各選一站，即白城、長春、集安，月平均大氣可降水量分布情況。由圖中可看出，1—6月大氣可降水量是逐漸增多的，到7月、8月達(dá)到峰值，而后逐漸減少。吉林省汛期是6月、7月、8月3個月，這期間的大氣可降水量也是一年中最多的。4.16月網(wǎng)的降水量分布和月網(wǎng)的變化4.1.1區(qū)域擴(kuò)展，由中部地區(qū)擴(kuò)展圖4a是吉林省6月月平均大氣可降水量分布情況。圖中集安周邊最大，而后向中部地區(qū)擴(kuò)展，在松原東—吉林、白山西有較大范圍的大值區(qū)域（26mm以上）；敦化周邊、延邊北、白山東較少，其中羅子溝和長白周邊最少；自西向東大體上呈現(xiàn)少—多—少的分布型式。4.1.2通榆總來水趨勢圖4b是吉林省6月大氣可降水量氣候傾向率分布情況。圖中通榆、柳河呈現(xiàn)下降趨勢，但趨勢不明顯，下降最多的通榆也只有0.04mm/10a；其余區(qū)域基本都呈上升趨勢。上升較明顯的有5個區(qū)域，分別是白城—乾安—松原—扶余一帶、雙遼周邊、遼源周邊、梅河—輝南—磐石—靖宇—東崗—二道、汪清周邊，其中上升趨勢最大的是輝南周邊和雙遼周邊。4.1.3溝周邊非大氣可降水量分布對比圖2b和圖4a，可看出6月降水量分布呈現(xiàn)少—多—少的分布型式，松原東—延邊西是降水85mm以上大范圍的大值區(qū)域，羅子溝周邊低于80mm。值得注意的是白城、松原西與延邊、白山東的大氣可降水量值相仿，而降水量相差20mm左右，這也應(yīng)是受地形、地勢影響的結(jié)果。吉林省西部遠(yuǎn)接大興安嶺山脈，過山的西風(fēng)氣流下沉增溫，使西來的低壓系統(tǒng)減弱，高壓系統(tǒng)加強(qiáng)，行進(jìn)速度加快，降水減少，蒸發(fā)加大。所以上述地區(qū)雖然天氣系統(tǒng)的水汽條件相仿，但受地形、地勢影響，使得系統(tǒng)的動力條件不同，造成其降水不同。4.27月網(wǎng)的降水量分布和月網(wǎng)的變化4.2.1區(qū)域分布見圖1圖5a是吉林省7月月平均大氣可降水量分布情況。圖中有3個明顯的大值中心（38mm以上），依次是集安周邊、四平—長春東南—吉林西南—遼源西、輝南周邊，從松原東—吉林西、通化有較大范圍的大值區(qū)域（37mm以上）；白城地區(qū)多于延邊地區(qū)，羅子溝和長白周邊最少；自西向東大體上呈現(xiàn)次多—多—次多—少的分布型式。4.2.2．東北部下降趨勢圖5b是吉林省7月大氣可降水量氣候傾向率分布情況。圖中通榆—長嶺—長春、吉林—延邊中部、通化地區(qū)呈下降趨勢；其余區(qū)域基本都呈上升趨勢。上升較明顯的有4個區(qū)域，分別是白城北—松原北、四平—遼源東、輝南—磐石一帶、東崗周邊，其中上升趨勢最大的是白城周邊和雙遼周邊。4.2.3次多—7月降水量與大氣可降水量分布對比分析對比圖2c和圖5a，可看出7月降水量分布與大氣可降水量分布非常接近，即呈次多—多—次多—少的分布型式，大體上是水汽含量多的區(qū)域降水量也大。松原東—延邊西是大范圍的降水在140mm以上的大值區(qū)；白城地區(qū)大于延邊東，延邊東降水最少。對比差別較大的是敦化—二道—東崗一帶，其大氣可降水量雖少，降水量卻較大，這也應(yīng)是受地形、地勢影響的結(jié)果。4.38月網(wǎng)的降水量分布和月網(wǎng)的變化4.3.1松原東—8月大氣可降水量分布形式圖6a是吉林省8月月平均大氣可降水量分布情況，圖中集安周邊最大，而后向中部地區(qū)擴(kuò)展，從松原東—吉林、白山西有較大范圍的大值區(qū)域（34mm以上）；延邊地區(qū)南部以琿春為中心亦是大值區(qū)域（中心值34mm以上），但范圍較小，是次多區(qū)域；羅子溝和長白周邊最少；自西向東大體上呈現(xiàn)少—多—少—次多的分布型式。4.3.28月份可分析的美德降水量圖6b是吉林省8月大氣可降水量氣候傾向率分布情況。圖中雙遼、白城周邊、松原北是上升趨勢，其他區(qū)域呈下降趨勢或趨勢變化不明顯。4.3.3降水量都在5mm以上對比圖2d和圖6a，可看出8月降水量在松原以東降水量都在110mm以上。對比明顯的是白城、松原與延邊西、白山東的大氣可降水量值相仿，而降水相差40mm左右，這也應(yīng)是受地形、地勢影響的結(jié)果。5大氣可降水量分布情況氣候傾向率的大小僅能反映變化趨勢的程度，還需對相關(guān)系數(shù)進(jìn)行顯著性檢驗，分析其變化趨勢是否顯著。本文對年均和汛期各月平均大氣可降水量變化趨勢的相關(guān)系數(shù)進(jìn)行了計算和顯著性檢驗，吉林省年均大氣可降水量有18站上升趨勢較明顯，其中有15站相關(guān)系數(shù)超過0.05顯著性水平，3站相關(guān)系數(shù)超過0.1顯著性水平；6月月平均大氣可降水量有17站上升趨勢較明顯，其中有10站相關(guān)系數(shù)超過0.05顯著性水平，7站相關(guān)系數(shù)超過0.1顯著性水平；7月月平均大氣可降水量只有雙遼上升趨勢較明顯，相關(guān)系數(shù)超過0.1顯著性水平；8月各測站的月平均大氣可降水量變化趨勢均未通過顯著性檢驗，說明變化趨勢不顯著。表1列出了年均和6月平均大氣可降水量變化趨勢通過顯著性檢驗的測站和其顯著性水平。6大氣可降水量分布型式(1）吉林省年均大氣可降水量自西向東大體上呈現(xiàn)少—多—次少—次多的分布型式。白城地區(qū)西部最少，地處吉林省東部的羅子溝、長白周邊與白城地區(qū)接近；東南部的集安周邊最大，然后向中部地區(qū)擴(kuò)展，在四平、長春—吉林、白山西有較大范圍的大值區(qū)域；延邊地區(qū)南部以琿春為中心是次多區(qū)域。(2）吉林省6月月平均大氣可降水量自西向東大體上呈現(xiàn)少—多—少的分布型式。東南部的集安周邊最大，而后向中部地區(qū)擴(kuò)展，在松原東—吉林、白山西有較大范圍的大值區(qū)域；敦化周邊、延邊北、白山東較少，其中羅子溝和長白周邊最少。(3）吉林省7月月平均大氣可降水量自西向東大體上呈現(xiàn)次多—多—次多—少的分布型式。集安周邊、四平—長春東南—吉林西南—遼源西、輝南周邊是明顯的大值中心；從松原—吉林西、通化有較大范圍的大值區(qū)域；白城地區(qū)多于延邊地區(qū)，羅子溝和長白周邊最少。(4）吉林省8月月平均大氣可降水量自西向東大體上呈現(xiàn)少—多—少—次多的分布型式。東南部的集安周邊最大，而后向中部地區(qū)擴(kuò)展，從松原東—吉林、白山西有較大范圍的大值區(qū)域；延邊地區(qū)南部以琿春為中心是次多區(qū)域；羅子溝和長白周邊最少。(5）對比分析年均和汛期各月大氣可降水量分布與降水分布顯示，大體上是水汽含量多的區(qū)域降水量也大。吉林省西部與延邊西、白山東存在大氣可降水量值相仿，但降水差別較大的現(xiàn)象，這應(yīng)是受地形、地勢影響，使得上述地區(qū)天氣系統(tǒng)的動力條件不同，造成其雖然水汽條件