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沈阳市1951—2014年降水变化特征分析

放大字体  缩小字体 发布日期:2015-06-15  浏览次数:317
  摘 要:利用沈阳市1951-2014年降水资料,运用气候统计诊断分析方法,研究了沈阳市近64a降水变化特征。结果表明:沈阳市5~9月是年降水量减少的主要时间段,平均每10a减少约24.471mm,近64a降水线性减少达156.6mm,在1975、1976年出现气候突变,突变后的1976-2014年比突变前的1951-1975年降水量平均减少99.3mm;春季表现为增加趋势,平均每10a增加12.0mm。分析结果对沈阳市水资源可持续开发、中长期降水评估、农业结构调整具有参考意义。
  关键词:降水;特征;趋势;沈阳市
  中图分类号 P333 文献标识码 A 文章编号 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
  大气降水是水资源的重要组成部分[1-2],是水资源的重要补给源。在气候变暖的背景下,水文循环发生了巨大的变化,加剧了水资源变化的复杂性。在人类对水资源长期依赖的现实情况下,分析降水变化特征具有重要的实际意义,可以为区域发展以及农业项目决策提供科学依据[3-4],有利于了解区域内水资源变化的特性。有较多学者对不同区域的降水状况和特征变化进行了分析,对地方水资源建设及农业用水起到了推动作用,如袁应泽等[5]研究了南郑春玉米生产期历年降水分布规律;王伟宏等[6]研究了皖东南地区的降水变化趋势;左洪超等[7]研究了中国近50a气温及降水量的变化趋势;高歌等[8]研究了华北地区气候变化对水资源的影响。本文以沈阳市为研究区域,分析了1951-2014年降水量变化特征、大田生产期与设施农业生产期、四季降水变化特征,从而研究降水变化趋势对不同气候的响应程度、不同时间尺度降水量的年代际变化特征。研究成果对沈阳市水资源可持续开发、中长期降水评估、农业用水等具有重要意义。
  1 材料与方法
  1.1 资料来源 研究资料选自沈阳市具有代表性的东陵区地面气象观测站1951-2014年累年各月降水量资料,并分别统计5~9月大田作物生长期、9月至翌年5月设施农业生产期、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 结果与分析
  2.1 年降水量变化 沈阳市年降水量累年平均值为708.6mm,最少年降水量为359.8mm(2014年),最多年降水量为1 055.3mm(1953年),极差为695.5mm,极比为2.9。依据标准偏差分析,年降水正常值在556.8~860.4mm,异常偏多(>860.4mm)有12a,几率为18.8%,异常偏少(<556.8mm)有8a,几率为12.5%。图1显示,年降水量年际变化呈减少趋势,线性方程为y=-1.9898x+773.27,气候倾向率为-19.898mm/10a,近64a降水线性减少127.3mm。从各个年代际分析看,20世纪50年代降水量最多为835.5mm,20世纪70年代最少为675.24mm,21世纪的前4a(2011-2014年)中出现2a异常偏少年,平均降水量降至604.9mm,其它各年代降水量较为接近,在686.2~711.1mm。根据有序聚类最优分割法,在1975年、1976年出现降水年际变化由多转少突变,突变之前(1951-1975年)降水量为755.1mm,突变之后(1976-2014年)降水量平均为678.8mm,平均减少76.3mm。
  2.2 大田作物生长期降水量变化 沈阳市农作物生长季(5~9月)降水量累年平均值为564.6mm,占年降水量的79.7%,最少年降水量为284.6mm(2000年),最多年降水量为955.0mm(1953年),极差为653.9mm,极比为3.2。依据标准偏差分析,5~9月降水正常值在420.4~708.8mm,异常偏多(>708.8mm)有13a,几率为20.3%,异常偏少(<420.4mm)有9a,几率为14.1%。图2显示,5~9月降水量年际变化呈减少趋势,线性方程为y=-2.4471x+644.13,气候倾向率为-24.471mm/10a,近64a降水线性减少156.6mm。从各个年代际分析看,20世纪50年代降水量最多为699.0mm,20世纪70年代和2000年最少,分别为523.3和532.1mm,21世纪的前4a(2011-2014年)中出现了2a异常偏少年,平均降水量为467.7mm,其它各年代降水量较为接近,在551.8~567.2mm。根据有序聚类最优分割法,在1975年、1976年大田作物生长季降水量年际变化由多转少突变,突变之前(1951-1975年)降水量为619.0mm,突变之后(1976-2014年)降水量平均为529.7mm,平均减少99.3mm。
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  2.3 设施农业生产期降水量变化 沈阳市设施农业生产期(9月至翌年5月)降水量累年平均值为270.3mm,占年降水量的38.1%,最少年降水量为117.4(1962年),最多年降水量为428.0mm(1962年),极差为310.6mm,极比为3.6。依据标准偏差分析,9月至翌年5月降水正常值在208.0~332.6mm,异常偏多(>332.6mm)、异常偏少(<208.0mm)各有11a,几率均为17.2%。图2显示,9月至翌年5月降水量线性方程为y=-0.4341x+284.38,年际变化呈弱减少趋势,气候倾向率为-4.341mm/10a,近64a降水线性减少26.0mm。从各个年代际分析看,20世纪70年代降水量最多为308.7mm,其次是20世纪50年代降水量为292.8mm,20世纪90年代最少为228.8mm。设施农业生产期降水量年际、年代际变化幅度较小,趋势变化不明显,不存在降水突变现象。
  2.4 四季降水量变化 结合表1分析可知,春季降水量占全年的15.6%,年际间离散度较大,极差为203.2mm,极比高达6.8,正常降水量在70.1~149.5mm,异常偏多有10a,几率为15.6%;异常偏少有12a,几率为18.8%。春季降水量年际变化呈现出增加趋势,每10a增加12.0mm,但在1951-2014年期间不存在气候突变现象。夏季降水量占全年的61.9%,年际间离散度较春季小,极差为639.1mm,极比为3.8;正常降水量在308.2~568.4mm,异常偏多有12a,几率为18.8%;异常偏少有12a,几率为18.8%。夏季降水量年际变化呈减少趋势,每10a减少102.7mm,并且在1975、1976年出现由多到少气候突变点,突变之前(1951-1975年)降水量平均为475.3mm,突变之后(1976-2014年)降水量平均为415.5mm,相对减少59.8mm。秋季降水量占全年的19.0%,年际间离散度较大,极差为147.6mm,极比为8.3;正常降水量在82.0~186.6mm,异常偏多有10a,几率为15.6%;异常偏少有8a,几率为12.5%。秋季降水量年际变化呈减少趋势,每10a减少39.7mm,并且在1978、1979年出现由多到少气候突变点,突变之前(1951-1978年)降水量平均为149.2mm,突变之后(1979-2014年)降水量平均为122.6mm,相对减少26.6mm。冬季降水量占全年的3.6%,年际间离散度很大,极差为66.0mm,极比高达25.4,正常降水量在9.9~40.5mm,异常偏多有10a,几率为15.6%;异常偏少有7a,几率为10.9%。冬季降水量年际趋势变化平稳,在1951-2014年间不存在气候突变现象。
  3 结论与讨论
  (1)从分析结果看,沈阳市年降水总量、大田农作物生长季降水量以及夏季、秋季降水量年际变化表现出减少趋势,并分别以-19.898mm/10a、-24.471mm/10a、
  -16.044mm/10a、-6.198mm/10a的气候倾向率在减少,其主要降水量减少时段在5~10月。5~9月是大田作物和水田作物生长时期,此阶段降水量减少对常规作物生长发育影响较大,可能因水分不足表现出干旱现象,从而影响了作物的产量和质量。设施农业生产期和冬季的降水量年际变化趋势较平稳,而春季降水量则表现为增加趋势,冬春时节降水量增加对设施农业有百害无一利,当雨雪增加的同时阴天降温均对设施(大棚)农业构成灾害性威胁。
  (2)年降水总量、大田农作物生长季降水量和夏季降水量年际变化在1975年、1976年出现由多转少气候突变,突变前(1951-1975年)后(1976-2014年)平均降水量分别减少76.3mm、99.3mm、59.8mm;秋季降水量在1978、1979年出现气候突变,突变前后降水量平均减少26.6mm。
  (3)沈阳市因极端天气所引发洪涝及干旱灾害较明显,例如,1972、1999、2014年因降水量少造成大田作物缺水而减产;2007、2009、2010年因冬春季节降水阴天较多造成塑料大棚蔬菜生产损失严重。
  (4)对沈阳市降水变化及特征分析结果,可以了解和掌握沈阳区域降水空间分布特征,为农业生产结构调整,为水资源开发利用研究提供参考。
  参考文献
  [1]胡汝骥,马虹,樊自立,等.新疆水资源对气候变化的响应[J].自然资源学报,2002,17(1):22-27.
  [2]高歌,李维京.华北地区气候变化对水资源的影响及2003年水资源预评估[J].气象,2003,29(8):22-25.
  [3]唐蕴,王浩,研登华,等.近50年东北地区降水的时空分布研究[J].地理科学,2005,25(2):172-176.
  [4]王晓霞,徐宗学,阮本请.天津市降水量变化趋势的时空分布特征[J].干旱区资源与环境,2008,22(9):92-96.
  [5]袁应泽.从降水量看干旱对南郑春玉米生产的影响[J].中国农学通报,2004,20(5):256-258
  [6]王伟宏,孙秀邦,王周青.1960-2005年皖东南降水变化分析[J].中国农学通报,2010,26(7):279-281.
  [7]左洪超,吕世华,胡隐樵.中国近50年气温及降水量的变化趋势分析[J].高原气象,2004,24(2):238-244.
  [8]高歌,李维京.华北地区气候变化对水资源的影响及2003年水资源预评估[J].气象,2003,29(8):22-25.
  [9]魏凤英.现代气候统计诊断与预测技术[M].北京:气象出版社,2007,5:13-204.
  [10]安维默.用Excel管理和分析数据[M].北京:人民邮电出版社,2003,3:208-263.
  [11]王国庆,贾西安,陈江南,等.人类活动对水文时间序列的显著干扰点分析——以黄河中游无定河流域为例[J].西北水资源与水工程,2001,12(3):13-16.
  (责编:张宏民)
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