极端降水事件变化趋势与突变特征数据分析

极端降水事件变化趋势与突变特征数据分析

摘要应用博州地区1958-2015年5-9月4个基本站逐日降水记录数据，采用百分位的方法确定了博州4个站极端降水量的阈值。并通过运用Mann—Kendall检验法和累计距平检验方法进行比较分析，得出各站夏季极端降水的突变特征。结果表明：博州地区极端降水量、频率、强度均呈增多趋势。通过检验分别确定了四个测站的突变点，极端降水频率与极端降水量呈较好的正相关。

关键词极端降水；突变；极端降水量

1 资料和研究方法

1.1 资料

资料来源于博州气象局整编的博乐市、温泉、精河、山口4个测站的5-9月逐日降水量数据集，时间段为1958-2015年。

1.2 研究方法

目前国际上在气候极值变化研究中最常用的是采用某个百分位值（一般取为9O ）作为极端值的阈值，大于或等于这个阈值的值被认为是极值，该事件可以认为是极端事件。

本文主要讨论5-9月的降水情况。运用百分位法，确定端降水阈值。

数值等级内变量发生的频数，指变量在不大于该数值等级内的频数，即变量小于等于某上限值的发生频数。因此，若变量为日降水量，则当日降水量累积频率达到一定的概率分布（一般90%）时，可将此概率分布所对应的降水临界值定义为极端降水的阈值，并认为该日发生极端降水事件[2]。

2 极端降水的变化特征

2.1 降水阈值的空间分布

博州极端降水阈值分布在8.6～5.3mm/d之问，平均阈值为6.9mm/d。极端降水阈值西部偏大，东部偏小，温泉、博乐的阈值在平均值以上，山口、精河阈值偏小。

选取阈值最大的温泉和阈值最小的精河进行降水的频率的分析，分析得各站降水的频率都呈明显的递增趋势，主要分布在2mm以内，其中在0.1～1.1mm之间降水的次数最多，精河超过2mm降水的频率几乎都在10以下，温泉在20以下。

2.2 年极端降水量趋势分析及突变检验

近58年博州四个测站的极端降水量均呈上升趋势，线性倾向率为8.127（温泉）～1.34mm（博乐）/l0a，1998年温泉县站的极端降水量达到最大值202.2mm，年平均极端降水量为60.96（温泉）～24.10mm（精河）。总体上，近58年来博州各站极端降水量呈增多趋势，但在長期的气候变化过程中存在着突变性。

在温泉站极端降水量M—K突变检验中，UF是按时间序列的统计量，UB 是时间逆序列的统计量，若两条曲线在临界线之间出现交点，那么交点所对应的时刻便是突变开始的时间。对年极端降水量做M—K突变检验，1958-1967年UF值在逐渐减小，年极端降水量呈减少趋势；1968年以来UF值逐渐增大，极端降水量逐渐增加；UF和UB曲线在1985年相交，在0.01信度线之间，即1985年为突变点。同理对博乐、阿拉山口、精河做M-K检验，确定突变年份分别为1998、1997、1981。

2.3 极端频次趋势分析及突变检验

博州4个测站极端降水事件的年平均降水日数趋势分析结果表明，极端降水日数变化趋势不明显，每10a约上升0.491（温泉）～0.158d（博乐）。四个测站1958-2015年极端降水频数最多的年份分别是2000年（博乐）、1998年（温泉）、2004年（阿拉山口）、2000年（精河），均在10次左右。但是极端降水的日数存在显著的突变性[1]。

2.4 极端降水的强度趋势分析及突变检验

通过对精河站极端降水强度的突变检验发现，1976年附近UF值开始逐渐增大，和UB曲线有12个交点，分别为1958、1959、1960、1962、1964、1966、1967、1973、1976、2007、2010、2014年。利用累计距平进行信度检验确定突变点，得1976年附近的突变点是可信的。即1976年附近为突变点。1958-1976年的平均值为7.5mm/d，1977-2015年的平均值为9.1mm/d，1977-2015比1958—1976年增加幅度达1.6mm/d。同理对博乐、温泉、阿拉山口做M-K检验，确定突变年份分别为1976、1985、2000。

精河站极端降水强度的M—K突变检验。

3 结束语

（1）近58a来，博州地区的极端降水量呈现增加的趋势，线性倾向率为每10a增加8.127（温泉）～1.34mm（博乐）。博乐、温泉、阿拉山口、精河的突变年份分别为：1998、1985、1997、1981。

（2）极端降水频率也呈增加的趋势，每10a约上升0.491（温泉）～0.158d （博乐）。博乐、温泉、阿拉山口、精河的突变年份分别为：2000、1990、1998、

1998。

（3）极端降水强度呈弱增强。趋势值为0.432～0.144mm/d/10a。博乐、温泉、阿拉山口、精河的突变年份分别为：1976、1985、1976、2000。

以上分析结果表明：年极端降水日数呈现出与极端降水量相似的变化趋势，空间分布上也基本一致，极端降水频率与极端降水量成较好的正相关。极端降水量的增加可能是由极端降水日数的增加和极端降水强度的增强共同引起的。

参考文献

[1] 章毅之.基于日降水量的江西省极端降水变化研究[J].气象与减灾研究，2007，30（4）：33-36.

[2] 赵勇，邓学良，李秦，等.天山地区夏季极端降水特征及气候变化[J].冰川冻土，2010，32（5）：927-934.

哈斯提尔·金思（1989-），男，哈萨克族；学历：大学本科，现就职单位：博州气象局，研究方向：人工影响天气工作。