近50年长江流域降水日数的演变趋势

　第17卷第2期

2008年3月

长江流域资源与环境

Resources and Environment in t he Yangtze Basin

Vol.17No.2

Mar.2008

文章编号:100428227(2008)022*******

近50年长江流域降水日数的演变趋势

吴宜进1,熊安元2,姜　彤3,王学雷4

(1.华中师范大学城市与环境科学学院,湖北武汉430079;2.国家气象局气象中心,北京100081;

3.中国科学院南京地理与湖泊研究所,江苏南京210008;

4.中国科学院测量与地球物理研究所,湖北武汉430077)

摘　要:通过分析不同强度降水量(大于75百分位和大于95百分位降水,下同)对应降水日数,研究了长江流域1951～2000年逐年和年代际降水日数变化趋势。大于75百分位的降水日数在上游以及中游的北岸增加趋势最显著,四川盆地是唯一显示减少趋势的地区。同样,大于95百分位的降水日数在中游和下游也表现出十分明显的增加趋势,呈现减少趋势的仍然是四川盆地,并略向其北方延伸。详细分析每10年的平均降水日数的距平发现,大于75百分位降水日数最大的正距平集中在中游的1980s、1990s和下游的1980s。最大的负距平也是在中游地区,发生在1950～1979年。因此,中游的降水日数增加的幅度最大。对于大于95百分位降水日数,长江流域中游和下游的变化趋势也是一致的,在1960s和1970s的负距平后,都出现较大的正距平。上游降水日数的年际变化要小于中下游。比较不同百分位降水日数的变化趋势,可将长江流域1950～2000年降水日数的变化趋势分为3种类型:(1)在大于75百分位降水日数增加的同时,大于95百分位降水日数却有所减少;(2)大于75和大于95百分位降水日数同时呈减少的趋势;(3)大于75和大于95百分位降水日数同时呈增加趋势。

关键词:长江流域;降水日数;变化趋势

文献标识码:A

20世纪全球变暖成为了气候学的热门话题。近年来在许多国家发生的干旱与洪涝促使人们进一步深化研究对全球变暖及其对降水的可能影响。世界气象组织(WMO)预警①,全球变暖可能会使极端气候事件发生的频率和强度增加。气候变化政府间合作委员会(IPCC)[1]指出,大气中温室气体浓度的增加很可能会使全球平均气温每十年增加0115～013℃,而对不同地区降水和蒸发率的影响则存在区域差异。Hof mann等[2]则指出,就全球尺度而言,气候变化所导致的海洋和大气环流的变化反过来又会影响气温和降水。

不容置疑,全球地面平均气温(SA T)或北半球地面平均气温(SA T)自19世纪末以来一直处于上升状况。但有些科学家认为,世界平均降水量并没有形成明显的增加趋势。这是由于降水的时空分布较气温更加不稳定的原因所致。然而,对上世纪平均降水的分析表明,世界许多地区存在引人注目的迹象,表示降水量增加趋势的存在[3,4]。这个结论基于来自不同地区的许多证据。Karl等[5],Karl和Knight[6]提供了美国极端降水(日降水大于50 mm)在统计上呈显著增长的证据。Suppiah和Hennessy[7]发现了澳大利亚高百分位降水(如百分位为90和95降水量的强降水事件)存在显著增长趋势。Hop kins和Holland[8]也证明了在澳大利亚东部伴随东部海岸飓风的强降水日数的增加。Iwashima和Yamamoto[9]分析1890～1980年日本观测站日降水数据后得出,在近些年有很多测站观测到了有记录以来最高、次高及第3位降水记录。由此认为日本的极端降水发生的年数在整个20世纪呈增长趋势。Tosnis[10]指出,美国、欧洲和澳大利亚地区的月降水总量在过去100年也有增加的趋势。Beniston等[11]的结论认为,在更为温暖的全球气候背景下,预计降水事件将会显著增多。这一经验性结论被Schaer等[12]的数学模式模拟结果所证实。

收稿日期:2006212211;修回日期:2007203227

基金项目:国家科技基础条件平台项目“气象科技数据共享中心”(2005D KA31700);中国科学院知识创新工程重要方向项目“长江中下游洪水孕灾环境变化、致灾机理与减灾对策”(KZCX32SW2331);中国科学院南京地理与湖泊研究所知识创新工程所长专项基金“2050年前长江灾害性洪水趋势与致灾环境演化预研究”(No.SS220007)

作者简介:吴宜进(1963～　),男,江西省九江人,博士,教授,主要研究方向为气候变化.

①/htdocs/xxlr.asp?menulb=249国内外动态&menujb=2)

IPCC [1,3]指出气候模型模拟的结果一致表明由于温

室气体增加导致的全球变暖将会使全球,尤其是中

高纬度地区的降水增加。

长江流域的若干区域的观测资料也显示日降水量存在着变率增大的趋势。有些测站,如湖南省张家界、江苏省南京和安徽省滁县等站2003年的最大日降水超过了历史最高记录①。任国玉等[13]在分析了1960～2001降水资料得出,长江流域夏季和冬季面雨量呈显著的增长趋势。龚道溢等[14]通过对长江中下游地区32个测站1951年以来的降水记录以及上海、南京等6个站120年降水序列的分析,发现1990年代是长江中下游地区近百年来降水最多的10年。降水的偏多导致洪涝发生的频率及强度都加强,并认为20世纪90年代北方地区偏强的向南经向风异常可能是造成长江中下游地区降水偏多的主要原因。当然90年代的降水偏多有可能是降水量长期变化趋势中周期振动的结果。例如,王绍武等[15]对我国110°E 以东35个站近百年来年降水量变化趋势进行了分析,认为近百年来我国年降水量变化趋势只有约+011%/100a 。而年降水量的功率谱分析结果显示年降水量有两个突出周期,分别是

313a 和2617a 。其中2617a 说明我国降水有显著的

年代际尺度的变化,而并非全为气候变化趋势。

本文着重研究长江流域降水日数的变化趋势。在长江流域,年降水量还不能完全反映降水对社会经济的影响。这是由于在不同年份即使降水量相同,但小降水事件和大降水事件发生次数的比例则可能存在差异,而不同强度降水(小降水事件和大降水事件)的所产生的效应则存在着差异。例如,小降水事件的多少对农业生产有比较大的影响,特别是在春季,往往使农作物光合作用差,引发渍害,如果再加上低温环境,容易导致烂秧等。而大降水事件的发生常引发流域的洪水、山洪、溃堤以及涝灾等等。对此,本文根据降水量的大小分离出不同强度的降水,在此基础上分析和比较不同强度降水日数的时空变化特征。

1　数据和方法

图1为本文所选站点分布:根据站点均匀分布的原则,选用流域内具有代表性的24个测站1951～2000年的日降水资料进行计算分析。

①http :///shownews.asp ?newsid =

2405

图1　长江流域气象站点分布

Fig.1　Distribution of Meteorological Stations in the Yangtze Basin

国家气象中心定义日降水超过50mm 为暴雨。但在长江流域的一些地区,这样的定义会对准确预报洪水会带来一定的误差。因为一些支流在特定情况下,在日降水量少于50mm 时也能产生较大流量,引发灾害。为解决这个问题,本文运用年降水量

75百分位和95百分位(即指在全年的逐日降水量的自小至大排序中,分别大于75%和95%处的降水量,下同)来定义降水程度,分别代表小降水事件和大降水事件。在分析这两个降水量逐年总日数的时空分布基础上,采用Mann 2kendall (M 2K )方法检测了其1951～2000年的变化趋势。

2　长江流域75百分位和95百分位降

水量的空间分布

如图2所示,长江流域不同观测站75百分位降水量在011～213mm ,从位于西北部的天水站011mm 的最低值向东南部的几个降水中心(鄂西、汉中、零陵和赣州等)逐渐增加。所有这些降水中心都位于长江南岸。95百分位降水量在818～2511mm ,其地理分布(图略)也有从西北最小降水量的天水(818mm )向东南最大降水量的南昌(2511mm )增加的趋势。

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