华北地区秋季降水的时空变化特征分析

华北地区秋季降水的时空变化特征分析摘要利用我国华北地区17个站1951—2003年的降水资料，分析了华北地区秋季降水变化的时空特征。

结果表明：秋季降水量在20世纪60年代和80年代相对偏少，70年代年际变化显著，50年代与90年代属于雨水丰沛期，多雨期与少雨期交替出现，整体为弱的减少趋势，从降水减少程度看，华北地区东北部变化比西南部显著。

关键词秋季降水；时空变化；特征；华北地区中图分类号 p426.62+3 文献标识码 a 文章编号 1007-5739（2013）07-0262-03有关研究表明，近年来我国降水量以-12.66 mm/10年速度减少，除湖北、四川部分地区外，全国降水都呈减少的趋势，并且具有突变性。

在20世纪20年代和60年代中期发生了2次气候由湿变干的气候突变。

由于我国地形复杂，各地降水量不但平均状况具有显著差异，其年际变化的地域性也十分明显。

江志红等[1]应用方差极大准则下的正交旋转因子分析，对我国近40年标准化年降水量场序列进行客观区划。

结果表明：全国降水全场可明显划分成十大区域，它们各自其有不同的旱涝变化特征。

例如：华北区和黄河中上游区变干趋势最为显著；西北地区和淮河、长江中上游地区略有变湿；而长江中下游、东北及、珠江流域、华南沿海地区长期趋势呈波动变化，80年代年降水量略低于50年代。

其中1965年和1980年发生了2次跃变，使得20世纪80年代干旱尤为严重[2]。

7—8月是华北地区旱涝最易发生的月份。

夏季和秋季的降水在年降水中所占的百分比有随时间轻微减小的趋势，而春季和冬季降水百分比有随时间有略有增大的趋势，1996—1997年左右有1个突变。

降水的年代际变化明显。

四季降水有2.5年至5～6年的主周期[3]。

陆日宇[4]利用1951—1996年华北地区17个站的月降水资料，分析了华北地区夏季各月降水的年代际变化特征。

结果表明：6月降水量较少，且在年代际变化上没有表现出减少趋势；7月降水量较多，年代际变化较大，80年代最少；8月的降水量在年代际变化上表现出线性减少的趋势并呈准10年周期的振荡。

7月和8月的降水量均在60年代中期和从70年代末至80年代初有2次明显的减少。

周连童等[5]则分析了华北春季降水的变化特征。

分析表明，华北地区春季降水具有明显的年代际变化，1951—1965年华北地区春季降水略偏少，1966—1976年华北地区春季降水更加偏少，春旱较严重，1977—2000年为华北春季降水明显偏多，此时期5—6月降水比1966—1976年明显增多；并且分析结果也表明了华北地区和黄河流域春季降水存在着与夏季降水相反的年代际变化特征。

本文主要分析华北地区1951—2003年秋季降水的时空变化特征。

1 数据来源与研究方法1.1 数据来源本文采用的资料为国家气象中心整编的1951年1月至2003年12月我国160站的月总降水量，其中9—11月的总降水量代表秋季降水量。

1.2 统计方法本文使用的方法主要有线性倾向估计。

线性倾向估计：用xi表示样本量为n的某一气候变量，用ti表示xi所对应的时间建立xi 与ti之间的一元线性回归方程为：式（1）～（2）中回归系数b为倾向值。

回归系数b的符号表示气候变量x的趋势倾向。

b的符号为正，即当b>0时，说明随着t的增加x呈上升趋势；当b的符号为负，即b0时，b>0，说明x 随时间t的增加呈上升趋势；当rra，表明x随时间t的变化是显著的，否则表明变化趋势是不显著的。

2 华北地区秋季降水变化特征分析2.1 年代际变化特征2.1.1 空间分布。

从图1a可以看出，20世纪50年代华北大部分地区降水距平为正，只有少数地区降水距平为负，北部降水偏多，南部偏少。

河北以及山西是降水偏多的地区，山东和河南相对降水偏少；高值中心为北京，距平值为69.96 mm，是降水最多的地区，山东济南是降水最少的，距平值为 -10.97 mm；距平值为负的地区为青岛、潍坊、济南以及菏泽，降水很少。

60年代（图1b），从数值上看，降水量比50年代减少，减少幅度最大的是河北地区；50年代降水最多的北京距平值由69.96 mm减少至3.28 mm，减少了66.68 mm，是减少幅度最大的地区，山西地区降水也减少，而河南与山东地区则降水增多；高中心为山东济南，距平值为31.17 mm，低中心为河北承德，值为-27.48 mm，降水最多。

70年代（图1c），华北大部分地区降水继续减少，大部分地区为负距平，整体上减少幅度比60年代大；其中，河北西部是降水最少的地区，低中心为北京，距平值为-33.22 mm，也是降水减少幅度最大的地区，距平值减小了36.50 mm，河北东部降水反而增多，承德是降水最多的地区，距平值为12.84 mm；60年代降水增多的山东降水也减少，不过与其他地区相比，降水相对偏多；山西地区降水仍然呈减少趋势。

80年代（图1d），华北均为负距平（除天津、邢台），并且数值较低，表明华北在80年代降水很少，可以认为80年代秋季相对干旱；山西、河南及山东半岛降水偏少，山东半岛低中心为青岛，是降水最少的地区，距平值由70年代的5.45 mm降到了-46.75 mm，减少了52.20 mm，也是降水量减少幅度最大的地区；山东西部和河北是降水减少幅度相对较小的地区，河北邢台降水最多，距平值为13.91 mm，天津地区降水也相对较多。

到了90年代（图1e），降水增多，大部分地区为正距平，只有3～4个测站为负值；山西地区和山东半岛是降水较多的地区，也是降水增加幅度最大的区域；山东半岛有1个高中心——青岛，距平值为35.25 mm，而80年代青岛是降水最少的地区，降水增加幅度最大；河北东北部和山东西南部降水相对偏多，河北西部是降水最少的地区，低中心——北京，距平值为-10.02 mm。

到了21世纪4年（2000—2003年）（图1f），与20世纪90年代相比，从数值上看，降水减少，大部分地区为负值，只有河南地区降水相对偏多；河北北部降水减少，减少幅度也很大，是降水最少的地区；低值中心为承德，距平值为-52.36 mm，降水最少。

综上所述，在这53年中华北秋季降水距平经历了正负交替的过程，降水有弱的减少趋势，东北部变化比西南部显著；20世纪60年代和80年代降水相对偏少，70年代年际变化显著，50年代与90年代属于雨水丰沛期。

2.1.2 时间演变。

从表1可以看出，20世纪60年代比50年代平均秋季降水量只减少了1.2 mm，基本没有变化，70年代降水量比60年代减少了18.53 mm，减少了17.25%，减少幅度较大；80年代秋季降水量是最少的，降水量仅为99.71 mm，与50年代相比，降水量减少了27.37%，减少幅度很大；到了90年代降水量增大到了128.96 mm，增加了29.34%，平均秋季降水量为最多的年代；2000—2003年这4年，降水量与20世纪90年代相比又有所下降。

华北地区秋季降水量和年降水量的趋势系数（回归系数）分别为-0.291 3和-2.271 0。

由此可以看出，秋季和年降水量的趋势系数都为负，两者与时间呈负相关，秋季与年降水量都有随时间减少的趋势；年降水量趋势系数比秋季的大，说明年降水量减少速率较大，秋季降水量减少速率较小，为弱的减少趋势。

2.2 年际变化特征2.2.1 空间分布特征。

图2给出了秋季降水量年际变化的程度。

河北东北地区、山西西部以及山东半岛年际变化速率较大，山东西南地区、河南东北地区、河北西南部及山西东部年际变率相对较小；降水量年际变率达到70 mm/年的地区有北京、天津、青岛、烟台、太原、临汾等地区，降水量变化程度较大；年际变率最大的地区是济南，为90.87 mm/年，石家庄是降水量年际变率最小的地区，为5.77 mm/年。

2.2.2 时间变化特征。

图3表现了秋季降水量年际变化的时间变化特征。

从图3可以看出，以标准化值|σ|>1作为标准，定出的多雨年有1952年、1961年、1963年、1978年、1991年、1992年；少雨的年份有1964年、1975年、1979年、1980年、1981年、1987年、1990年、2001年。

总体看，20世纪60年代以前秋季降水偏少，50年代后期开始增多，到1961年达到最高点，之后降水又开始减少，减少幅度很大，1964年达到53年中降水量最少，之后降水量又开始减少，从70年代中期降水逐渐减少，中间年份降水有增有减，不断变化，从1987年降水量又呈上升趋势，降水量偏多，到了1992年达到峰点，并开始有减少趋势。

总的来说，在50—60年代降水偏多，之后虽也有增加趋势，但整体是弱的减少趋势，降水量逐渐减少。

3 结论华北地区秋季多雨期与少雨期交替出现，20世纪60年代和80年代降水相对偏少，70年代年际变化显著，50年代与90年代属于雨水丰沛期，华北秋季降水整体上为弱的减少趋势。

华北东北部降水量变化比西南部显著。

4 参考文献[1] 江志红，丁裕国.近40年我国降水量年际变化的区域性特征[j].南京气象学院学报，2000，17（1）：56-58.[2] 杨修群，谢倩，朱益民，等.华北降水年代际变化特征及相关的海气异常型[j].地球物理学报，2005，48（4）：78-79.[3] 孙燕，王谦谦，钱永甫，等.华北汛期降水异常与100 hpa 高度场异常的关系[j].气象科学，2003，23（4）：418-425.[4] 陆日宇.华北夏季不同月份降水的年代际变化[j].高原气象，1999，18（4）：509.[5] 周连童，黄荣辉.我国华北地区春季降水的年代际变化特征及其可能成因的探讨[j].气候与环境研究，2006，11（4）：442.。