温度变化和土地利用变化对城市降水的影响

异 分 析 ； １８ 对 ９ ８年 、０ １ 和 ２０ ２０ 年 ０ ８年 郑 州 市 土 地 利 用 情 况 进 行 了对 比分 析 ． 果 表 明 ： 着 城 市 化 进 程 的 不 结 随 断 发 展 ， 州 市 年 均 温 度 呈 升 高 趋 势 ， 均 降 水 量 呈 微 弱 减 少 趋 势 ， 季 降 水 量 变 化 明 显 ， 季 干 旱 、 季 洪 郑 年 四 春 夏 涝更容易出现 ， 水量 、 度波动明显 ， 端 水文事件出现频率增大 ， 涝频次增加 ， 度加大． 降 温 极 旱 强 关 键 词 ： 市 降 水 ； 度 ； 地 利 用 ／ 被 变 化 （ Ｕ Ｃ ； 文 变 异 分 析 ； 州 市 城 温 土 覆 Ｌ Ｃ ）水 郑
Ｊｎ ０ １ ｕ ．２ １
文 章 编 号 ： ０ ２— ６ ４ ２ １ ） ３— ０ １ ０ １０ ５ ３ （０ １ ０ ０ １ — ４
温 度 变 化 和 土 地 利 用 变 化 对 城 市 降 水 的 影 响
鲍 建腾 ，范 梦歌
（ 郑州 大 学 水 利 与 环 境 学 院 ， 南 郑 州 ４ ０ ０ ） 河 ５０ １
列 存在 变异 ， 且变 异程 度为 强变 异
表 １ 变 异 程 度分 级 表
定 不 同显 著水 平下 相 关 系数 最 低 值
５ ８ａ的温度 和 降水序 列进行 变 异分析 ．
， 郑 州 市 对
２ ３ 土 地利 用变 化对 降水 过程 影响 的分析 方 法 ．
采 用文 献 ［ ０］ 出 的 基 于 水 文 统 计 数 据 的分 １ 提 析 方法 （ ａｉ ａ ｍ ｔ ｄ ， 郑 州 市 １８ － ２ ０ Ｒ ｔ ｎｌ ｅ ｏ ） 对 ｏ ｈ ９ ８ ０ ８年 长 期 降水观 测数 据和 土地 利用 变化数 据 进行统 计分 析 ， 土地 利 用 类 型划 分 为 耕地 、 地 、 将 林 草地 、 域 、 水
全球 变 暖背 景下 大气 环流 的调 整也 是 影 响降水 的直
接 因素 ｊ ．
２ 资 料 来 源 与 处 理 方 法
２ １ 资 料来 源 ．
笔者 对文 献 ［ ］ 出的水 文变 异 诊 断 系 统进 行 ３提 了简 化 ， 对温 度 、 降水 变化 进行 年 际 以及 季度 变 化趋 势进行 了分析 ， 运 用 统 计 分 析 技术 对 郑 州 市 城 市 并
特 征 。 。 ．
为 了能够将 土地 利用 变化 数据 与降 水序 列进 行
＊
同步 统计分 析 ， 选择 受 人 类 活 动影 响较 大 的耕 地 和
建 设用 地 ２种土 地 类 型 ， 别利 用 分 段 线 性 插 补 技 分 术 ¨ 获 得 １８－２０ ， ９ ８ ０ ８年 ２ １ａ连 续 的 土 地 利用 变
降水 有所增 加 ， 降水 变化 率为 ０ ５ ５ｍｍ ａ ．４ ／ ．
分级 表 （ 见表 １ ， 知 郑 州市 年 平 均 温 度 时 间序 ）可
第３ ２卷 第 ３期
鲍 建 腾 ， ： 温 度 变 化 和 土 地 利 用 变 化 对 城 市 降水 的 影 响 等
吕 ｇ
●
上 在均值 附 近波动 ， 化 不 明显 ． 列 的 Ｈ ｒ 系 数 变 序 ｕｓ ｔ
值 Ｈ＝ ． ８ Ｃ ０ １ ， 显著性 水平 ａ＝ ． ５的 ０ ５ ， （）＝ ． ２ 在 ００
的统计 关 系 ， 究两 者是 否存在 显 著 的相关 关系 ． 探
３ 温度 和 降水 量 变 化 规 律
＝
其 中春季 温度 变化 率 为 ０ ３ ２℃／ ， 季 温 度变 化 ．７ ａ冬
率 为 ０ ３ ５ｏ ／ ． ． ６ Ｃ ａ 郑州 市属 于 暖温带 季风 气候 ， 选择
春夏 两季 的降水 情 况 来 反 映 降水 的季 节 变化 特 征 ． 与温 度变化 不 同 ， 州市 春季 降水 急剧减 少 ， 郑 降水 递
３ ２ 郑 州市 １ ５ － ２ ０ ． ９ １ ０ ８年季 度温度 和 降水分 析
采 用水 文变 异诊 断 系统 ， 郑 州 市 １５ —２ ０ 对 ９１ ｏ８ 年 的 年平均 温度 序 列 进 行 检验 ， 点绘 年 平 均 温 度 过 程 线及 ５ａ滑动 平均 值过程 线 ， 图 ２所 示． 如
水 资源 系统 对 气候 的变 化 具 有 敏 感 性 … ， 时 同 大规 模 的城 市化 也 对 全 球 水 文循 环具 有 重 大 影 响．
均 降水 量 ６ ０ ９ｍｍ． ４ ． 近年来 ， 市化 进程 迅速 ， 系 城 一
列 的社会 经 济 和生态 环境 的 冲突开 始 凸现 出来 ．
减 率 达到 一０ ８ ５ ｍｍ ａ 直 接 影 响 农 业 生 产 ． 季 ． ８ ／ ， 夏
００ ． ５的条 件 下 ， 界 值 ｒ 临 ＝０ ２ ， ｕｓ 系数 临 ． ６ Ｈ ｒｔ
界值 ＝ ．９ 在 显著性 水 平 卢＝ ． １的条件 下 ， ０８ ． ００
＝
０３ Ｈ ｒ 系数 临 界值 Ｈ ＝０ ９ ． 阅变 异程 度 ．４， ｕｓ ｔ ｅ ．３ 查
土地 利用 变化 进 行 了研 究 ， 步 探讨 了温 度 变 化 和 初
选取 郑 州市 市 区 的郑 州 气 象 站 １５ 一２ ０ ９ ｌ ０ ８年
的温 度 和 降 水 观 测 数 据 ， 参 考 文 献 ［ 提 供 的 并 ４］
１８ ９ ８年 、０ １年 和 ２ ０ ２０ ０ ８年 的 Ｔ 遥 感 影 像 作 为分 Ｍ
赠
曩
１
廿 ９ １ ｌ ６ ｌ ７ ｌ ８ １ ９ ２ ０ ２ １ ５ ９ １ ９１ ９１ ｌ ９ ０ ｌ ０ｌ 年 份
这 与年 际变 化 的趋 势相 似 ， 而冬 季 温 度 和 降水 的变
化 有相 反 的趋势 ．
图 ２ １５ － ２ ０ ９ １ ０５年 郑 州 市 年 平 均 温 度 及
０
鲁 暑
ｌ ２
华
北
水
利
水 电
学
院
学
报
’
２１ ０ １年 ６月
值 Ｃ ｔ进行 显 著 性 检 验 ， Ｃ（ ） 于 等 于 临 界 值 （） 当 ｔ大 ｒ ， 为序 列 的 长期 相 关 性显 著 ； Ｃ（） 于 临 时 认 当 ｔ小 界值 时 ， 为 序 列 的 长期 相 关 性 不 显 著． 分 析 认 在 中选 用显 著性 水平 ＝０ ０ ， ０ ０ ， 过 查 表 确 ． ５ 口＝ ． １ 通
土地 利用 变化 对郑 州 市降 水 的影 响．
析郑 州市 土地 利用 的现状 数 据 ， 出郑 州 市 １８ 得 ９８ 年 、０ １年 和 ２ ０ ２０ ０ ８年 ３期 的土地 利用 情况 ．
２ ２ 温 度 和 降 水 数 据 处 理 方 法 ．
１ 研 究 区域 概 况
郑 州市地 处 中原 腹 地 ， 临黄 河 ， 北 西依 嵩 山 ， 、 东 南 接黄淮海 大平原 ， 于东 经 １２４ １。４ ， 位 １ 。２ 一１４ １ 北纬 ３ 。６ 一 ４５ ４ １ ３ 。８，如图 １ 所示 ． 平均气 温 １ ． 年 ４ ３℃ ， 平
摘
要 ： 过 对 郑 州 市 代 表 性 水 文 气 象 站 数 据 以及 土 地 利 用 情 况 的 分 析 ， 讨 了 温 度 和 土 地 利 用 变 化 对 郑 州 通 探
市 城 市 降 水 的影 响 ． 用 水 文 变 异 诊 断 系 统 对 郑 州 市 １５ — ２０ 利 ９ １ ０ ８年 温 度 、 水 量 进 行 了 年 变 异 分 析 和 季 度 变 降
３ １ 郑州 市 １ ５ － ２ ０ ． ９ １ ０ ８年温 度 和年 降水分 析
３ １ １ 温度 变 异分析 ．．
条 件下 ， 临界 值 ｒ ｎ＝０ ２ ， ｒ 系 数 临 界 值 ． ６ Ｈｕｓ ｔ
＝
０ ８ ． 显著 性水 平 Ｊ ． １的条 件 下 ，日＝ ． ４， ．９ 在 Ｂ＝０ ０ ｒ ０３ Ｈ ｒ 系数 临界 值 Ｈ ｕｓ ｔ ｅ＝０ ９ ． ． ３ 由变 异 程 度 分 级 表 可 知， 郑州 市年 降水 时 间序列 变异 不显 著．
化 数 据序列 ． 最 后 ， 据 获得 的连续 土地 利用 变化 数据 序列 ， 根
进 廿
图 ３ 郑 州 市 １５ － ２ ０ ９ １ ０ ８年 年 降水 量 及
５ａ 动平 均值 过 程 线 滑
从 图 ３可 以看 出 ， 郑州 市 年 降 水 时 间序 列 基 本
通 过 回归分 析 ， 分析 耕 地 和 建设 用 地 与 降 水 量 之 间
一
利用 Ｅ ｃ ｌ 制 多 年 温 度 和 降 水 变 化 情 况 （ ｘｅ 绘 图
４ ， 对 水 文 变 量 的变 异 程 度 和 变 化 趋 势 进 行 分 ）并
析， 见表 ２ 表 ３ 、 ．
●
０
表 ２为 郑 州 市 １ ５ — ２ ０ ９ １ ０ ８年 各 年 内 四季 温 度 和降水 变化 的参 数 数 值 ． 过对 郑 州 市 １ ５ — ２ ０ 通 ９ １ ０８ 年 春 季 到冬 季 的 温 度 和 降水 时 间序 列 的 比较 ， ４个 季 节 的温度 均有不 同程 度增 加 的趋势 ， 图 ４所 示 ， 如
序列 分析 中 ， ｕｓ 系 数 日通 常 满足 川 Ｈｒ ｔ
尺 ＝ ÷ｌ， Ｉ
式 中 ： 为极 差 ； 为样 本 容 量． 关 系 数 Ｃ（ ） Ｒ ｒ ｔ 相 ｔ 和
Ｈ ｒ 系 数 日存 在 如下 对应关 系 ｕｓ ｔ
ｃｔ＝一 ＿ （ ） ＿
比例尺
＝ ｌ － ２ —一 Ｈ
Ｎ
ｗ． Ｅ
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采用 滑 动 平 均 法 和 Ｈｕｓ 系数 法 ， 合 变 ｒ ｔ 结 差 系数和 极值 比 ， 通过 对实 测资 料进 行统计 整 理 ， 来 检测 郑州 市温 度 和 降水 的长 期 变 化 趋 势． 后根 据 最
实 际水文 调查 ， 变异形 式 和结论 进 行确认 ． 水文 对 在
Ｓ ａ滑 动 平 均值 过 程 线
根 据线 性 回归 趋势 的斜 率 ， 析各 个 季 度 的平 分
均变 化速率 （ ３ ． 表 ） 温度 均有 不 同程度 增加 的趋 势 ，
从 图 ２可 以看 出 ， 州市 年 平 均 温 度 时 间序 列 郑 有增 加 的趋势 ， 化 显著 ． 列 的 Ｈ ｒ 系数 值 Ｈ ＝ 变 序 ｕｓ ｔ ０８ ， ． ７ 相关 函数 计 算值 ｃ（ ）＝ ． ７ 在 显 著 性 水 平 ｔ ０６ ，
建 设用 地和 未利 用土 地共 ６个 大类 ． 利用 土 地利
３ １ ２ 降水变 异分 析 ．．
采用 水文 变异 诊 断 系统 ， 郑 州 市 １５ ～２ ０ 对 ９１ ０８
年 的年 降水 序 列进行 检 验 ， 图 ３所示 ． 如
昌 吕
●
０
用 变 化 幅 度 指 标 来 揭 示 土 地 利 用 变 化 的 基 本
．
图 １ 研 究 区 所 在 位 置 图
在 给定 显著 性水 平 为 的情 况 下 ， 相 关 函数 对
收 稿 日期 ：０ １— ４—１ ２１ ０ ７
基 金 项 目 ： 利 部 公 益 性 行 业 科 研 专 项 经 费 项 目 （０ ８ １０ ） 水 ２ ００ ０ １ ．
作 者 简 介 ： 建 腾 （９ ９ ） 男 ， 苏 徐 州 人 ， 鲍 １８ 一 ， 江 主要 从 事 水 文 学 与 水 资 源 方 面 的研 究 ．
第３ ２卷 第 ３期
２１ ０ １年 ６月
华
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水
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水
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学
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Ｖ０ ２ Ｎｏ ３ Ｌ３ ．
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