【滕州市近５５年暴雨气候特征分析】分析气候特征的方法

　　摘要滕州市地处鲁南，是山东暴雨的多发地之一。使用1952～2006年滕州的逐日降水资料，分析暴雨的变化特征。结果表明：滕州暴雨年际变化大，年暴雨出现日数服从泊松分布。暴雨、大暴雨具有明显的季节变化，暴雨集中期为6月下旬到8月下旬，大暴雨集中期为6月下旬到8月中旬，均以7月份最多。其中6月中旬到7月中旬是暴雨初日的关键期，7月下旬到9月中旬是暴雨终日的关键期。近55年来年暴雨强度、年暴雨日数及年暴雨量先后发生气候突变：年暴雨强度于1962年发生突变变小，暴雨日数及年暴雨量于1981年发生突变变少，于1990年发生突变变多。
　　关键词暴雨；气候特征；分析；山东滕州
　　
　　暴雨是水资源的重要组成部分，滕州暴雨量约占总降水量的30%，它起着解除旱情满足工农业生产用水的重要作用。而大范围的连续暴雨，或雨量过分集中的特大暴雨，则往往造成山洪暴发，水库垮坝，河堤决口，带来严重损失。1957年滕州夏季连降暴雨，暴雨日达7d之久，仅日降水量大于100mm的大暴雨就有4d。降水高度集中在7月份，仅这1个月的降水量就占全年降水量的70%（7月降水量为754.4mm），造成了百年未有的水灾。因此，研究暴雨的气候特征具有十分重要的意义。
　　
　　1资料与方法
　　
　　暴雨的定义：日降水量（通常指20时～20时，下同）≥50mm，则定义为“暴雨”；日降水量≥100mm，则定义为“大暴雨”；日降水量≥250mm，则定义为“特大暴雨”；连续2d或2d以上出现的暴雨，称为“连续暴雨”。本文使用滕州1952～2006年逐日降水资料，运用数理统计方法分析滕州暴雨的气候特征。
　　
　　2暴雨的气候特征
　　
　　2.1暴雨的基本特征
　　1952～2006年，滕州共出现暴雨151d，平均年暴雨日数为2.75d；最多年份（1957及1964年）多达7d，最少年份（1988年、1989年、1996年、1997年）0d。相对变率高达51%。用柯尔莫哥洛夫检验，滕州暴雨出现日数服从λ=2.75的泊松分布[1]。根据泊松分布计算年暴雨日数出现频率（见表1）。
　　
　　近55年共出现大暴雨35d，占总暴雨日的23.2%，平均每年0.64d，最多年份4d（1957年），最少年份（共33a）0d；特大暴雨仅出现1d（1974年8月1日）。
　　近55年间滕州出现了8次连续暴雨，均为连续2d的连续暴雨。连续暴雨最多年份达2次（1957年 及1964年），造成了严重的洪涝灾害，给人民群众的生命财产造成巨大损失。
　　2.2暴雨的初终日分布
　　滕州的暴雨初日最早出现在4月23日（1979年），最晚出现在8月25日（1968年），平均初日是6月30日。从图1可以看出，6月下旬暴雨初日频率为24%，是暴雨初日峰期；6月中旬和7月上中旬暴雨初日频率为38%，是暴雨初日的次峰期；6月中旬到7月中旬暴雨初日频率为62%，是暴雨初日的关键期。
　　
　　暴雨终日最早出现在5月3日（1985年），最晚出现在11月19日（1962年），平均终日为8月12日。可以看出，8月中下旬暴雨终日频率为29%，是暴雨终日峰期；7月下旬到8月上旬及9月上中旬为暴雨终日的频率为40%，是暴雨终日的次峰期；7月下旬到9月中旬暴雨终日频率为69%，是暴雨终日的关键期。
　　2.3暴雨的年内分布
　　滕州暴雨出现在4月下旬至11月中旬，多出现在6～9月，占全年的95%。逐月发生的频率呈单峰型，以7月出现最多，占全年的37%。年内暴雨日数以夏季最多，占全年的87%，春秋暴雨发生的几率少，仅占3%及10%。暴雨峰期出现在6月下旬、7月中下旬及8月中旬，占全年的52%；次峰期出现在7月上旬、8月上旬及8月下旬，占全年的28%；集中期为6月下旬到8月下旬，占全年的80%。
　　滕州大暴雨出现在5月上旬至9月中旬，主要发生在夏季，占全年的91%。逐月发生的频率也呈单峰型，以7月出现为最多，占全年的43%。峰期出现在6月下旬到7月中旬，占全年的54%；次峰期出现在7下旬到8月中旬，占全年的29%；集中期为6月下旬到8月中旬，占全年的83%（图2）。
　　
　　3暴雨强度与极值
　　
　　1952～2006年，滕州平均暴雨强度为80.8mm/d。年1d最大降水量极值为289.0mm，用韦布尔分布[1]拟合，极值重现期为187a。从表2可以看出，1h以上的降水量极值均与历史上特大暴雨（1974年8月1日）或大暴雨（1958年6月30日，日降雨量230.3mm）过程有关。
　　
　　4暴雨的突变特征
　　
　　气候在各种不同尺度上都存在着不稳定性及突变现象，是气候系统非线性反映，是不同气候状态的转折方式，即是从一种稳定的气候状态（或稳定持续的变化趋势）跳跃式的转变到另一种稳定的气候状态（或稳定持续的变化方式）。
　　首先对年暴雨日数、年暴雨量、年暴雨强度作相关分析（见表3），结果发现年暴雨日数与年暴雨量的相关系数高达0.9240，达到0.0001的显著水平，而年暴雨强度与年暴雨日数、年暴雨量的相关系数均未通过ａ=0.05的显著性检验。
　　我们利用滑动t检验[2，3]（MTT）方法对滕州年暴雨日数、年暴雨量及年暴雨强度作突变检测。当取n1=n2=6、ａ=0.01时，年暴雨日数及暴雨量有2个一致突变点：它们于1981年发生突变变少，于1990年发生突变变多。将资料按突变点分成3组，利用K-W检验法[4]来检定组间差异显著性水平均达到0.003，突变点前后样本差异显著性水平均达到0.008。当取n1=n2=9、ａ=0.01时，年暴雨强度有一个突变点，于1962年发生突变变小，利用K-W检验法则突变前后样本差异显著性水平均达到0.008。
　　
　　5小结
　　
　　（1）滕州暴雨年际变化大，最多年份7d，最少年份0d，相对变率高达51%。暴雨出现日数服从λ=2.75的泊松分布。
　　（2）滕州暴雨最早出现在4月下旬，最迟出现在11月中旬，具有明显的季节特征，80%的暴雨集中在6月下旬到8月下旬，83%的大暴雨集中在6月下旬到8月中旬，均以7月份最多。其中6月中旬到7月中旬是暴雨初日的关键期，7月下旬到9月中旬是暴雨终日的关键期。
　　（3）滕州平均暴雨强度为80.8mm/d。年1d最大降水量极值为289.0mm，该值也为枣庄地区极值，用韦布尔分布拟合，极值重现期为187a。
　　（4）滕州年暴雨日数与年暴雨量的相关系数达到0.000 1的极显著水平。近55年来年暴雨强度、年暴雨日数及年暴雨量先后发生气候突变：年暴雨强度于1962年发生突变变小，暴雨日数及年暴雨量于1981年发生突变变少，于1990年发生突变变多。
　　
　　6参考文献
　　
　　[1] 马开玉，张耀存，陈星.现代应用统计学[M].北京：气象出版社，2004.
　　[2] 丁裕国，江志红.气象数据时间序列信号处理[M].北京：气象出版社，1998.
　　[3] 唐启义，冯明光.DPS数据处理系统[M].北京：科学出版社，2006.
　　[4] 王星.非参数统计[M].北京：中国人民大学出版社，2005.
　　
　　注：“本文中所涉及到的图表、注解、公式等内容请以PDF格式阅读原文”
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