近30年广西降水时空分布特征及变化趋势分析

近30年广西降水时空分布特征及变化趋势分析

蒙江

广西地矿投资集团有限公司

摘要：本文基于实测气象数据，采用倾向率法和Mann-Kendall趋势检验，探讨广西1985年至2017年的降水时空分布特征及变化趋势，结果表明：分别位于广西南北部的钦州和桂林地区的降雨量较大，而位于广西西北部的百色地区的降水量较少，降水时空分布不均，主要受到气候和地形地貌的影响。近30年来广西降水量以60.05mm/10a的趋势增加，降水除了在春季呈减少趋势外，在其他季节都是增加的趋势，其中秋季增加趋势比较显著。本文的研究有助于广西降水结构变化研究，为进行防洪减灾科学决策提供参考。

关键词：广西；降水；Mann-Kendall法；倾向率法

1．前言

强降水是诱发洪水、滑坡、泥石流等自然灾害的主导因素之一，及时准确获取某地降水信息是应对灾害重要的非工程措施之一。降水主要受气候、地貌、人类活动等因素的影响，在一定的气候区间内，降水呈周期性变化。全球变化是人们关注的热点，在气候变化背景下，降水变化趋势不确定性增大，需要探讨气候变化背景下水文气候的变化情势，本文主要关注降水要素的变化。

广西自然灾害频发，近年来由强降水引起的洪涝和地质灾害发生愈演愈烈，严重威胁了人们的生命和财产安全[1]。因此，为了防范由强降雨引发的自然灾害，掌握广西的降雨变化特征以及情势，本文基于历史实测气象数据，对广西1985年至2017年的降水要素进行时空分布特征分析，并讨论降水的变化趋势，为进行防洪减灾研究提供参考。

图1广西区气象站点分布

2.数据和研究方法

2.1研究区域及数据收集

广西壮族自治区位于中国南部，处于云贵高原东南边缘，地势西北高、东北低，面积约为23.76万km2，，拥有亚热带季风气候类型，降雨充沛，地区河流水系发达，分布着珠江、长江、红河、滨海等水系，自然灾害频发。本文收集了广西壮族自治区的气象数据。气象数据采用国家气象中心（http：//data.cma.cn/）提供的1985年到2017年中国地面气候资料日值数据集（V3.0）产品，收集了广西区一共23个气象站点数据，该数据经过了严格的质量控制，国家气象中心数据集应用广泛而且质量较好[2]，站点分布如图1。

2.2研究方法

（1）线性倾向率法

要素的气候线性趋势变化可用一次直线方程来描述。用表示样本量为的某一气候变量，用表示所对应的时间，建立与之间的一元线性回归方程：

（2）

其中，为气候倾向率，即气候每年的变化幅度。

（2）Mann-Kendall趋势检验

突变分析采用Mann-kendall非参数统计检验，MK检验是1945年由Mann和Kendall提出的一种统计检验方法[3]，提出后被世界气象组织推荐并广泛使用，它对样本分布情况要求不高，并且受异常值干扰影响较小，多适用于类型变量和顺序变量，计算简单方便，易于操作[4]。

MK法对于一个样本容量为的时间序列，求其第时刻数据大于第时刻个数的累计数，假定是随机独立的，为均值，为方法，计算统计量：

（1）

类似的，按时间逆序列计算统计量，将和绘制成两条曲线，根据和两条曲线的交点的位置确定突变时间，且交点位于置信度区间内，则认为曲线交点是突变的开始时间。

3.结果与分析

3.1广西降水时空分布特征

对广西一共23个气象站逐日数据进行处理，采用算术平均法计计算得到1985-2017年的逐年降水数据，采用ArcGIS软件绘制流域年平均降水等值线图，如图2。多年平均降水量为1674.0mm，空间分布差异较大，从北到南呈减少趋势，1994年降水量最大，高达2190.9mm，最小降水年份发生在1989年，低至1210.4mm。总的看来，广西降水主要受南北不同气候带和地形地貌的影响，呈现出不同的气候特点，降雨量较大区域分布于钦州和桂林等南北地带，而西北部的百色一带降雨稀少。广西南北部山区降雨量较大，在前期土壤水分比较饱和的情况下，极易爆发山洪、泥石流、滑坡等自然灾害[5]，而西北部山区降水量较少，容易造成当地干旱发生。

图2广西33年来平均降水空间分布

从图3可以看出，1985年至2017年间广西降水波动较大，降水量最大年份与降水量最小年份相差了980.5mm，但总体呈增加趋势，倾向率为60.05mm/10a，即每十年降水增加60.5mm，说明了在全球气候变化大背景下，广西区的降水也发生了明显的变化，与全球降水变化趋势一致。虽然广西总降水量呈增加趋势，但是由于降水时空分布不均，以及极端降水事件的增加，很可能会造成旱涝灾害更为严重，即旱区降水更少，而洪涝区降水增多。

图3广西1985-2017年际降水变化

从图4可以看出，广西年内降水分布呈季节性变化，月平均降水为139.50mm，夏季降雨量最大，6月份降水高达320.15mm，而冬季降水最小，12月平均降水低至35.43mm。夏季降水增多，土壤含水量较高，暴雨过后容易引发地质灾害和洪涝灾害。

图4广西降水年内分配

3.2广西降水变化趋势

对广西1985-2017年间不同季节和年降水量进行M-K检验（*表示趋势显著），计算MK值，并计算出气象要素的倾向率，其中MK值为正值表示增加趋势，负值表示减少趋势，绝对值越大则变化越明显。从表1中看出，无论从倾向率或者是MK值都可以看出，降水除了在春季呈减少趋势外，夏、秋、冬季均都是增加趋势，秋季的变化趋势最大，而且呈显著趋势。从中也可以看出，秋季降水增加趋势明显，在进行自然灾害防范的时候，需要特别注意秋季时段的降水变化。在未来气候变化下，广西地区的降水量都呈增加趋势，极端降水事件的增加，会对地区安全造成严重威胁。

表1广西1985-2017年降水倾向率及变化趋势

4.结论

本文探讨了近30年来广西降水的时空变化特征及变化趋势，发现分别位于广西南北部的钦州和桂林地区的降水较大，而广西西北部的百色地区的降水量较少，降水时空分布不均，容易造成旱涝灾害的发生，降水量时空分布主要受到气候和地形地貌的影响。另外，近30年来广西降水量以60.05mm/10a的趋势增加，降水除了在春季呈减少趋势外，在其他季节都是增加的趋势，其中秋季增加趋势比较显著，在全球气候变化背景下，广西降水呈增长趋势，极易造成洪涝、滑坡、泥石流等自然灾害的发生，需要采用科学的应对防范措施。

参考文献：

[1]黄春丽，李佳.广西汛期降水时空分布特征[J].农业与技术，2018（11）.

[2]赵华荣，姚越，金鑫，等.广西地区1960~2017年降水结构变化特征[J].水电能源科学，2018，36（12）：1-4.

[3]孙桂凯，高沫，黄亚，等.广西近50年降水结构时空变化特征分析[J].水电能源科学，2016（9）：1-4.

[4]康淑媛，张勃，柳景峰，等.基于Mann-Kendall法的张掖市降水量时空分布规律分析[J].资源科学，2009，31（3）：501-508.

[5]刘占明，陈子燊，胡宝清，等.广西环北部湾地区降水的时空变化特征[J].中山大学学报（自然科学版），2017（4）.