基于SPSS的近50年南岳降水特征及变化趋势

龙源期刊网年南岳降水特征及变化趋势作者：陈婉铃张坤来源：《农村经济与科技》2017年第09期[摘要]通过利用1961～2012年湖南省南岳区57776区站逐日降水资料，基于SPSS对原始数据进行相关统计分析，研究了南岳近50年来大气降水的变化特征及影响。研究结果表明，近50年来，南岳年降水量随时间推移上下有所波动，但总体趋势维持在一定范围内；年降水天数有减少趋势，平均降水强度有所增加；从极端降水事件的变化趋势来看，极端降水频率和极端降水强度随时间推移上下波动较为明显，需要加强相应的防汛抗洪能力，以避免出现山体滑坡等山区自然灾害。[关键词]降水特征；变化趋势；南岳[中图分类号]X322[文献标识码]A1引言在人类活动和气候持续变化等因素的持续影响下，流域水文循环过程明显加快。自20世纪90年代起，众多现象都与全球气候变化相联系，如：黄河中下游流域和华北平原的持久干旱、长江中下游地区的频繁洪水。降水是气候变化中最主要和易受干扰的要素。此外，降水变化还会对社会的生产和生活各个方面产生影响。本文基于SPSS统计分析了南岳57776区站1961～2012年逐日降水资料，研究成果对揭示湘中南山地地貌典型区降水要素演变规律，以及辅助相关部门做好洪涝灾害防范应对措施具有重要指导意义。2研究区域概况南岳区位于湖南省中部偏东南，湘江之西北的湘中丘陵山区，衡阳市区之北侧。地处东径112°45′～112°50′，北纬27°12′～27°40′之间，北至湖南省省会长沙136km，南至衡阳市区50km，东至衡山县城15km，西至邵阳市170km。地貌类型多样而以山地丘岗为主，其中：山地占64.5%，丘岗占23.3%。阶梯层状结构明显。境内地势中高周低，由海拔1000m以上、700～800m、400～500m、150～200m分别构成四级阶梯状。作为五岳之一，是著名的文化旅游胜地，通过分析当地降水的变化特征，为南岳区的防洪减灾、景区基础设施建设等提供依据。3研究方法及数据来源龙源期刊网对降水量、降水频率、降水强度、极端降水事件最大日降水量及各季节与月份降水分配情况进行统计，并采用10年为周期进行线性趋势分析法、移动均值分析及对相关变量的变化特征进行分析。数据来源为1961年1月1日～2012年12月31日南岳57776号区站降水资料，并在对降水原始资料的分析上对数据进行了合理性检验，以避免人为错误对分析结果的影响。4结果分析4.1降水量的时间变化及趋势分析从图1中的降水量趋势线可以看出，南岳1961～2012年间年降水量趋势随时间推移呈上下波动态势，但此波动保持在一定范围内。其中，1969～1977年和1993～2003年两个时间段内，年降水量波动愈发明显。年降水量波动程度最为明显的是1970年、1971年和2002年、2003年两个相邻年份。从图1还可以看出，自1961年有观测数据以来，南岳的年降水量呈丰枯交替变化。据统计，高于降水量趋势线的年份有22个，低于趋势线的年份有30个。通过选取在1961～2012年间偏离降水量趋势线较远并且处于拐点的年份，可以得出有9个降水较少的年份（1963年、1971年、1974年、1977年、1983年、1985年、1998年、2003年、2011年），10个降水量丰富的年份（1961年、1970年、1973年、1975年、1982年、1994年、1997年、1999年、2002年、2010年）。进一步在SPSS里做方差分析，得到图2。由图2可以看出，在1961～1963年间，年降水量方差急剧下降，1964～1969年间，出现了小幅度波动；1970～1977年间，出现了大幅度波动，总体看来，方差呈下降趋势；方差总体在1978～1993年间趋于平稳，说明这一时期南岳年降水量波动较小。上世纪90年代以来，方差上下波动较为明显，出现干旱或者洪涝等灾害的频率明显增加。4.2降水频率的时间变化及趋势分析由图3可得出，南岳近50年来的年降水频率变化与年降水总量波动状态有些类似，但与年降水量总体稳定这一趋势不同，降水频率变化总体上呈下降趋势。降水频率指的是有降水的天数占总天数的百分比，为了求出各年的降水频率，这里剔除了日降水量为0mm的天数，除以每年的天数后求得各年的降水频率。探究其中的原因可知，全球气候变化是降水频率减少的主因，其中地球大气环流和全球气候异常对其影响较大。但南岳特殊的丘陵地貌以及衡阳地区盆地地形的存在，形成了局部小气候，使得南岳的年降水量总体保持稳定。4.3降水强度的时间变化及趋势分析降水强度指的是有降水的天数日降水量的平均值，根据近50年南岳的降水数据，基于SPSS统计出1961～2012年南岳降水强度时间变化及趋势。由图4可以看出，近50年来，缓龙源期刊网慢下降是南岳降水强度总体呈现出的趋势，随着时间推移，降水强度变化的上下波动较大。波动最为明显的是1970～1978、1994～2004这两个时间段。根据历史变化可以判断出，南岳地区未来降水强度不会有太大增大或减小趋势，但短期波动较大，容易形成突发旱涝灾害。4.4极端降水事件的时间变化及趋势分析在极端降水时间的时间变化及趋势分析中，结合当地的具体情况，采取了百分位的方法，选取所有降水日中的最强2%的降水量中的最小值作为57776号台站测站极端降水量的阈值，得出南岳的极端降水事件的阀值为50mm，进行统计。如图5，在1990年之前，极端降水事件的频率基本保持稳定状态，之后总体呈现出小幅度下降趋势。但这并不能说明近年来南岳发生洪涝灾害的风险正在降低，虽然极端降水事件频率有所下降，但极端降水事件强度在不断增加。4.5年最大日降水量的变化及趋势分析年最大日降水量具有较强的地区差异性质，由图6可以看出，南岳日最大降水量呈线性缓慢上升趋势，最大日降水量在1250mm附近波动，局部出现离群值，说明有一定的概率发生罕见暴雨天气。4.6季节及月份降水情况分析平均季节降水变化情况由1961-2012年南岳各季节及月份降水总量平均而得（图7），其中春季（3～5月）降水量为6947.84mm，降水频率为73.15%；夏季（6～8月）降水量为6498.86mm，降水频率为59.03%；秋季（9～11月）降水量为4233.13mm，降水频率为53.83%，冬季（12～2月）降水量为2747.44mm，降水频率为60.33%。从降水量的季节分配来看，春季的降水量最多，冬季的降水量最少；从降水频率来看，春季降水频率最高，夏季降水频率最少。主要原因是南岳属于亚热带季风山地湿润气候，春季多连绵细雨，而夏、秋两季晴朗天气较多。从降水量的月份分布来看（图8），降水主要集中在4月、5月、6月这三个月份，其中5月份最多，降水量达到2764.29mm，此时湖南出现梅雨天气；降水量最少的月份是12月，仅702.11mm，此时天气干燥。分析各月的降水频率可知，降水可能性最大的月份是4月，降水的频率是75.79%；降水频率最小的月份是7月，降水的频率是42.33%。5结论与讨论基于SPSS对南岳近50年来的年降水量、降水频率、降水强度、极端降水事件、年最大日降水量及降水的季节与月份变化进行的统计分析，基本得出了南岳的降水变化趋势。龙源期刊网（1）南岳年降水量在一定范围内保持稳定趋势，降水频率总体呈现下降趋势，降水强度波动幅度大，但总体下降趋势不明显。（2）从极端降水事件变化来看，极端事件频率有所下降但强度不断增加。（3）从年最大日降水量的变化来看，总体稳定在一定范围内，但也有局部异常值的出现。（4）从降水季节分配来看，降水量年内分配不均，春季降水量和降水频率最多，多阴雨天气；夏季降水强度最大，多暴雨。从月份分配来看，主要分配在4月、5月、6月这三个月份，属于春夏交接之际。[参考文献][1]徐利岗，杜历，姚海娇，等.中亚干旱区降水时空变化特征及趋势分析[J].干旱区资源与环境，2015（11）：121-127.[2]李湘龙，张坤.长沙市近50年降水特征及变化趋势[J].农村经济与科技，2015（09）：44-46.[3]靳春香，王秀茹，王希，等.黑龙江省近50年降水变化趋势及空间分布特征[J].中国水土保持科学，2015（01）：76-83.[4]董旭光，顾伟宗，孟祥新，等.山东省近50年来降水事件变化特征[J].地理学报，2014（05）：661-671.[5]徐巧芝，郭汝军，丁文荣.滇中地区降水特征与变化趋势研究[J].水土保持研究，2013（05）：155-159.[6]陆文秀，刘丙军，陈俊凡，等.近50a来珠江流域降水变化趋势分析[J].自然资源学报，2014（01）：80-90.[7]郝莹，鲁俊，温华洋，等.安徽省近49年短历时强降水事件趋势变化特征[J].长江流域资源与环境，2012（09）：1143-1147.[8]王澄海，李健，李小兰，等.近50a中国降水变化的准周期性特征及未来的变化趋势[J].干旱区研究，2012（01）：1-10.[9]叶书栋，刘剑筠，吴仁海.广州市降水化学特征及变化趋势分析[J].中山大学学报（自然科学版），2008（S1）：43-47.[10]赵卫红.福建省城市酸性降水特征及变化趋势[J].环境科学与技术，2006（09）：41-43+117.