銅仁西部不同時間尺度溫度降水變率分析

謝仁波，舒國勇

(1.貴州省江口縣氣象局，貴州 江口 554400，2.貴州省銅仁市氣象局，貴州 銅仁 554300)

1 引言

氣溫在各年間變動情況，對農業和其他經濟部門有很大影響。氣溫變動大，對調整農業生產計劃和采取應變技術措施就比較困難;全年及各月平均變率小，對農業生產有利。降水變率表示一個地區降水量可靠程度的指數，降水量特別是農作物播種和生長期的降水量不穩定會發生干旱和洪澇，與農業生產關系最為緊密。銅仁西部因為夏季易受副高影響成為貴州省夏旱重災區，同時由于是典型的喀斯特區域，峰巒疊嶂，溝壑縱橫，土層淺薄、石灰性較強，容易發生山洪、滑坡等地質災害，況且目前該區降水變率研究尚未涉及，國務院出臺了2號文件和武陵山扶貧規劃，必然迎來產業結構大調整，研究該區氣候變率很有必要。

國內也有一些學者對氣象要素的變率進行過研究，對變率的理解各有差異，導致所引用的公式各有差別，有的學者將變率與變化速率(趨向率)等同［1－2］，萬日金等［3］用最大正距平和負距平與標準差的倍數來說明江南春雨年際變率大，蓋小波等［4］用最大值與最小值之差再除以平均值所得商的百分比來表示變率。扎西尼瑪等［5］用變異系數研究了玉樹地區氣象波幅狀況。彭芳，王君軍［6］選取貴州19個代表站點47a夏季最高氣溫月、季平均資料，采用EOF分解方法對貴州夏季最高氣溫的變化進行分析。但一般認為，某氣象要素的變率是歷年該要素距平絕對值之和的算術平均值，稱為絕對變率，也叫平均距平值。相對變率指某一時段的絕對變率(平均距平值)與該時段平均值比值的百分數［7－8］。

2 資料和方法

所用資料為銅仁市西部5縣1961—2010年逐日平均溫度和逐日降水資料，資料的主體來自于銅仁氣象資料查詢系統并經過簡單校正，疑問數據以臺站所存數據為準，當某臺站氣溫有缺測時，用該時段相鄰臺站求相關進行補正，降水缺測的，所涉及的月、旬、候缺測。

變率公式為:

(1)式為絕對變率公式:歷年或某一時段氣象要素距平絕對值之和的算術平均值，也叫平均距平值，ABS表示絕對值。

(2)式為相對變率公式:它是某一時段的氣象要素絕對變率(平均距平值)與該時段平均值比值的百分數，一般認為相對變率比絕對變率更有意義。

3 結果

3.1 溫度變率分析

3.1.1 年、季溫度變率 表1給出了銅仁西部各縣年季溫度的絕對變率和相對變率，年平均溫度絕對變率在0.3～0.4℃之間，相對變率在1.5% ～2.3%之間。從四季看，絕對變率春季最大，冬季最小;相對變率春季最大，秋季最小。

表1 銅仁西部各縣年季溫度變率

從表1還可以看出，秋季除德江外，年變率普遍小于季變率。

3.1.2 月溫度變率 為了圖表的方便，將5站原始數據進行平均，進行統一的變率分析。圖1只給出了5站平均溫度1－12月的絕對變率和相對變率。從總的來看，2月的絕對變率和相對變率最大，6－8月的絕對變率和相對變率都比較小。

圖1 各月平均溫度及變率

從圖1還可以看出，月平均溫度相對變率與月均溫大致呈反位相，相關系數為r=－0.849 13。3－12月氣溫相對變率與月均溫的反位相更明顯，相關系數為r=－0.941 58。相對變率和絕對變率之間也大體呈正相關，相關系數為r=0.857 397，除10月外，大多數月份的絕對變率和相對變率升降趨勢大致保持一致。

3.1.3 旬平均溫度變率 圖2也只給出了5站旬平均溫度1－12月的絕對變率和相對變率。從圖2可知，旬平均溫度絕對變率和相對變率2月上旬最大，7月下旬、8月上旬最小，年內變化呈多峰型。

圖2 逐旬平均溫度及變率

從圖2得知，相對變率與旬均溫有明顯的反相關，總體的相關系數為r=－0.889 92。

3.1.4 候平均溫度變率 圖3給出了候均溫的變率，2月第3候絕對變率最大，2月第2候的相對變率最大，8月第1候變率最小。

圖3 逐候平均溫度及變率

總的來看，溫度比較低的候段，相對變率大，溫度比較高的候段，相對變率小。相對變率與候均溫有明顯的反相關，r=－0.906 81。

3.2 降水變率

3.2.1 年、季降水變率 從年降水變率來看，銅仁西部年降水絕對變率在120.1～170.5 mm之間，正最大距平值在466～534 mm之間，負最大距平在－339～－434 mm之間。年降水相對變率在10.8%～15.6%之間，如果將正距平系列的極值與平均值之比稱為正最大相對變率，最大相對變率在42%～47%之間，將負距平系列的極值與平均值之比稱為最大負變率，負最大相對變率在－33% ～－39%之間(表2)。

表3給出了銅仁西部各站四季降水的絕對變率和相對變率。從絕對變率來看，夏季最大，冬季最小。從相對變率來看，冬季最大，春季最小。

與各季降水量對比發現:冬季降水總量最少，因此絕對變率小，相對變率大。春、秋季多年平均降水接近，但相對變率春季小于秋季，因為當地秋季有的年份秋高氣爽，有的年份秋雨綿綿。夏季降水最為豐沛，雨熱同季，但夏季本地容易遭受伏旱，

表2 銅仁西部各縣年降水絕對變率和相對變率及極值

表3 銅仁西部各縣四季降水絕對變率和相對變率

其變率總體要超過春秋兩季，相對變率能更好的表示降水的穩定度。

3.2.2 月降水變率分析 從各月降水相對變率來看，1月、2月、11 月、12 月大都超過 50%，7、8 月份接近或超過50%，前者是因為平均雨量少的原因，后者是年際間降水不均勻的原因。

圖4給出了逐月降水變率與降水量，將西部作為一個整體來看，除7月和10月外，其余各月絕對變率與降水升降趨勢大致保持一致。

圖4 銅仁西部逐月降水變率與降水量配置圖

通過計算，降水絕對變率與降水量之間為正相關，r1=0.907 38，降水相對變率與降水量之間為反相關，r2= －0.616 62。

3.2.3 旬降水變率分析 圖5給出了逐旬降水變率與降水量，絕對變率與降水升降趨勢大致保持一致，3個統計值都顯示為多峰型。相對變率第9旬，11～16旬低于60%，33～34旬高于95%。

通過計算，旬降水絕對變率與降水量之間為正相關，r1=0.940 639，降水相對變率與降水量之間為反相關，r2=－0.666 49。

圖5 銅仁西部逐旬降水變率與降水量配置圖

3.2.4 候降水變率分析 圖6給出了逐候降水變率與降水量，絕對變率與降水升降趨勢大致保持一致，3個統計值都顯示為多峰型。34～35候絕對變率大，其量為32.1～32.3 mm。候相對變率大于100%集中時段為64～71候。

圖6 銅仁西部逐候降水變率與降水量配置圖

通過計算，候降水絕對變率與降水量之間為正相關，r1=0.955 248，降水相對變率與降水量之間為反相關，r2=－0.669 81。

4 結論和討論

分析了銅仁市西部5縣多時間尺度的溫度和降水的相對變率，計算了相應的相關系數，得知:

①從年變率來看，不論溫度還是降水量，其變率都比較小，但變率隨時間尺度變化而變化，分析時間尺度愈短，其變率愈大。

②從季溫度變率來看，主要表現為春季溫度不穩，當地夏收作物油菜、小麥提前或推后收割的現象比較普遍，影響秋收作物的栽種進度。

③從月溫度變率上看，2月份變率大，正值農歷年的正月，流動人口特別大，低溫雨雪造成交通擁堵，晴好天氣又容易引發森林火災，是氣象服務的重點。

④溫度、降水高低(多少)與絕對變率的大小呈正相關，與相對變率呈反相關。

⑤文中的絕對變率實際上是距平絕對值的平均值問題，很多極端情況被平滑掉了，需要在今后工作中繼續研究。

⑥若非特別需要，溫度以絕對變率來表示，降水以相對變率表示更合乎人們的使用習慣。

［1］張旭，趙振宇.1951—2005年阜新市氣溫變化特征分析［J］. 安徽農業科學，2010，38(24):13 277 －13 279.

［2］寧金花，申雙和.1961—2004年北方冬麥區氣候變率和變化特征［J］.安徽農業科學，2011，39(28):17 524－17 526.

［3］萬日金，趙兵科，侯依玲.江南春雨的年際變率及其影響因子分析［J］.高原氣象，2008，27(12):118－123.

［4］蓋小波，等.大連氣溫變化趨勢分析及對農業的影響［J］.安徽農業科學，2009，37(30):14 772 －14 774.

［5］扎西尼瑪，陳付統，娜吉.玉樹地區近50年氣溫變化分析［J］.青海氣象，2009，20(4):21－24.

［6］彭芳，王君軍.貴州夏季最高氣溫變率的時空分布特征［J］. 貴州氣象，2010，34(6):6－9.

［7］龔宇，花家嘉，陳昱.唐山近50年不同時間尺度降水變率及降水量變化分析［J］.中國農學通報，2008，24(9):448－451.

［8］劉金婷，史偉偉.邢臺五十五年降水趨勢變化特征分析［A］.第27屆中國氣象學會年會現代農業氣象防災減災與糧食安全分會場論文集［C］.2010.