颍河水系降水量演变趋势研究

黄振离

【摘要】本文根据实际观测的降水量系列资料，通过世界气象组织推荐并已广泛应用的Mann-Kendall非参数统计方法，区分颍河水系是处于自然波动还是存在确定的变化趋势，得出研究结果，供水生态环境保护工作参考。

【关键词】Kendall检验法；颍河水系；降水量；变化趋势

联合国政府间气候变化专门委员会（IPCC）2014年11月在丹麦哥本哈根发布了IPCC第五次评估报告的《综合报告》，指出人类对气候系统的影响是明确的，而且这种影响在不断增强，在世界各个大洲都已观測到种种影响。相比之前的评估报告，本报告更为肯定地指出一项事实，即温室气体排放以及其他人为驱动因子已成为自20世纪中期以来气候变暖的主要原因。

从某种意义上讲，水资源是一种可循环利用的再生资源。降水是水文循环过程中重要的部分，也是水资源评价中的重要因子，气候变暖必将对降水、径流以及蒸发等水文循环造成影响，导致水资源的时空差异，进而影响我国以及其他国家的社会经济的发展和生态环境的演变。因此，对地区降水的演变趋势进行研究分析显得十分必要。

颍河水系属于北暖温带大陆性季风气候，受大陆气团和季风的影响，降水量的年际和月际变化都很大，时常造成旱涝灾害的发生。近年来，颍河水系旱涝灾害频繁，特别是旱灾出现十分频繁，而夏季往往以洪涝灾害的出现为主，对经济社会的发展及人民生活质量的提高产生了巨大的不利影响。本文根据实际观测的降水量系列资料，通过世界气象组织推荐并已广泛应用的Mann-Kendall非参数统计方法，区分颍河水系是处于自然波动还是存在确定的变化趋势，得出研究结果，从而供水生态保护工作参考。

1.1资料来源与方法介绍

1.1.1资料来源

本文选择颍河水系15个监测站点1951-2013年的逐月降水资料进行了整理分析，分析汇总出一长时间序列的月、季节、年降水量数据资料。这些站点在整个颍河水系分布均匀，具有良好的代表性，其汇总分析的结果能反映颍河水系的整体降水特征。

1.1.2方法介绍

本项目主要采用了非参数Mann-Kendall趋势分析检验法（以下简称M-K法）、累积距平法以及线性趋势分析法对1951-2013年的月降水量数据进行了全面的研究分析。M-K法具有适用范围广，人为因素影响小，定量化程度高的优点，可用于检验不符合正态分布特征的变量，不受少数异常值的影响，常常被用来评估气候要素时间序列趋势的研究中，其检验统计量的公式如下：

当z值为正值时表示正相关趋势变化，为增加趋势；z值为负值时表示负相关趋势变化，为减少趋势；值在大于等于1.28、1.64、2.32时，分别表示通过了置信度90%、95%、99%的显著性检验。

1.2降水量的年际变化趋势研究

1.2.1颍河水系各年降水情况

统计分析，颍河水系多年平均降水量为664.9mm，在1951-2013年间有29年的降水量处于平均水平之上，其他年份的降水量均低于多年平均水平。

由于受季风年际差异的影响，颍河水系年际间降水量差异较大，经常会出现丰水年和枯水年。颍河水系降水变率较大，这也必将导致颍河水系河川径流的年际差异。颍河水系降水量在1964年达到1156.9mm，为统计数据序列中的最高值，而1961年颍河水系全年降水量为458.3mm，为统计数据序列中的最小值，仅占1964年全年降水量的39.6%。

1.2.2颍河水系年际降水变化

1951-2013年的降水量M-K趋势分析表明：年均降水量在年际间表现出了负相关趋势变化，但减少趋势不太明显，没有通过任何显著性检验，仅表现为微弱的负趋势变化。从1950s-2010s的降水量M-K趋势分析结果中可以明显的看出：年均降水量在年代际间呈现出负相关趋势变化，降水量减少的趋势通过了置信度90%的显著性检验，表现为较明显的负趋势变化。

1.3降水量的年代际变化趋势研究

1.3.1颍河水系各年代降水情况

颍河水系1950s-2010s的平均降水量为674.2mm，相比1951-2013年的平均降水量（700.2mm）减少了26mm。在这7个年代中有5个年代的平均降水量均在平均水平之上，并且可以看到这几个年代降水量呈现出下降的走势，2000s-2010s下降幅度最为明显，由758.0mm（2000s）下降到610.0mm（2010s），下降幅度为19.5%。

1.3.2颍河水系年代际降水变化

从图1-3降水量的M-K趋势分析结果中也可以得出颍河水系年代际降水量呈现负相关趋势变化，并且通过了置信度90%的显著性检验，降水量的减少趋势较明显。

1.4小结

主要采用了非参数Mann-Kendall趋势分析检验法对1951-2013年颍河水系降水情况进行了全面分析，进而研究颍河水系降水量的演变趋势。在本章中，主要对颍河水系降水量的的年代际变化、年际变化、月降水变化以及季节变化进行了研究分析，以此来得到颍河水系降水量的演变趋势。主要的研究成果为：

（1）颍河水系降水量在年际间表现出了负相关趋势变化，但减少趋势不太明显；

（2）颍河水系各个季节降水量呈现出负相关趋势变化，但负变化趋势不太明显；