四川省近50年降水的变化特征及影响

地理学报ACTAGEOGRAPHICASINICA第66卷第5期2011年5月Vol.66,No.5May,2011收稿日期：2010-09-29;修订日期：2011-02-18基金项目：国家自然科学基金(40875060);成都高原气象研究所基本科研项目(BROP200909;BROP201002);西南区域气候变化影响评估报告项目[Foundation:NationalNaturalScienceFoundationofChina,No.40875060;BasicResearchFoundationofChengduInstituteofPlateau,CMA,No.BROP200909;No.BROP201002;TheResearchItemofClimateChangeImpactAssessmentofSouthwestRegion]作者简介：周长艳,硕士,助理研究员,主要从事气候诊断分析和预测。E-mail:[e-mail]619-630页四川省近50年降水的变化特征及影响周长艳1,岑思弦1,李跃清1,彭国照1,杨淑群2,彭骏1(1.中国气象局成都高原气象研究所，成都610072；2.四川省气候中心，成都610072)摘要：利用1961-2008年四川省133个气象站逐日降水资料，研究分析了四川省近50年大气降水的变化特征及影响。研究发现：四川省年均暴雨日数从西到东呈现“增—减—增”的总体变化趋势：甘孜州、凉山州南部、攀枝花等地区年均暴雨日数主要呈弱增加趋势，四川盆地西部、中部呈明显减少趋势，盆地东北部地区则呈较强增加趋势；除了盆地中部、南部部分地区外，四川省其余地区的暴雨强度主要呈增强趋势，其中盆地东北部加强趋势明显。四川盆地西部、中部地区各量级雨日均主要呈减少趋势，无雨日明显增加，年降水减少明显；盆地东北部地区年均暴雨、大雨日数及强度都呈明显增加、增强趋势，此区域年降水量的增加主要是由于大雨、暴雨量的增加导致。近50年来四川省大气降水的变化形势给不同的区域带来了不同影响：四川盆地西部和中部地区大气降水明显减少，影响到地表径流以及地下水位，导致水资源紧张；川西高原北部阿坝州降水也明显减少，在一定程度上促进了生态环境恶化；而盆地东北部、甘孜州、攀枝花和凉山州等地区暴雨日数和强度的增多、增强导致部分地区洪涝、地质灾害频发。关键词：四川；降水日数；降水强度；暴雨1引言四川省位于青藏高原与我国东部平原的过渡区，气候复杂，境内共有大小河流近1400条，水资源总量居于全国前列。但是省内水资源形势依然很严峻，最突出问题是水资源的空间分布与省内经济、生活布局不一致，92%的人口和90%的用水集中在面积占全省38.4%而水资源量仅占全省45.1%的东部盆地，区域性缺水问题突出。因此在全球气候变化的背景下，四川省水资源的现状以及所面临的问题值得关注。水资源系统除了常说的地表水、地下水外还包括空中水，并且无论地表水、地下水均来自于空中水；大气降水是地表水和地下水的最终补给来源，是水资源中最重要的一环，其异常变化会给经济乃至社会的各个方面带来严重影响。陈淑全[1]，徐裕华[2]根据1951-1980年30年基本气候资料整编的成果得出四川盆地降水的一些基本特征，近年来邵远坤等[3]对四川盆地22个站点1958-2000年43年来的降水特征进行了研究，结果表明四川盆地内的降水有较强的分布不均匀性，最大值中心在盆地西南部，其次在盆地东北部；盆地内降水异常的显著特征就是盆地西部与东部的反位相分布，盆地西部近40年来降水的长期变化有明显减少的趋势。通过分析发现，目前大部分关于四川省降水变化特征的研究主要使用月平均资料，也因此反映的是平均变化情况，不能反映出要素的时空非均匀分布变化特征[4-7]。旱涝灾害的发生在很大程度取决于降水在时间和空间上的不均匀分配，即与降水事件的频率和强度有更为密切的联系。近年来一些气象工作者以逐日资料为基础从降水事件变化和降水不66卷地理学报均匀分布的角度深入探讨了不同区域的降水变化特征，得出了许多有意义的结论[8-15]。但是对于高原东侧的四川省来说，这样的工作还很少[3,15]。本文利用逐日资料对四川省近50年来(1961-2008年)的降水变化特征进行分析，具体讨论近50年来该区域不同级别的降水事件频率和强度变化特征，并揭示该变化带来的可能影响。研究结论可进一步揭示全球气候变化背景下，四川省区域气候的响应特征以及气候变化对水资源系统、生态环境等的影响，为政府决策提供可靠依据，为区域社会经济可持续发展提供有利支撑。2资料和方法所用资料为1961-2008年四川省133个气象站逐日降水资料(图1)，同时还用到四川省境内河流各水文站点径流量资料。各月雨日定义为各月日降水量≥0.1mm日数的总和；日降水量在0.1~9.9mm为小雨日，日降水量在10~24.9mm为中雨日，日降水量在25~49.9mm为大雨日，日降水≥50mm为暴雨日；降水强度定义为各量级降水总量与降水日数之比。3四川省降水概况3.1大气降水的空间分布特征四川位于亚热带范围，因不同的地貌和不同季风环流的交替影响，形成了独特的气候类型，降水区域性差异大，变化复杂。四川省年降水的总体分布特征是西少东多，高原少盆地多，盆周山区多盆中丘陵区少(图2)：(1)四川盆地：此区域属于亚热带湿润季风图1文中的四川省气象站点分布图Fig.1Distributionofthe133precipitationstationsinSichuan图21961-2008年四川省年总降水量分布(mm)Fig.2DistributionoftheannualprecipitationinSichuanfrom1961to2008(mm)6205期周长艳等：四川省近50年降水的变化特征及影响气候，雨量充沛，年降水量800~1600mm。对盆地年降水整体分布来说，盆西多于盆东，盆周山区多于盆中丘陵区。沿着盆地西部边缘有明显的南北向多雨带，素有“华西雨屏”之称。此多雨带上，最大的年降水中心区在雅安，中心值超过1680mm，又有“天漏”之称；最北的多雨中心在绵阳安县附近，中心数值超过1200mm。从季节上说，盆地冬季(12月-2月)降水最少，占全年总雨量的3%~5%，汛期(5-9月)降水最多，占全年总雨量的70%~85%，冬干夏雨的季风性气候特点比同纬度的东部地区更明显。(2)川西北高原(主要指甘孜州和阿坝州)，就纬度而言，应属亚热带，但由于地势高亢，却是典型的高原大陆性气候，大部分地区年降水量为600~800mm。本区干雨季分明，5-9月为雨季；雨季降水量集中，大部分地区雨季降水占全年总雨量的80%~90%，有些地区甚至可达到90%以上。(3)川西南山地(主要指凉山州和攀枝花)则属于干湿季分明的亚热带季风气候，该区降水地区差异大，大部分地区年降水800~1200mm。干、湿季的变换极为明显，5-9月为雨季，10月至次年4月为旱季，雨季降水占全年总降水量的80%~90%。3.2暴雨日数分布从时间上说，四川省暴雨绝大部分从5月开始结束期大多在9月。从四川省的年平均暴雨日数的分布来看，整个盆地的暴雨都比较频繁，年均在2天以上。暴雨频发区主要集中在盆地西部和东北部，盆地中部的遂宁、简阳等地区是相对少暴雨区，年均暴雨日数少于3天。盆地西部的雅安、峨眉、洪雅年平均暴雨日数可达到6天左右，是明显的多暴雨区；北边绵阳附近的安县、江油等区域也是暴雨多发区，年均暴雨日数超过4天。盆地东北边缘的广元、巴中、达州、南充等市也属于暴雨频繁区，大部分地区年均暴雨日数超过4天，达州市的万源更是超过5天。此外川西南山地的凉山州南部、攀枝花地区暴雨也比较频繁，年均暴雨日数超过3天，其中米易接近4天(图3)。4近50年四川省降水变化特征4.1降水变化的空间分布特征近50年来四川省年降水量总体呈减少趋势，20世纪60、80年代以偏多为主，其余年代以偏少为主；90年代以来更是明显偏少，48年中降水最少的10个年份有5个出现在1994年后。从季节分布看，春季降水变化不大，夏、秋季降水明显减少，冬季降水有弱增加趋势。近50年整个四川省年降水从西到东呈现“增—减—增”的区域变化趋势，区域差异很明显(图4)：甘孜州、凉山州大部分地区呈现增加趋势，增加最显著的地区在甘孜州康定、雅江附近(阴影区通过90%的信度检验)，每10年超过20mm；阿坝州以及盆地大部分地区均为减少趋势，其中图31961-2008年四川省年平均暴雨日数分布(天)Fig.3DistributionoftheannualaveragerainstormdaysinSichuanduring1961-2008(days)图41961-2008年四川省年降水量气候倾向率分布图(阴影区通过90%的信度检验)(mm/10a)Fig.4DistributionoflineartrendcoefficientfieldoftheannualprecipitationinSichuanduring1961-2008(shadedareaisover90%levelsignificance)(mm/10a)62166卷地理学报盆地西部、北部地区减少尤为显著(此区域大部分地区通过90%的信度检验)，每10年减少的年降水量超过40mm，北部的广元以及西部的雅安、乐山、成都附近地区为减少大值中心区，每10年减少的年降水量接近或超过60mm，其中盆地西北部广元市的剑阁每10年减少的年降水量超过69mm，而成都市的金堂则更是超过72mm/10a。盆地东北部的巴中、达州、广安等地区则主要表现为增加趋势，每10年增加的年降水量接近或超过20mm，渠县、广安为大值中心，增加数值均超过30mm/10a。从图4可知仅从盆地而言，其西部和东部的年降水变化形势都是不同的。从盆地西部成都市金堂和盆地东北部广安年降水变化形势看(图5)，近50年来金堂的年降水量总体呈明显的减少趋势，20世纪90年代以来偏少尤为显著，2006年达到48年中最低值405.9mm，数值几乎仅为1961年的1/4(该年降水量为48年中最高，数值达1619.5mm)；而盆地东北部广安48年来年降水呈缓慢增加趋势，并在2007年达到48年中的最大值1474.1mm。4.2不同等级雨日以及强度变化的空间分布特征四川省降水的区域性差异明显，因此下面主要从空间分布上讨论不同等级雨日及其强度的变化特征(图6-10)。从1961-2008年来四川省暴雨日数、强度变化趋势的空间分布情况看，年均暴雨日数从西到东呈现“增—减—增”的总体变化趋势(图6a)：甘孜州、凉山州南部、攀枝花等地区年均暴雨日数主要呈弱增加趋势，凉山州南部和攀枝花地区的年均暴雨日数每10年增加0.1~0.2天，其中会理、会东增加日数接近0.3天；四川盆地西部、中部呈明显减少趋势，绵阳、德阳、成都、雅安等地的年均暴雨日数大概每10年减少0.2~0.4天，其中眉山地区的洪雅每10年减少日数接近0.5天(阴影区通过90%的信度检验)；而盆地东北部则呈较强增加趋势，达州、广安等年均暴雨日数每10年增加0.2~0.3天，其中达州市的渠县增加日数接近0.4天。近50年来四川省年均暴雨强度的变化趋势比较复杂(图6b，阴影区通过90%的信度检验)，凉山州、攀枝花等地区主要呈加强趋势，对于盆地来说，盆地西北部绵阳、广元北部以及德阳、成都部分地区，盆地中部的资阳、自贡、内江以及南部的宜宾、泸州等市主要呈明显减弱趋势，其余地区暴雨强度呈增强趋势。值得关注的地区主要有两个：首先是盆地东北部的达州、广安、南充(主要是南部地区)和中部的遂宁等市，这些市大部分地区年均暴雨强度明显增强，每10年增强1~7mm/d，其中达州渠县增强趋势接近8mm.d-1/10a；其次是凉山州和攀枝花地区，此区域暴雨强度的增强趋势也比较明显，尤其是凉山州的昭觉及邻近区域，每10年增强趋势超过7mm/d。值得一提的是盆地西部绵阳、雅安、乐山以及盆地中部的遂宁、资阳等地区，虽然暴雨日数是明显减少的，但是它们中大