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宁波机场极端降水指数变化特征的分析

2020-10-23 315 上传者：管理员

摘要：利用浙江宁波栎社机场1991—2015年的逐日降水资料计算出极端降水阈值、年极端降水量、年极端降水频率、年极端降水强度，以及大雨日数和暴雨日数等极端降水指标，统计分析极端降水的变化特征。宁波地处沿海地区，易受极端降水事件所造成的灾害影响，因而研究极端降水变化对宁波机场的安全运行具有重要意义。研究结果表明，从1991—2015年，宁波机场的年极端降水量、极端降水频率、极端降水强度、大雨暴雨事件发生次数均表现出略微增加趋势；年极端降水量、极端降水频率、大雨及暴雨日数具有较一致的年代际变化特征，1991—1993年呈增加趋势，之后直至2001年略有减少趋势，2002年之后又呈增加趋势。极端降水强度的年代际变化特征为2002年之前呈先增加再减少的趋势，2002年之后也呈先增加再减少的趋势。

关键词：
变化特征
天气学
机场
极端降水指数
阈值
降水强度
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1、引言

在当前的全球气候条件下，洪水、干旱、高温等极值事件频发，极端天气气候事件在中国的发生概率也较高。这与极端气候事件特别是极端降水事件时空分布发生变异有着密切的关系。根据统计，全球气候变化及相关的极端气候事件在过去40年中平均上升了10倍[1]，中国雨日显著减少[2]。极端气候事件的突发性较强，损害性较大，近年来受到大家的普遍关注。

本文拟以极端降水的指标系统分析近25年浙江省宁波栎社机场极端降水气候指数的变化特征。

2、资料与方法

2.1资料

所用资料为宁波栎社机场观测站25年的逐日降水资料，时段为1991-01-01—2015-12-31。

2.2方法

2.2.1阈值算法

文中采用了百分位值作为极端值的阈值，大于或等于这个阈值的值被认为是极值，具体采用累计频率方法。累积频率（CFD）是变量小于某一上限值的出现次数与总次数之比。

2.2.2阈值的稳定性

阈值的确定应该具有不同阶段的稳定性，需要判别某气候阶段的阈值平均值是否有代表性，逐年计算阈值估计的平均值是否稳定。文中使用离散系数CV对其进行度量，即：

式（1）中：s为阈值在气候阶段中的标准差；x为阈值在气候阶段中的平均值。

本文把CV值作为度量极端气候事件阈值的代表性指标。CV值越大，表示极端气候事件的阈值代表性很差，不稳定；反之，则表明代表性好。一般CV的值应该小于1比较好，因为如果大于1，则表示代表性较差。

把1991—2015年各日的降水资料分别从小到大排序，各年均取第99个百分位所对应日的值定义为极端降水事件的阈值。当某日的降水量大于等于极端降水阈值时，则记为一次极端降水事件，如表1所示。

表1极端降水指标及定义

3、极端降水事件的变化特征

3.1极端降水阈值及其可靠性分析

通过计算可得到宁波栎社机场观测站自1991—2015年这25年间99百分位极端降水的历年阈值，得到平均阈值为50.29mm。

对其进行可靠性分析，由SPSS分析得表2。由表2可知，各年阈值均为有效，同时，各年阈值的离散系数CV小于1，即所求得的阈值比较稳定，具有代表性。

表2阈值可靠性分析

3.2年极端降水量

年极端降水量随时间变化如图1所示。

图1年极端降水量随时间变化图

图1给出了宁波栎社机场观测站自1991—2015年的年极端降水量随时间的变化。图1中，粗实线为逐年统计值，细实线表示年极端降水量的线性拟合趋势，虚线表示年极端降水量的拟合趋势。

由图1可知，25年来极端降水呈增加趋势，趋势值为每年15.6mm。年代际变化特征为：20世纪90年代前期呈缓慢增加趋势，90年代后期略有下降，自2003年之后又呈显著增加趋势。25年极端降水量的平均值为307.1mm。

3.3年极端降水频率

年极端降水频率如图2所示。

图2年极端降水频率

图2给出了宁波栎社机场观测站自1991—2015年的年极端降水频率随时间的变化。图2中，粗实线为逐年统计值，细实线表示年极端降水频率的线性拟合趋势，虚线表示年极端降水频率的拟合趋势。

由图2可知，25年来极端降水频率略成增加趋势，趋势值为每年0.13次。年代际变化特征与年极端降水量大体一致：20世纪90年代前期呈增加趋势，90年代后期略有下降，自2003年之后又呈显著增加趋势。25年极端降水频率的最大值为10，出现在2015年。

3.4年极端降水强度

宁波栎社机场观测站自1991—2015年的年极端降水强度随时间的变化如图3所示，图3中，粗实线为逐年统计值，细实线表示年极端降水强度的线性拟合趋势，虚线表示年极端降水强度的拟合曲线。

就时间尺度而言，年极端降水强度随时间上下波动，近10年的波动振幅略大。2002年之前呈先增加再减少趋势，2002年之后也呈先增加再减少。25年整体年极端降水强度呈现弱的增加趋势，趋势值为1.07mm/天/年，但在统计上也不具有显著意义（r2=0.08）。

图3年极端降水强度

3.5大雨日数

大雨出现日数平均为每年9.8d，最大值为16次，出现在1998年和2003年。在1991—2015的25年间，大雨日数呈增加趋势，趋势值为每10年0.61d，但在统计上不具有显著意义（r2=0.01）。大雨日数的变化表现出的年代际变化特征为1991—1993年呈增加趋势，之后至2001年呈减少趋势，2002年之后又逐年增加。

3.6暴雨日数

暴雨事件平均每年发生4.96d，最大值出现在2015年，为11d。暴雨发生频率随时间略呈现增加趋势，趋势值为每年0.13d。暴雨日数的年际变化特征与大雨日数相似：1991—1993年呈增加趋势，之后至2001年呈减少趋势，2002年之后又开始增加。

4、结论

通过对宁波栎社机场观测站1991—2015年降水资料的分析，统计分析极端降水指数，包括极端降水阈值、年极端降水量、年极端降水强度、大雨日数以及暴雨日数，可得到以下结论：(1)25年来，宁波栎社机场的年极端降水量、极端降水频率、极端降水强度、大雨、暴雨事件发生次数均表现出略微增加趋势。(2)年极端降水量、极端降水频率、大雨及暴雨日数具有一致的年代际变化特征，1991—1993年呈增加趋势，之后直至2001年略有减少趋势，2002年之后又呈增加趋势。极端降水强度的年代际变化特征为：2002年之前呈先增加再减少趋势，2002年之后也是先增加再减少。

参考文献：

[1]江志红,丁裕国,陈威霖.21世纪中国极端降水事件预估[J].气候变化研究进展,2007,3(4):202-207.

[2]翟盘茂,任福民,张强.中国降水极端值变化趋势检测[J].气象学报,1999,57(2):208-216.

任婧,朱王杰.1991—2015年宁波机场极端降水指数变化特征[J].科技与创新,2020(20):25-26.