天津市近50年来降水时空分布变化研究

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1、天津市近50年来降水时空分布变化研究　　摘要：本文采用Mann-Kendall非参数统计检验方法对天津市及其周边7个雨量站51年（1960-2010）的降雨资料进行长时期变化趋势分析。通过UFK和UBK曲线分析了天津市各个方向降雨在空间和时间上的变化。并对每月降雨进行Mann-Kendall检验，得出降雨在春夏秋冬四季的时间变化趋势。Mann-Kendall检验结果表明，天津市降雨总体上呈现出下降的趋势，其中南部下降最为明显。丰水期降水具有显著下降趋势，但枯水的冬春两季降水具有增加的趋势。　　关键词：天津；Mann-Kendall非参数检验；趋势；时空分布　　自2009年与丹麦哥本哈

2、根召开的世界气候大会将全球气候变化设置为重要议案，全球气候变化已经成为科学界关注和研究的核心议题之一。随着化石燃料消费的剧增，全球变暖趋势显著，降水亦随之显现出明显的变化（任国玉等，2000；张玉剑等，2012）。从历史记录来看，我国是旱涝灾害频发的国家，干旱和洪水给我国的工农业生产以及人民财产安全造成了巨大的损失。降水量的多寡是旱涝灾害发生的主要决定因素，研究降水的时空变化规律不仅对于城市防洪减灾和农田水利建设具有重要的意义，也能为区域发展规划提供科学的决策依据。5　　随着天津市城区的不断扩大和滨海新区的建设，水资源和人口与工业发展的矛盾越来越突出。本文以非线性的Mann-Kand

3、all检验为数学工具来研究天津市近50年来的降水变化的时空分布趋势，以期为城市水资源规划和高效利用提供科学的决策依据。　　一、研究区域概况和资料　　天津位于东经116??'至118??'，北纬38??'至40??'之间。市中心位于东经117??'，北纬39??'（图1）。地处华北平原北部，东临渤海，北依燕山。天津位于海河下游，地跨海河两岸，是北京通往东北、华东地区铁路的交通咽喉和远洋航运的港口，有"河海要冲"和畿辅门户"之称。是我国北方第二大城市，中国长江以北经济中心。天津地处北温带位于中纬度亚欧大陆东岸，主要受季风环流的支配，是东亚季风盛行的地区，属暖温带半湿润季风性气候。临近渤海

4、湾，海洋气候对天津的影响比较明显。其气候四季分明，春季多风，干旱少雨；夏季炎热，雨水集中；秋季气爽，冷暖适中；冬季寒冷，干燥少雪。天津的年平均气温约为14℃，7月最热，月平均温度28℃；历史最高温度是41.6℃。1月最冷，月平均温度-2℃。历史最低温度是-17.8℃。年平均降水量在360-970毫米之间，（1949-2010）平均值是600毫米上下。受地形气候等多方面因素的影响，降水时空分布不均，在时间分布上，85%的降水集中在6到9月，在7月下旬到8月上旬经常受到暴雨袭击。在空间分布上，降水出现自北向南逐渐递减的趋势。北部山区的多年平均降雨量大约在800mm，而市区及近郊则仅为50

5、0mm。天津水资源匮乏，人均水资源量约为400m3，仅为全国的六分之一左右，而且由于持续的人口和工农业生产的压力，地下水超采严重。　　本文研究所用的数据由中国科学院环境与生态科学数据中心提供，5选用天津市及周边7个雨量站从1960年1月1日到2010年12月31日共51年的逐日降雨数据进行统计分析，所选站点。　　二、研究方法：Mann-Kendall检验　　Mann-Kendall方法是一种基于秩的非参数统计检验方法（徐宗学等，2006）。非参数检验方法也称无分布检验，其优点是不需要样本遵从一定的分布，也不受少数异常值的干扰，更是用于类型变量和顺序变量，计算也比较方便。由于最初由Ma

6、nn-Kendall提出并发展了这一方法，故称其为Mann-Kendall方法。Mann-Kendall方法的计算步骤如下（陈华等，2006；曹洁萍等，2008；）：　　三、降水量时空变化趋势统计分析　　应用数理统计指标，Mann-Kendall趋势检验方法和线性趋势拟合方法对天津市及邻近的7个雨量站点进行年际和月际的时间变化和空间分布趋势分析。　　1、天津市面平均降雨的时间变化分析　　从天津历年面平均雨量统计值可以看出：天津市多年平均降雨为573毫米，降雨主要集中在七月和八月，占到全年降雨量的58%，秋冬春三季降水较少，其中冬季降水最少，春季次之。这主要是因为天津市处于季风气候区，

7、雨热同季，雨季受到季风北移南退的影响，故而降水呈现出明显的季节变化。在冬春两季，天津地区基本受蒙古高压控制，气候干燥，降水稀少。进入夏季，北进的太平洋副热带高压带来丰沛的水汽，而在10月份以后，降水随着副热带高压的减弱而逐渐减少。年降水量的偏态系数和峰态系数为正值，说明该地区降水量分布为正偏态。在51年的统计值中，年际之间降雨变化较大，最大值是最小值的近3倍。5　　2、Mann-Kendall检测突变分析　　根据天津，塘沽，唐山，承德，北京，遵化，黄骅7个