最近46年山西省夏季极端降水事件特征分析
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【摘 要】 分析近46a山西省极端降水事件的时空分布和变化趋势特征，结果表明：山西省极端降水事件在空间上存在明显的地域差异。
【关键词】 极端降水事件;极端降水阈值;特征分析
Characteristics of Summer extreme precipitation events in Shanxi Province in recent 46 years
[Abstract] The spatial and temporal distribution and variation trend of extreme precipitation events in Shanxi Province in recent 46 years are analyzed. The results show that there are obvious regional differences in spatial distribution of extreme precipitation events in Shanxi Province.
[Keywords] extreme precipitation event; extreme precipitation threshold; characteristic analysis
1 资料及方法
本文选取山西省1970～2015年的具有代表性的73个气象站逐日降水量（来源于山西省信息中心）。着重针对山西省夏季6～8月的极端降水事件的时空分布及变化趋势特征做出研究。
并采用百分位阈值定义方法、线性倾向估计方法分析山西省上述各极端降水指数的变化趋势;用Mann-Kendall法分析山西省极端降水指数的突变或转折。
2 结果与分析
2.1 极端降水阈值空间特征分析
山西省夏季极端降水阈值表现为从南向北减小、同纬度山区大于平川且西部山区少于东部山区的特征，全省平均极端阈值为18.8～29.1mm·d-1。其中阈值最大的是运城垣曲站29.1 mm·d-1，阈值最小的为大同浑源站18.8mm·d-1，具有明显的纬向性。这主要与山西的地形有很大的关系，即暴雨多发区主要分布在山脉的迎风坡地区，因此太行山南端的晋东南降水强度较大、频次多，极端降水阈值也为大值区;同时由于山西南北跨度较大，晋西北纬度较高，水汽输送较差，导致降水整体偏少，因此极端降水阈值也较小。
2.2 极端降水事件空间特征分析
山西省近46a年极端降水量的分布与极端降水阈值的分布一致，呈从南向北减少，同纬度山区大于平川且西部山区比东部山区明显偏小，大值区主要位于晋东南（年极端降水量达到190mm/a以上），主要位于垣曲、沁水、陵川、晋城站;另外五台山站的年极端降水量为214.0mm/a，这与五台山站较高的海拔（2208.3m）有很大的关系，而最小的为朔州山阴站（111.6mm/a），呈现出明显的区域差异。
山西省近46a平均极端降水频次的空间分布和极端降水量的分布较为一致，极端降水日数平均为3.1～5.6d/a，即晋东南和东、西山区极端降水频次较大，均在4.0d/a以上，其中频次最大为忻州五台山站（5.7d/a）。而山西平川及北部频次均在4d/a以下。
山西省近46a極端降水强度的空间分布和极端降水量分布较为一致，晋东南极端降水强度为全省大值中心，中心值为48 mm/d，但不同的是东部山区和西部山区相差不大，具有明显的纬向性特征。
山西省近46a日最大降水量分布和极端降水强度分布较为一致。山西北部（山西大同、朔州和忻州北部）仅有18站没有出现100 mm以上的大暴雨天气，而日降水量大的区域亦主要位于山西省南部。近46a来山西省有2站日最大降水量超过200mm，分别为垣曲县（224mm，为山西省1970年以来日最大降水极值）和晋城站（221.2mm）。
2.3 极端降水事件的变化趋势分析
1970～2017年山西的中北部、临汾西部及运城东部共40站极端降水量频率呈增多趋势（仅石楼站通过了0.05显著性检验），平均每10a增加6.8mm，其中增幅最大的为浑源站（22.695mm/a/10a）。另外极端降水频率下降幅度大值区主要分布在晋东南和运城西部，其中陵川站（-24.323mm/a/10a）降低最大，并通过了0.05显著性检验。
全省平均极端降水频次与平均极端降水量分布较为一致，其中全省有43站呈增加趋势，主要位于山西中北部，增幅最大的为石楼站（0.532d/a/10a）。其余站平均极端降水频次呈减少的趋势，主要分布在晋南、忻州东部，同样陵川站（-0.360d/a/10a）为减幅最大的站，但均未通过0.05显著性检验。
全省极端降水强度的变化趋势具有明显的纬向性特征，呈增长趋势的区域主要分布在晋南（运城、临汾南部、晋城）、太原以北至大同以南（宁武站和繁峙站通过了0.05显著性检验），增幅最大的为浑源站（4.050mm/d/10a）。其余30站均呈减少趋势（仅广灵站通过了0.05显著检验），主要分布在山西中南部，运城南部及大同，其中减少最大的站为芮城站（-2.327mm/d/10a）。
全省日最大降水量主要分布在大同、朔州北部、吕梁市及临运盆地西部、晋城及长治东部的31站呈减少趋势，其中万荣站（-5.260mm/d/10a）为减幅最大的站。其余42站（主要分布在忻州、太原、东部山区及运城晋城的北部）为增加趋势，其最大日降水量中心位于晋东南的晋城站（7.848mm/10a），其次是临汾的安泽站（5.466mm/10a），其余各站的气候倾向率在0～4.0mm/10a之间，同样也均未通过0.05显著性检验。 全省年极端降水量和频次具有一致的年际变化特征。从20世纪70年代中期到80年代初年极端降水量和频次都偏多，但从80年代到2000年极端降水量和极端降水频次都是处于较低的状态，其中1986年年极端降水量为78.2mm/a，出现了全省大面积干旱;年极端降水频次为2.2d/a，二者都出现了1970年以来历史极低值，但80年代后期及90年代后期，年极端降水量和频次都有一个短暂但却明显的增加，在1988和1996年出现了峰值。2006～2014年均呈增加的趋势，并在2013年增加到240.4mm/a，为近46a最大值，但到2015年二者呈快速较少趋势，年极端降水量减少到78.7mm/a，频次减少到2.3d/a均出现仅次于1986年的第二历史极小值。
全省极端降水强度的平均值为38.3mm/d。1972～2000年极端降水强度大多在平均值以下，2000～2014年极端降水强度明显增大，到2015年极端降水强度下降到29.4mm/d，为近46a历史最低值。
全省日最大降水量的平均值为129.1mm，达到大暴雨标准，但年际变化较大。1970～2006年全省日最大降水量大多都低于平均值，期间1995～2000年山西省日最大降水量有一个短暂的上升期，2007年以后大多都高于平均值，仅2008年日最大降水量降低到71.9mm，为近46a历史最低值。
极端降水事件的变化具有一定的月变化特征，各极端降水指数在3月、4月、6月、8月、10月均呈减少的趋势，在5月、7月、9月、11月均呈增加的趋势（但均未通过0.05显著性检验），其中各极端降水指数在9月增加趋势最为明显，尤其是年极端降水量气候倾向率为3.756mm/a/10a，而在8月减少趋势最明显，减少幅度最大的亦为年极端降水量（-3.180mm/10a），7月除极端降水频次略有减少外，其余极端降水指数均为增加趋势。
2.4 极端降水事件的突变分析
1970～2015年山西省极端降水频次呈增长的趋势，突变点也在1984年，和极端降水量的突变时间一致，但在1970～2006年期间UF曲线始终在置信度范围之内，只有在2006年以后极端降水频次才略超过1.95置信度线，但UF线呈平稳状态，这说明1970～2006年极端降水频率没有发生突变现象，其增多趋势并不显著。同样极端降水強度在1970～2015年呈增长趋势，但前期基本在信度区范围内，直到2006年在1.95信度线附近且变化比较平稳，说明其增长趋势并不显著，从山西省日最大降水增长趋势可以看到，1970～1996年日最大降水量呈增加趋势，1996年后变化较为平缓，且UF曲线在可信度范围之内，说明近46a日最大降水量没有发生突变现象，只是在正常范围内呈现增多或减少的波动。
参考文献：
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[2] 李小亚，张 勃.1960-2011年甘肃河东地区极端降水变化 [J].中国沙漠，2013，33（3） ：1884-1980.
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