摘要: 为研究成都龙泉驿区不同等级降水日数演变特征，利用成都龙泉驿区1980~2018年近40年逐日气象基本观测降水资料，统计得到龙泉驿区逐日、逐候、逐旬、逐月、四季及年降水日数数据集资料，运用一元线性趋势法、距平法和滑动平均法对龙泉驿区近40年降水日数变化特征进行了详细分析。结果表明：1) 降水量级愈大，降水日数减少愈快。龙泉驿区年降水日数总体表现为减少趋势；除中雨日数表现为增加趋势外，其它不同量级降水日数都呈减少趋势。2) 降雨日数四季均为减少趋势，季节变化明显。小雨降水日数四季均减少，近40年来降水日数的年际变化除了中雨表现为增长趋势外，其余量级均为下降趋势。
Abstract:
In order to study the evolution characteristics of the number of precipitation days at different levels in Longquanyi District, Chengdu, using basic daily meteorological observation data in the past 40 years from 1980 to 2018 in Longquanyi District, Chengdu, and statistics of precipitation in Longquanyi District day by day, weather by weather, ten days by ten days, month by month, four seasons and year by year. The data of the number of days are analyzed in detail using the linear trend method, the anomaly method and the moving average method to analyze the changes in the number of precipitation days in the Longquanyi District in the past 40 years. The results show that: 1) The greater the magnitude of precipitation, the faster the number of precipitation days decreases. In recent 40 years, the annual precipitation days in Longquanyi District show a decreasing trend. Except that the number of moderate rain days showed an upward trend, the number of precipitation days at different levels showed a downward trend. 2) The number of rainfall days showed a downward trend in the four seasons, and the seasonal influence is obvious. The number of light rain precipitation days decreased in four seasons. The interannual variation of precipitation days in recent 40 years showed a downward trend except for moderate rain.
1. 引言
随着气候变化和极端天气事件造成的影响日益频繁，愈来愈多的气象学者对各地区降水变化趋势和特征进行研究 [1] - [6]。四川盆地是我国重要的农业和经济中心，成都作为四川的经济文化中心，带动着全省的发展，是我国的特大城市之一，目前对四川盆地和成都地区的降水研究较多，任小玢等对四川盆地降水日数的研究显示，1990年以来四川盆地的降水日数一直处于下降趋势 [7]，这一结论在次旺顿珠等对四川省强降水日数的研究 [8] 及龙柯吉等对四川省降水相态的研究中 [9] 也得到证明。李强等对四川盆地受西南涡影响发生暴雨过程的短时强降水进行了时空分析 [10]。于灏等研究显示了相对于2000年之前30年的气候平均态，四川盆地的雨季降水在时间上没有显著性变化，在空间上表现为从盆地东部长江三峡地区至盆地西部青藏高原地区先增后减再回升的变化形势 [11]。周长艳等对四川省近50年降水的变化特征研究中表明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 [12]。龙泉驿区作为成都市所管辖的一个区域，关于龙泉驿区降水的详细研究较少，何劲夫等对龙泉驿区多尺度降水特征和降水的集中性进行了研究，得到龙泉驿区年季降水量总体下降，但2006年之后降水量出现回升趋势等结论 [13]。刘明瀚等对西南地区无有效降水日数的研究中表明四川西南部年、季无有效降水总日数在时间上总体呈现上升趋势 [14]。2017年，作为成都市“东进”战略的领头羊，由于龙泉驿区的快速发展，龙泉驿区对于水资源的开源节流迫在眉睫，降水资源作为可再生水资源，充分利用这一绿色资源，可以有效缓解区域内水资源紧张等问题。
2. 资料与方法
2.1. 资料来源
本文研究的资料来源是龙泉驿区1980~2018年的逐日气象观测降水量数据，建立逐日、逐侯、逐旬、月、季、年的不同等级的降水日数，数据经过质量检验，无缺测资料，资料序列完整，降水等级划分标准，见图1。本文将24小时内降水量(r)大于0界说为降水日数；降水强度则定义为同时段内年降水量与相应时段降水日数之比；年降水总日数则定义为各量级降水日数的总和 [15]。
Figure 1. Classification standard of precipitation grade
图1. 降水等级划分标准
2.2. 研究方法
线性倾向趋势分析、相关分析、滑动平均、和Morlet小波分析 [16]。
3. 龙泉驿区降水日数时变特征
3.1. 降水日数的日变化特征
分析图2可知，成都龙泉驿区1980~2018年整体逐日降水日数表现为较弱的上升趋势，年降水日数总值为144.2天，最大降水日数为26天。降水总日数在1984年达到最高，最高降水日数为156天，年最低降水日数为116天，发生于1980年和2015年。其中小雨的降水日数呈下降趋势，小雨降水日数总值119.4天，近40年中，小雨降水日数最大年份为1989年，小雨降水日数达130天；最小年份为1980年，仅91天。中雨降水日数的日变化也表现为上升走势，降水日数总值为16.6，降水日数的最大年份和最小年份是2010、2013和1986、1991年，分别对应21天和9天。大雨也表现出向上发展的趋势，较中雨增幅较小，大雨年降水总日数为5.6天，降水日数最大年份为1981年，值为16天，远超大雨年降水日数的总值，最小年份为1996年，值仅为1天。暴雨降水日数呈现上升趋势，总值为2.4天，1984年最大，5天，最小为0，且多个年份为0。大暴雨也呈现出上升趋势，在各个上升量级降水日数中，大暴雨的上升幅度最小，值为0.7天，大暴雨降水日数最多为2天，最少为0天，最大值和最小值均为多个年份相同的情况。
3.2. 降水日数的候变化特征
分析图3可知，1980~2018年研究区内的降水总日数逐候变化总体表现为逐年上升的走向，其中小雨的逐候降水日数的发展形势为随时间降低，其余中雨、大雨、暴雨、大暴雨均表现为不同程度的增加走向。各量级降水日数里中雨的上升走向最明显，大雨紧随其后。逐候降水总日数峰值在42侯时，值为114天。降水总日数中小雨日数占多数，在55候时达到峰值93天；大暴雨占比最少，大暴雨逐候降水日数分别在36和39候时达到峰值，峰值为3天。
3.3. 降水日数的旬变化特征
分析图4可知，龙泉驿区总的降水日数逐旬变化总体呈上升趋势，其中小雨逐旬降水日数的变化趋势和小雨逐候降水趋势一致，小雨之外各量级降水日数的逐旬变化均表现为上升走势，相对来说，中雨和大雨降水日数逐旬变化的上升走势更为鲜明，暴雨和大暴雨上升幅度较小。逐旬降水日数在18旬达到峰值，峰值为215天；小雨逐旬降水日数在28旬达到峰值，峰值为177天；中雨逐旬降水日数在25旬达到峰值，峰值为50天；大雨逐旬降水日数在21旬达到峰值，峰值为29天；暴雨逐旬降水日数在23旬达到峰值，峰值为16天；大暴雨逐旬降水日数在20旬达到峰值，峰值为5天。总的来说，各量级逐旬降水日数的峰值区间在20~28旬。
3.4. 降水日数的月变化特征
根据图5分析可知，成都龙泉驿区1980~2018年总的逐月降水日数变化总体呈上升趋势，小雨的逐月降水日数呈下降趋势，其余量级的逐月降水日数均呈上身趋势，上升趋势最显著的是中雨，最不明显的是暴雨。7月总的逐月降水日数达峰值，峰值为15.7天；小雨、中雨、大雨、暴雨和大暴雨的逐月降水日数达到峰值的月份分别为10、7、7、8和7月，对应峰值分别为11.9、2.8、1.6、0.8和0.3天；此外，大雨和暴雨的逐月降水日数均于1、2、3和12月为0，暴雨的逐月降水日数于11月也为0；大暴雨的逐月降水日数除6、7、8、9月有数据，其余月份均为0。
3.5. 降水日数的季节变化
据统计，龙泉驿区夏季降水占全年降水日数的32%，在全年降水中贡献最大，冬季降水则贡献最少，仅占14%。小雨的春、秋季降水在全年降水日数中占比最大，中雨次之。大雨、暴雨及大暴雨对全年春季降水的贡献甚微，对全年冬季降水的贡献为零。由图6可知，成都龙泉驿区1980~2018年四季降水日数整体都呈现出缓慢减少的走势，冬季下降最为明显，春季第二，四季中夏季下降走势最小。春季降水日数在1989年达到峰值，峰值为50天，春季平均降水日数为35.1天。根据5年滑动平均的结果显示，1980~1992年春季降水日数表现为增长趋势，1993~1998年则表现为下降趋势，2000年春季降水日数有所回升，之后春季降水日数变化较为平缓；夏季平均降水日数为45.6天，夏季降水日数于1981年达到峰值，值为57天。经过5年滑动平均，夏季降水日数经历1980~1993年下降期，1994~2003年上升期，2004~2016年下降期三个阶段，总体来说，夏季降水日数变化较小。秋季平均降水日数为34.1天，秋季降水日数于1982年达到峰值，值为46天。秋季降水日数在1980~1987年表现为上升趋势，在1987~2007年呈下降趋势，在2007~2018年又表现出缓慢增长趋势，中间长达20年的下降趋势为秋季降水日数整体表现为下降趋势奠定了基础。冬季的平均降水日数为19.7天，1995年为冬季降水日数最高的一年，降水日数为37天。从5年滑动平均来看，冬季降水日数的波动最大，整体来说降水日数在1980~1994年表现为减少走势，1995~1996年表现为增大走势，1996~2004年表现为减少走势，2005~2008年表现为增大，2008之后有缓慢下降然后平缓波动。
(a) 
(b) 
(c) 
(d)
Figure 6. Seasonal changes of precipitation days in Longquanyi District in recent 40 years
图6. 龙泉驿区近40年降水日数的季节变化
3.6. 降水日数的年际变化特征
根据图7可知，成都龙泉驿区的年均降水日数呈逐渐减少的趋势，由降水日数距平变化可得：成都龙泉驿区近40年的年均降水日数正负距平的年份数相差不大，但1989年后龙泉驿区的降水日数负距平开始增多，2000年以前年均降水日数多为正距平，之后则多为负距平，1984年年均降水日数达到峰值，高于平均值22.5天，降水日数为近40年内历史最高；1990年和2015年年均降水日数均低于平均值17.5天，降水日数并列为历史最低。根据5年滑动平均的结果显示，龙泉驿区的年降水日数大概经历了上升–下降–上升的6个波动阶段。除中雨年均降水日数外，其余各量级降水的年均降水日数均表现为减少趋势，其中暴雨的减幅最大。小雨降水日数表现为平稳的波动，小雨日数在1989年年均降水日数高于均值19.8天，是39年来的最高值；1980年的年均降水日数低于均值19.2天，为历史最低。五年滑动平均表明小雨的年降水日数大概经历了上升–下降–上升的8个波动阶段，且小雨雨日的波动变化最为明显。中雨降水日数1998年以前，负距平较多，1986年负距平达到最大，为6.2天，2010和2013年正距平达到最高，均为5.8天。龙泉驿区的中雨年降水日数大约有上升–下降–上升的六个波动阶段。大雨1989~2000年间负距平较多，1989年之前和2000年之后正距平较多，除1980年暴雨年均降水日数距平作为最大值(最大值为10.8天)和1996年以外，其余37年正负距平值均在4天以内。5年滑动平均表明大雨的年降水日数变化大致分为上升–下降–上升的五个波动阶段。暴雨年均降水日数距平从2001年开始明显减少，直到2018年才有所回升。暴雨的年降水日数在1980~2018年区间内，正负距平的值均不超过3天。5年滑动平均表明暴雨的年降水日数变化下降–上升–下降的五个波动阶段，各量级年降水日数中仅有暴雨降水日数5年滑动平均前期呈现出下降趋势。大暴雨的年均降水日数距平大多数年份均在0.5天左右，1985、1988、1990、2007、2009和2018年，这六年并列为正距平值最大年份，值为1.4天。大暴雨年均降水日数的5年滑动平均变化趋势为上升–下降–上升的四个波动阶段。综上所述，成都龙泉驿区近40年的降水日数总体呈现减少趋势，其中暴雨最为明显。这一结果与四川盆地的降水日数明显减少的变化趋势相符。
4. 结论
通过对成都龙泉驿区近40年降水日数的变化进行详细讨论，得到以下几点结论：
1) 近40年来，龙泉驿区降水日数变化呈逐日上升的趋势，各量级降水日数中，仅小雨降水日数表现为逐日下降趋势。逐候、逐旬、逐月降水日数变化趋势与逐日一致，同样仅小雨的雨日数呈现逐候、旬、月下降，另外各量级和整体降水日数均表现为逐候、旬、月上升趋势。区域内降水日数较多的月份主要是5~9月，10月至次年的4月降水日数较少，7、8月份的降水日数最多，11月、次年1、2、3月降水日数明显减少。
2) 近40年来，龙泉驿区四季降水日数冬、春两季减少趋势均较缓。夏季降水日数较多，变幅最小，春季次之。对春季降水日数贡献最大的是小雨降水，对夏季和秋季降水日数贡献最大的则是大雨和暴雨降水，冬季各量级降水日数均最少。
3) 成都龙泉驿区年均降水日数倾向率低于四川盆地降水日数倾向率水平，呈现明显减少的趋势。小雨降水日数的减少对年均降水日数减少贡献最大，仅中雨降水日数在各量级降水中呈现增长趋势。总体而言，自20世纪80年代以来，成都龙泉驿区降水日数的年际变化表现为逐渐减少的趋势。
基金项目
由成都信息工程大学大学生创新训练项目“202110621032”资助。