1960~2021年塔城地区汛期降水集中度和集中期变化特征

Variation Characteristics of Precipitation Concentration and Concentration Period in Flood Season in Tacheng Area from 1960 to 2021

摘要: 利用近62年(1960~2021年)塔城地区7个气象观测站汛期(5~9月)逐日、逐候降水量资料，分别讨论了集中度(PCD)和集中期(PCP)的时空分布特征、变化规律及其影响因子，结果表明：1) 塔城地区汛期PCD波动幅度介于0.26~0.41，平均为0.21；汛期PCP波动幅度介于39~41候，平均为36候。2) 塔城地区汛期PCD年际变化较平缓，呈逐年微弱的增加趋势，线性拟合递增率为0.01/10a，表明年内降水分配趋于均匀化；汛期PCP年际变化大，线性倾向率为−1.05候/10a，呈逐年显著推迟趋势(通过了0.05的显著性水平检验)，表明候最大降水量出现时间逐年推迟。3) 塔城地区汛期PCD年代际变化经历了“降低–升高–降低–降低–升高–降低”的交替演变，其中1970年代为最高值，1990年代为最低值；PCP经历了“升高–降低–升高–升高–降低–升高”的交替演变，其中1990年代为最高值，1970年代为最低值。4) 塔城地区汛期PCD序列在1970年代初期、1990年代中期、21世纪中期发生过明显的由多到少和由少到多的突变，2019年为突变点；汛期PCP序列在1970年代初期、1980年代中期、2000年代中期发生过明显的由多到少和由少到多的突变，1990年为突变点。5) 塔城地区多雨年的PCD比少雨年大(或少雨年的PCD较多雨年偏小)，多雨年的集中期比少雨年晚(或少雨年的PCP比多雨年早)，各站空间分布差异较大。6) 塔城地区PCD和PCP与汛期降水、降水距平、距平百分率均呈正相关，但相关系数较小；比较而言，PCP与汛期降水、降水距平、距平百分率降水量的正相关程度更高，表明当塔城地区汛期降水偏多时，最大候降水出现日期越晚(推迟)。

Abstract: Based on the daily and hourly precipitation data of 7 meteorological observation stations in Tacheng area during flood season (May to September) in recent 62 years (1960 to 2021), the spatial and temporal distribution characteristics, variation rules and influencing factors of PCD and PCP were discussed respectively. The results show that: 1) The fluctuation range of PCD in flood season in Tacheng area is 0.26~0.41, with an average of 0.21; The fluctuation range of PCP in flood season is 39~41 pentad, with an average of 36 pentad. 2) The interannual variation of PCD in flood season in Tacheng area is relatively gentle, showing a weak increasing trend year by year, and the linear fit-ting increasing rate is 0.01/10a, indicating that the annual precipitation distribution tends to be uniform; The linear tendency rate of PCP in flood season was −1.05 pentad/10a, which showed a significantly delayed trend year by year (passing the significance level test of 0.05), indicating that the occurrence time of the maximum precipitation in monsoon was delayed year by year. 3) The decadal variation of PCD in flood season in Tacheng area experienced the alternating evolution of “down-rise-down-rise-down-decrease”, with the highest value in 1970s and the lowest value in 1990s. PCP experienced the alternating evolution of “up-down-up-up-up-down-down-up-up”, with the highest value in the 1990s and the lowest value in the 1970s. 4) The flood season PCD sequence in Tacheng area had obvious mutations from more to less and from less to more in the early 1970s, the middle of 1990s and the middle of 21st century, and 2019 was the mutation point; The PCP sequence in flood season had obvious changes from more to less and from less to more in the early 1970s, mid-1980s and mid-2000s, and was the mutation point in 1990. 5) PCD in rainy years is larger than that in rain-less years (or PCD in rain-less years is smaller than that in rain-less years), and the concentration period in rainy years is later than that in rain-less years (or PCP in rain-less years is earlier than that in rain-less years). 6) PCD and PCP were positively correlated with precipitation, precipitation anomaly and anomaly percentage in flood season, but the correlation coefficient was small; In comparison, the positive correlation degree of PCP with precipitation, precipitation anomaly and precipitation percentage anomaly is higher, indicating that when there is more precipitation in flood season, the date of the maximum monsoon precipitation appears later (delayed).

1. 引言

降水作为一种重要的气候资源，是调节水循环过程中最基本的环节，也是区域水资源评价的重要内容，其多少直接影响着水资源的数量和地区分布，其年际变化、长期变化及空间分布的不均匀性，不但对农业生产、社会经济生活有着重要影响，也是引发洪灾和旱灾的最直接原因 [1] 。

新疆地处欧亚大陆腹地，境内植被稀疏，岩体裸露面积大，河川和下垫面渗透力较差、生态环境极其脆弱，大部分地区夏季降水占全年降水量的40%~70%，6~8月多发的连续性降水或强降水造成山洪、泥石流、山体滑坡等自然灾害频发 [2] ，给当地国民经济发展和人民生命财产安全造成巨大损失 [2] 。史玉光、袁玉江、薛燕、毛炜峄等 [3] [4] [5] [6] 对近40~50a新疆降水的研究指出，新疆降水变化的总趋势是增湿明显，平均增幅为0.67 mm/10a，后10a与前30a相比降水增加；施雅风认为西北地区气候由暖干向暖湿转型 [7] 。姜逢清 [8] 的研究认为，受全球变暖的影响，新疆出现了夏季洪涝、春秋季干旱频率增大的现象，这主要是由于新疆气温升高和夏季降水异常增多导致的。

近年来随着极端气候事件的强度和频率增加，降水时空分布的非均匀性加剧，而降水的这种非均匀性变化正是导致某一区域洪涝或干旱事件发生的最重要因素 [9] 。杨远东 [10] 、张录军 [11] 在对长江流域汛期旱涝灾害研究中，提出把月或候降水量看作矢量，提取出最大降水中心对应的时段，运用降水集中度(PCD)和集中期(PCP)这2个参数指标来度量及反映降水量年内在时空场上的非均匀性分配特征，可以比较理想地分析旱涝灾害发生的基本特征及其形成机制。孔锋 [12] 利用1951~2012年中国659个基本、基准站及自动站降水资料分析了中国降水的集中度和集中期的时空格局和变化趋势，得出中国整体降水集中度波动呈现减小趋势，且1978年之前波动较大，之后趋于平稳；集中期主要集中在第26~30周左右，并在1978年前后有1~3周不同幅度的之后和提前，且南方以推迟为主，北方以提前为主，中国整体降水集中期波动呈现微弱减少趋势，且1978年前显著减少，但1978年后显著增加；张天宇、张文、王米雪、胡丽莉、纳丽、任志艳、薛丽娟等 [13] - [19] 利用各地降水资料对华北、东北、东南沿海、河西走廊、宁夏、内蒙古、桂林等地雨季、降水过程、汛期降水进行集中度和集中期的研究，揭示其时空变化特征、变化规律及降水事件的年内分布特征；赵勇 [20] 、张林梅 [21] 、苗运玲 [22] [23] 对新疆北疆地区、阿勒泰地区、东疆地区、乌鲁木齐地区汛期降水集中度和集中期的时空变化特征进行了分析，结果表明，北疆以及4个子区域多年平均的汛期降水集中度约为0.2左右，汛期平均降水集中期出现在32~37候；东疆和乌鲁木齐汛期降水的集中度呈微弱减小趋势，集中期呈微弱提前趋势；阿勒泰地区汛期降水集中度呈微弱增加趋势，集中期呈推迟趋势。

塔城地区位于新疆西北部，是新疆乃至全国天气的上游，远离海洋，属于中温带大陆性干旱和半干旱气候区，境内幅员辽阔，地形复杂多样，地势南高北低，是生态环境脆弱带、气候变化脆弱区和敏感地带。自然降水是农牧业灌溉的主要水源，而汛期降水占年降水量的41.2%~77.9%，局地旱涝灾害严重，且时空分布不均匀，已成为制约当地农牧业生产和发展的瓶颈。近年来众多气象工作者对这一区域诸如积雪 [24] 、日照 [25] 、雷暴 [26] 、大风 [27] 、冻土 [28] 、高温 [29] 、干旱 [30] 、冷季降水 [31] 等进行了一些研究，但对辖区各站点及区域汛期降水时空分布非均匀性及其影响因子的研究仍处于空白阶段。本文利用1960~2021年汛期(5~9月)逐候降水量资料，采用集中度和集中期、相关分析等方法，对其时空分布特征、变化规律及其影响因子进行研究，以期提高汛期降水的预报、预测能力，同时为科学应对区域旱涝灾害，合理调配、规划、开发及利用水资源，最大限度地减少气象灾害造成的损失提供科学依据与技术支撑。

2. 数据来源与方法

2.1. 数据来源

使用新疆气象局信息中心提供的塔城地区7个气象观测站(包括：塔城、额敏、裕民、托里、和布克赛尔、乌苏、沙湾)近62年(1960~2021年)汛期(5~9月)逐候(第25~55候)降水量实况资料。为研究方便，依据各地气候特点，将塔城7站划分为3个研究区域，即：盆地(包括：塔城、额敏、裕民、托里)、中部(包括：和布克赛尔，简称“和丰”)、南部(包括：乌苏、沙湾)；将7站平均作为全区平均，气候平均值时段为1991~2020年。

2.2. 降水集中度(PCD)和集中期(PCP)的定义

张录军 [11] 指出，降水集中度(precipitation concentration degree, PCD)和集中期(precipitation concentration period, PCP)，是利用向量分析原理来定义或表征研究区域内降水量在一定时段内分配特征的两个参数，可以定量地描述降水的集中程度和集中时段。

$\text{PCD}=\frac{\sqrt{R_{xi}^2+R_{yi}^2}}{R_i}$ (1)

$\text{PCP}=\arctan \left(\frac{R_{xi}}{R_{yi}}\right)$ (2)

$R_{xi}={\displaystyle \underset{j=1}{\overset{N}{\sum }}rij}\ast \sin \theta j$ ； $R_{yi}={\displaystyle \underset{j=1}{\overset{N}{\sum }}rij}\ast \cos \theta j$ ，式中，PCD和PCP分别为研究时段内的降水集中度和集中期，i代表年份，j为研究时段内的候序( $j=1,2,\cdots ,N$ )，R_i为测站第i年的降水量，r_ij为第i年第j候降水量； ${\theta }_j={360}^{\circ }\ast \left(j-1\right)/36$ ，为研究时段内各候所对应的方位角。

PCD能够反映降水总量在研究时段内各候的集中程度，PCD越大，表明降水越集中，PCD越小，表明降水越均匀；PCP反映了一年中最大候降水量出现在年内的某个具体的时段内，PCP高值代表最大候降水出现时间较晚，低值代表出现时间较早。

2.3. 方法

采用一元线性回归方程对近62a塔城地区汛期PCD和PCP时间序列进行线性拟合，即令 $y\left(t\right)=a+bt$，其中t为时间序列，b*10a定义为汛期PCD和PCP的变化速率，b > 0表示序列呈增多趋势，b < 0表示呈减少趋势，采用F检验方法对其线性倾向率进行显著性检验，统一以显著性水平达到0.05作为通过检验的标准；计算了汛期PCD、PCP的变异系数(v%)，以此反映研究区域内汛期PCD和PCP的变异程度；使用M-K检验分析了汛期PCD和PCP的突变，并确定其突变时间；使用相关分析法，研究汛期降水、降水距平、降水距平百分率、多雨年、少雨年与汛期PCD和PCP的关系。

3. 结果与分析

3.1. 近62a塔城地区汛期降水PCD和PCP的时空变化特征

3.1.1. PCD和PCP空间分布

从图1可以看出，塔城地区汛期PCD平均值为0.21，最大值0.62，出现在1978年，最小值0.12，出现在2008年；7站汛期PCD变化范围介于0.26~0.41，低于中国大部分地区PCD值，与北疆地区、阿勒泰地区相当 [12] - [23] ，7站中和丰PCD最大(0.41)，塔城(0.37)次之，托里最小(0.26)；区域中中部最大(0.41)，盆地(0.30)次之，南部(0.29)最小。

塔城地区汛期PCP平均值为36候(即6月第5候)，最大值为44候，出现在1996年，最小值为35候，出现在1978年；7站PCP介于39~41候，最大值(最晚)为41候，出现在和丰，最小值(最早) 39候，出现在沙湾。

(a) PCD空间分布 (b) PCP空间分布

Figure 1. Spatial and temporal distribution of PCD and PCP in flood season in Tacheng area

图1. 塔城地区汛期PCD和PCP空间分布

3.1.2. PCD和PCP时间变化特征

Table 1. Linear tendency rates of PCD and PCP in flood season in Tacheng area

表1. 塔城地区汛期PCD和PCP线性倾向率

注：⁻为未通过显著性水平检验，^*为通过0.05的显著性水平检验。

由表1可知，塔城地区汛期PCD年际变化较平缓，呈逐年微弱的增加趋势，线性拟合递增率为0.01/10a，表明年内降水分配趋于均匀化，但均匀化趋势不显著(未通过显著性水平检验)；7站中塔城、额敏、托里、乌苏、沙湾线性倾向率介于0.03~0.01，均呈不显著增加趋势(未通过显著性水平检验)，裕民、和丰介于−0.01~−0.02，呈不显著减少趋势(未通过显著性水平检验)，表明这两个站点年内降水分配趋于集中化，但集中程度不显著；区域中盆地及南部PCD的线性倾向率均为0.01/10a，呈微弱的不显著增加趋势(未通过显著性水平检验)，中部呈微弱的不显著减小趋势(未通过显著性水平检验)。

塔城地区汛期PCP年际变化大，线性倾向率为−1.05候/10a，呈逐年显著推迟趋势(通过了0.05的显著性水平检验)，表明候最大降水量出现时间逐年推迟；7站PCP线性倾向率各不相同，和丰以0.31候/10a的速率显著提前(通过0.05的显著性水平检验)，额敏以0.07候/10a的速率显著推迟(通过0.05的显著性水平检验)，其余各站均呈不显著推迟趋势(未通过显著性水平检验)，其中托里、裕民、沙湾、塔城、乌苏分别以0.38候/10a、0.26候/10a、0.20候/10a、0.07候/10a的速率不显著推迟(未通过显著性水平检验)；区域中仅中部表现为显著提前趋势，盆地及南部分别以0.19候/10a、0.10候/10a的速率不显著推迟(未通过0.05的显著性水平检验)。

3.1.3. PCD和PCP年代际变化特征

Table 2. Interdecadal distribution of PCD and PCP in flood season in Tacheng area

表2. 塔城地区汛期PCD和PCP年代际分布

从表2可以看出，近62a年塔城地区汛期PCD年代际分布经历了“降低–升高–降低–降低–升高–降低”的交替演变，其中1970年代为最高值，其次为2000年代，其后依次为1960年代、21世纪初年、1980年代，1990年代为最低值；7站汛期PCD年代际分布差异较大，依据其变化特点可将其分成四型，其中I型塔城、裕民、额敏，汛期PCD年代际分布经历了“降低–升高–降低–降低–升高–降低”的演变，其中塔城2000年代为最高值，1990年代为最低值，裕民1990年代为最高值，21世纪初年为最低值，额敏1970年代为最高值，1990年代为最低值；II型托里，汛期PCD年代际分布经历了“降低–降低–升高–降低–升高–降低”的演变，1960年代为最高值，21世纪初年为最低值；III型乌苏，汛期PCD年代际分布经历了“升高–降低–降低–降低–降低–升高”的演变，1960年代为最高值，2000年代为最低值；IV型沙湾，汛期PCD年代际分布经历了“降低–升高–降低–降低–降低–升高”的演变，1970年代为最高值，2000年代为最低值；区域中，盆地汛期PCD年代际分布经历了“降低–升高–降低–降低–升高–降低”的演变，2000年代为最高值，1990年代为最低值；南部经历了“降低–升高–降低–降低–降低–升高”的演变，其中1970年代为最高值，2000年代为最低值。

近62a年塔城地区汛期PCP年代际分布经历了“升高–降低–升高–升高–降低–升高”的演变，其中1990年代为最高值，其次为1960年代，其后依次为21世纪初年、2000年代、1980年代，1970年代为最低值；7站汛期PCP年代际分布差异较大，各不相同，其中塔城汛期PCP经历了“升高–降低–降低–升高–降低–升高”的演变，1990年代为最高值，1980年代为最低值；裕民PCP经历了“降低–升高–升高–降低–降低–升高”的演变，1980年代为最高值，1960年代为最低值；额敏PCP经历了“降低–升高–降低–升高–降低–降低”的演变，1990年代为最高值，1980年代为最低值；托里PCP经历了“升高–降低–升高–升高–升高–降低”的演变，1960年代为最高值，1970年代为最低值；和丰PCP经历了“降低–升高–降低–升高–升高–升高”的演变，1970年代为最高值，1980年代为最低值；乌苏PCP经历了“升高–降低–升高–升高–降低–降低”的演变，1990年代为最高值，1970年代为最低值；沙湾PCP经历了“升高–降低–升高–升高–降低–升高”的演变，1990年代为最高值，

(a) 盆地 (b) 南部

(c) 中部 (d) 全区

(e) 盆地 (f) 盆地(g) 中部 (h) 全区

Figure 2. Abrupt change curves of PCD ((a)~(d)) and PCP ((e)~(h)) in flood season in Tacheng area

图2. 塔城地区汛期PCD ((a)~(d))和PCP ((e)~(h))突变曲线

1970年代为最低值。区域中，盆地和南部PCP年代际分布经历了“升高–降低–升高–升高–降低–升高”的演变，均以1990年代为最高值，1970年代为最低值。

3.1.4. PCD和PCP的突变分析

利用M-K突变检验方法，绘制近62a年塔城地区及三个区域汛期PCD和PCP突变曲线(图2(a)~(h))，其中图2(a)为塔城地区汛期PCD突变曲线，由图可知，盆地汛期PCD序列分别在1980年代初期、1990年代初期、21世纪初年中期发生过明显的由多到少和由少到多的突变，根据UFk、UBk曲线交点的位置，可以确定2016年为突变点；图2(b)为南部汛期PCD突变曲线，由图可知南部汛期PCD序列在20世纪1960年代中期、1990年代初至2000年代初期、21世纪中期分别发生过明显的由多到少和由少到多的突变，汛期根据UFk、UBk曲线交点的位置，可以确定2019年为突变点；由图2(c)可知中部PCD序列在1970年代中期、1980年代初期、1990年代中期发生过明显的由多到少和由少到多的突变，根据UFk、UBk曲线交点的位置，可以确定1974年为突变点；由图2(d)可知全区汛期PCD序列在1970年代初期、1990年代中期、21世纪中期发生过明显的由多到少和由少到多的突变，根据UFk、UBk曲线交点的位置，可以确定2019年为突变点。

图2(e)为塔城地区汛期PCP突变曲线，由图可知，盆地汛期PCP序列分别在1980年代中期、1990年代初、2000年代末期发生过明显的由多到少和由少到多的突变，根据UFk、UBk曲线交点的位置，可以确定1996年为突变点；由图2(f)可知，南部PCP序列在20世纪1960年代初期、1970年代中期、1990年代初至2000年代初期发生过明显的由多到少和由少到多的突变，根据UFk、UBk曲线交点的位置，可以确定1988年、2014年为突变点。由图2(g)可知，中部PCP序列在1960年代末期、1980年代中期、21世纪初年发生过明显的由多到少和由少到多的突变，根据UFk、UBk曲线交点的位置，可以确定1972年为突变点；由图2(h)可知，全区PCP序列在1970年代初期、1980年代中期、2000年代中期发生过明显的由多到少和由少到多的突变，根据UFk、UBk曲线交点的位置，可以确定1990年为突变点。

4. 降水异常年PCD和PCP的时空分布

4.1. 降水异常年PCD和PCP合成分析

筛选汛期降水距平百分率 ≥ 20%的年份作为多雨年，距平 ≤ −20%为少雨年，由表3可知，塔城地区多雨年大部分集中出现在1980年代以后(占70.0%)，多雨年前10名的降水距平百分率介于30.3%~73.3%，分别是1960、1969、1972、1983、1988、1992、1993、2007、2013、2016年；少雨年前10名距平百分率介于−55.0%~−24.51%之间，分别是1962、1974、1975、1980、1982、1991、1997、2006、2012、2014

Table 3. The rainy year and little rain in Tacheng area (Top 10)

表3. 塔城地区多雨年和少雨年(排名前10)

年。由上可知，多雨年和少雨年均有2a出现在21世纪以后。采用合成分析法将多雨年和少雨年的汛期PCD进行合成，计算可知，塔城地区汛期多雨年平均PCD为0.23，少雨年PCD为0.20，表明少雨年降水集中度高于多雨年，即少雨年降水集中程度高于多雨年。

4.2. 降水异常年PCD和PCP 的空间分布

(a) 多雨年、少雨年PCD (b) 多雨年、少雨年PCP

Figure 3. Spatial distribution of PCD and PCP in rainy year and little rain in Tacheng area

图3. 塔城地区多雨年与少雨年PCD空间分布

由图3可知，塔城地区各站汛期多雨年PCD介于0.24~0.44，自北向南逐渐减小，高值中心出现在中部(0.44)，低值中心出现在南部(乌苏最小，为0.24)；汛期少雨年PCD介于0.26~0.37，自北向南PCD高低相间出现，高值中心出现在盆地(塔城最大，为0.37)，低值中心出现在南部(乌苏最小，为0.24)。塔城、额敏、乌苏、沙湾少雨年PCD高于多雨年，说明这些站点少雨年降水集中程度高于多雨年，而裕民、托里、和丰少雨年PCD低于多雨年，说明这些站点少雨年降水集中程度低于多雨年，汛期降水呈均匀化分布。

塔城地区汛期多雨年PCP平均为40，少雨年PCP为36，表明少雨年降水集中期明显晚于多雨年，即少雨年最大候降水量出现时间晚于多雨年。多雨年和少雨年PCP的空间分布明显不同，7站汛期多雨年PCP介于37~43，自北向南逐渐减小，高值中心出现在盆地(塔城最大，为43)，低值中心出现在南部(沙湾最小，为37)；汛期少雨年PCP介于39~42，自北向南高低值相间出现，高值中心出现在南部(沙湾最大，为42)，低值中心出现在盆地(塔城最小，为39)。裕民、额敏、和丰、沙湾少雨年PCP高于多雨年，说明这些站点少雨年降水集中程度高于多雨年，而塔城、托里、乌苏少雨年PCP低于多雨年，说明这些站点少雨年降水集中程度低于多雨年，汛期最大候降水出现时间晚于多雨年。

综上所述，塔城地区汛期多雨年和少雨年PCD和PCP的空间分布差异较大，PCD多雨年高值中心出现在中部，低值中心出现在南部，而少雨年高低值中心均出现在盆地；PCP多雨年高值中心出现在盆地，低值中心出现在南部，少雨年高值中心出现在南部，低值中心出现在盆地。

5. PCD、PCP影响因子分析

Table 4. Correlation coefficients between flood season precipitation and PCD and PCP in Tacheng area

表4. 塔城地区汛期降水与PCD、PCP相关系数

注：⁻为未通过显著性水平检验，^*为通过0.05的显著性水平检验。

使用相关分析方法，分析了PCD、PCP与汛期降水、降水距平、降水距平百分率的关系，由表4可以看出，塔城地区汛期降水与PCD呈弱的不显著正相关(未通过显著性水平检验，相关系数0.08)，7站中仅和丰呈弱的不显著正相关(未通过显著性水平检验，相关系数为0.13)，塔城呈显著负相关(通过了0.05的显著性检验，相关系数−0.27)，说明塔城汛期降水偏多时，PCD集中程度弱，其余各站相关系数介于−0.04~−0.27，均呈不显著负相关(未通过显著性水平检验)，这与赵勇 [20] 所述天山以南以正相关为主，天山以北以负相关为主的结论一致，区域中仅南部呈不显著负相关，盆地及中部均呈不显著正相关。塔城地区汛期降水距平、降水距平百分率与PCD均呈弱的不显著正相关(未通过显著性水平检验，相关系数0.08)，7站中仅和丰、塔城为弱的不显著正相关(未通过显著性水平检验，相关系数分别为0.20、0.01)，其余各站均为不显著负相关(未通过显著性水平检验，相关系数介于−0.04~−0.13)，区域中仅南部呈不显著负相关，盆地及中部均呈不显著正相关。

塔城地区汛期降水与PCP为弱的不显著正相关(未通过显著性水平检验，相关系数0.02)；7站相关系数自北向南减小，其中最大值0.19，出现于塔城，最小值−0.30，出现于沙湾，7站中有57%的站点表现为不显著正相关(塔城、额敏、托里、乌苏)，相关系数介于0.05~0.19，表明这些区域降水偏多时，最大候降水出现的日期越晚(推迟)，有43%的站点表现为负相关(裕民、和丰、沙湾)，相关系数在−0.05~-0.30，表明这些区域降水偏多时，最大候降水出现的日期越早(提前)，其中仅沙湾相关系数为−0.30，表现为显著负相关(通过了0.05的显著性水平检验)，表明沙湾汛期降水偏多时，PCP推迟的可能性较大；区域中仅盆地为弱的不显著正相关(未通过显著性水平检验，相关系数0.05)，南部和中部均表现为不显著负相关。塔城地区汛期降水距平、降水距平百分率与PCP为弱的不显著正相关(未通过显著性水平检验，相关系数0.02)，7站中有57%的站点表现为不显著正相关(塔城、额敏、托里、乌苏)，相关系数在0.05~0.20，表明这些区域降水量越大，最大候降水出现的日期越晚，有43%的站点表现为负相关(裕民、和丰、沙湾)，相关系数在−0.06~−0.30，其中仅沙湾相关系数为−0.30，表现为显著负相关(通过了0.05的显著性水平检验)，表明沙湾降水量越大，最大候降水出现的日期越早；区域中仅盆地为弱的不显著正相关(未通过显著性水平检验，相关系数0.05)，南部和中部均表现为不显著负相关。

综合来看，塔城地区PCD和PCP与汛期降水、降水距平、距平百分率均呈正相关，但相关系数均较小；各站及各区域相关性各不相同，差异较大，其中PCD与汛期降水、汛期降水距平、距平百分率基本为负相关，PCP以正相关为主；比较而言，PCP与汛期降水、降水距平、距平百分率降水量的正相关程度更高，表明当塔城地区汛期降水偏多时，最大候降水出现日期越晚(推迟)。

6. 结论与讨论

1) 塔城地区汛期PCD波动幅度介于0.26~0.41，平均为0.31，呈逐年微弱增加趋势(0.01/10a)，表明汛期降水趋于均匀化；汛期PCP波动幅度介于39~41候，平均为第36候，呈逐年显著推迟趋势(−1.05候/10a)，表明汛期降水明显推后；

2) 塔城地区汛期PCD经历了“降低–升高–降低–降低–升高–降低”的演变，其中1970年代为最高值，1990年代为最低值；汛期PCP经历了“升高–降低–升高–升高–降低–升高”的演变，其中1990年代为最高值，1970年代为最低值；各站及各区域汛期PCD和PCP年代际分布差异较大。

3) 塔城地区汛期PCD序列在1970年代初期、1990年代中期、21世纪中期发生过一次明显的由多到少和由少到多的突变，2019年为突变点；汛期PCP序列分别在1970年代初期、1980年代中期、2000年代中期发生过一次明显的由多到少和由少到多的突变，1990年为突变点。

4) 塔城地区PCD和PCP与汛期降水、降水距平、距平百分率均呈现正相关，但相关系数均较小；各站PCD与汛期降水、汛期降水距平、距平百分率基本为负相关，PCP以正相关为主；比较而言，PCP与汛期降水、降水距平、距平百分率降水量的正相关程度更高，表明当塔城地区汛期降水偏多时，最大候降水出现日期越晚(推迟)。

5) 塔城地区多雨年的集中度比少雨年大(或少雨年的PCD较多雨年偏小)，多雨年的集中期比少雨年晚(或少雨年的PCP比多雨年早)，各站空间分布较大差异。

6) 长期以来气象工作者多用现有气象资料来分析降水的多寡或非均匀性变化，但人类活动诸如城市化带来的大量土地利用变化、城市化带来的大量人为排放，是否会对降水的集中度和集中期带来影响，需要利用各种资料结合起来对其进行综合分析，可能更有助于提高对降水成因的分析，进而对城市洪涝管理提供依据。

基金项目

新疆气象局气象科技创新发展基金项目“塔城地区汛期极端降水指数时空变化特征及其对大气环流因子的响应(MS202307)和托里县夏季致洪暴雨形成机理研究”(MS202217)和2021~2022年塔城地区气象局局管课题“1960~2021年塔城地区汛期降水集中度和集中期时空变化特准分析”共同资助。

参考文献