黔南州可利用降水量分布特征及与气候因子的相关性分析

黔南州可利用降水量分布特征及与气候因子的相关性分析

在地气之间的水循环中，降水和蒸发组成循环周期。可利用废水是水循环的组成部分，也是人类社会活动最直接使用的水资源。随着气温、降水量的变化,可利用降水也发生着变化,研究其变化规律,能使水资源的规划利用更加合理科学,因此研究当地的可利用降水显得极其重要,大多都是研究可利用降水量的时空分布和对降水量、温度等的敏感反应。本文主要分析黔南州各地的月降水量、月平均气温的变化对可利用降水的影响情况。1数据来源和方法1.1降水量多个测定资料来源为1962—2011年50年黔南州12个气象观测站的月降水量和月平均气温的历年资料。设R为月降水量多年序列,T为气温多年序列。其中三都站的降水量资料在1979年有缺失,用相关系数最大的站与其进行比值订正插补。都匀站由于2007年迁站,对2007—2011年的气温序列进行订正,用相关系数最大的站与其进行差值订正。1.2月降水量利用在水循环中不考虑土壤、植被等下垫面因素的影响,不考虑径流、渗透等流动方式,只考虑降水与蒸发,将两者之差作为可利用降水量H,即H=R-E。在水汽蒸发中考虑影响最大的因素降水、温度,利用高桥浩一郎陆面蒸发经验公式:将R、T带入公式(1)计算出各月蒸发量序列E。各月可利用降水量序列为H=R-E。由月可利用降水量相加得到各季和年可利用降水量值。在研究降水量、气温与可利用降水的影响中,将R和T求平均,然后计算各地平均的H,再计算其相关性和变化情况。2降水分布可用于分布2.1降水的季节分布由黔南州年平均可利用降水量变化可知,1962—2011年间可利用降水呈现减少的趋势,其趋势为-12.6mm/10年。20世纪70—80年代初期为可利用降水丰沛期,80年代中期至90年代初期是偏少期,90年代中期至2000年代初期是丰沛期,2000年代中期至末期为偏少期。在可利用降水量季节分布中,可利用降水在夏季最为丰沛,占全年的54%,其次是春季,占全年的29%,最少是冬季,占全年的3%。历年变化趋势中,夏、冬季呈增加趋势,春、秋季呈减少趋势,春、秋季减少的幅度大于夏、冬季增加的幅度。从可利用降水月分布看,6月水资源最丰富,其次是5月和7月,最少的是12月、1月和2月。2.2州中部的都匀市和长顺县、龙里县1962—2011年黔南州可利用降水量平均为594.1mm,最大的中心出现在州中部的都匀市(771.6mm),其次是西部的长顺县(763.5mm),最小的中心出现在南部的罗甸县(476.4mm),其次是北部的龙里县(495.5mm)。可利用降水量呈不规则的地域分布。3降雨量和气温对降雨量的影响3.1降水与可利用降水的关系可利用降水量是降水量中的一部分,降水量的多少决定了可利用降水量的多少,计算各月两者的相关系数,各月相关系数为0.8725(罗甸县2月)~0.9978(都匀县6月),两者呈显著的正相关关系,因此降水量增大,可利用降水量也增大。在显著的相关中相关系数大小也略有差异,南部地区稍小于其他地区,11月至翌年3月较小,4—7月较大,10月相对9月增大,为1个小峰值(图1)。气温与可利用降水量之间的相关系数,各月间和各地区的相关程度不同(图2)。7月、8月气温与可利用降水量之间的相关系数绝对值最大,并且所有气象观测站都能通过信度α=0.01的检验,其他月只有3月的瓮安县、贵定县,9月的瓮安县、独山县能通过检验,这些月相关性较小,甚至没有关系(相关系数接近0)。通过检验的相关系数都为负,两者为负相关,在7—8月气温升高,蒸发量增大,可利用降水量在温度增加的影响下减小的量也增加。各月情况:1月,长顺县、惠水县、龙里县、贵定县负相关性较大,未通过检验,其他站相关性小;2月,负相关大的是独山县、平塘县、长顺县,也未通过检验;3月,北部、西部相关较大,瓮安县、贵定县通过检验,负相关;4—5月基本无相关,6月南部地区反相关性最大,但也未通过检验,7—8月全部测站都通过检验,呈负相关;9月,相关仍较高,但通过检验的只有瓮安县和独山县;惠水县、贵定县、龙里县较大,并且呈正相关,未通过检验;11—12月福泉县负相关性较大,未通过检验,其他站基本无相关(图2)。在季节上,四季降水量与可利用降水量也都呈显著的正相关,略有不同的是北部的瓮安县、福泉县、龙里县、贵定县,加上南部的独山县、三都县相关系数的大小按春—夏—秋—冬递减,而其他站则是按夏—春—秋—冬递减。季平均温度与可利用降水量的关系为负相关,但关系不显著,其中春季绝对值最大的是惠水县,未通过检验,其余各地基本不相关;夏季,相关系数绝对值较大,呈负相关,但通过检验的只有荔波县、长顺县、三都县、罗甸县4站;秋季,相关性较大的有独山县、长顺县、罗甸县,未通过检验,其余各站基本不相关;冬季,独山县相关性较大,未通过检验,其余各地不相关(表1)。3.2月平均月变化为了得到可利用降水对降水量、气温变化的敏感反应,分别设定,气温不变,即ΔΤ=0,降水量变化ΔR=±10%、±20%时;设定ΔR=0,ΔΤ=±1℃时;设定ΔR=-10%,ΔΤ=+1℃时,可利用降水量的变化量(百分率)ΔH的大小。经计算,ΔΤ=0,ΔR=10%时,12个站1—12月的ΔH值为16.1%~32.3%。其中6月变化最小,各地平均为18.4%,12月变化最大,平均为30.5%;月平均在23.7%(独山县)~27.8%(罗甸县),12个站的平均月变化为25.3%。ΔΤ=0,ΔR=20%时,12个站1—12月的ΔH值为32.3%~70.6%。同样6月变化最小,各地平均为37.2%,12月变化最大平均为66.0%;月平均在49.3%(独山县)~59.3%(罗甸县),12个站的平均月变化为53.1%。ΔR=0,ΔΤ=-1℃时,12个站1—12月的ΔH值为3.6%~13.9%。也是6月变化最小,各地平均为4.9%,12月变化最大平均为13.2%;月平均在8.5%(独山县)~10.5%(罗甸县)间,12站的平均月变化为9.4%。ΔR=-10%,ΔΤ=+1℃时,12个站1—12月的ΔH值为-35.6%~-19.6%。也是6月变化最小,各地平均为-22.5%,12月变化最大平均为-34.6%;月平均在-31.5(罗甸县)~-28.2%(独山县),12个站的平均月变化为-29.6%。从计算结果可以看出,可利用降水随降水量增加、气温下降而增加,或随降水量减少、气温上升而减少,在各月的变化幅度是不同的,几种设定下,变化最小的是6月,最大的是12月,4—7月变化小于8月至翌年3月;可利用降水的变化幅度大于降水量的变化幅度。在区域上,月平均变化独山县最小,罗甸县最大;南部除了独山县外,变化幅度基本大于北部;由于历年来降水量的变化趋势是下降的,而气温是上升的,因此计算ΔR=-10%,ΔΤ=+1℃时,ΔH的值,其大小基本上是降水减少、气温上升时变化的叠加,接近降水量变化的3倍,月平均变化各地差异不大,变化最小的独山县与变化最大的罗甸县间相差3.3%。说明气候变化对可利用降水资源的影响是较大的,各地都应该重视。4月降水量和降水黔南州的可利用降水资源呈减少的趋势,这是由降水量减少和气温上升决定的。降水量与可利用降水呈显著的正相关关系,降水量大可利用降水资源就丰沛,降水量减少,可利用降水量也减少,气温的升降也影响可利用降水的变化,两者为负相关,但相关较大的月只有7月、8月。季节上,降水量与可利用降水之间相关性差异不大,春夏大于秋冬;气温是夏季相关较好。设定气温不变,降水量增减时可利用降水量也增减,或设定降水量不变,气温升降时,可利用降水减增。各月的可利用降水变幅是不同的,几种设定,最大的都是12月,最小的是6月。各月可利用降水量随降水量、气温变化的值可以用拟合曲线和公式表达。ΔΤ=0,ΔR=-10%时,12个站1—12月的ΔH值为-26.7%~-16.0%。同样6月变化最小,各地平均为-17.9%,12月变化最大平均为-25.8%;月平均在-24.1%(罗甸县)~-21.5%(独山县),12个站的平均月变化为-22.6%(图3)。ΔΤ=0,ΔR=-20%时,12个站1—12月的ΔH值为-48.3%~-31.7%。同样6月变化最小,各地平均为-34.9%,12月变化最大平均为-47.0%;月平均在-44.5%(罗甸县)~-40.7%(独山县),12个站的平均月变化为-42.2%。ΔR=0,ΔΤ=+1℃时,12个站1—12月的ΔH值为-12.2%~-3.8%。也是6月变化最小,各地平均为-5.0%,12月变化最大平均为-11.7%;月平均在-8.0%(独山县)~-9.6%(罗甸县)间,12个站的平均月变化为-8.7%(图4)。用曲线拟合可利用降水量与降水量、温度增减变化的趋势,都是2次多项式,拟合程度较高,决定系数达1。降水量与可利用降水相关系数最大的6月,可利用降水随降水量变化的拟合曲线公式:瓮安县为Ha=36.473ΔRa2+203.53ΔRa+109.8(图5),罗甸县为Hb=54.847ΔRb2+242.53ΔRb+125.51(图6),都匀市为Hc=22.953ΔRc2+302.75ΔR