OJNS  >> Vol. 7 No. 6 (November 2019)

    河南省西部山区降水特点分析
    Analysis of Characteristics of Precipitation in the Western Mountainous Area in Henan Province

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作者:  

沈秉璐:成都信息工程大年夜学大年夜气迷信学院,四川 成都

关键词:
山区降水用时降水等级降水供献率降水产生率Mountain Area Precipitation Duration Precipitation Level Precipitation Contribution Rate Precipitation Incidence

摘要:

应用河南省西部山区28个站点2014~2016年逐时降水材料,对西部山区降水日变更及不合降水等级和降水用时的时空演变规律停止了分析,研究发明,降水量、降水频次与降水强度日变更明显,个中降水强度对降水量的供献最大年夜;西部山区各个降水用时的降水供献率随降水用时的逐步增大年夜出现先略有增添后增长的一个线性增长趋势,而降水产生率则呈明显的幂指数型减小趋势;西部山区各个降水等级的降水供献率和降水产生率随降水等级的逐步增大年夜均呈幂指数递减的趋势,且细雨产生频率最高;另外,统计分析注解河南西部山区降水量与纬度呈明显负相干关系。

Based on the time-lapse precipitation data from 28 stations in the western mountainous area of Henan Province from 2014 to 2016, the daily variation of precipitation in the western mountainous areas and the temporal and spatial evolution of different precipitation levels and precipitation durations were analyzed. The study found that the daily change of precipitation, precipitation frequency and precipitation intensity is significant, in which the precipitation intensity contributes the most to the precipitation; the precipitation contribution rate of each precipitation in the western mountainous area shows a linear increase trend with a slight decrease after the precipi-tation duration, while the precipitation incidence is obvious. The power exponential type shows a decrease trend; the precipitation contribution rate and precipitation rate of each precipitation level in the western mountainous areas show a trend of decreasing power index with the gradual increase of precipitation level, and the frequency of light rain is the highest; in addition, statistical analysis shows for precipitation in the mountainous area of western Henan, there is a significant negative correlation between quantity and latitude.

1. 引言

在全球变暖的背景下,北半球中纬度地区气温明显降低,进而与温度密切相干的水轮回也出现明显变更,而降水作为水轮回的关键部分,也对应产生变更 [1]。受海拔高度,经纬度等的影响,不合区域降水具有不合的变更趋势。山区由于地形感化非常明显,对本地的降水有弗成忽视的影响 [2]。

针对我国不合地区降水变更特点,国表里学者展开了大年夜量研究。已有任务指出我国浙江省2004~2016年夏季降水的日变更区域差别明显 [3],而江淮流域的降水日变更具有主次峰值即双峰值变更特点,且该特点与各类具有不合持续时间降水的事宜有慎密接洽 [4] [5]。另外,南方吉林省省内自南部向北部降水出现逐步递减的趋势 [6],而我国西北地区的塔克拉玛干戈壁中部降水产生的气象背景与新疆盆地特别是南疆有密切关系,多半受南疆盆地较弱的气旋式辐合风场、低槽、低槽切变线影响 [7]。西南地区的四川盆地地区及重庆汛期降水日变更的降水频次与降水量则出现“V”型分布 [8] [9]。华南沿海降水垂直偏向上的水汽保送对降水的构成有较为关键的感化 [10] [11]。

受海拔高度,经纬度等的影响,不合区域具有不合的变更趋势。山区由于地形感化非常明显,对本地的大年夜气环流,降水等都有弗成忽视的影响,且山区由于人口密度较小,工资身分影响程度较弱,故而能较为客不雅地反应出由于天然缘由而产生的降水等气候要素的变更 [12] [13]。另外,由于地理特点,山区多为泥石流等天然灾害的多发地,是以展开山区降水变更特点研究可深刻懂得山区降水根本规律,从而为防灾减灾供给决定计划参考。河南省位于我国中东部,地势大年夜体为西高东低,海拔起伏较大年夜。省内西部山区受地形影响,易产生部分短时强降水,从而极易出现洪涝灾害 [14] [15]。省内西部山区的降水分布由于处于季风区内,重要受季风环流及高大年夜山地地形的综合感化,与省内平原地区比拟,差别较为明显。受地形影响,易产生部分短时强降水,从而极易出现洪涝灾害,又由于西部以中山(海拔1000~3500 m)为主,沿崤山、外方山、伏牛山、熊耳山、小秦岭等山脉极易使泥石流发育,是以,与地形相对应的,河南省的泥石流灾害也重要产生于此区域,且近年来相干区域已产生过屡次形成严重灾害的泥石流,对本地居平易近的生计及生长产生巨大年夜威逼和伤害,因此对河南省西部山区气候及降水特点的研究历来备受存眷。先人对降水变更的分析和研究多针对全国各大年夜地区,而伶仃对河南西部山区降水变更的区域特点缺乏较为过细的分析。是以,展开相干研究具有重要意义。

2. 材料和办法

2.1. 材料

本文选用材料为2014年5月19日~2016年12月河南省西部山区28个台站不雅测取得的逐时降水数据。起首对部分站点出现的缺省逐时降水数据停止剔除并停止整顿,即小于等于0.1 mm的小时降水量数据不计入降水,大年夜于0.1 mm才可计为产生降水,从而防止由于高海拔昼夜温差较大年夜从而产生露水较多等天然缘由形成的部分误差。

2.2. 办法

起首将降水强度定义为总降水量除以总降水时次,降水频次为降水时次占样本总时次的百分比,即总降水时次除以总样本时次,降水量为降水强度乘降水频次。分别计算出降水频次、降水强度和降水量,再将其按0时至23时即合计24个小时分别逐时停止统计,取得西部山区28个站点相干物理量的日变更特点。以后经过过程对降水的日变更停止分析,降水的峰值振幅定义为Ap,个中,Ap = Rmax/Rave − 1,Rav为降程度均值,Rmax为降水最大年夜值。而降水的谷值振幅定义为Av,个中Av = 1 − Rmin/Rave,Rav与降水的峰值计算式中一样,为降水的均匀值,Rmin为降水最小值。然落先行降水用时和降水等级分析,降水用时为产生一次降水过程所持续的时间,将降水用时按照超短用时(1~3 h)、短用时(4~6 h)、长用时(7~12 h)、超长用时(12 h以上)分为四类。降水等级为产生一次降水过程后积累的总降水量,将降水等级按照细雨(0.2~5 mm)、中雨(5.1~10 mm)、大年夜雨(10.1~25 mm)、暴雨(25.1~50 mm)、大年夜暴雨(50 mm以上)分为五类。为更清楚分析各分类与整体之间的关系,采取相干分析研究地形地貌对河南省西部降水的影响。相干分析是研究两个或两个以上处于分歧地位的随机变量间的相干关系的统计分析办法,相干系数计算公式以下所示

r k l = 1 n i = 1 n ( x k i x k s k ) ( x l i x l s l ) (1)

个中 s k s l 分别表示第k,第l个变量的标准差, r k l 的相对数值越大年夜,表示二者的关系越密切。最后根据各站点挑选出的产生降水的材料,定义降水供献率为各个分类区域所产生的总降水量除以一切区域总降水量的和,降水产生率为各个分类区域所产生的降水次数除以一切区域总降水次数的和。

3. 成果和分析

3.1. 河南省西部山区降水日变更特点

图1给出了河南省西部山区降水量、降水频次和降水强度的日变更曲线。由图可见,山区的降水日变更异常明显。降水频次的日变更是为一个单峰值构造,谷值涌如今凌晨3时阁下,峰值则是涌如今下午4时阁下。降水量具有下午5时的主峰值以尽早晨7时的次峰值,但主次峰值振幅相差较小。降水强度在午后至夜间较强。在凌晨3时阁下也有一极大年夜值。由降水量,降水频次,降水强度日变更曲线比较可得,降水量与降水强度的日变更与更加邻近,在6时至14时降水强度与降水量的位相出现高度重合。

3.2. 河南省西部山区降水构造时空演变规律

3.2.1. 山区降水用时变更特点

从河南省西部山区不合用时的降水事宜产生率及其对总降水量的供献率统计成果(图2)可以看出,河南西部山区各个降水用时的降水供献率随降水用时的逐步增大年夜出现先略有增添后迟缓增长的趋势,个中7~12 h的供献率最高,达到29%。与降水供献率比拟,降水产生率的变更趋势非常明显,全体随着降水用时的增长,出现幂指数型减小趋势。个中1~3 h的超短降水用时产生频率最高,约占60%。综合不合用时的降水产生率和降水供献率,可以得出河南西部山区的降水事宜主如果以短用时乃至是超短时降水为主,而对降水的供献率则是以7 h及7 h以上的长用时降水为主。

Figure 1. Daily variation curve of average precipitation, precipitation frequency and precipitation intensity in the western mountainous area of Henan Province

图1. 河南省西部山区均匀降水量、降水频次、降水强度的日变更曲线

Figure 2. Precipitation incidence, precipitation contribution rate and site error line of different durations in the mountainous area of western Henan Province

图2. 河南省西部山区不合用时的降水产生率、降水供献率和站点差别误差线

进一步分析了河南省西部山区不合用时降水供献率和产生率的空间分布特点。如图3所示,超短用时(1~3 h)多半站点降水产生率大年夜于50%,集中产生于卢氏县,解释1~3 h超短用时的降水产生率占全体降水产生率的主体,该结论与图2所得结论很好对应。在超短用时(1~3 h)降水供献率中,栾川县西南部叫河马阴村,供献率高达29% (图3)。如图4所示,短用时(4~6 h)降水集中产生于栾川县,且降水供献率较大年夜的区域重要集中在卢氏县西北部与栾川县西南部。关于7~12 h长用时的产生率重要集中在洛宁县,供献率则集中在卢氏县(图5)。12 h以上的降水产生率,重要集中于栾川县北部,而卢氏县除桦栎树,狮子坪两个站点外,供献率均较小(图6)。

Figure 3. The spatial distribution of occurrence and contribution rate for 1 to 3 hours

图3. 1~3 h降水产生率和供献率空间分布特点

Figure 4. The spatial distribution of occurrence and contribution rate for 4 to 6 hours

图4. 4~6 h降水产生率和降水供献率空间分布特点

Figure 5. The spatial distribution of occurrence and contribution rate for 7 to 12 hours

图5. 7~12 h降水产生率和供献率空间分布特点

Figure 6. The spatial distribution of occurrence and contribution rate over 12 h

图6. 12 h以上降水产生率和供献率空间分布特点

3.2.2. 山区降水等级变更特点

进一步对河南省西部山区不合降水等级的降水事宜产生率及其对总降水量的供献率停止统计(图略)。河南西部山区各个降水等级的降水供献率和降水产生率随降水等级的逐步增大年夜均出现幂指数递减的趋势。就降水产生率而言,细雨(0.2~5 mm)的降水产生率(96%)明显高于其他等级降水产生率,暴雨(25.1~50 mm)及大年夜暴雨(50 mm以上)产生频率非常低。就降水供献率而言,细雨(0.2~5 mm)降水供献率最大年夜(69%)。综合来讲,细雨(0.2~5 mm)是产生频率最高的,且是降水量的供献主体。对河南省西部山区不合等级降水供献率和产生率的空间分布特点(图略)停止分析发明,豫西山区细雨全体产生率较高,个中王梁沟村,叫河,潘河三个站点的降水产生率最高,而叫河的细雨供献率最高。中雨的产生率和供献率集中在卢氏县。大年夜雨的产生率全体较低,大年夜雨供献率多集中在卢氏县南部,叫河最低。暴雨产生率偏低,集中在山区中部,而栾川县,洛宁县降水供献率均为低值。大年夜暴雨的产生率集中于卢氏,供献率除王梁沟,卢氏,官道口,其他站点均较低。

3.3. 地理地位对降水量的影响

表1为应用经度、纬度及海拔与降水量的相干系数及明显性成果。由表中可知,纬度与降水量相干系数相较于经度和海拔与降水量的相干性,纬度与降水量的相干性系数呈负相干最高(−0.454),相干性最强。且由于明显性P = 0.015 (0.01 < P < 0.05),即差别性明显。也就是说,相较于经度,海拔与降水量的相干性,纬度与降水量相干性最强,呈明显负相干。

Table 1. Correlation coefficient and significance of longitude, latitude and altitude with precipitation (sample size N = 28)

表1. 经度、纬度及海拔与降水量的相干系数及明显性(样本量N = 28)

*为在相信度(双测)为0.05时,相干性是明显的。无*表示没有达到0.05。

4. 结论

本文应用河南省西部山区2014~2016年逐时降水材料,对西部山区降水从日变更、降水用时、降水等级和影响降水量的地理身分等角度停止了分析。得出以下结论:

1) 降水频次、降水强度日变更明显,降水频次的日变更是为一个单峰值构造,峰值涌如今下午4时。降水量和降水强度日变更的振幅较大年夜,重合度较高,即降水强度对降水量供献较大年夜。综合来看,降水重要产生鄙人昼15时至夜间,与强度密切相干。

2) 西部山区各个降水用时的降水供献率全体随降水用时的增大年夜出现先略有增添后增长的一个线性增长的趋势,而降水产生率则呈明显的幂指数型减小趋势。西部山区的降水事宜主如果以短用时降水为主。而对降水的供献率则以长用时降水为主。

3) 西部山区各个降水等级的降水供献率和降水产生率随降水等级的逐步增大年夜均呈幂指数递减的趋势,山区细雨产生频率均较高,是降水量的供献主体。

4) 纬度与降水量有明显负相干性。即降水质变更与纬度变更呈密切负相干。

基金项目

成都信息工程大年夜学本科教授教化工程项目(BKJX2019007,BKJX2019013,BKJX2019042,BKJX2019056,BKJX2019062,BKJX2019081,BKJX2019089,BKJX2019120和JY2018012)支撑。

文章援用:
沈秉璐. 河南省西部山区降水特点分析[J]. 天然迷信, 2019, 7(6): 542-548. https://doi.org/10.12677/OJNS.2019.76063

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