河南省1961-2012年入汛日期的时空变化特征

第36卷第3期气象与环境科学Vol. 36 No.32013年8月.Meteorological and Environmental SciencesAug. 2013河南省1961-2012年入汛日期的时空变化特征史恒斌'2(1.中国气象局.河南省农业气象保障与应用技术重点开放实验室,郑州4000;2.河南省气候中心.郑州45000)摘要:根据河南省100站降水和气温资料,利用REOF分析、M-K检验,小波分析等方法,对河南省入汛日期的时空变化特征进行了分析,得到如下结果:1)根据入汛日的不同，将河南省分为5个不同区域,分别为豫北区、豫东区、豫南区、豫西北区和豫西南区。2)平均来看,豫南区入汛最早,豫北区最晚。豫南区入汛日期最稳定,豫西南区入汛日期最不稳定。3)各区入汛时间分别有2-4 a6-8a和8~12 a3个周期,但是3个周期出现的时间段在.各个区域不尽相同。4)各区入汛日期均有提前的变化趋势，豫南区和豫西南区变化最明显,其中豫南区和豫西南区分别通过90%和95%的置信度检验。突变点在各个区出现时间也不同。关键词:入汛日期;时空特征;REOF分析;小波分析;Mann-Kendall检验中图分类号: P468. 0*24文献标识码:A文章编号:1673 -7148(2013)03 -0023 -05料,对河南省人汛日期进行区域划分及演变特征分引言析,以期为河南省工农业生产和防灾减灾提供决策汛期即雨量集中期,汛期内降水量的集中常导依据。致局地性山洪暴发及泥石流和山体滑坡等地质灾1资料和方法害，也可导致江河水位上涨,造成严重的暴雨洪涝,给国民经济建设和人民生活带来严重的威胁和本文所用资料为河南省气候中心提供的河南省巨大的损失。因此,每年人汛的早晚对政府合理安1961-2012年有连续观测的100个站的逐8及计算排工农业生产和防洪、防涝具有重要的意义。目前得到的逐候降水和气温资料。根据长江流域各省人国内对人汛期已有许多研究。江淮流域以人梅作为梅的指标[3]和其他地区人汛指标[14-15),定义分区汛期到来的重要指标,人梅即入汛,胡娅敏[-21、梁人汛标准。夏季开始后,全区有50%以上的站点1萍[$]、徐群[4)、曹晓岗[5]等利用不同的客观分析方天降水量>25 mm,或者全区有≥40%站点降水量法,对梅雨进行划分,探讨了不同标准下,梅雨的各超过10 mm,并且距离下次≥40%站点出现降水量种指标特征及历年变化。赵汉光01、刘海文”)、张≥10 mm的日期不超过10天;全区平均气温在人汛天宇8]、吴志伟[9]等利用不同的资料和方法,定义前后各3天共计7天的时间内,至少有3天气温不了华北雨季的起至时间及其强度等特征量,并分析低于22C。所以选择气温不低于22C,是由于全了这些特征量的历年变化。对河南省的人汛日期研省5月平均气温为20.9 C ,人汛时平均气温应高于究较少,多数研究集中在汛期降水的时空分布和环5月平均气温至少1C。流特征采用的分析方法有REOF分析、Morlet小波功河南省水文部门通常把每年的5月15日至9率谱分析(16)、Mann-Kendall检验(M-K检验)川等。月30日作为汛期。但是,由于河南省幅员辽阔,又利用REOF方法,对河南省入汛时间的空间分布特处于季风气候区,不同地区不同年份汛期均有较大征进行分析,利用小波功率谱分析方法对各个区域差异。因此,本文根据1961 - - 2012年降水和气温资的人汛日期进行周期分析,利用M-K检验对各个区收稿日期:2013 -04 -19;修订日期:2013 -05 -13中国煤化工基金项目:中国气象局业务项8630000000) ;河南省气象局气象科学技术研究项目(22作者简介:史恒斌(1982- -),男,河南卫辉人,工程师,硕士.主要从事短期气候预测工作. E-maiMYHCNMH G.第3期史恒斌:河南省1961- -2012年入汛日期的时空变化特征标准差最大,说明豫西南区是全省人汛日期波动最90[。80 (a)1区入汛时间大的区域。这可能与南阳盆地较特殊的地理环境-1区平均入汛时间-线性趋势有关。表2各区平均入汛日 期及标准差50t40H /Ma分区1234区S区0H平均人汛日期6月28日6月20日 6月15日 6月25日 6月22日标准差/天16.613.511.514.917.01961 1966 1971 1976 1981 1986 1991 1996 2001 2006 20112.2.2周期变化特征°[ (b)- 2区入汛时间从小波分析的结果看(见图3),主要存在2~460-- -2区平均入汛时间0a.6~8 a和8~12 a3个周期。其中2~4 a的周期各区均存在,但是通过信度检验的时间各不相同。1区出现明显2~4a周期的时间从20世纪70年代初到90年代中期;2区和3区类似,从20世纪60年代初一直持续到2000年左右,持续时间在5个区中最长;4区通过信度检验的年份为20世纪80年代(C)-3区入汛时间到2005年前后;5区则为70年代前期持续到2000-3区平均入汛时间年前后。6~8 a的周期存在于1区和5区,1区主40t,K30要出现在20世纪80年代中期到90年代中期,5区30tM1h A.主要出现在20世纪60年代到70年代中期。8~12----0-VVTVVVWWw-Va的周期主要存在于2区和4区,在4区该周期出现在20世纪70年代初期至2000年左右,2区主要出现在20世纪70年代中期以前。(d)- 4区入汛时间70--4区平均入汛时间2.2.3突变特征0十利用M-K检验,对各区的人汛日期进行了检验50 tof(图4)。检验结果发现,各区均有人汛日期提前的30趋势。但是各区的突变时间并不一样,1区、4区和5区分别在20世纪60年代有一个明显的突变点,2区和3区的突变点分别在1979和1973年。20 (e)3结论- 5区入汛时间-5区平均入汛时间50-o-V线性趋势(1)通过REOF分区,将河南省划分为5个不同人汛气候区。0--..(2)河南省5个分区的人汛日期各不相同,平20-10均来看,豫南区最早,豫北区最晚。通过对标准差的分析发现,豫南区是全省人汛日期最稳定的区域,豫西南区是全省人汛日期最不稳定的区域。图2各区历年入汛日 期及线性趋势(3)通过小波功率谱的分析发现，各区人汛时计算的各区多年平均人汛日期和标准差列表间分别有2~4a.6~8 a和8~12a3个周期,但是32。从表2可以看出,3区平均人汛日期最早,为6个周期出现的时间段在各个区域不尽相同。月15日;最晚的是1区,为6月28日人汛。这也符(4)趋势分析表明,各区人汛日期均有提前的合基本的天气学特征,随着夏季风的北进,我国从南变化趋势,但是显茎性不同确南区和陶西南区变化向北先后进人降水集中期。从标准差上看,3区标最明显,分别通中国煤化工检验。M-K.CHCNMH G准差最小，表示豫南地区人汛日期的波动最小;5区检验发现突变点M心同。.26气象与环境科学第36卷32厂-24间a)212o18“1965 19701975 1980 1985 1990 1995 2000 2005 20101961 1966 1971 1976 1981 1986 1991 1996 2001 2006 2011S「 (b)24F (6)让1965 19701975 1980 1985 1990 1995 2000 2005 201024FC)3「(c)16。12爱81965 19701975 1980 1985 1990 1995 2000 2005 201024F间。(d)-21961 1966 1971 1976 1981 1986 1991 1996 2002006 20114(e)「(c)oh.5 1965 19701975 1980 1985 1990 1995 2000 2005 20101961 1966 1971 1976 1981 1986 1991 196 2001 2006 2011圈3各区入汛日期的小波功率谱分析围- -UF --UB(a) -(e)分别为(1) -(5)区,阴影区表示通过图4 各区入汛日期M-K检验95%置信度检验,下同[2]胡娅敏,丁一汇,廖菲.近52年江淮梅雨的降水分型[J].气象学报,2010,68(2):235 -247.参考文献[3]梁萍,丁中国 煤化工划分指标研究[].大[1]胡娅敏,丁一汇,廖菲.江淮地区梅雨的新定义及其气候特征气科学,2(:MHCNMHG[J].大气科学,2008 ,32(1);101 -112.[4]徐群.近46年江准卜册梅用期的划分相演变特征[J].气象科.第3期史恒斌:河南省1961- 2012年入汛日期的时空变化特征27学,1998 ,18(4) :316 - 329.[J].河南气象,005(3):21.[5]曹晓岗,丁金才,叶其欣,等.利用水汽通量资料诊断人梅时间的[12]匡晓燕,王蕊,范学锋,等.河南省近10年汛期多雨时段大尺度方法[J].应用气象学报,2007 ,18(6):791 -801.环流特征[J].河南气象2005(2):13-14.[6]赵汉光.华北的雨季[J].气象1994 ,20(6):3-8.[13]周后福.梅雨期划分方法的再提出[J].成都信息工程学院学[7]刘海文,T一汇.华北汛期的起讫及其气候学分析[J].应用气象报,2005 ,20(4):483 -487.学报,2008 ,19(6) :688 - 696.[14]韩曙晔,章淹,游性恬,等.三峡库区人汛早晚及暴雨特征分析[8]张天宇,程炳岩,王记芳,等.华北雨季降水集中度和集中期的时[J].气象,1997 ,23(6):19 -23.空变化特征[J].高原气象,2007 ,26(4) :843 - 853.[15]朱丽华,张桂华,刘玉莲.哈尔滨市汛期特征与年变化[J].黑龙[9]昊志伟,江志红,何金海.近50年华南前汛期降水.江淮梅雨和江气象1999(3):7-10.华北雨季旱涝特征对比分析[J].大气科学,06 30(3) :391 -401. .[16]吴洪宝,吴蕾.气候变率诊断和预测方法[M].北京:气象出版[10]侯春梅,陈忠民,康雯瑛,等.河南汛期暴雨时空分布特征及成社,2005:33 -44.因分析[J].气象与环境科学,2008 ,31(2):39 -42.[17]魏凤英.现代气候统计诊断与预测技术[M].2版.北京:气象出[11]职旭，张善强.河南省汛期降水年代际变化及旱涝灾害的预防版社,2007:63 -66.Temporal and Spatial Variation Characteristic of Beginning Date ofFlood Season in Henan from 1961 to 2012Shi Hengbin',2(1. CMA●Henan Key Laboratory of Agrometerological Support and Applied Technique，Zhengzhou 450003，China;2. Henan Provincial Climate Center, Zhengzhou 450003 , China)Abstract: According the precipitation and temperature data of 100 stations in Henan, using REOFanalysis, M-K test and wavelet analysis methods, the temporal and spatial variation characteristics of be-ginning date of flood season in Henan are analyzed. The results are as follows. 1 ) Based on the differenceof beginning data of flood season， Henan can be divided into 5 areas. They are North Henan，EastHenan, South Henan, Northwest Henan and Southwest Henan. 2) South Henan is the earliest area andNorth Henan is the latest area of beginning data of flood season. South Henan is the most stable area andthe southwest Henan is the most unstable area of beginning data of flood area. 3 ) The beginning date ofevery area flood season has 2- -4 years period, 6--8 years period and 8- 12 years period, but the occur-rence time are different in different areas. 4)The beginning date of flood season of all areas is ahead oftime, South Henan and Southwest Henan is the most significant. The South Henan and Southwest Henanrespectively by 90% and 95% confidence test. The abrupt change point times are different in differentareas.Key words: beginning date of flood season; temporal and spatial characteristic; REOF analysis;wavelet analysis; Mann-Kendall test中国煤化工MYHCNM HG.