上海市松江区1980～2014年降水量分析(松江水务)

上海市松江区1980～2014年降水量分析

黄平

（上海市松江区水文站，上海 201600）

摘要：利用上海市松江区1980～2014年4个国家基本测站的降水量资料，采用数理统计方法推求不同频率（重现期）的降水量特征值，并对降水量的年内变化与年际变化进行分析。采用Mann-Kendall非参数秩次相关检验法对降水量序列进行趋势分析，通过距平变化曲线分析时段特征，对降水量变化过程进行变异点的识别与检验，2011年降水量过程发生显著突变。采用功率谱对年降水量系列进行周期性分析，松江区年降水量变化存在21年的周期。降水量是地表水、地下水的补给来源，研究和分析降水量变化特征，对制定水资源开发利用方案、合理配置水资源具有重要意义。

关键词：松江；降水量；统计分析；变化趋势；周期性变化

水资源在社会经济发展中越来越重要，降水量是地表水，地下水补给的来源，降水量的变化直接影响水资源量。分析和研究降水量的变化特征和变化规律，对提高降水利用率，充分挖掘现有水资源具有重要意义。本文通过对上海市松江区降水过程变化规律进行统计分析，包括降水量时空分布、变化趋势、变化周期等。掌握这些变化特性，为今后制定和修订水资源开发利用规划方案提供科学依据。

1 松江区地理与气候概况

1.1 地理位置

松江区位于上海市西南部，地处太湖流域碟形洼地底部，境内地势平坦，东、南部略高，西、北部低洼，为长江三角洲平原。区境南北长约24千米，东西宽约25千米，总面积605.64平方千米。东与闵行区、奉贤区为邻，南、西南与金山区交界，西、北与青浦区接壤。东北距上海市中心约40公里。1.2气候

松江气候属北亚热带季风区，受冷暖空气交替影响。气候温暖湿润，四季分明，年平均气温15.4℃，最高气温38.2℃，最低气温零下10.5℃，无霜期230天。6～7月有梅雨，平均20天左右。夏秋常有台风过境，平均每年1.5次。局部地区有时有龙卷风、冰雹为害，秋冬多雾，易涝少旱。

2 降水量特征值统计分析

根据全国《地表水资源数量评价细则》要求，采用矩法计算降水量特征值统计参数，再进行适线调整确定，频率曲线采用皮尔逊Ⅲ型曲线。利用松江区1980 ～2014 年4个基本测站的同步期系列降水量资料，采用矩法计算，其均值为算术平均值，在同步系列适线时，均值未进行调整。变差系数Cv 采用第一次适线计算值，当点据拟合不好时，对Cv 值进行适当调整。在适线中，对系列中出现的特大特小值未作处理。偏差系数Cs 的取值由Cs/ Cv 值来反映。Cs/ Cv 的选用值以最佳适线值为准，取0.5 的倍数。其中泗泾、佘山、小昆山的年最大一小时降水量资料不全（1990 ～2014 年），全区平均为四个测站的算术平均值。松江区降水量特征值统计见表1。

小昆山36.0 53.1 59.6 67.7 84.3 140.4 168.4 204.8 1113.1 1381.8 1463.9 1558.6 全区平均37.7 57.9 66.6 77.7 89.6 148.6 178.7 218.1 1126.2 1418.1 1511.2 1620.0

3 降水量时空分布特征分析

3.1降水量季节变化特点及年内分配

利用松江区1980 ～2014 年4个基本测站的同步期系列逐月降水量资料，采用算术平均统计松江区逐月降水量见图1，年内分配见表2。

图1 松江区逐月降水量表

从图表可以看出，松江区春季（3～5月）平均降水量为280. 5 mm，约占年降水量的1/4（占比24.91%），每月比较平均；全年降水量主要集中在夏季汛期（6～9月），平均降水量为570.9 mm，超过年降水量的1/2（占比50.69%），6月降水量最多，平均为178.4mm；秋冬季（10～次年2月），降水量相对较少，平均降水量为274.8mm，约占年降水量的1/4（占比24.40%），12月降水量最少，平均为38.0 mm。

3.2降水量的年际变化

松江区年降水量年际变化比较大。降水量年际变化的大小，可用变差系数或极值比（最大值与最小值之比）加以衡量。年降水量的CV值越大，极值比越大，年降水量变化越不均匀。松江区年降水量变差系数为0.20，松江区平均年降水量为1126.2mm，1999 年降水量最大，为1643.7mm，2003年降水量最小，为726.7mm，极值比为2.26。从区域分布看，全区降水量的年际变化幅度比较平均，四代表区域极值比在2.15～2.38，泖港、泗泾极值比最大，同为2.38，陈坊桥极值比最小，为2.15，CV值在0.19～0.21 之间变化。

表2 松江区降水量年内分配表

代表区域

年内分配比例（%）

1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12

泗泾 5.25 5.66 8.57 7.01 8.34 15.32 12.92 13.68 10.03 5.37 4.56 3.29 佘山 5.12 5.64 8.75 7.41 8.64 16.00 13.15 12.89 8.94 5.48 4.74 3.24 泖港 5.04 5.67 9.00 7.71 8.40 15.81 11.94 13.05 9.69 5.48 4.75 3.46 小昆山 5.40 5.93 8.98 7.92 8.90 16.24 12.30 12.14 8.65 5.29 4.76 3.49 全区平均 5.20 5.72 8.83 7.51 8.57 15.84 12.58 12.94 9.33 5.41 4.70 3.37

4 年降水量过程趋势分析

4.1年降水量变化趋势分析

Mann-Kendall 非参数秩次相关检验法是一种检验时间资料系列是否具有变化趋势的方法，这种方法的优点是不需要样本服从一定的分布，也不受少数异常值的干扰，常用于对径流、降水等时间序列的趋势检验。

对于一个时间序列A i，确定序列所有对偶值(A i，A j；i =1，2，…，n -1；j =i +1，…，n)中的A i小于A j的出现个数P ，检验统计量计算公式为：

2/1

)]τ(

[

τ

ar

V

U=（1）

式中：1

1)

-

n(n

4p

τ-

=，

1)

-

9n(n

5)

2(2n

τ)(

+

=

ar

V，n为序列长度。当序列长度n 增大时，U 趋于标准正态分布。

假定时间序列没有趋势变化，在给定的显著水平α下，可在标准正态分布表中查得临界值，当︱U︱ Uα/2时，拒绝假设，时间序列的趋势性显著。U为正值时，序列呈现递增趋势，U为负值时，序列呈现递减趋势。统计量U 还可以作为