廣東雷州半島水文情勢對氣候變化的響應分析
更新時間：2024-09-02 10:40:17作者：佚名
人類活動和社會經濟發展導致全球氣候變暖雷州六中，對區域水文狀況產生一系列影響。半島位于廣東省西部，是廣東省水資源供需矛盾較為突出的主要地區之一。由于地處亞熱帶季風氣候區，加上地形特殊，洪水、干旱、臺風等極端事件頻發，成為人們最關心的問題。本文通過分析氣溫、蒸發、降水、徑流的變化規律，揭示半島水文狀況對氣候變化的響應。從氣候變化的視角認識洪澇、干旱和臺風災害，對于科學防洪抗旱決策、合理水利工程調度、水資源可持續開發利用具有重要意義。2分析方法利用半島主要站氣溫、蒸發、降水、徑流資料進行趨勢演變分析。首先利用距平法判斷各氣象要素的總體趨勢，然后利用Mann-Kendall（MK）非參數統計檢驗方法對各氣象要素數據序列進行趨勢檢驗和突變分析。設有一個時間序列X1，X2，X3，…，Xn，它的趨勢檢驗統計量公式為 S = ni = ２i - １j = １sign(Xi - Xj) （1） 式中，sign()為符號函數，計算公式為 sign(θ) = 1，θ > 00，θ = 0- 1，θ <{0(2) M - K 統計量公式 當S大于、等于、小于零時，計算公式為 Z = (S - 1) / n(n - 1)(2n + 5) /槡１８ S > 00 S = 0(S + 1) / n(n - 1)(2n + 5) /槡１８ S ＜{０（３） 式中，Z為正值表示呈上升趨勢，為負值表示呈下降趨勢。
當Z的絕對值大于或等于1.28、1.64、2.32時，表示通過了置信水平為90%、95%、99%的顯著性檢驗。為利用MK方法檢驗時間序列的突變性，首先設一個時間序列X1，X2，X3，…，Xn，定義統一量為dk=ki=1mi2≤k≤n (4)式中，mi表示Xi>Xj(1≤j≤i)的累計次數。在原序列隨機獨立的假設下，2012年dk的均值與方差分別為{E[dk] = k(k-1) / 4var[dk] = k(k-1)(2k + 5) / 12 2 ≤ k ≤{n(5) 對dk進行標準化：u(dk) = (dk-E[dk]) / var[dk] (6) 其中，u(dk)為標準分布，其概率α1 = prob(│u│ > │u(dk)│)可通過計算或查表獲得。給定一個顯著性水平α0，當α1>α0時，接受零假設H0，當α1<α0時，拒絕零假設，這表明該序列將有較強的增長或下降趨勢。所有的u(dk)(1≤k≤n)都會形成一條曲線c1雷州六中，可以用置信度檢驗來判斷其是否有變化趨勢。將此方法應用到反序列中，mi表示第i個樣本Xi大于Xj（i≤j≤k）的累計個數。當i′＝n＋1－i時，若mi＝mi′，則反序列的u1(di)由下式給出： u1(di′)＝-u(di′)i′＝n＋1－ii，i′＝１，２，…，{n（７） u1(di)在圖中用c2表示。
當曲線c1超出置信線時，代表有明顯的變化趨勢，若曲線c1與c2的交點位于置信線之間，則該點為突變點的開始。3 對氣候變化的響應分析3.1 氣溫變化趨勢利用湛江站1960—2010年氣溫資料，分析其變化趨勢，MK非參數統計檢驗結果如表1所示。年平均氣溫距平及年平均氣溫變化趨勢如圖1—圖2所示。從表1及圖1、圖2可以看出，1960—1989年年平均氣溫距平顯示氣溫有下降趨勢，MK檢驗參數平緩。表1 各年份年平均氣溫距平及統計檢驗結果 周期距平/C° MK值 周期距平/C° MK值 1960～1969年 － 0. 2 － 1. 03 １９９０ ～ １９９９ ０.4 １.１５ １９７０ ～ １９７９ － ０.３ － １.06 ２０００ ～ ２００９ ０.2 １.04 １９８０ ～ １９８９ － ０.１ － １.02 圖1 1960～2010年湛江站平均氣溫距平圖 圖2 1960～2010年湛江站平均氣溫變化趨勢為1.036，未通過MK趨勢檢驗，有下降趨勢，但不明顯； 1990—2009年氣溫呈上升趨勢，平均MK檢驗參數為1.095，未通過MK趨勢檢驗，表明有上升趨勢，但是不明顯。
3.2 蒸散量趨勢利用龍門站1955—2011年的蒸散量資料，分析其趨勢，MK非參數統計檢驗結果如表2所示，年平均蒸散量距平及年平均蒸散量變化趨勢如圖3、圖4所示。從表2及圖3、圖4可以看出，1955—1970年，蒸散量呈現明顯的由增加到減少的趨勢。其中1955—1964年蒸散量增加趨勢尤為明顯，MK檢驗值為表2 不同年份年平均蒸散量距平及統計檢驗結果時期距平/mm MK值時期距平/mm MK值1955～1964年334.11.301985～1994－37.1－1.０１１９６５～１９７４５９.1１.０６１９９５～２００４－１４２.５－１.２４１９７５～１９８４－８８.９－１.０３２００５～２０１１－１７８.１－１.２７圖圖3 1955—2011年龍門站平均蒸散量距平變化圖圖4 1960—2010年龍門站平均蒸散量變化趨勢圖結果表明,龍門站平均蒸散量距平變化趨勢良好,未通過90%置信水平下的臨界值下限1.28,說明蒸發量的減少趨勢不明顯;蒸散量除受氣溫影響外,還受其他氣象因子的影響,1975—2011年蒸散量呈減少趨勢的原因有待進一步研究。
3.3 降水變化趨勢分析 對后塘、龍門、文關、美鹿、湛江、港瓦窯和瑞坡等 7 個雨量站 1951—2010 年的年平均降水量資料進行了變化趨勢分析，MK 非參數統計檢驗結果見表 3，年平均降水量距平及平均降水量年均值變化趨勢分別如圖 5、圖 6 所示。 表 3 不同年代年平均降水量距平及統計檢驗結果 周期距平/mm MK 值 周期距平/mm MK 值 1951—1960 年 －154．６ －１．２４ 1981—1990 年 ２１．０ ０．８８ 1961—1970 年 －８５．０ －１．６ 1981—1990 年 ２１． ０ ０． ８８ 1991-1970 ２１． ０ ０． 88 6 1991～2000 18． ２ ０． ７５１９７１～１９８０ １５４． ８ １． ２５ ２００１～２０１0 ４５． ４ ０． ９３ １９９１～２０００ １８． ２ ０． ７５ １９７１～１９８０ １５４． ８ １． ２５ ２００１～２０１0 ４５． ４ ０． ９３ １９９１～２０００ １８． ２ ０． ７５ １９７１～１９８０ １５４． ８ １． ２５ ２００１～２０１0 ４５． ４ ０． ９３ 1991～2000 1951～201 ...
3.4 徑流變化趨勢分析湛江市境內河流為雨洪型河流貝語網校，年平均流量能真實反映區域氣候的干濕、旱澇變化特征及氣候趨勢，利用九洲江1960—2010年的徑流資料，分析其變化趨勢。 Mann-Kendalel(MK)非參數統計檢驗結果見表4，年平均徑流距平及年平均徑流變化趨勢見圖7、圖8。表4 不同時期九州河年平均徑流距平及統計檢驗結果時期距平/(m3·s-1)MK值時期距平/(m3·s-1)MK值1961～1970 0.83 0.73 1991～2000 0.24 0.86 1992～2000 0.30 0.93 2001～2003 0.49 2002～2004 0.54 2003～2005 0.63 2004～2006 0.70 2005～2007 0.81 2006～2008 0.92 2008～2009 0.93 2009～2008 0.83 2001～2009 0.84 2002～2008 0.96 2003～2009 0.86 2003～2009 0.87 2004～2008 0.99 2005～2009 0.98 ３３１９７１～１９８０ ０.26 ０.46 ２００１～２１０ －０.６５ －０.４２１９８１～１９９０ ０.99 ０.６９圖7 九州河1960～2010年年平均徑流距平圖圖8 九州河1960～2010年年平均徑流變化趨勢九州河1960—2010年由表4及圖7、圖8可見，九州河年平均徑流量變化比較穩定，但年際變化較大。除九州河外，筆者采用同樣的方法，對文官站、港瓦窯站、瑞坡站和杜嶺站徑流量進行了分析，變化比較穩定。限于篇幅，不再詳述。4 結語氣候變化和人類活動對流域水文形勢產生影響是不爭的事實。由于半島特殊的地形，洪澇、干旱、臺風等極端事件頻發。從氣候變化的角度認識洪澇、干旱、臺風災害，對半島實施防洪抗旱工程、水資源綜合利用具有重要意義，對其他氣候、氣象條件相似的地區也有借鑒和參考意義。 （編輯：李暉）9 5
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