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第31卷第1期2024年2月水土保持研究R e s e a r c ho f S o i l a n d W a t e rC o n s e r v a t i o nV o l .31,N o .1F e b .,2024收稿日期:2022-10-24 修回日期:2022-12-09资助项目:国家自然科学基金项目(41401103);山东省气象局科学研究项目(S D Y B Y 2020-11) 第一作者:任建成(1984 ),男,山东潍坊人,硕士,工程师,主要研究方向为农业气象㊁应用气象等㊂E -m a i l :19129512@q q .c o m 通信作者:谷山青(1983 ),女,青海海东人,学士,工程师,主要研究方向为大气科学㊁大气探测等㊂E -m a i l :g u o g u o _s h a n q i n g@126.c o m h t t p :ʊs t b c y j .p a p e r o n c e .o r gD O I :10.13869/j.c n k i .r s w c .2024.01.018.任建成,谷山青,卢晓宁.基于R E O F 分析的山东省年降水区域特征及趋势分析[J ].水土保持研究,2024,31(1):224-231.R e n J i a n c h e n g ,G uS h a n q i n g ,L uX i a o n i n g .R e g i o n a lC h a r a c t e r i s t i c s a n dT r e n dA n a l y s i so fA n n u a lP r e c i p i t a t i o n i nS h a n d o n g P r o v i n c eB a s e do n R E O F [J ].R e s e a r c ho f S o i l a n d W a t e rC o n s e r v a t i o n ,2024,31(1):224-231.基于R E O F 分析的山东省年降水区域特征及趋势分析任建成1,2,谷山青1,2,卢晓宁3(1.山东省气象防灾减灾重点实验室,济南250031;2.滨州市气象局,山东滨州256612;3.成都信息工程大学,成都610225)摘 要:[目的]探究山东省不同气候分区年降水量的时空特征,为该地区气候分析㊁防灾减灾提供更加区域性的参考依据㊂[方法]根据山东省95个国家地面气象观测站1991 2020年降水年值数据,首先对山东省年降水场进行气候分区,然后通过相关统计方法分析各分区降水的时空变化特征㊂[结果](1)山东省各降水模态降水偏少的年份更多,降水偏多的年份降水强度更大,年代际变化均较为明显,但各模态降水偏多偏少的年份分布及强度变化有所不同㊂(2)山东省年降水量大致由东南向西北递减,年降水场划分为东南沿海区(Ⅰ区)㊁西北平原区(Ⅱ区)和中部山地区(Ⅲ区)3个区域,各降水分区年降水均呈不显著增加趋势,趋势率各不相同,突变均不明显㊂(3)山东省各降水分区年降水量均具有较为明显的周期性特征,东南沿海区年降水场存在2个较为明显的能量中心,中心尺度均为2~3a ,未来变化具有强持续性;西北平原区年降水场存在3个较为明显的能量中心,中心尺度分别为5~7a ,3a 和2~3a ,未来变化具有持续性;中部山地区年降水场存在2个较为明显的能量中心,中心尺度分别为2~3a ,6a ,未来变化具有强持续性㊂[结论]山东省降水偏少的年份更多,降水偏多的年份降水强度更大,年降水场大致可分为3个分区,各分区年降水量均呈不显著增加趋势,均具有较为明显的周期性特征,且未来变化均具有持续性㊂关键词:年降水;区域特征;旋转经验正交函数;重标极差分析法;山东省中图分类号:P 426.6 文献标识码:A 文章编号:1005-3409(2024)01-0224-08R e g i o n a l C h a r a c t e r i s t i c s a n dT r e n dA n a l y s i s o fA n n u a l P r e c i pi t a t i o n i n S h a n d o n g Pr o v i n c eB a s e do nR E O F R e n J i a n c h e n g 1,2,G uS h a n q i n g 1,2,L uX i a o n i n g3(1.S h a n d o n g K e y L a b o r a t o r y o f M e t e o r o l o gi c a lD i s a s t e rP r e v e n t i o na n dR e d u c t i o n ,J i n a n 250031,C h i n a ;2.B i n z h o u M e t e o r o l o g i c a lB u r e a u ,B i n z h o u ,S h a n d o n g 256612,C h i n a ;3.C h e n g d uU n i v e r s i t y o f I n f o r m a t i o nT e c h n o l o g y ,C h e n gd u 610225,C h i n a )A b s t r a c t :[O b je c t i v e ]E x p l o r i n g t h e s p a t i o t e m p o r a l c h a r a c t e r i s t i c s of a n n u a l p r e c i pi t a t i o n i nd i f f e r e n t c l i m a t e z o n e s i nS h a n d o n g P r o v i n c e i s e x p e c t e d t o p r o v i d e am o r e r e g i o n a l r e f e r e n c e b a s i s f o r c l i m a t e a n a l y s i s ,d i s a s -t e r p r e v e n t i o na n d r e d u c t i o n i n t h e r e g i o n .[M e t h o d s ]A c c o r d i n g t o t h ea n n u a l p r e c i pi t a t i o nd a t ao f g r o u n d m e t e o r o l o g i c a l o b s e r v a t o r i e si n95c o u n t r i e so fS h a n d o n g Pr o v i n c ei nt h e p e r i o df r o m 1991t o2020,t h e a n n u a l p r e c i p i t a t i o nd a t a i nS h a n d o n g P r o v i n c ew e r e d i v i d e d i n t o c l i m a t e r e g i o n s ,a n d t h e n t h e s p a t i o t e m p o -r a l v a r i a t i o n c h a r a c t e r i s t i c s o f p r e c i p i t a t i o n i n e a c h r e g i o nw e r e a n a l y z e d b y u s i n gr e l e v a n t s t a t i s t i c a lm e t h o d s .[R e s u l t s ](1)I nS h a n d o n g P r o v i n c e ,t h e r ew e r e m o r e y e a r sw i t hl e s s p r e c i p i t a t i o n m o d a l i t i e s ,a n d m o r e p r e c i p i t a t i o n i n t e n s i t y i n y e a r sw i t h m o r e p r e c i p i t a t i o n ,a n d t h e i n t e r d e c a d a l v a r i a t i o nw a so b v i o u s ,b u t t h e d i s t r i b u t i o na n di n t e n s i t y c h a n g e so f y e a r s w i t h m o r ea n dl e s s p r e c i p i t a t i o ni ne a c h m o d e w e r ed i f f e r e n t .(2)T h ea n n u a l p r e c i p i t a t i o ni n S h a n d o n g Pr o v i n c ed e c r e a s e sf r o m s o u t h e a s tt o n o r t h w e s t .T h ea n n u a lp r e c i p i t a t i o nd a t aw e r ed i v i d e di n t ot h r e er e g i o n s:s o u t h e a s tc o a s t a la r e a(Z o n eI),n o r t h w e s t p l a i na r e a (Z o n eⅡ)a n d c e n t r a l h i l l y a r e a(Z o n eⅢ).T h e a n n u a l p r e c i p i t a t i o n i ne a c h p r e c i p i t a t i o nr e g i o ns h o w e dn o s i g n i f i c a n t i n c r e a s e t r e n d,w i t hd i f f e r e n t t r e n d r a t e s a n d n o o b v i o u sm u t a t i o n.(3)T h e a n n u a l p r e c i p i t a t i o n o f e a c h p r e c i p i t a t i o n s u b a r e a i nS h a n d o n g P r o v i n c e h a d o b v i o u s p e r i o d i c c h a r a c t e r i s t i c s.T h e r ew e r e t w o o b v i o u s e n e r g y c e n t e r s i n t h e a n n u a l p r e c i p i t a t i o nd a t ao f t h es o u t h e a s t c o a s t a l a r e a,w i t ht h ec e n t r a l s c a l eo f2~3 y e a r s,a n d t h e f u t u r e c h a n g e h a s s t r o n g s u s t a i n a b i l i t y.T h e r ew e r e t h r e e o b v i o u s e n e r g y c e n t e r s i n t h e a n n u a l p r e c i p i t a t i o nd a t a i n t h en o r t h w e s t p l a i n,w i t h t h e c e n t r a l s c a l e s o f5~7y e a r s,3a a n d2~3y e a r s,r e s p e c-t i v e l y.T h e r ew e r e t w o o b v i o u s e n e r g y c e n t e r s i n t h e a n n u a l p r e c i p i t a t i o n d a t a i n t h e c e n t r a l h i l l y r e g i o n,w i t h t h e c e n t r a l s c a l e so f2~3y e a r sa n d6y e a r s,r e s p e c t i v e l y.T h e f u t u r ec h a n g e sa r eo f s t r o n g s u s t a i n a b i l i t y.[C o n c l u s i o n]S h a n d o n g P r o v i n c e h a sm o r e y e a r sw i t h l e s s p r e c i p i t a t i o n a n dm o r e p r e c i p i t a t i o n i n t e n s i t y,a n d t h e a n n u a l p r e c i p i t a t i o nf i e l dc a nb er o u g h l y d i v i d e d i n t ot h r e ez o n e s,a n dt h ea n n u a l p r e c i p i t a t i o n i ne a c h r e g i o nh a s o b v i o u s c y c l i c a l c h a r a c t e r i s t i c s,a n d f u t u r e c h a n g e s a r e c o n t i n u o u s.K e y w o r d s:p r e c i p i t a t i o n;r e g i o n a lc h a r a c t e r i s t i c s;r o t a t i n g e m p i r i c a lo r t h o g o n a lf u n c t i o n;r e s c a l e d r a n g ea n a l y s i s;S h a n d o n g P r o v i n c e气候变化已成为科学界的共识㊂I P C C第五次评估报告[1]指出,近百年来温室气体浓度的增加导致了全球大气和海洋变暖是毋庸置疑的㊂I P C C第六次评估报告[2]进一步指出,气候变化加快了水循环,并对降水特征产生明显影响㊂‘中国气候变化蓝皮书(2022)“[3]指出:全球变暖趋势仍在持续,2012年以来中国年降水量持续偏多,中国平均年降水量总体呈较明显增加趋势,且不同区域间降水特征差异明显,全球范围内的极端降水事件频发㊂全球变暖背景下各地降水变化的研究也早已成为了国内外的研究热点[4-6]㊂目前,全球范围内对于降水研究主要集中于降水变化特征及地域性差异㊁季风区和非季风区降水特征对比㊁极端降水变化等方面㊂如D o n a t等[7]的分析认为全球干旱区降水明显增加,且受温度升高的影响比较明显,但湿润区降水量变化并不显著㊂W a n g等[8]的研究表明季风降水不仅与太阳辐射能量有关,跟地球内部的反馈机制也密切相关,南方涛动增强了全球季风降水,热带和亚热带地区极端降水强度增加速度大大高于全球,但是在其他地区模拟的物理机制尚存在不确定性㊂国内对于降水变化特征及影响机制㊁极端降水也进行了大量的研究㊂过去几十年,国内降水量整体变化不显著[9],但东南沿海㊁长江下游㊁青藏高原和西北地区年降水量呈增加趋势,东北㊁华北和西南地区降水量呈减少趋势,特别是东北地区和华北地区年降水量呈显著减少趋势,尤其是夏季降水[10-12]㊂近年来及未来一段时间,我国极端降水普遍呈增多趋强趋势,其中极端降水事件增幅最大的地区为华北和东北[13]㊂山东省是中国华东地区的一个沿海省份,气候属暖温带季风气候类型,境内存在山地㊁丘陵㊁平原㊁盆地等多种地貌㊂对于山东省降水特征的研究,有徐泽华等[14]研究认为,1981 2010年期间,山东省年降水量呈现上升趋势,降水的振荡周期与南方涛动和东亚夏季风存在一定的响应关系㊂卢仲翰等[15]的研究则表明1961 2017年期间,山东省降水量年降水量呈不显著减少趋势,降水的空间高值中心出现在泰山山脉的周边㊂刘玄[16]的研究表明:山东省多个极端降水指数呈显著上升趋势,且地域差别较大㊂上述研究均从整体上分析了山东省的降水特征㊂地形㊁海陆位置等因素会对地区气候产生比较明显的影响[17-18],鉴于山东省海陆并存㊁地貌复杂的地理特点,仅从整体上对山东省降水进行研究,不能很好地体现山东省降水的区域特征㊂因此,本文首先对山东省年降水场进行气候分区,并对各区域的年降水时空分布特征进行更加深入的研究,为山东省气候分析㊁防灾减灾提供更加区域性的参考依据㊂1研究资料和方法1.1研究资料根据世界气象组织的建议,到2021年应使用1991 2020年的新气候基准线,而高质量气候值是应对气候变化亟需的重要科学数据之一㊂得益于中国地面自动观测系统的发展及观测数据完整性和质量的提升,本文研究资料采用中国气象局研制的1991 2020年中国地面气候数据集,该数据集基于国家气象信息中心归档的中国地面观测数据,对1991年以来的地面台站观测数据集元数据进行了系统的质量检查和核实订正㊂在基于站址迁移信息对所有要素进行了分段处理基础上,采用傅里叶级数理论对气温㊁降水等累年日值序列进行了谐波处理,在522第1期任成建等:基于R E O F分析的山东省年降水区域特征及趋势分析体现气象变量季节性转换的同时,避免了日与日之间的异常突变特征,具有更好的气候代表性㊂最终建立的1991 2020年中国地面气候值数据集提供了中国2438个站点的气候背景信息,为天气气候业务提供了数据支撑㊂本文选用山东省95个气象站点1991 2020年降水年值数据进行分析研究,选用的站点全部为山东省气象局当前业务观测站点,降水数据可以较好地体现山东省年降水变化特征,站点空间分布详见图1,各气象站点年平均降水量(mm )描述统计特征见表1㊂图1 山东省气象站点分布F i g .1 D i s t r i b u t i o nm a p o fm e t e o r o l o gi c a l s t a t i o n s i n S h a n d o n gpr o v i n c e 表1 山东省各气象站点年平均降水量描述统计特征T a b l e 1 T h e s t a t i s t i c a l c h a r a c t e r i s t i c s o f t h e a n n u a l a v e r a g e p r e c i pi t a t i o no f e a c h m e t e o r o l o g i c a l s t a t i o n i nS h a n d o n gpr o v i n c e a r e d e s c r i b e d 观测数/个平均/mm标准误差中位数/mm标准差方差峰度偏度区域最小值/mm最大值/mm置信度(95.0%)95673.339.94659.9096.899388.621.230.90532.40518.101050.5019.741.2 研究方法1.2.1 E O F 及R E O F 方法 经验正交函数(E m p i r i -c a lO r t h o g o n a lF u n c t i o n ,简称E O F )通过N o r t h 显著性检验,把时间序列中集中到少数几个显著的时空模态上,已在气候等领域应用较多[19-21]㊂主要计算过程分为3步:首先标准化处理原始数据矩阵,求得标准化矩阵X ㊂然后通过矩阵X 及其转置矩阵X T ,得到相关系数矩阵A ㊂最后求矩阵A 的特征值λ㊁特征向量V 和时间系数Z ,并计算可以通过N o r t h 显著性检验的前P 个特征向量的方差贡献率㊂N o r t h 显著性检验具体过程如下:λi -λi -1ȡλi2/n ,模态显著λi -λi -1ȡλi2/n ,模态不显著{(1)式中:λ表示矩阵A 的特征值;λi -λi -1表示相邻两特征值的差值;λi2/n 表示允许误差㊂旋转经验正交函数(R o t a t i n g E m p i r i c a lO r t h o g-o n a l F u n c t i o n ,简称R E O F )方法是在E O F 分解的基础上通过特征向量V 进行最大方差旋转,当满足精度要求时则停止旋转,得到(2)式㊂X =B G (2)式中:X 为旋转后的标准化矩阵;B 为旋转后的特征向量;G 为旋转后的时间系数㊂旋转后的特征向量可以更加清晰地体现研究要素空间分布结构[22-23]㊂因此,本文采用R E O F 对山东省年降水场进行气候分区,并进一步分析研究各分区降水的时空特征㊂1.2.2 赫斯特指数和重标极差分析法 赫斯特指数(下称H u r s t 指数)用于定量描述时间序列信息对未来对过去的长期依赖性,由英国水文专家H.E .H u r s t 提出㊂H u r s t 指数的计算方法称为重标极差分析法(下称R /S 分析法)[24],主要计算过程如下:(1)将时间序列x i (长度为N )均分为A 个相邻的子区间(长度为n ),表示为e a ,a =1,2, ,A ,e a 为长度为N /A 的子区间㊂(2)求出e a 对于其均值的累积截距:x k ,a ðki =1N i ,a -E a ()k =1,2, ,n ,x k ,a 为e a 对于其均值的累积截距,N i ,a 为子区间e a 的均值㊂(3)定义极差:R a =m a x x i ,a ()-m i n x k ,a (),R a 为极差,即第(2)步中累积截距最大值和最小值的差值㊂(4)计算标准差:S a =ðnk =1N k ,a -E a ()2nS A 为子区间e a 的标准差㊂(5)极差的标准化处理,得到重标极差,(R /S )n=1A ðA a =1R aS a R /S ()n 为序列在长度为的时间跨度上的重标极差㊂(6)n 从3开始,并重复1 5步,直到n =4,得到序列R /S []n ,n =3, ,N ㊂H u r s t 指数用以描述R /S ()n 和n H 的正比关系,即R /S ()n =C ˑn H (3)式中:C 为常数㊂以l g (n )为解释变量,l g(R /S )为被解释变量进行线性回归:l g (R /S )=l gC +H ㊃l n n +ε(4)式中:ε为常数;H 为H u r s t 指数的估值,即(4)式的斜率,其具体形式见表2[25]㊂研究的时间序列是否为周期性循环及其平均循622 水土保持研究 第31卷环长度可通过统计量V 进行判断,统计量V 的计算公式为:V n =(R /S )n/n (5)在V n ~l n n 的曲线上,若H =0.5,V 统计量应该为一条水平线,若H <0.5,曲线向下倾斜,若H >0.5,曲线向上倾斜㊂曲线第一次出现的明显转折点对应的时间长度n 就是未来对过去的依赖长度㊂表2 H u r s t 指数具体表现形式T a b l e 2 S p e c i f i cm a n i f e s t a t i o n s o f t h eH u r s t i n d e x H u r s t 指数范围表示的意义0.65<H ɤ1强持续性序列,未来与过去的变化趋势一致 0.5<H ɤ0.65弱持续性序列,未来与过去的变化趋势一致 H =0.5随机序列,未来与过去的变化趋势无关 0.35<H <0.5弱反持续性序列,未来与过去的变化趋势相反0<H ɤ0.35强反持续性序列,未来与过去的变化趋势相反1.2.3 其他方法 运用A r c G I S 软件,对统计量进行克里金插值分析,用以分析统计量空间分布特征;应用线性回归分析法分析降水的趋势性特征;应用M a n n -K e n d a l l (下称M -K )突变检验法分析降水的突变特征;应用M o r l e t 小波分析降水的周期性特征;趋势分析㊁突变分析均采用α=0.05置信水平㊂2结果与分析2.1 山东省年降水场E O F 特征对山东省年降水场进行E O F 时空分解,并经N o r t h 显著性检验,只有前2个降水模态显著,对应的特征值λ累计方差贡献率达到56.53%,能较好地代表山东省年降水的空间特征㊂对前2个降水模态进行R E O F 旋转后的方差贡献率和特征值均较旋转前更加均匀,详见表3㊂表3 山东省年降水场E O F ,R E O F 特征值及特征向量统计T a b l e 3 A n n u a l p r e c i p i t a t i o n f i e l dE O F ,R E O Fe i g e n v a l u e s a n d e i g e n v e c t o r s t a t i s t i c s i nS h a n d o n gpr o v i n c e 特征向量序号特征值旋转前方差贡献率/%前后两特征值差值允许误差范围显著性旋转后特征值旋转后方差贡献率/%144.3446.6734.976.43显著27.7029.1529.379.862.761.36显著26.0127.3836.616.960.920.96不显著2.2 山东省年降水场R E O F 空间分布特征对1991 2020年山东省年降水场R E O F 分解后,得到2个模态:第1模态空间分布表现为高值区主要集中在鲁东南沿海和泰沂山脉的迎风坡,该地区受海洋气候和西南暖湿气流影响比较明显,年降水量为729mm ,降水比较丰沛;第2模态的高值主要集中在鲁西北地区,该区主要位于泰沂山脉的背风坡,地形以平原为主,受大陆性气候的影响比较明显,年降水量616mm ,降水相对较少,其他地区主要为中部及南部部分山地丘陵地区,年降水量为717mm ,根据各模态荷载值大于0.6地区分布范围,经整理后可将山东划分为3个气候区(图2),按照模态顺序分别命名为东南沿海区(Ⅰ区)㊁西北平原区(Ⅱ区)㊁中部山地区(Ⅲ区)㊂图2 山东省年降水R E O F 分解后得到的2个特征向量场空间分布(荷载值ȡ0.6)及降水分区F i g .2 S p a t i a l d i s t r i b u t i o n (l o a d v a l u e ȡ0.6)a n d p r e c i p i t a t i o n z o n e s o f t w o e i ge n v e c t o rf i e l d s o b t a i n e da f t e r t h e d e c o m p o s i t i o no f a n n u a l p r e c i p i t a t i o nR E O F i nS h a n d o n gpr o v i n c e 2.3 各降水模态的时间系数特征从模态1和模态2的时间系数(图3)看出,其共同特征为:(1)正值年份数少于负值,说明各模态降水偏少的年份更多㊂(2)正值振幅相对较大,说明各模态降水偏多的年份降水强度更大㊂(3)降水的年代际变化均较为明显,其中1990年代以降水偏少为主,2000年代以降水偏多为主,且偏多的强度较大,2010年代以降水偏少为主,且偏少的强度较大㊂但2个模态降水偏多偏少的年份分布及强度变化有所不同㊂2.4 各分区降水的线性趋势及突变特征图4A 表明,东南沿海区(Ⅰ区)年降水呈不显著增加趋势(p >0.05),趋势率为11.5mm /10a ,U F 和U B 曲线存在多个交点,主要发生在2000年代,各交点以后U F 曲线变化均未通过α=0.05显著性水平,说明该区年降水突变不明显㊂722第1期 任成建等:基于R E O F 分析的山东省年降水区域特征及趋势分析图3山东省年降水场各模态特征向量时间系数F i g.3T i m e c o e f f i c i e n t o f c h a r a c t e r i s t i c v e c t o r s o f e a c h z o n eo f a n n u a l p r e c i p i t a t i o n f i e l d i nS h a n d o n gp r o v i n c e图4B表明,西北平原区(Ⅱ区)年降水量呈不显著增加趋势(p>0.05),趋势率为22.7mm/10a,U F 和U B统计量存在多个交点,这些交点在各个年达均有发生,各交点以后U F曲线变化均未通过α=0.05显著性水平,说明该区年降水突变不明显㊂图4C表明,中部山地区(Ⅲ区)年降水呈不显著增加趋势(p>0.05),趋势率为10.7mm/10a,U F和U B统计量存在多个交点,主要发生在1990年代前期㊁2003年及2010年代,各交点以后U F曲线变化均未通过显著性水平,说明该区年降水突变不明显㊂综上,山东省年降水量大致由东南向西北递减,各降水分区年降水均呈不显著增加趋势,且突变均不明显㊂山东省各分区年降水量主要为量的区别,变化趋势差别不大㊂2.5各分区降水的周期性特征从图5可以看出:东南沿海区(Ⅰ区)年降水场存在2个较为明显的能量中心,中心尺度均为2~3a,分别在2000年代中前期和2010年代后期表现最明显;西北平原区(Ⅱ区)年降水场存在3个较为明显的能量中心,中心能量从大到小依次为:中心尺度5~ 7a,在1990年代后期和整个2000年代表现最强烈,中心尺度3a,在1990年代后期到2000年代前期表现最强烈,中心尺度2~3a,在2010年代后期表现最强烈;中部山地区(Ⅲ区)年降水场存在2个较为明显的能量中心,中心能量从大到小依次为:中心尺度2 ~3a,在1990年代后期到2000年代中前期表现最强烈,中心尺度6a,在2000年代中前期表现最强烈㊂图4山东省年降水各分区降水量线性趋势及M-K检验曲线F i g.4L i n e a r t r e n do f p r e c i p i t a t i o n i n e a c h s u b-d i s t r i c to f a n n u a l p r e c i p i t a t i o n i nS h a n d o n gp r o v i n c ea n dM-Kt e s t c u r v e2.6各分区降水的未来趋势预测对山东省各降水分区年降水未来趋势运用R/S 分析法进行预测,东南沿海区(Ⅰ区)降水时间序列的H u r s t指数0.72>0.65,表明Ⅰ区降水时间序列前后具有强持续性,即未来Ⅰ区年降水将继续呈现比较明显的不显著上升趋势;西北平原区(Ⅱ区)降水时间序列的H u r s t指数0.5<0.59<0.65,表明Ⅱ区年降水量时间序列前后具有持续性,即未来Ⅱ区年降水量将822水土保持研究第31卷继续呈现不显著上升趋势;中部山地区(Ⅲ区)降水时间序列的H u r s t指数0.76>0.65,表明Ⅲ区降水时间序列前后具有强持续性,即未来Ⅲ区年降水将继续呈现比较明显的不显著上升趋势㊂图5山东省年降水场各分区小波系数模部平方等值线F i g.5W a v e l e t c o e f f i c i e n tm o d u l e s q u a r e c o n t o u r p l o t o f e a c hd i v i s i o no f a n n u a l p r e c i p i t a t i o n f i e l d i nS h a n d o n gp r o v i n c e从图6可以看出:东南沿海区(Ⅰ区)降水V统计量第一个拐点的l n nʈ1.79,对应的时间长度nʈ6,说明Ⅰ区降水时间序列过去状态对未来状态的影响时间约为6a,6a后持续性将慢慢减弱直至消失;西北平原区(Ⅱ区)降水V统计量第一个拐点的l n N ʈ2.08,对应的时间长度nʈ8,说明Ⅱ区年降水量时间序列过去状态对未来状态的影响时间约为8a,8a 后持续性将慢慢减弱直至消失;中部山地区(Ⅲ区)降水V统计量第一个拐点的l n nʈ2.30,对应的时间长度nʈ10,说明Ⅱ区年降水量时间序列过去状态对未来状态的影响时间为约10a,10a后持续性将慢慢减弱直至消失㊂图6山东省各降水分区年降水变化曲线F i g.6A n n u a l p r e c i p i t a t i o nV-l n(n)v a r i a t i o n c u r v e o f e a c h p r e c i p i t a t i o n s u b d i v i s i o n i nS h a n d o n gp r o v i n c e3讨论山东省各个降水分区降水均呈不显著增加趋势,这与‘中国气候变化蓝皮书(2022)“[3]以及徐泽华等[14]的研究结论比较一致,但与卢仲翰[15]㊁程增辉等[26]的研究不一致,这与降水资料序列的时间范围差别较大㊁降水数据来源㊁站点密度等有较大关系㊂由于本文的降水序列时间尺度较短,降水的变化周期也相对较小,但10a以下的降水周期与徐泽华[14]㊁程增辉等[26]的研究较为一致㊂本文选用的站点密度较大,资料序列较新,可以对山东省年降水场进行较为准确的分区,相关的分区结论可作为对前人研究成果继承和补充㊂I P C C[1-2]和‘中国气候变化蓝皮书(2022)“[3]都指出,中国高温㊁强降水等极端天气气候事件趋多㊁趋强的趋势更加明显㊂对于降水的研究也在逐渐从降水量转移到极端降水方面,未来应结合全球气候模型(G C M)及区域气候模式(R C M),利用观测数据对G C M/R C M基线期降水进行偏差矫正,开展对山东省极端降水事件的统计研究㊂4结论(1)山东省各降水模态降水偏少的年份更多,降水偏多的年份降水强度更大,年代际变化均较为明显,其中1990年代以降水偏少为主,2000年代以降水偏多为主,且偏多的强度较大,2010年代以降水偏少为主,且偏少的强度较大,但各模态降水偏多偏少的年份分布及强度变化有所不同㊂(2)山东省年降水场划分为东南沿海区(Ⅰ区)㊁西北平原区(Ⅱ区)和中部山地区(Ⅲ区)3个区域㊂922第1期任成建等:基于R E O F分析的山东省年降水区域特征及趋势分析山东省年降水量大致由东南向西北递减,各降水分区年降水均呈不显著增加趋势,但趋势率各不相同,且突变均不明显㊂(3)山东省各降水分区年降水量均具有较为明显的周期性特征,其中东南沿海区年降水场存在2个较为明显的能量中心,中心尺度均为2~3a,分别在2000年代中前期和2010年代后期表现最明显;西北平原区年降水场存在3个较为明显的能量中心,中心尺度分别为5~7a,3a和2~3a,分别在1990年代后期和整个2000年代㊁1990年代后期到2000年代前期㊁2010年代后期表现最强烈;中部山地区年降水场存在2个较为明显的能量中心,中心尺度分别为2 ~3a,6a,分别在1990年代后期到2000年代中前期㊁2000年代中前期表现最强烈㊂(4)山东省各降水分区年降水量未来变化均具有持续性,其中东南沿海区(Ⅰ区)年降水量未来变化具有强持续性,过去状态对未来状态的影响时间约为6a;西北平原区(Ⅱ区)年降水量未来变化具有持续性,过去状态对未来状态的影响时间约为8a;中部山地区(Ⅲ区)年降水量未来变化具有强持续性,过去状态对未来状态的影响时间约为10a.参考文献:[1]姜彤,李修仓,巢清尘,等.‘气候变化2014:影响㊁适应和脆弱性“的主要结论和新认知[J].气候变化研究进展, 2014,10(3):157-166.J i a n g T,L iX C,C h a oQ C,e t a l.H i g h l i g h t sa n du n-d e r s t a n d i n g o fc l i m a t ec h a n g e2014:i m p a c t s,a d a p t a-t i o n,a n 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降水分析报告1. 简介降水是指地球上大气中水分从气态状态凝结并沉降到地面的过程。
降水是自然界中的重要环境要素，对于农业、生态系统和水资源管理具有重要的影响。
本文将通过分析降水数据，对降水的时空分布、变化趋势以及对环境的影响进行详细的描述和解释。
2. 数据收集与处理为了进行降水分析，我们收集了从2010年至2020年的降水数据。
这些数据包括每日的降水量，覆盖全球各个地区的气象站数据。
在数据处理方面，我们首先对原始数据进行了清洗，去除了异常值和缺失值。
然后，我们计算了每个地区每年的平均降水量。
3. 降水时空分布3.1 降水时态分布通过对数据的分析，我们可以得到各个地区的降水时态分布图。
图中横轴表示时间，纵轴表示降水量。
从图中可以看出，在不同地区，降水的分布存在一定的季节性和年际变化。
例如，在亚洲地区，夏季降水量较大，而冬季降水量较小。
而在南美洲地区，降水量则呈现出明显的季风特征。
这些时态分布的特点与地理位置、气候型等因素密切相关。
3.2 降水空间分布另一方面，我们还对全球不同地区的降水空间分布进行了分析。
通过绘制降水量等值线图，我们可以直观地观察到降水在全球范围内的分布特点。
从降水空间分布图中可以看出，在热带地区，如赤道附近，降水量较高；而在中纬度地区，如亚洲和欧洲，降水量较低；北极和南极地区则降水量极低。
4. 降水变化趋势通过对多年的降水数据进行分析，我们可以研究降水的长期变化趋势。
我们采用了趋势分析方法，计算了不同地区降水量的年平均变化率。
根据计算结果，我们发现在一些地区，如北美洲和欧洲，降水量呈现出下降的趋势；而在其他地区，如南美洲和非洲，降水量则呈现出上升的趋势。
这些变化趋势可能是由气候变化、人类活动等多种因素共同作用引起的。
进一步的研究和分析可以更好地揭示降水变化的机制和原因。
5. 降水对环境的影响降水对环境有着重要的影响。
首先，降水是维持生态系统正常运行的重要因素之一。
适宜的降水可以促进植物生长，维持土壤湿度，保持生态平衡。
2023年9月灌溉排水学报第42卷第9期Sep.2023Journal of Irrigation and Drainage No.9Vol.42文章编号：1672-3317（2023）09-0009-10商丘地区不同降水年型冬小麦-夏玉米需水量和缺水量分析丁大伟1,2,4，陈金平1,2，申孝军2,3，宋妮1,2*，谢坤1,2，任文1,2，王景雷1,2*（1.中国农业科学院农田灌溉研究所，河南新乡453002；2.河南商丘农田生态系统国家野外科学观测研究站/国家农业环境商丘观测实验站/国家农业绿色发展长期固定观测商丘试验站，河南商丘476000；3.天津农学院水利工程学院，天津300392；4.中国农业科学院研究生院，北京100081）摘要：【目的】研究不同降水年型下冬小麦、夏玉米的作物需水规律及成因。
【方法】基于1954—2019年商丘市气象数据、1999—2019年河南商丘农田生态系统国家野外科学观测研究站作物生育期观测数据和2011—2018年大型蒸渗仪观测数据，采用描述性统计和Mann-Kendall趋势检验方法，探究作物需水量和缺水量变化趋势，并通过主导分析法探索气象因子对作物需水量的影响。
【结果】1954—2019年，周年有效降水量呈上升趋势，冬小麦季、夏玉米季有效降水量上升速率为3.09、5.23mm/10a；仅丰水年下冬小麦季和周年有效降水量呈下降趋势。
周年作物需水量呈极显著下降趋势（P<0.01），冬小麦季、夏玉米季作物需水量下降速率为6.72mm/10a（P<0.01）、18.47 mm/10a（P<0.01）；不同降水年型下冬小麦季、夏玉米季和作物周年需水量均表现为下降趋势。
周年作物缺水量呈极显著下降趋势（P<0.01），冬小麦季、夏玉米季作物缺水量下降速率为9.81、23.70mm/10a（P<0.01）；仅丰水年冬小麦季缺水量呈上升趋势。
在平水年和枯水年，日照时间是影响冬小麦需水量的首要因子，但在丰水年相对湿度为影响冬小麦需水量的首要因子；夏玉米需水量的主要影响因子为日照时间、平均风速和最高温度，在3种降水年型下日照时间均为首要因子，其次是平均风速和最高温度。
第一作者刘翰晨（1993—），男，助理工程师。
研究方向：大气科学。
收稿日期2022-11-08德惠市一次暴雨天气过程成因及EC 预报误差分析刘翰晨常立秋赵明王丽娜宋丹丹（德惠市气象局，吉林德惠130300）摘要利用常规气象观测资料、区域自动站加密资料、FNL 再分析资料、欧洲数值模式（ECMWF ，简称EC ）资料对2022年7月13日11：00至15日8：00出现在德惠市的一次暴雨过程进行成因分析，并将EC 预报的环流形势、物理量场与实况进行对比分析，找出预报误差产生原因，提出夏季暴雨落区和时段预报的订正着眼点。
结果表明：此次暴雨受高空冷涡和低空气旋的共同作用，强降水落区主要位于850hPa 气旋附近；降水前期德惠市水汽充沛，降雨过程中上升运动较弱；根据德惠市降雨量强度，此次降雨量分为了4个强降雨时段。
此次降雨EC 预报的降雨落区和降雨时段出现了明显的偏差，其主要原因包括比湿场强度预报与实况有偏差，EC 预报中上升运动的强度偏弱，高空冷涡和低空气旋的南移速度较实况偏快。
以上3个方面也是对此次数值预报暴雨落区进行订正的着眼点。
关键词暴雨落区；降雨时段；气旋；EC 预报；误差；吉林德惠；2022年7月13—15日中图分类号P457.6文献标识码A文章编号1007-5739（2023）16-0167-05DOI ：10.3969/j.issn.1007-5739.2023.16.042开放科学（资源服务）标识码（OSID ）：暴雨是影响德惠市的重要灾害性天气，春夏季是暴雨频发季节，做好暴雨落区预报与暴雨精细化服务是减少灾害损失的重要支撑[1]。
数值预报是现代天气预报的基础，对数值模式进行评估是评价模式预报水平和提高预报员应用模式能力的重要手段[2-4]。
欧洲数值模式预报对环流形势预报比较准确，但对天气系统的强度和运动速度的把握还有偏差。
如何订正数值预报产品在强降水预报中的偏差，一直以来都是预报业务中的难点。
第１１卷 第１期中 国 地 质 调 查Ｖｏｌ．１１ Ｎｏ．１２０２４年２月ＧＥＯＬＯＧＩＣＡＬＳＵＲＶＥＹＯＦＣＨＩＮＡＦｅｂ．２０２４ｄｏｉ：１０．１９３８８／ｊ．ｚｇｄｚｄｃ．２０２４．０１．０５引用格式：王思维，王思微，姜峰，等．吉林省伊舒盆地地热流体特性及储量计算［Ｊ］．中国地质调查，２０２４，１１（１）：３６－４４．（ＷａｎｇＳＷ，ＷａｎｇＳＷ，ＪｉａｎｇＦ，ｅｔａｌ．ＧｅｏｔｈｅｒｍａｌｆｌｕｉｄｐｒｏｐｅｒｔｉｅｓａｎｄｒｅｓｅｒｖｅｃａｌｃｕｌａｔｉｏｎｉｎＹｉｓｈｕＢａｓｉｎｏｆＪｉｌｉｎＰｒｏｖｉｎｃｅ［Ｊ］．Ｇｅｏ ｌｏｇｉｃａｌＳｕｒｖｅｙｏｆＣｈｉｎａ，２０２４，１１（１）：３６－４４．）吉林省伊舒盆地地热流体特性及储量计算王思维，王思微，姜峰，何双凤，高鹤（吉林省水文地质调查所，吉林长春 １３０１０３）摘要：吉林省伊舒盆地地层富水性良好、地热资源丰富，具有良好的地热资源开发利用前景。
基于研究区伊舒盆地已有地热地质调查和评价资料，结合相关标准、规范和水化学方法，梳理分析研究区水文地质和地热地质条件，探讨了研究区内地热流体赋存条件、水化学和同位素组成特征，并利用热储岩体参数计算研究区的地热储量。
结论表明：研究区地热流体主要赋存于深层碎屑岩类裂隙孔隙中，形成条件具有较高相似性和一定的同源性，溶解性固体（ｔｏｔａｌｄｉｓｓｏｌｖｅｄｓｏｌｉｄｓ，ＴＤＳ）较高、含氟和偏硅酸的低温碱性地下热水，水化学类型为ＨＣＯ－３－Ｎａ＋型。
氢氧同位素组成表明，研究区地下流体补给以古降水为主，地热流体年龄为２７Ｋａ。
地热流体储存水量为４．２０×１０１０ｍ３，年可开采量为３４４６．９４×１０４ｍ３／ａ。
研究成果可为吉林省后续地热资源管理、开发和利用提供科学依据。
关键词：吉林省伊舒盆地；地热流体；水化学特征；地热储量中图分类号：Ｐ６４１．６ 文献标志码：Ａ 文章编号：２０９５－８７０６（２０２４）０１－００３６－０９ 收稿日期：２０２３－０９－１３；修订日期：２０２４－０１－０３。
目录1 前言................................ 错误!未定义书签。
1.1 拟建工程概况.................................... 错误!未定义书签。
1.2 勘察目旳任务及技术原则.......................... 错误!未定义书签。
1.3 勘察工作措施及其完毕状况........................ 错误!未定义书签。
2 场地自然、工程地质条件.................... 错误!未定义书签。
2.1 气象、水文...................................... 错误!未定义书签。
2.2 地质构造........................................ 错误!未定义书签。
2.3 地形、地貌...................................... 错误!未定义书签。
2.4 桥区地层及岩土特性.............................. 错误!未定义书签。
2.5 桥区水文地质状况................................ 错误!未定义书签。
2.6 场地土旳原则冻结深度............................ 错误!未定义书签。
2.7 场地和地基旳地震效应评价........................ 错误!未定义书签。
3 岩土工程分析评价.......................... 错误!未定义书签。
3.1岩石天然单轴抗压强度原则值...................... 错误!未定义书签。
3.2 水和土旳腐蚀性评价.............................. 错误!未定义书签。
3.3不良地质作用及地下埋藏物........................ 错误!未定义书签。
