南京位于我国大陆东部季风区,属亚热带季风气候,降水充沛且多集中在夏季的自然地理特征,使得近年来一旦出现暴雨降水天气,这样的天气对于整个南京城来说就是一种考验。关于南京市暴雨降水天气的研究已有一些,如对2009年7月7日南京市短时暴雨的中尺度特征分析[6] 、2009年7月6~7日南京特大暴雨过程的成因分析[7]等,但是这些研究都仅仅着重于一次暴雨降水过程的研究,从一个大的时间尺度来研究整个南京市暴雨降水的气候特征和演变规律还是很少见的。因此,整体分析南京市暴雨降水的气候特征,揭示其演变规律是很有必要的。本文采用南京市1951-2011年逐日降水资料,对南京市暴雨降水的气候特征进行分析,以期为南京市暴雨预报和灾害预防提供参考依据。论文网
2 资料和方法
2.1 区域概况
南京市地处我国东南沿海,位于长江中下游地区,是江苏省的省会城市,是整个江苏省政治、经济、科教和文化中心。在长三角辐射带动下,截至2010年,南京市的地区生产总值已达6145.52亿元,人均地区生产总值达到96872元,总人口63.63万人,经济发达,人口稠密。南京市属于北亚热带季风气候,年降水量1200毫米,年平均温度15.4°C,雨量充沛,四季分明,季风气候显著。
2.2 划分标准
根据气象部门的规定,24h(20时-20时)的降水量R≥50mm的降雨称为暴雨,即为1个暴雨日,其中50mm≤R<100mm为暴雨,100mm≤R<200mm为大暴雨,R≥200mm为特大暴雨。暴雨强度定义为该年暴雨日总降水量与暴雨日数之比。暴雨贡献率定义为该年份暴雨日总降水量与该年份降水总量之比 。
2.3 分析方法
本文采用的数据来源于中国气象科学数据共享服务网,为南京市1951-2011年逐日降水资料。运用excel软件中的线性趋势分析方法分析南京市暴雨月际、年际以及年代际的变化特征[8]、Kendall秩次相关检验的方法进行趋势显著性检验、Manna-Kendall检验方法对南京市暴雨特征进行突变检验、Morlet小波分析揭示暴雨日数的周期变化。
2.3.1 Manna-Kendall检验法
Manna-Kendall检验法[9-11]属于非参数检验方程。该方法不需要一定规律分布的样本,从而减少了异常值的干扰,广泛用于气象、水文等方面的研究,其计算方法十分简单。
在Manna-Kendall检验中,将连续的时间尺度作为样本。S为待检验变量:
S呈正态分布,方差Var(S)=n(n-1)(2n+5)/18。 (3)
M-K统计量公式S大于、等于、小于零时分别为:
当Z> 0 时,降水呈增加态势,反之则呈下降趋势。当-1.96<Z<1.96时,表示没有通过9 5 %的显著性检验。
而用Manna-Kendall方法进一步研究突变,对于气象序列UF和反气象序列UB而言,若UF>0,则表明序列呈上升态势,反之呈下降态势。如果UF和UB出现交叉点,且交叉点在临界直线之间,那么交叉点表示发生了突变。来.自/751论|文-网www.751com.cn/
按逆序重复,使UBk=-UFk(k=n,n-1,…,1),UF1=0,UB1=0。
2.3.2 Morlet小波分析
文章采用Morlet小波[12-14](Morlet Wavelet Analysis)对南京市近60年的暴雨日数周期进行分析。小波分析是一款具有多分辨能力的时间—频率分析方法,通过它可以准确地获得复杂的水文序列在各种时间尺度上的周期性和突变性规律,目前在水文气象领域已经得到有效运用