第32卷第10期人民黃河Vol. 32,No.102010年10月YELLOW RIVEROct. ,2010[水資源]河南省降水集中程度研究王紀(jì)軍123，裴鐵璠' ,蘇愛(ài)芳4 ,孔海江4 ,顧萬(wàn)龍(1.中國(guó)科學(xué)院沈陽(yáng)應(yīng)用生態(tài)研究所,遼寧沈陽(yáng)110016; 2.中國(guó)科學(xué)院研究生院,北京100039;3.河南省氣候中心,河南鄭州450003;4.河南省氣象臺(tái),河南鄭州450003 )摘要:利用河南省 49個(gè)臺(tái)站1957- -2005 年逐候降水資料,運(yùn)用降水集中度和集中期分析了河南省降水時(shí)空分布特征和變化規(guī)律,同時(shí)對(duì)多水年和少水年的集中度進(jìn)行了比較。結(jié)果表明:降水集中度和集中期能夠定量地表征降水量在時(shí)空?qǐng)錾系姆蔷恍?降水集中度平均為0.515,集中期平均為40.029候;降水集中度的E0F分析顯示取前6個(gè)特征值對(duì)應(yīng)的特征向量可解釋80%以上的方差;第一氣候模態(tài)表現(xiàn)為全省一致性,第二氣候模態(tài)表征為河南省南、北部的反相;多水年的降水集中度明顯比少水年的偏大,且多水年的降水集中度分布較少水年簡(jiǎn)單,基本為帶狀分布。關(guān)鍵詞:時(shí)空分布;降水集中期;降水集中度;河南省中圖分類號(hào): P333文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼:Adoi:10. 3969/j. ssn. 1000-1379. 2010.10. 036 .我國(guó)華北地區(qū)降水量自20世紀(jì)60年代中期開(kāi)始偏少,從N為研究時(shí)間序列的長(zhǎng)度;r.,(i = 1,2...,N;j = 1,2,,n)為1970年開(kāi)始,降水量的減少趨勢(shì)在范圍和強(qiáng)度上都非常顯研究時(shí)段內(nèi)第i年第j候降水量,n為研究時(shí)段的長(zhǎng)度;θ,為第j著,20世紀(jì)80年代后干旱化加重2-4]。持續(xù)的干旱不僅制個(gè)候?qū)?yīng)的方向11-21 ,把- - 年作為一.個(gè)圓周,每日平均分配，約了經(jīng)濟(jì)發(fā)展,同時(shí)對(duì)生態(tài)環(huán)境也造成了惡劣影響'5]一日相當(dāng)于0.986°,以每個(gè)候的中間日作為這個(gè)候向量的河南省地處北亞熱帶向暖溫帶過(guò)渡的大陸性本風(fēng)氣候區(qū)方向。內(nèi),屬于對(duì)全球變暖最敏感的地區(qū)之一,加之境內(nèi)地理?xiàng)l件復(fù)式(1)能夠反映總降水量在研究時(shí)段內(nèi)各個(gè)候的集中程雜,降水量的水平及垂直差異顯著。由于每年降水量時(shí)空分布度,取值為0~1.0:PCD值越接近1. 0,表明降水量越集中在某的非均勻性,因此比較容易形成旱澇災(zāi)害。。筆者依據(jù)華北地一個(gè)候內(nèi);PCD值越接近0,表明各候的降水量越平均。式(2)區(qū)降水方面的相關(guān)研究1.7-9],對(duì)河南省降水集中程度和集中計(jì)算了合成向量的方位角,標(biāo)示了向量合成后重心指示的角日期進(jìn)行了分析。度,反映了一年中最大候降水量出現(xiàn)的時(shí)段。1.3 降水集中度的EOF分析1資料和方法對(duì)降水集中度的距平值進(jìn)行EOF(經(jīng)驗(yàn)正交函數(shù))分析,以研究降水集中度時(shí)空?qǐng)龅淖兓?.1研究區(qū) 域和資料所用資料為河南省氣候中心整編的1957- -2005 年49個(gè)2降水異常的時(shí)空分布特征分析站(約占河南省所有臺(tái)站總數(shù)的50%)的逐候降水?dāng)?shù)據(jù),站點(diǎn)分布相對(duì)均勻。河南省降水年內(nèi)分配很不均勻,氣候?qū)W意義上通常把6- -81.2降水集中度和集中期的定義月定為夏季,而河南省雨熱同季,所以習(xí)慣上把6- -8 月作為汛對(duì)一個(gè)區(qū)域降水量的年內(nèi)分配進(jìn)行標(biāo)示時(shí),--般采用各候期。但經(jīng)過(guò)簡(jiǎn)單的統(tǒng)計(jì),可知70%以上的站年6--8月降水量或各季降水量占年降水量的百分比,用等值線的方式進(jìn)行標(biāo)占年降水量的比例不足60%,43.9%的站年6--8月降水量不示。這種方法不能用比較簡(jiǎn)明的數(shù)據(jù)來(lái)統(tǒng)一地反映降水量在到年降水量的50% ;而5-9月降水量占年總量60%以下的僅年內(nèi)各時(shí)段的集中程度以及出現(xiàn)的時(shí)段。為此,利用向量分析有261個(gè)站年(僅占10.8% )。筆者將5- 9月作為汛期,分別的原理,定義單站降水量時(shí)間分配特征的參數(shù)。一個(gè)候的降水對(duì)年降水量和汛期降水量的集中程度進(jìn)行分析。量數(shù)值看做向量的長(zhǎng)度,而對(duì)應(yīng)的候則當(dāng)作向量的方向,由此定河南省汛期降水量的帶狀分布明顯:信陽(yáng)南部為多雨區(qū)，義降水集中度( PCD,無(wú)量綱量)和集中期( PCP ,單位為候)[0-121。汛期降水量多在700 mm以上;駐馬店大部、信陽(yáng)北部屬于降水PCD =√R +R/R,(1)收稿8期:2009PCP = arctan( Rg/R, )(2)作者簡(jiǎn)介:河南中國(guó)煤化工區(qū)域氣象中心科技發(fā)展基金資助項(xiàng)目( QYMYHR。= Zrsinθ,R,= Zr.cosO,(3)作者簡(jiǎn)介:王臺(tái). CN MHG程師，博士，研究方向?yàn)闅馐街?R(i = 1,2,.,N)為某測(cè)站第i年研究時(shí)段內(nèi)總降水量,E-mail:wj_ wang@ hotmail. com人民黃河2010年第10期量次高區(qū);豫北豫西則為相對(duì)少雨區(qū),500mm等雨量線基本與湯奇成等121研究的河川徑流的集中度分布態(tài)勢(shì)類似;京廣呈東北一西南走向;商丘、南陽(yáng)、平頂山、漯河、周口降水量為線以西地形相對(duì)復(fù)雜,中部出現(xiàn)兩個(gè)低值中心和一一個(gè)次高值中500~600mm。歷年汛期降水量的均方差顯示豫西山地和豫西心,南北兩側(cè)的太行山和南陽(yáng)盆地大部分地區(qū)帶狀分布,與京北降水量小,年際變化幅度也小;豫東南基本為一個(gè)大變率中廣線以東形態(tài)類似;降水量多的區(qū)域降水時(shí)間分布相對(duì)均勻，心,一般也是災(zāi)害性旱澇多發(fā)區(qū),但從變差上看,信陽(yáng)、駐馬店而降水少的區(qū)域降水反而比較集中,從而加劇了這些少雨地區(qū)要小得多。的干旱形勢(shì);降水集中度的均方差全省平均為0. 109 ,65%以上的臺(tái)站為0.10 ~0.12;低于0. 10的測(cè)站為20% , 多位于豫西山3降水集中度 和集中期的時(shí)空分布特征地和太行山區(qū);僅有5個(gè)測(cè)站的均方差大于0. 12,位于駐馬店3.1區(qū)域平均降水集中度和集中期的年際變化的高值中心內(nèi);豫西多以經(jīng)向分布為主,京廣線以東則基本呈圖1為1957-2005年河南省降水集中度和集中期的年際緯向分布,其他地區(qū)均方差比較- -致。變化情況。平均降水集中度歷年平均值為0.515,年際變化較歷年汛期降水平均值的集中度最大值仍然位于林州市(圖大,從1995年的0. 697變化到1997年的0. 325,均方差為略),但最小值卻在信陽(yáng)市,分別為0.399和0.147;強(qiáng)度顯然比0.080;區(qū)域最大降水集中度歷年平均的分布(圖略)與區(qū)域平年降水集中度要小得多。61. 2%的臺(tái)站集中度為0.2 ~0.3;均的相仿,均方差接近;區(qū)域最小降水集中度的平均年際變化22. 4%的測(cè)站集中度在0.2以下;低值中心分別位于豫南的信更大,均方差為0.101;區(qū)域平均降水集中度具有比較明顯的波陽(yáng)、駐馬店市、豫西山地和豫西南;而高值中心位于豫北的安陽(yáng)峰、波谷周期性變化;汛期降水集中度平均為0.354,從2001年市、鶴壁市;汛期集中度均方差則比年集中度均方差要大得多，的0. 640變化到2002年的0. 192, 年際變化大,均方差為均方差最大值為0.191,位于商丘市的民權(quán)站;最小值為0.126,0.045 ,約為年集中度均方差的50% ,其中21 a的集中度在0.3位于三門(mén)峽的盧氏站;低于0.14的測(cè)站僅有5個(gè);57. 1%的站為0.14~0. 17;20. 4%的臺(tái)站為0.17 ~0. 18。以下，占42.9%,說(shuō)明汛期降水量變化相對(duì)均勻?！鲅雌诤幽鲜〗邓衅诔霈F(xiàn)的時(shí)間在空間分布上同樣具有良好的地帶性規(guī)律,等值線基本為東北一西南走向。空間分布和時(shí)間分布的數(shù)值相仿,平均為40.029候;年降水集中期的均方差除豫東南在3.8候以上外,其余地區(qū)多在3.8候以下;汛期1957 1963 1969 1975 1981 1987 1993 1999 2005PCP為37.195 ~42.755候，平均為41.084候;汛期降水集中期的均方差最小值在林州( 3.125候),最大值在伊川( 6.396候),(a)降水集中度變化情況變化范圍與年值相當(dāng),但均方差多數(shù)臺(tái)站都為4.0~6.0候,占所有臺(tái)站的77%以上;黃河以南地區(qū)呈緯向分布,黃河以北地區(qū)高低值中心相間出現(xiàn),模態(tài)復(fù)雜。3.2降水集中 度空間分型利用EOF方法對(duì)河南省候降水量集中度的距平進(jìn)行分197319891997年份析,結(jié)果表明取前6個(gè)特征值就基本可以反映空間分布類型(b)降水集中期變化情況(累計(jì)貢獻(xiàn)率達(dá)81. 28% )。圖11957--2005年河南省候降水集中度和集中期的時(shí)間分布圖2為第一、第二特征向量的空間及對(duì)應(yīng)的時(shí)序分布圖河南省區(qū)域平均降水集中期歷年從1959年的34. 919候(空間分布圖略)。 由圖2可知:第一特征向量所代表的氣候模變化到2001年的45.966候，歷年平均值為40. 029候(7月中態(tài)全省變化- - 致,即降水量在年內(nèi)分配上要么是全省普遍集旬);年際變化不大，均方差為2.578候。汛期降水集中期平均中,要么是普遍相對(duì)均勻;第--典型場(chǎng)(EOF1)顯示除豫西部分為41. 084候,從1969年的47.641候變化到1971年的36. 292地區(qū):呈近南北走向外,其他基本呈東南一西北走向。第- -特征候，年際變化比較大,均方差達(dá)到2.738候。向量對(duì)應(yīng)的時(shí)間系數(shù)存在明顯的年代際變化特征,20世紀(jì)70從圖1中分別選出1957- -2005 年河南PCD和PCP的極年代中期到20世紀(jì)80年代中期為正值區(qū);20世紀(jì)50年代和大值年和極小值年,另外也選出汛期PCD和PCP的極大值年20世紀(jì)80年代中后期到20世紀(jì)90年代中期集中表現(xiàn)為明顯和極小值年,分析可見(jiàn),汛期的集中度比較小、降水相對(duì)均勻的負(fù)值期;20世紀(jì)60年代到20世紀(jì)70年代中期以及20世紀(jì)時(shí),則年降水的集中度--般也比較小、降水分布平均;汛期降水90年代中期到21世紀(jì)初期正負(fù)值基本相間出現(xiàn);2001年以后較集中的年份和年降水較集中的年份則不具有同步性。時(shí)間系數(shù)處于明顯的上升期;1995年出現(xiàn)最大值,最小值出現(xiàn)由河南省1957- -2005年P(guān)CD平均值和均方差的空間分布在1997年。第二特征向量所代表的氣候模態(tài)基本呈緯向分(圖略)可知:全省臺(tái)站平均的降水集中度為0.515,歷年降水布,南北呈反相說(shuō)明南北集中程度相反,表現(xiàn)為蹺蹺板形式;0集中度平均值的最大值為0. 659,出現(xiàn)在林州市;最小值為值線大致位于中國(guó)煤化工本呈緯向相- - 致。0.388,位于固始縣;京廣線以東集中度的空間帶狀分布明顯，第二特征向量HCNMHG化仍然較為明顯:20從西北的高值中心到東南的低值中心，輻射狀向中部排開(kāi);從.世紀(jì)60年代和20世紀(jì)80年代中期到90年代初期基本表現(xiàn)為北到南集中度逐漸下降,與年降水量的分布形勢(shì)正好相反,這負(fù)值;20世紀(jì)70年代和90年代多為正值;進(jìn)人21世紀(jì)后全部人民黃河2010年第10期.表現(xiàn)為負(fù)值。0.88),在0.10置信度下,均需要接受原假設(shè),即多水年和少水.5[年的集中度和集中期不存在顯著差異。TC0.5文參考文獻(xiàn):[1]左洪超.呂世華,胡隱樵.中國(guó)近50年氣溫及降水量的變化趨勢(shì)分析[J].要-0.5高原氣象.0042 ):238 -244.-1.02]黃榮輝.徐予紅.周連童我國(guó)夏季降水的年代際變化及華北的干早化趨勢(shì)-139571973198119891997 2005[ J].高原氣象.199 4 ):465 -476.年份3]孫淑清. 近五十年來(lái)華北地區(qū)早澇特征與全球變化的研究及未來(lái)趨勢(shì)的探圖2第一( 虛線)、第二(實(shí)線)特征向量的時(shí)序分布試[J]高原氣象,1999 4 ):541 -551.4]戴新剛,汪萍,張培群 .等.華北降水頻譜變化及其可能機(jī)制分析[J].自然4汛期降水與集中度和集中期的相關(guān)分析科學(xué)進(jìn)展200(0 11 )1182 -1189.[5]石祥升,林振山.華北地區(qū)早-濕轉(zhuǎn)變周期的動(dòng)力研究[J].熱帶氣象學(xué)報(bào)，采用合成分析法,分別對(duì)河南省1957- 2005年年降水量200( 4):436 -442.最多和最少的前5年進(jìn)行合成。多水年順次為2003年、19646]程炳巖. 河南氣候概論[ M ].北京:氣象出版社,1995.年、2000年、1984年和1963年;少水年依次為1966 年、19977] 楊建平,丁永建,陳仁升,等.近50年來(lái)中國(guó)干濕氣候界線10年際波動(dòng)[J].地理學(xué)報(bào),002( 6 ).655 -661.年.1986年.1959年和1978年。由多水年和少水年平均PCD8]范廣洲,呂世華,程國(guó)棟. 華北地區(qū)夏季水資源特征分析及其對(duì)氣候的響應(yīng)的空間分布可知:①多水年的降水集中度比少水年的大,多水( II ):華北地區(qū)夏季水量豐.枯與氣候變化的關(guān)系[ J ]. 高原氣象, 2002年的集中度平均為0.56,72%以上的臺(tái)站降水集中度在0.5以(1):45-51.上,其中最大值為0. 67、最小值為0.43;少水年的集中度平均9]范廣洲, 呂世華,程國(guó)棟.華北地區(qū)夏李水資源特征分析及其對(duì)氣候的響應(yīng)為0.45 ,80%以上的臺(tái)站降水集中度在0.5以下。多水年的降( I ):近40年華北地區(qū)夏季水資源特征分析[J].高原氣象，2001( 4):421 -428. .水集中期比少水年的偏晚。多水年的集中期平均為41.12候，[10]張 錄軍,錢(qián)永甫.長(zhǎng)江流域汛期降水集中程度和洪澇關(guān)系研究[ J ].地球物80%以上的臺(tái)站為40候以后;少水年的集中期平均為38.27理學(xué)報(bào),004( 4 ):622 -630.候,將近80%的臺(tái)站集中期出現(xiàn)在40候以前。②多水年的降[ 11 ] Zhang Lu - jun,Qian Yong - fu. Annual distribution features of the yearly pre-水集中度空間分布類型較少水年簡(jiǎn)單。③多水年和少水年的cipitation in China and their interanmual variations[ J ] Acta Meteorlogica Sini-降水集中度和集中期均呈正相關(guān),相關(guān)系數(shù)為0.84,均可以通[12]湯奇成，程天文.李秀云,中國(guó)河川月徑流的集中度和集中期的初步研究ca ,003(0 2):146 - 163.過(guò)0.001的信度檢驗(yàn)。④對(duì)多水年和少水年的降水集中度和[J].地理學(xué)報(bào),1982( 4):383 -393.集中期分別進(jìn)行t檢驗(yàn)(集中度和集中期的1值分別為1.18、. [責(zé)任編輯翟戌亮]2?...........................???????????.??.???.???...........??????????(上接第83頁(yè))(2 )15種化合物中,毒性最弱的是苯胺,最強(qiáng)的是2,4-二[3]股震育.于玲紅,李玉梅.苯酚苯胺對(duì)黃河水中藻類的急性毒性研究[J]人民黃河,008 ,30( 11):54 -55.氯苯酚;取代基對(duì)毒性的貢獻(xiàn)大小順序依次為-Cl> -NO2 >[4]周鳳霞， 陳劍紅.淡水微型生物圖謂M ].北京:化學(xué)工業(yè)出版社.005.-CH,> -0H> -NH25] Wang C,LuG H,Li Y M. QSARs for the chromie toricity of halogenated ben-( 3 )通過(guò)多元線性回歸分析發(fā)現(xiàn),1lgP、M。和Euwo3個(gè)參數(shù)zenes to bacteria in natural waters[ J ]. Bul Environ Contam Toxicol ,2005( 1 ):可以很好地反映芳胺、族酚類化合物對(duì)水庫(kù)藻類的慢性毒性，102 - 108.回歸方程-lgMATC = 0. 382lgP +0.015 M。+0.230 ELMO +6 ] Nelzeva T I,Dearden J C, Edwards R. Toxicological evaluation and QSAR mod-1. 441的復(fù)相關(guān)系數(shù)為0.958,可以用于預(yù)測(cè)結(jié)構(gòu)相似化合物的eling of aromatic amices to Chlorella vulgri[ J ]. Bull Environ Contam Toxicol,2004( 2 ):385 -391.慢性毒性。7] Hadzi D,Jemman B. QSAR in drug design and toicology[ M ]. New York: Elsevi-er Science Publishers ,1987.Veith G D, Mekenyan 0 G. A QSAR approach for estimating the aquatic toxicity[1] 陸光華吳吳,陳志永，等.3.4 -二氯苯胺與取代芳烴聯(lián)合毒性的定量構(gòu)效of soft electronphiles[ J ]. Quantitative structure - activity relationships, 1993關(guān)系研究[ J].環(huán)境科學(xué),2009 ,30( 10 ):3104 -3109.(4):349 -356.[2]林碧琴.謝淑琦.水生藻類與水體污染監(jiān)測(cè)[M].沈陽(yáng):遼寧大學(xué)出版社,[責(zé)任編輯劉祺]中國(guó)煤化工MYHiCNMHG