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摘要
利用西安地区7个国家一般气象站1970～2013年逐日基本观测资料，结合Golden software Surfer 8 和vb编制西安地区降水分布图自动绘制软件，利用DPS、SPSS、MATLAB和Excel分析了近44年降水的年际、季节、月变化特征以及突变和频域特征。结果表明，西安地区降水多雨年占主导，1992年出现由多变少的突变，2002年出现由少变多的突变，有2、4和12年的变化周期震荡，近年来雨日逐渐减少;夏季降水等值线空间分布比较稀薄，冬季较密集，春季比秋季偏干趋势明显，夏季比冬季偏湿趋势明显;降水量月份之间存在很大差异。
关键词 西安;时空特征;降水
中图分类号 S161.1 文献标识码 A 文章编号 0517-6611（2014）34-12195-04
在全球变暖的背景下，降水也是增多的。气候增温使整个水循环过程改变，蒸发加大，降水分布格局和区域改变，旱涝灾害的降水极端异常事件增加[1-6]。陈隆勋等研究指出江淮流域、江南、华北为降水主要减少地区[7]，西北地区第一气候特征表现为全区一致多雨或少雨型[8]。高蓓等分析发现陕西降水略有减少[9]，西安各季节和年降水量下降趋势明显[10-11]。笔者在此对西安地区7个站点降水因子的变化规律和特征进行了统计分析，为今后进一步研究西安不同地区降水的变化特性对其生态环境建设、水源地涵养、水资源利用开发提供依据。
1 资料与方法
选取具有代表性的7个区县（临潼、高陵、周至、长安、蓝田、城区、户县）基本站气象数据，为保障台站同步性和较长的观测以及资料的统一性，剔除1970年之前以及2013年之后的资料，选取1970～2013年的逐日、月降水资料进行分析。降水可以从时间与强度2个方面的变化进行分析，分析年降水量可以看出总体变化趋势，而年份中分配状况可通过分析月、季降水量看出。文中定义多雨年为年降水量大于历史平均值一个标准差，少雨年为年降水量小于历史平均值一个标准差。利用DPS系统、SPSS Statistics和Excel进行数据分析和处理。文中空间分布图均来自西安地区降水分布图自动绘制软件。
2 结果与分析
2.1 降水量空间分布特征
由图1可见，近44年来西安地区年降水量空间分布不均，具有地域差異，自东南向西北地区递减，与年平均气温空间分布[10]大体一致，可见西安地区南部低温多雨、北部高温寡雨。7个区县平均年降水量时间序列与全市大体一致，同时有其地域特殊性。各个区县多雨年与少雨年不相一致，北部的临潼、高陵和西部的周至多雨年占主导，东南部的蓝田、中南部的长安、中部的城区少雨年占主导，户县持平。
图1 1970～2013年西安地区7个区县平均年降水量空间分布
2.2 降水量时间变化特征
2.2.1
年际变化。近44年来全市平均年降水量标准差为129.92 mm，随时间波动比较平稳，呈周期性振荡，基本在平均值612.19 mm上下波动，能看出明显的振幅，1995年之前，波动稍有下降，1995年之后上升。19年偏多，25年偏少，最大年降水量989.09 mm，出现在1983年，最小年降水量333.55 mm出现在1995年。6年多雨年份， 5年少雨年。全市平均年降水量距平时间变化也比较平稳，20世纪90年代后比90年代之前变化平稳。
2.2.2
季变化。近44年西安地区
季平均降水量随时间变化存在季节分布不均匀性，跨幅最小在冬季，跨幅最大在秋季。春末至秋初为降水集中季，与温度变化[10]相似，大体趋势是自东南向西北递减，四季空间分布一致，东南部的蓝田降水最多，北部高陵降水最少。夏季空间分布比较稀薄，冬季空间分布比较密集。全年最多降水量集中在夏季，同时夏季降水量空间变化最大;全年最少降水量集中在冬季，同时冬季降水量空间变化最小。
春季全市平均降水量相关系数为-0.271，呈弱负相关，通过置信度0.05的显著性检验，线性拟合增长率为-0.950 mm/a，20世纪70年代中期～80年代中期呈现缓慢下降趋势，之后至今呈现波动下降趋势;夏季相关系数为0.185，呈极弱正相关，通过0.01的显著性检验，拟合增长率为1.010 mm/a，20世纪70年代开始直线上升达波峰，又波动下降至波谷，从21世纪初期缓慢上升至今有下降趋势;秋季相关系数为-0.072，呈极弱负相关，通过0.05的显著性检验，拟合增长率为-0.585 mm/a，20世纪70年代～90年代波动较大，之后变化趋于平稳;冬季相关系数为0.075，为极弱正相关，通过置信度0.05的显著性检验， 线性拟合增长率为0.090 mm/a，20世纪70年代至今变化一直趋于平稳。
分析表明，春季和秋季为偏干趋势，夏季和冬季为偏湿趋势，春季比秋季偏干趋势明显，夏季比冬季偏湿趋势明显。
图2 1970～2013年西安地区月降水量空间分布
2.2.3
月变化。近44年来全市月降水量分布特点为时间不均匀，月份之间存在很大差异，整体呈正态分布，范围在5.97 mm（12月）～106.82 mm（9月），幅度为100.85 mm。各站全年月降水量变化趋势与全市平均基本一致。全年降水变化比较快，6月迅速增多，7月达顶峰，10月迅速减少。各区县最少月降水量出现在1月份的高陵（5.85 mm），各区县最多月降水量出现7月份的蓝田（129.15 mm）。各区县最多、最少降水量不集中在一个月，但大体最多降水量集中在7和9月，均在80.00 mm以上，占全年35.5%;最少降水量集中在1和12月，仅占全年的2.1%。从1970～2013年西安地 区各区县月降水量分布图（图2）可以看出，除3月外，大体
图3 1970～2013年全市年降水量累积距平变化
趋势是东部降水多、西部少，南部降水多、北部少;3月降水趋势异常为户县站最多，其余月份均为蓝田站最多。
2.3 降水量的突变分析
由图3可见，1992、2002年为近44年全市降水量的主要突变点，分别为“增加-减少”、“减少-增加”交替突变点，近年来波动不明显。从降水量10年滑动t突变检验（图4a）可看出，1970～1982、1995、1997～2003年降水量处于负趋势，1983～1994、1996年降水量处于正趋势;1992、2002年通过α= 0.05的显著水平检验，为年降水量时间变化的突变年， 其中1992年的t分布统计值达最大，为2.25，2002年的t分布统计值达最小，为-2.35。M-K突变检验结果（图4b）显示，近44年来西安地区年降水量没有明显的突变点。各区县同样没有明显的突变点。由于M-K突变检验方法的局限性，年降水量M-K突变检验结果不能说明问题。而累积距平法与滑动t检验计算出的突变年份一致，说明存在1992年由多变少、2002年由少变多的突变年。
图4 1970～2013年全市年降水量滑动t（a）和Mann-Kendall突变检验（b）结果
2.4 降水量的频域特征
当功率谱估计值大于红噪音检验标准谱时，说明所对应的周期是显著的。由图5可见，1970～2013年西安年降水量存在显著的2、4和12年的变化周期震荡，且通过α=0.05的显著性检验，其中滑动平均长度取5年。
图5 1970～2013年全市年降水量功谱率
2.5 全市月降水日数变化特征
西安地区雨日空间分布较一致，户县、蓝田雨日稍多，西安地区雨日时间分布不一，1～5月雨日缓慢上升，5～10月波动上升，到9月达顶峰后至12月突然急剧下降，说明西安地区属于大陆气候，水汽不是很充沛。5～10月温度较其他月高，降水日数也同样高于其他月，但6月雨日有所下降，可能与季节转换有关。雨日上升与下降的月数比为7/5，可见西安地区雨日是以上升为主。平均雨日最少的1月年上升速率最快，平均雨日最多的9月年上升速率最慢，5月平均雨日下降最快，3月平均雨日下降最慢。平均雨日下降的月份主要集中在春季，平均雨日上升的月份主要集中在冬季（图6）。1970～2013年最多的雨日出现在1985年9月的蓝田。
42卷34期
袁 方等 西安地区近44年降水时空变化特征
3 结论
（1）近44年西安地区降水量随时间波动比较平稳，基本在612 mm上下波动，多雨年/少雨年为6/5，各个区县多雨年与少雨年不相一致，沿秦岭山麓的测站降水量较全市增加。降水量在1992年出现由多变少的突变年，在2002年出现由少变多的突变年，具有2、4和12年的变化周期震荡。近年来雨日越来越少。
（2）近44年西安地区降水量四季空间分布情况比较一致，夏季空间分布比较稀薄，冬季空间分布比较密集，春季和秋季为偏干趋势，夏季和冬季为偏湿趋势，春季比秋季偏干趋势明显，夏季比冬季偏湿趋势明显。
（3）近44年西安地区降水量月际变化存在很大差异，幅度达101 mm，最多降水量是最少的17.9倍。各站全年月降水量变化趋势与全市平均基本一致。全年降水变化比较快，6月迅速增多，7月达顶峰，10月迅速减少。各区县降水分布大体趋势是东部降水多、西部少，南部降水多、北部少，3
月降水趋势异常为户县站最多，其余月份均为蓝田站最多。
图6 1970～2013年西安地区各月平均降水日数时间分布
西安地区雨日空间分布较一致，时间分布不一，以上升为主。
参考文献
[1]
周幸超.新疆河流水文水资源[M].乌鲁木齐：新疆科技卫生出版社，1999：1-555.
[2] 劉星.新疆灾荒史[M].乌鲁木齐：新疆人民出版社，1999：11-681，169-238.
[3] 新疆减灾四十年编委会.新疆减灾四十年[M].北京：地震出版社，1993：61-78，219-229.
[4] 新疆自然灾害研究课题组.新疆自然灾害研究[M].北京：地震出版社，1995：3-152.
利用西安地区7个国家一般气象站1970～2013年逐日基本观测资料，结合Golden software Surfer 8 和vb编制西安地区降水分布图自动绘制软件，利用DPS、SPSS、MATLAB和Excel分析了近44年降水的年际、季节、月变化特征以及突变和频域特征。结果表明，西安地区降水多雨年占主导，1992年出现由多变少的突变，2002年出现由少变多的突变，有2、4和12年的变化周期震荡，近年来雨日逐渐减少;夏季降水等值线空间分布比较稀薄，冬季较密集，春季比秋季偏干趋势明显，夏季比冬季偏湿趋势明显;降水量月份之间存在很大差异。
关键词 西安;时空特征;降水
中图分类号 S161.1 文献标识码 A 文章编号 0517-6611（2014）34-12195-04
在全球变暖的背景下，降水也是增多的。气候增温使整个水循环过程改变，蒸发加大，降水分布格局和区域改变，旱涝灾害的降水极端异常事件增加[1-6]。陈隆勋等研究指出江淮流域、江南、华北为降水主要减少地区[7]，西北地区第一气候特征表现为全区一致多雨或少雨型[8]。高蓓等分析发现陕西降水略有减少[9]，西安各季节和年降水量下降趋势明显[10-11]。笔者在此对西安地区7个站点降水因子的变化规律和特征进行了统计分析，为今后进一步研究西安不同地区降水的变化特性对其生态环境建设、水源地涵养、水资源利用开发提供依据。
1 资料与方法
选取具有代表性的7个区县（临潼、高陵、周至、长安、蓝田、城区、户县）基本站气象数据，为保障台站同步性和较长的观测以及资料的统一性，剔除1970年之前以及2013年之后的资料，选取1970～2013年的逐日、月降水资料进行分析。降水可以从时间与强度2个方面的变化进行分析，分析年降水量可以看出总体变化趋势，而年份中分配状况可通过分析月、季降水量看出。文中定义多雨年为年降水量大于历史平均值一个标准差，少雨年为年降水量小于历史平均值一个标准差。利用DPS系统、SPSS Statistics和Excel进行数据分析和处理。文中空间分布图均来自西安地区降水分布图自动绘制软件。
2 结果与分析
2.1 降水量空间分布特征
由图1可见，近44年来西安地区年降水量空间分布不均，具有地域差異，自东南向西北地区递减，与年平均气温空间分布[10]大体一致，可见西安地区南部低温多雨、北部高温寡雨。7个区县平均年降水量时间序列与全市大体一致，同时有其地域特殊性。各个区县多雨年与少雨年不相一致，北部的临潼、高陵和西部的周至多雨年占主导，东南部的蓝田、中南部的长安、中部的城区少雨年占主导，户县持平。
图1 1970～2013年西安地区7个区县平均年降水量空间分布
2.2 降水量时间变化特征
2.2.1
年际变化。近44年来全市平均年降水量标准差为129.92 mm，随时间波动比较平稳，呈周期性振荡，基本在平均值612.19 mm上下波动，能看出明显的振幅，1995年之前，波动稍有下降，1995年之后上升。19年偏多，25年偏少，最大年降水量989.09 mm，出现在1983年，最小年降水量333.55 mm出现在1995年。6年多雨年份， 5年少雨年。全市平均年降水量距平时间变化也比较平稳，20世纪90年代后比90年代之前变化平稳。
2.2.2
季变化。近44年西安地区
季平均降水量随时间变化存在季节分布不均匀性，跨幅最小在冬季，跨幅最大在秋季。春末至秋初为降水集中季，与温度变化[10]相似，大体趋势是自东南向西北递减，四季空间分布一致，东南部的蓝田降水最多，北部高陵降水最少。夏季空间分布比较稀薄，冬季空间分布比较密集。全年最多降水量集中在夏季，同时夏季降水量空间变化最大;全年最少降水量集中在冬季，同时冬季降水量空间变化最小。
春季全市平均降水量相关系数为-0.271，呈弱负相关，通过置信度0.05的显著性检验，线性拟合增长率为-0.950 mm/a，20世纪70年代中期～80年代中期呈现缓慢下降趋势，之后至今呈现波动下降趋势;夏季相关系数为0.185，呈极弱正相关，通过0.01的显著性检验，拟合增长率为1.010 mm/a，20世纪70年代开始直线上升达波峰，又波动下降至波谷，从21世纪初期缓慢上升至今有下降趋势;秋季相关系数为-0.072，呈极弱负相关，通过0.05的显著性检验，拟合增长率为-0.585 mm/a，20世纪70年代～90年代波动较大，之后变化趋于平稳;冬季相关系数为0.075，为极弱正相关，通过置信度0.05的显著性检验， 线性拟合增长率为0.090 mm/a，20世纪70年代至今变化一直趋于平稳。
分析表明，春季和秋季为偏干趋势，夏季和冬季为偏湿趋势，春季比秋季偏干趋势明显，夏季比冬季偏湿趋势明显。
图2 1970～2013年西安地区月降水量空间分布
2.2.3
月变化。近44年来全市月降水量分布特点为时间不均匀，月份之间存在很大差异，整体呈正态分布，范围在5.97 mm（12月）～106.82 mm（9月），幅度为100.85 mm。各站全年月降水量变化趋势与全市平均基本一致。全年降水变化比较快，6月迅速增多，7月达顶峰，10月迅速减少。各区县最少月降水量出现在1月份的高陵（5.85 mm），各区县最多月降水量出现7月份的蓝田（129.15 mm）。各区县最多、最少降水量不集中在一个月，但大体最多降水量集中在7和9月，均在80.00 mm以上，占全年35.5%;最少降水量集中在1和12月，仅占全年的2.1%。从1970～2013年西安地 区各区县月降水量分布图（图2）可以看出，除3月外，大体
图3 1970～2013年全市年降水量累积距平变化
趋势是东部降水多、西部少，南部降水多、北部少;3月降水趋势异常为户县站最多，其余月份均为蓝田站最多。
2.3 降水量的突变分析
由图3可见，1992、2002年为近44年全市降水量的主要突变点，分别为“增加-减少”、“减少-增加”交替突变点，近年来波动不明显。从降水量10年滑动t突变检验（图4a）可看出，1970～1982、1995、1997～2003年降水量处于负趋势，1983～1994、1996年降水量处于正趋势;1992、2002年通过α= 0.05的显著水平检验，为年降水量时间变化的突变年， 其中1992年的t分布统计值达最大，为2.25，2002年的t分布统计值达最小，为-2.35。M-K突变检验结果（图4b）显示，近44年来西安地区年降水量没有明显的突变点。各区县同样没有明显的突变点。由于M-K突变检验方法的局限性，年降水量M-K突变检验结果不能说明问题。而累积距平法与滑动t检验计算出的突变年份一致，说明存在1992年由多变少、2002年由少变多的突变年。
图4 1970～2013年全市年降水量滑动t（a）和Mann-Kendall突变检验（b）结果
2.4 降水量的频域特征
当功率谱估计值大于红噪音检验标准谱时，说明所对应的周期是显著的。由图5可见，1970～2013年西安年降水量存在显著的2、4和12年的变化周期震荡，且通过α=0.05的显著性检验，其中滑动平均长度取5年。
图5 1970～2013年全市年降水量功谱率
2.5 全市月降水日数变化特征
西安地区雨日空间分布较一致，户县、蓝田雨日稍多，西安地区雨日时间分布不一，1～5月雨日缓慢上升，5～10月波动上升，到9月达顶峰后至12月突然急剧下降，说明西安地区属于大陆气候，水汽不是很充沛。5～10月温度较其他月高，降水日数也同样高于其他月，但6月雨日有所下降，可能与季节转换有关。雨日上升与下降的月数比为7/5，可见西安地区雨日是以上升为主。平均雨日最少的1月年上升速率最快，平均雨日最多的9月年上升速率最慢，5月平均雨日下降最快，3月平均雨日下降最慢。平均雨日下降的月份主要集中在春季，平均雨日上升的月份主要集中在冬季（图6）。1970～2013年最多的雨日出现在1985年9月的蓝田。
42卷34期
袁 方等 西安地区近44年降水时空变化特征
3 结论
（1）近44年西安地区降水量随时间波动比较平稳，基本在612 mm上下波动，多雨年/少雨年为6/5，各个区县多雨年与少雨年不相一致，沿秦岭山麓的测站降水量较全市增加。降水量在1992年出现由多变少的突变年，在2002年出现由少变多的突变年，具有2、4和12年的变化周期震荡。近年来雨日越来越少。
（2）近44年西安地区降水量四季空间分布情况比较一致，夏季空间分布比较稀薄，冬季空间分布比较密集，春季和秋季为偏干趋势，夏季和冬季为偏湿趋势，春季比秋季偏干趋势明显，夏季比冬季偏湿趋势明显。
（3）近44年西安地区降水量月际变化存在很大差异，幅度达101 mm，最多降水量是最少的17.9倍。各站全年月降水量变化趋势与全市平均基本一致。全年降水变化比较快，6月迅速增多，7月达顶峰，10月迅速减少。各区县降水分布大体趋势是东部降水多、西部少，南部降水多、北部少，3
月降水趋势异常为户县站最多，其余月份均为蓝田站最多。
图6 1970～2013年西安地区各月平均降水日数时间分布
西安地区雨日空间分布较一致，时间分布不一，以上升为主。
参考文献
[1]
周幸超.新疆河流水文水资源[M].乌鲁木齐：新疆科技卫生出版社，1999：1-555.
[2] 劉星.新疆灾荒史[M].乌鲁木齐：新疆人民出版社，1999：11-681，169-238.
[3] 新疆减灾四十年编委会.新疆减灾四十年[M].北京：地震出版社，1993：61-78，219-229.
[4] 新疆自然灾害研究课题组.新疆自然灾害研究[M].北京：地震出版社，1995：3-152.