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摘要 利用1981—2020年张家口地区14个站点的的逐日降水资料，采用线性趋势、线性回归、多项式拟合、Mann-Kendall突变检验和t检验等方法，分析张家口地区降水量的变化特征。结果表明：张家口地区降水量有显著的年际和年代际变化，且呈现震荡递增的趋势，上升速率12.8 mm/年;受地形影响，降水量整体偏少且集中在夏季，降水分布不均;突变分析得出降水量在1986、1995和2015年发生突变。
关键词 张家口;降水量;变化特征;Mann-Kendall突变检验
中图分类号：P426 文献标识码：A 文章编号：2095–3305（2021）01–0090–02
降水量是影响人们生活、自然环境、农牧业生产、生态系统等的重要因素，也是关键气候变量之一。随着全球变暖、气候变迁，区域降水量的特征变化成为国内外众多学者的研究热点。韩进军等[1]研究了影响柴达木盆地降水量变化的动力因素。张鑫等[2]对东北三省1961—1990年和1991—2018年两个时间段降水量变化进行了分析。此外，还有很多学者运用小波分析和MK突变检验等方法研究降水量的变化特征[3-6]。但针对张家口地区近年来降水量变化特征的研究相对较少。
张家口市地处华北平原向内蒙古高原过渡地带，属于东亚大陆季风性气候。全区西北高，东南低，阴山山脉贯穿其中部，将全区分为坝上和坝下两大部分。坝上地区，海拔高度一般在1 200～1 600 m，地势平坦，多内陆湖淖，包括的县区有：张北县、尚义县、康保县、沽源县和崇礼区的北部。坝下山峦起伏，兼有山地、盆地、丘陵、河谷等多种地形。本研究采用线性趋势、线性回归、多项式拟合、Mann-Kendall突变检验和t检验等方法分析张家口1981—2020年的降水量变化特征。
1 资料来源和研究方法
利用1981—2020年张家口市县14个站点（康保、尚义、张家口、沽源、张北、宣化、万全、崇礼、怀安、赤城、涿鹿、蔚县、怀来、阳原）（图1）的逐日气象资料，采用线性趋势、线性回归、多项式拟合和t检验等方法分析张家口地区降水量的变化特征及规律，采用Mann-Kendall法对降水时间序列进行突变分析。
2 结果
2.1 降水量变化特征
张家口地区近40年平均降水量为393.7 mm，40年间降水量为279.5～ 543.0 mm。張家口地区降水的主要来源是来自太平洋的暖湿气流，水汽经过长途跋涉到达张家口地区，受小五台山和军都山阻挡，气流越山后水汽含量已经很小，因此年降水量较少，只有华北平原的2/3[7]。
张家口地区降水量年际变化显著，且呈现震荡递增的趋势，上升速率12.8 mm/年;极小值279.5 mm出现在1997年，极大值543.0 mm出现在1995年;张家口地区降水量年代际变化也很大，总体呈增加—减小—增加的变化趋势，谷值出现在20世纪末和21世纪初，峰值出现在20世纪90年代中前期和21世纪10年代末期（图2）。
张家口地区降水主要集中在夏季，夏季平均降水量为245.0 mm，春季平均降水量为61.6 mm，秋季平均降水量为79.3 mm，冬季平均降水量7.9 mm，其中夏季降水量占全年的62.2%，且以分布不均匀的雷阵雨为主（图3）。此外，张家口地区降水分布不均，年平均降水量最多的是崇礼为473.1 mm，最少的是康保为344.2 mm。这是由于张家口地域广阔，地形复杂，坝上因地势高，暖湿空气经军都山和坝头的两次聚然阻挡，水汽来源不丰富，降水量较少，年降水量为330～400 mm，坝下降水量的分布趋势和地形密切相关，地域间差异很大。山区因地形对暖湿空气的抬升作用，降水较多，年降水量在400～500 mm。北面崇礼至龙关的多雨中心年降水量在450 mm以上。河谷地带降水皆较周围少，年降水量在400 mm以下。宣化至涿鹿一线是一个相对少雨中心，年降水量不足400 mm。阳原西城一带，由于东南部有恒山余支阻挡水汽的输送，年降水量只有340 mm。
2.2 年降水量突变分析
利用Mann-Kendall突变检验法对张家口地区1981—2020年的年降水量进行突变分析，采用t检验去除非气候突变点的干扰[8]，取置信度95%，阙值±1.96，结果显示UF与UB曲线在信度区间内在1986年、1995年和2015年共3个突变点。1986至20世纪90年代中前期年降水量呈现上升趋势，1995至21世纪初年降水量下降趋势，2015年之后年降水量又呈现上升趋势（图4）。
3 结论
利用线性回归、多项式拟合、Mann-Kendall等方法对张家口地区1981—2020年降水量变化特征进行分析得知：张家口地区年降水量相对较少，且主要集中在夏季，近40年年平均降水量为393.7 mm，40年间降水量为279.5～543.0 mm，年际变化显著，且呈现震荡递增的趋势，上升速率12.8 mm/年。张家口地区降水分布不均，年平均降水量最多的是崇礼为473.1 mm，最少的是康保为344.2 mm。利用Mann-Kendall方法分析得到1986年、1995年和2015年是突变年份。1986至20世纪90年代中前期年降水量呈现上升趋势，1995至21世纪初年降水量呈现下降趋势，2015年之后年降水量又呈现上升趋势。
参考文献
[1] 韩进军，王建萍，陈亮，等.影响柴达木盆地降水量变化的主要天气动力因素[J].干旱区研究，2020（2）：314-324.
[2] 张鑫，曹蕾，杜静，等.东北三省1961—1990年与1991—2018年降水量变化综合观测[J].江苏农业科学，2020（21）：282-287.
[3] 王涛，霍彦峰，罗艳.近300a来天山中西部降水与太阳活动的小波分析[J].干旱区研究，2016（4）：708-717. [4] 張雪琴，刘树林，冯坤，等.毛乌素沙区1961—2016年降水特征[J].中国沙漠，2019（6）：141-150.
[5] 李娜，周维博.西安市降水时空变化特征及突变分析[J].西部大开发（土地开发工程研究），2017（6）：58-63，70.
[6] 周唤唤，郭威.芜湖市1971～2015年降水变化趋势及突变性分析[J].黄河水利职业技术学院学报，2018（1）：5-10.
[7] 郁珍艳，范广洲，华维，等.气候变暖背景下我国四季开始时间的变化特征[J].气候与环境研究，2010（1）：73-82.
[8] 张海荣，周建中，曾小凡，等.金沙江流域降水和径流时空演变的非一致性分析[J].水文，2015（6）：90-96.
责任编辑：黄艳飞
Analysis on the Charac-teristics of Precipitation Changes in Zhangjiakou in the past 40 years
WANG Xin-ning et al （Zhangjiakou Meteorological Bureau， Zhangjiakou， Hebei 075000）
Abstract Using the daily precipitation data of 14 stations in Zhangjiakou area from 1981 to 2020， linear trend， linear regression， polynomial fitting， Mann-Kendall mutation test and t test were used to analyze the change characteristics of precipitation in Zhangjiakou area. The results show that the precipitation in Zhangjiakou area has significant inter-annual and inter-decadal changes， and presents an increasing trend of fluctuations， with a rising rate of 12.8 mm/year. Due to the topography， the overall precipitation is relatively small and concentrated in summer， and the precipitation is unevenly distributed; The mutation analysis showed that the precipitation had abrupt changes in 1986， 1995 and 2015.
Key Words Zhangjiakou; Precipitation; change
characteristics; Mann-Kendall mutation test
关键词 张家口;降水量;变化特征;Mann-Kendall突变检验
中图分类号：P426 文献标识码：A 文章编号：2095–3305（2021）01–0090–02
降水量是影响人们生活、自然环境、农牧业生产、生态系统等的重要因素，也是关键气候变量之一。随着全球变暖、气候变迁，区域降水量的特征变化成为国内外众多学者的研究热点。韩进军等[1]研究了影响柴达木盆地降水量变化的动力因素。张鑫等[2]对东北三省1961—1990年和1991—2018年两个时间段降水量变化进行了分析。此外，还有很多学者运用小波分析和MK突变检验等方法研究降水量的变化特征[3-6]。但针对张家口地区近年来降水量变化特征的研究相对较少。
张家口市地处华北平原向内蒙古高原过渡地带，属于东亚大陆季风性气候。全区西北高，东南低，阴山山脉贯穿其中部，将全区分为坝上和坝下两大部分。坝上地区，海拔高度一般在1 200～1 600 m，地势平坦，多内陆湖淖，包括的县区有：张北县、尚义县、康保县、沽源县和崇礼区的北部。坝下山峦起伏，兼有山地、盆地、丘陵、河谷等多种地形。本研究采用线性趋势、线性回归、多项式拟合、Mann-Kendall突变检验和t检验等方法分析张家口1981—2020年的降水量变化特征。
1 资料来源和研究方法
利用1981—2020年张家口市县14个站点（康保、尚义、张家口、沽源、张北、宣化、万全、崇礼、怀安、赤城、涿鹿、蔚县、怀来、阳原）（图1）的逐日气象资料，采用线性趋势、线性回归、多项式拟合和t检验等方法分析张家口地区降水量的变化特征及规律，采用Mann-Kendall法对降水时间序列进行突变分析。
2 结果
2.1 降水量变化特征
张家口地区近40年平均降水量为393.7 mm，40年间降水量为279.5～ 543.0 mm。張家口地区降水的主要来源是来自太平洋的暖湿气流，水汽经过长途跋涉到达张家口地区，受小五台山和军都山阻挡，气流越山后水汽含量已经很小，因此年降水量较少，只有华北平原的2/3[7]。
张家口地区降水量年际变化显著，且呈现震荡递增的趋势，上升速率12.8 mm/年;极小值279.5 mm出现在1997年，极大值543.0 mm出现在1995年;张家口地区降水量年代际变化也很大，总体呈增加—减小—增加的变化趋势，谷值出现在20世纪末和21世纪初，峰值出现在20世纪90年代中前期和21世纪10年代末期（图2）。
张家口地区降水主要集中在夏季，夏季平均降水量为245.0 mm，春季平均降水量为61.6 mm，秋季平均降水量为79.3 mm，冬季平均降水量7.9 mm，其中夏季降水量占全年的62.2%，且以分布不均匀的雷阵雨为主（图3）。此外，张家口地区降水分布不均，年平均降水量最多的是崇礼为473.1 mm，最少的是康保为344.2 mm。这是由于张家口地域广阔，地形复杂，坝上因地势高，暖湿空气经军都山和坝头的两次聚然阻挡，水汽来源不丰富，降水量较少，年降水量为330～400 mm，坝下降水量的分布趋势和地形密切相关，地域间差异很大。山区因地形对暖湿空气的抬升作用，降水较多，年降水量在400～500 mm。北面崇礼至龙关的多雨中心年降水量在450 mm以上。河谷地带降水皆较周围少，年降水量在400 mm以下。宣化至涿鹿一线是一个相对少雨中心，年降水量不足400 mm。阳原西城一带，由于东南部有恒山余支阻挡水汽的输送，年降水量只有340 mm。
2.2 年降水量突变分析
利用Mann-Kendall突变检验法对张家口地区1981—2020年的年降水量进行突变分析，采用t检验去除非气候突变点的干扰[8]，取置信度95%，阙值±1.96，结果显示UF与UB曲线在信度区间内在1986年、1995年和2015年共3个突变点。1986至20世纪90年代中前期年降水量呈现上升趋势，1995至21世纪初年降水量下降趋势，2015年之后年降水量又呈现上升趋势（图4）。
3 结论
利用线性回归、多项式拟合、Mann-Kendall等方法对张家口地区1981—2020年降水量变化特征进行分析得知：张家口地区年降水量相对较少，且主要集中在夏季，近40年年平均降水量为393.7 mm，40年间降水量为279.5～543.0 mm，年际变化显著，且呈现震荡递增的趋势，上升速率12.8 mm/年。张家口地区降水分布不均，年平均降水量最多的是崇礼为473.1 mm，最少的是康保为344.2 mm。利用Mann-Kendall方法分析得到1986年、1995年和2015年是突变年份。1986至20世纪90年代中前期年降水量呈现上升趋势，1995至21世纪初年降水量呈现下降趋势，2015年之后年降水量又呈现上升趋势。
参考文献
[1] 韩进军，王建萍，陈亮，等.影响柴达木盆地降水量变化的主要天气动力因素[J].干旱区研究，2020（2）：314-324.
[2] 张鑫，曹蕾，杜静，等.东北三省1961—1990年与1991—2018年降水量变化综合观测[J].江苏农业科学，2020（21）：282-287.
[3] 王涛，霍彦峰，罗艳.近300a来天山中西部降水与太阳活动的小波分析[J].干旱区研究，2016（4）：708-717. [4] 張雪琴，刘树林，冯坤，等.毛乌素沙区1961—2016年降水特征[J].中国沙漠，2019（6）：141-150.
[5] 李娜，周维博.西安市降水时空变化特征及突变分析[J].西部大开发（土地开发工程研究），2017（6）：58-63，70.
[6] 周唤唤，郭威.芜湖市1971～2015年降水变化趋势及突变性分析[J].黄河水利职业技术学院学报，2018（1）：5-10.
[7] 郁珍艳，范广洲，华维，等.气候变暖背景下我国四季开始时间的变化特征[J].气候与环境研究，2010（1）：73-82.
[8] 张海荣，周建中，曾小凡，等.金沙江流域降水和径流时空演变的非一致性分析[J].水文，2015（6）：90-96.
责任编辑：黄艳飞
Analysis on the Charac-teristics of Precipitation Changes in Zhangjiakou in the past 40 years
WANG Xin-ning et al （Zhangjiakou Meteorological Bureau， Zhangjiakou， Hebei 075000）
Abstract Using the daily precipitation data of 14 stations in Zhangjiakou area from 1981 to 2020， linear trend， linear regression， polynomial fitting， Mann-Kendall mutation test and t test were used to analyze the change characteristics of precipitation in Zhangjiakou area. The results show that the precipitation in Zhangjiakou area has significant inter-annual and inter-decadal changes， and presents an increasing trend of fluctuations， with a rising rate of 12.8 mm/year. Due to the topography， the overall precipitation is relatively small and concentrated in summer， and the precipitation is unevenly distributed; The mutation analysis showed that the precipitation had abrupt changes in 1986， 1995 and 2015.
Key Words Zhangjiakou; Precipitation; change
characteristics; Mann-Kendall mutation test