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[摘 要]利用桂林市1951年1月- 2010年12月的逐日和逐月降水资料，采用线性倾向估计方法、r检验、小波分析法和曼-肯德尔方法，研究了桂林市降水量变化趋势。（1）线性倾向估计方法结果表明：桂林市年降水量总体呈不明显的增多趋势， （2）小波分析法显示：桂林市年降水量存在多重时间尺度下的周期变化特征，（3）Mann-Kendall突变分析结果显示，当地的降水存在明显突变现象，
[关键词]桂林；降水；气候变化；突变
中图分类号：TV 文献标识码：B 文章编号：1009-914X（2014）31-0317-02
引言
当前，全球环境问题已越来越引起人们的关注，其中，温室效应更是研究的热点。由于工业化社会的迅猛发展，气候变化特别是温室效应可通过降水的改变影响水分截流、地表径流和蒸发等整个水循环过程，这势必加剧水资源系统的不稳定性和水资源供需的矛盾因此，全面认识研究各地降水量的长期变化规律及发展趋势就显得至关重要。
桂林市地处南岭山系西南部，广西壮族自治区东北部，位于东经109°45’’-104°40''，北纬24°18''-25°41''，土地面积27809平方公里。广西气象灾害相当频繁，经常受到干旱、洪涝、低温冷害、霜冻、大风、冰雹、雷暴和热带气旋的危害，其中以旱涝最突出。
1 资料
本研究通过南京信息工程大学气候中心资料室的中国753站50-2010年逐日站点资料和160站50-210年月平均资料，筛选出桂林气象站中资料最完整、分布均匀、最具代表性的站点。从台站获取了时间序列为1951- 2010年， 共60a的逐日降水量资料和月降水资料作为研究对象， 统计出月降水量、季节降水量、年降水量。
2 结果与分析
2.1 降水量变化趋势分析
2.1.1 年降水量
线性趋势分析表明，整个分析期，桂林市年降水量的总体变化趋势不明显（1.64mm /10a， |r|=0.03 < r0.05 = 0.2875） 。但从图1 可以看出，年降水量变化趋势具有明显的阶段性， 1951 - 1954年为正距平，1955-1967年（13a），以负距平为主， 1968 - 1983年（ 16a） ，正距平。1984 - 2010年（ 27a） 正距平与负距平年份交替出现，且正、负距平变幅较大，为震荡期。
除了上述的分析之外，从图1很难看出更短周期的变化信息。对此，图2给出了相应的Morlet小波变换图。图2清楚地显示了桂林市近60年来年降水在不同时间尺度上的周期振荡和突变点特征。图2上半部分为低频，等值线相对稀疏，对应较长尺度周期的振荡。下半部分是高频，等值线相对密集，对应较短尺度周期的振荡。由图1与图2比较可见，从图2中可得到更丰富的变化周期尺度信息。由图2可见，存在多重时间周期尺度上的嵌套复杂结构现象。明显地存在2-3a、5-6a、7-8a的短期振荡周期1960年以后生成的14a左右的振荡周期，25a左右的中期振荡周期贯穿整个时间序列。
综上分析，桂林市近60年降水量受多重周期性规律控制，明显地存在2-3a、5-6a、7-8a的短期振荡周期， 1960-1980年期间生成14a左右的振荡周期，25a左右的长期振荡周期贯穿整个时间序列。从振荡的剧烈程度上看7-8a左右短期振荡周期和14a左右的中周期变化是年降水的主要控制周期，但2-3a、5-6a的短周期和25a年的长周期变化也对年降水有较大影响。
2.1.2季降水量
线性趋势分析表明，整个分析期，四季的降水量均没有明显的线性变化趋势（春季，-6.31mm /10a， |r|=0.16； 夏季，6.97mm /10a， | r| = 0.148；秋季， - 4.17mm /10a， | r | = 0.173；冬季0.64mm /10a， | r| =0.045） 。春、夏、冬季降水量有一定的阶段性特点，春季降水量变化可分4个阶段， 50年代初- 50年代中期为正距平阶段， 50年代中期- 70年代初期为负距平阶段， 70年代初期到80年代初期又转为正距平，之后又转为正距平，但属于振荡过渡期，其变化表现为由少到多的趋势，在50年代初、60年代末和80年代初期存在三个转折点。夏季降水量变化有3个阶段， 50年代初- 70年代中期为震荡阶段， 70年代中期- 90年代初期为负距平阶段，其变化表现为由多到少的趋势，在70年代中期和90年代中期存在两个转折点。50mm以上的暴雨80%以上发生在夏季， 100mm以上的大暴雨全部发生在夏季，夏季降水量占全年降水量的61%。冬季降水量变化有2个阶段， 50年代初期-70年代末期为负距平阶段， 70年代末期开始又转为正距平。
春季降水量受多重周期性规律控制，明显地存在2-3a、6-7a和14a的短期振荡周期和24a左右的长期振荡周期。
夏季降水量受多重周期性规律控制，明显地存在2-3a、6-7a和10a的短期振荡周期和25a以上的长期振荡周期。从振荡的剧烈程度上看2-3a和6-7a左右的周期变化是全年降水的主要控制周期。
秋季降水量同样受多重周期性规律控制，明显地存在5a和8-12a的短期振荡周期和17a的长期振荡周期。从振荡的剧烈程度上看8-12a和17a左右的周期变化是全年降水的主要控制周期，但5a的短周期变化也对年降水有较大影响。
冬季降水量也受多重周期性规律控制，明显地存在5a、10a的短期振荡周期和13a的中期振荡周期。从振荡的剧烈程度上看10a和13a左右的中期周期变化是全年降水的主要控制周期，但5a的短周期变化也对年降水有较大影响。
2.3 降水量的突变分析
在50年代初期，UF和UB均大于零，表明序列呈上升趋势。自80年代中期以来，桂林市年平均降水量有一明显的增多趋势。90年代以来这种增多趋势均超过显著性水平0.05临界线，表明桂林市降水量的上升趋势是十分显著的。根据UF和UB曲线的交点的位置，确定桂林年平均降水20世纪80年代的增多是一突变现象，即可确定桂林站年降水在1988年由一个相对少雨期跃升到一个相对多雨期，降水量呈上升趋势。所谓多雨期与少雨期是相对于当地平均降雨而言，是相对的。（见图5）
3.结论与讨论
（1） 50年代- 21世纪初，各时段降水量线性变化趋势均不明显， 当地年降水量总体呈增多趋势（1.64mm /10a， |r|=0.03 < r0.05 = 0.2875）；可能原因是太阳活动对亚洲季风降水的影响。太阳活动对亚洲季风降水的变化起着决定作用[18-21]，太阳活动增强，亚洲季风强盛而且带来的降水也增多。按季节分析，春季和秋季降水量有减少趋势，冬季和夏季降水量均呈增多趋势（春季， -6.31mm /10a， |r|=0.16；夏季，6.97mm /10a， | r| = 0.148；秋季， - 4.17mm /10a， | r | = 0.173；冬季0.64mm /10a， | r| =0.045） 。
（2）从小波变换周期规律研究发现，桂林市年降水量受多重周期性规律控制，明显地存在2-3a、5-6a、7-8a的短期振荡周期， 1960-1980年期间生成14a左右的振荡周期，25a左右的中期振荡周期贯穿整个时间序列。从振荡的剧烈程度上看7-8a左右短期振荡周期和14a左右的中周期变化是年降水的主要控制周期，但2-3a、5-6a的短周期和25a年的长周期变化也对年降水有较大影响。
（3）当地的降水存在明显突变现象， 自50年代初期桂林市降水量就呈上升趋势，80年代中期开始出现突变，但是突变不明显，从90年代中期开始突变超过？=0.05的显著性水平，表明降水量的上升趋势十分显著。根据UF和UB曲线的交点的位置可知桂林站年降水在1988年由一个相对少雨期跃升到一个相对多雨期，降水量呈上升趋势。
[关键词]桂林；降水；气候变化；突变
中图分类号：TV 文献标识码：B 文章编号：1009-914X（2014）31-0317-02
引言
当前，全球环境问题已越来越引起人们的关注，其中，温室效应更是研究的热点。由于工业化社会的迅猛发展，气候变化特别是温室效应可通过降水的改变影响水分截流、地表径流和蒸发等整个水循环过程，这势必加剧水资源系统的不稳定性和水资源供需的矛盾因此，全面认识研究各地降水量的长期变化规律及发展趋势就显得至关重要。
桂林市地处南岭山系西南部，广西壮族自治区东北部，位于东经109°45’’-104°40''，北纬24°18''-25°41''，土地面积27809平方公里。广西气象灾害相当频繁，经常受到干旱、洪涝、低温冷害、霜冻、大风、冰雹、雷暴和热带气旋的危害，其中以旱涝最突出。
1 资料
本研究通过南京信息工程大学气候中心资料室的中国753站50-2010年逐日站点资料和160站50-210年月平均资料，筛选出桂林气象站中资料最完整、分布均匀、最具代表性的站点。从台站获取了时间序列为1951- 2010年， 共60a的逐日降水量资料和月降水资料作为研究对象， 统计出月降水量、季节降水量、年降水量。
2 结果与分析
2.1 降水量变化趋势分析
2.1.1 年降水量
线性趋势分析表明，整个分析期，桂林市年降水量的总体变化趋势不明显（1.64mm /10a， |r|=0.03 < r0.05 = 0.2875） 。但从图1 可以看出，年降水量变化趋势具有明显的阶段性， 1951 - 1954年为正距平，1955-1967年（13a），以负距平为主， 1968 - 1983年（ 16a） ，正距平。1984 - 2010年（ 27a） 正距平与负距平年份交替出现，且正、负距平变幅较大，为震荡期。
除了上述的分析之外，从图1很难看出更短周期的变化信息。对此，图2给出了相应的Morlet小波变换图。图2清楚地显示了桂林市近60年来年降水在不同时间尺度上的周期振荡和突变点特征。图2上半部分为低频，等值线相对稀疏，对应较长尺度周期的振荡。下半部分是高频，等值线相对密集，对应较短尺度周期的振荡。由图1与图2比较可见，从图2中可得到更丰富的变化周期尺度信息。由图2可见，存在多重时间周期尺度上的嵌套复杂结构现象。明显地存在2-3a、5-6a、7-8a的短期振荡周期1960年以后生成的14a左右的振荡周期，25a左右的中期振荡周期贯穿整个时间序列。
综上分析，桂林市近60年降水量受多重周期性规律控制，明显地存在2-3a、5-6a、7-8a的短期振荡周期， 1960-1980年期间生成14a左右的振荡周期，25a左右的长期振荡周期贯穿整个时间序列。从振荡的剧烈程度上看7-8a左右短期振荡周期和14a左右的中周期变化是年降水的主要控制周期，但2-3a、5-6a的短周期和25a年的长周期变化也对年降水有较大影响。
2.1.2季降水量
线性趋势分析表明，整个分析期，四季的降水量均没有明显的线性变化趋势（春季，-6.31mm /10a， |r|=0.16； 夏季，6.97mm /10a， | r| = 0.148；秋季， - 4.17mm /10a， | r | = 0.173；冬季0.64mm /10a， | r| =0.045） 。春、夏、冬季降水量有一定的阶段性特点，春季降水量变化可分4个阶段， 50年代初- 50年代中期为正距平阶段， 50年代中期- 70年代初期为负距平阶段， 70年代初期到80年代初期又转为正距平，之后又转为正距平，但属于振荡过渡期，其变化表现为由少到多的趋势，在50年代初、60年代末和80年代初期存在三个转折点。夏季降水量变化有3个阶段， 50年代初- 70年代中期为震荡阶段， 70年代中期- 90年代初期为负距平阶段，其变化表现为由多到少的趋势，在70年代中期和90年代中期存在两个转折点。50mm以上的暴雨80%以上发生在夏季， 100mm以上的大暴雨全部发生在夏季，夏季降水量占全年降水量的61%。冬季降水量变化有2个阶段， 50年代初期-70年代末期为负距平阶段， 70年代末期开始又转为正距平。
春季降水量受多重周期性规律控制，明显地存在2-3a、6-7a和14a的短期振荡周期和24a左右的长期振荡周期。
夏季降水量受多重周期性规律控制，明显地存在2-3a、6-7a和10a的短期振荡周期和25a以上的长期振荡周期。从振荡的剧烈程度上看2-3a和6-7a左右的周期变化是全年降水的主要控制周期。
秋季降水量同样受多重周期性规律控制，明显地存在5a和8-12a的短期振荡周期和17a的长期振荡周期。从振荡的剧烈程度上看8-12a和17a左右的周期变化是全年降水的主要控制周期，但5a的短周期变化也对年降水有较大影响。
冬季降水量也受多重周期性规律控制，明显地存在5a、10a的短期振荡周期和13a的中期振荡周期。从振荡的剧烈程度上看10a和13a左右的中期周期变化是全年降水的主要控制周期，但5a的短周期变化也对年降水有较大影响。
2.3 降水量的突变分析
在50年代初期，UF和UB均大于零，表明序列呈上升趋势。自80年代中期以来，桂林市年平均降水量有一明显的增多趋势。90年代以来这种增多趋势均超过显著性水平0.05临界线，表明桂林市降水量的上升趋势是十分显著的。根据UF和UB曲线的交点的位置，确定桂林年平均降水20世纪80年代的增多是一突变现象，即可确定桂林站年降水在1988年由一个相对少雨期跃升到一个相对多雨期，降水量呈上升趋势。所谓多雨期与少雨期是相对于当地平均降雨而言，是相对的。（见图5）
3.结论与讨论
（1） 50年代- 21世纪初，各时段降水量线性变化趋势均不明显， 当地年降水量总体呈增多趋势（1.64mm /10a， |r|=0.03 < r0.05 = 0.2875）；可能原因是太阳活动对亚洲季风降水的影响。太阳活动对亚洲季风降水的变化起着决定作用[18-21]，太阳活动增强，亚洲季风强盛而且带来的降水也增多。按季节分析，春季和秋季降水量有减少趋势，冬季和夏季降水量均呈增多趋势（春季， -6.31mm /10a， |r|=0.16；夏季，6.97mm /10a， | r| = 0.148；秋季， - 4.17mm /10a， | r | = 0.173；冬季0.64mm /10a， | r| =0.045） 。
（2）从小波变换周期规律研究发现，桂林市年降水量受多重周期性规律控制，明显地存在2-3a、5-6a、7-8a的短期振荡周期， 1960-1980年期间生成14a左右的振荡周期，25a左右的中期振荡周期贯穿整个时间序列。从振荡的剧烈程度上看7-8a左右短期振荡周期和14a左右的中周期变化是年降水的主要控制周期，但2-3a、5-6a的短周期和25a年的长周期变化也对年降水有较大影响。
（3）当地的降水存在明显突变现象， 自50年代初期桂林市降水量就呈上升趋势，80年代中期开始出现突变，但是突变不明显，从90年代中期开始突变超过？=0.05的显著性水平，表明降水量的上升趋势十分显著。根据UF和UB曲线的交点的位置可知桂林站年降水在1988年由一个相对少雨期跃升到一个相对多雨期，降水量呈上升趋势。