侯 婷，龔浩哲

（1.浙江省舟山市水利局，浙江 舟山 316000；2.浙江省舟山市定海區(qū)水利局，浙江 舟山 316001）

全球氣候變化已成為全世界面臨的共同挑戰(zhàn)。IPCC第五次評估報告指出全球氣候變暖加速了水文循環(huán)，降水規(guī)律也發(fā)生了明顯的改變[1]。根據(jù)我國《氣候變化國家評估報告》的研究結果，我國近100 a來平均降水存在顯著的年際和年代際振蕩以及區(qū)域性變化，從降水量的空間分布區(qū)域變化來看，長江下游、華南、東南地區(qū)以及西部內(nèi)陸河年降水量顯著增加[2]。降水作為氣候變化的重要指標之一，在很大程度上決定了區(qū)域的水資源數(shù)量。舟山市是我國第一個以群島建制的地級市，人均水資源僅為全國的1/3左右，在發(fā)展過程中形成了本地水、大陸引水和海水淡化水3種水資源并用的模式，面臨較大的水資源壓力[3]。近年來隨著國家級新區(qū)、自由貿(mào)易試驗區(qū)等一系列國家戰(zhàn)略的實施，水資源供需矛盾越來越突出。目前，大多數(shù)的研究主要集中在舟山市多源供水模式上[4-7]，幾乎沒有對舟山市降水變化規(guī)律及其對水資源量影響進行研究。本文以舟山本島為研究區(qū)域分析了降水變化規(guī)律，為舟山島水資源開發(fā)和管理提供科學依據(jù)，對合理利用有限的水資源有著重要意義。

1 研究區(qū)概況

舟山島位于浙江省東北部東海海域，為全國第四大島，全島面積502 km2，其中山丘面積占62%，平原面積占38%。舟山島屬于北亞熱帶南緣季風海洋性氣候，四季分明，溫暖濕潤，光照充足，具有春季多海霧，夏秋多臺風，易干旱內(nèi)澇的氣候特點。舟山島多年平均氣溫16.3 ℃，多年平均降水量1 373 mm，降水量主要集中在5 — 6月份的梅雨季和8 — 9月份臺風季。西北— 東南向的山脊將舟山島分為南、北2大片，地勢中間高、兩邊低，山脊兩側溝谷發(fā)育，河流眾多，均屬浙東北沿海諸河水系。各河流的上游屬山溪性河流，下游河道坡降平緩且受潮汐影響，具有濱海平原河流的特點；河流絕大部分獨流入海，入?？诰O有水閘，可防御潮水倒灌入內(nèi)河。

2 研究資料及方法

舟山島上設有大沙、定海、長春嶺、沈家門等4個水文站，長期觀測雨量資料。定海站的降水數(shù)據(jù)滿足可靠性、一致性、代表性的要求，因此，選取舟山市水文站提供的定海站1956 — 2019年各年降水量的數(shù)據(jù)構建時間序列，運用線性回歸法、去趨勢預置白Mann - Kendall檢驗法[8-10]（TFPW - MK）進行降水趨勢分析；應用Pettitt突變檢驗法[11]進行突變點檢測。本研究中所有數(shù)據(jù)處理和分析計算均通過Matlab編程實現(xiàn)，為避免因置信區(qū)間不同造成誤差，分析中顯著性統(tǒng)一設置為α = 0.05。

3 計算結果與分析

3.1 舟山島降水趨勢分析

舟山島1956 — 2019年歷年降水量及線性趨勢見圖1。由圖1可知，降水量年際變化大，波動較明顯；年降水量整體上呈增加趨勢，增速達到4.7 mm/a。研究時段內(nèi)，年降水量變化范圍在628.4 ～ 2 104.0 mm，多年平均降水量為1 399.5 mm，最大年降水量2 104.0 mm發(fā)生在2019年，最小年降水量628.4 mm發(fā)生在1967年，極值比為3.3倍。

圖1 舟山島年降水量及線性趨勢圖

Mann - Kendall檢驗法在水文統(tǒng)計領域應用較為廣泛，但如果原始序列存在自相關性會顯著放大序列的趨勢[12]。研究表明，當一階自相關系數(shù)大于0.30時，將對檢驗結果產(chǎn)生不可忽視的誤差；只有一階自相關系數(shù)小于0.10，產(chǎn)生的誤差可忽略不計；相對一階自相關性而言，高階自相關性的影響可忽略不計[13]。應用Matlab中自帶的偏自相關函數(shù)（PACF）檢驗定海站1956 — 2019年降水序列的相關性，得到一階自相關系數(shù)為0.27。對原始降水序列進行去趨勢預置白處理，再進行PACF檢驗，得到一階自相關系數(shù)為0.09，滿足小于0.10的要求。通過去趨勢預置白處理在盡可能小地破壞原序列趨勢的基礎上剔除序列的顯著自相關性，保證了Mann - Kendall趨勢檢驗結果的精度。

應用Mann - Kendall檢驗法對去趨勢預置白處理后的序列進行趨勢分析，結果見圖2。從圖2可知：U統(tǒng)計量從1974年開始持續(xù)為正值，降水量從1974年開始持續(xù)呈增大趨勢；1956 — 1974年，U統(tǒng)計量有正有負，這段時間降水量出現(xiàn)波動；1999 — 2003年、2015 — 2019年，U統(tǒng)計量超出α = 0.05時的臨界線，這2段時間內(nèi)降水量呈現(xiàn)明顯的增大趨勢。經(jīng)計算，定海站1956 — 2019年降水量TFPW -MK統(tǒng)計量為2.46，大于α = 0.05時的臨界值1.96，表明舟山島近64 a降水量整體上呈現(xiàn)明顯的增加趨勢。

圖2 舟山島年降水量TFPW-MK趨勢檢驗結果圖

3.2 舟山島降水突變分析

采用Pettitt突變檢驗法對定海站1956 — 2019年降水序列的突變點進行檢驗，結果見圖3。Pettitt法識別出1972年為年降水量的突變點，突變檢驗得到的統(tǒng)計值P為0.035 5，小于0.050 0，說明檢驗出的突變點在統(tǒng)計意義上是顯著的。該結果與Mann - Kendall檢驗法基本一致。

圖3 舟山島年降水量Pettitt突變檢驗結果圖

4 結 語

降水時間序列是確定性成分和隨機成分的組合。本研究表明，浙江省舟山群島新區(qū)舟山島近64 a的年降水量整體上呈明顯的增加趨勢，通過α = 0.05顯著性檢驗，增速達到4.7 mm/a。降水量從1974年開始持續(xù)呈增大趨勢，其中1999 — 2003年、2015 — 2019年2個時間段的降水量增大趨勢最為顯著。1972年是舟山島年降水量的突變點，降水量從1972年開始發(fā)生顯著變化。由于全球變暖和氣候因素的影響，降水的時空序列不確定性增強，需引起相關部門重視。