雷 雯, 張向榮, 何可杰, 孟妙志

(1.寶雞市氣象局，陜西 寶雞 721006；2.西安市閻良區(qū)氣象局，陜西 西安 710089)

我國北方地區(qū)對春季第一場透雨的研究較多。卞韜[1]等采用EOF、REOF和線性趨勢分析了石家莊春季首場透雨的時空分布特征，采用相關(guān)分析分析了首場透雨日期與春季、夏季降水的關(guān)系，并對首場透雨的典型環(huán)流特征進行了分析。李輯[2]等分析了遼寧春播期第一場透雨出現(xiàn)日期和透雨量的季節(jié)分布特征和年際年代際變化特征及透雨出現(xiàn)日期和透雨量與播種期降水量的關(guān)系。侯慶國[3]、葛徽衍[4]等人分別對陜西榆林、延安春季第一場透雨的氣候特征和分布狀況及環(huán)流形勢進行了研究。針對陜西關(guān)中西部的春季透雨研究基本為空白。

寶雞市位于陜西省關(guān)中西部，屬暖溫帶半干旱半濕潤大陸性季風氣候。受季風影響，干旱在春季發(fā)生的頻率高達47.6%[5]，是寶雞春季主要的農(nóng)業(yè)氣象災害。春季第一場透雨可抑制春季旱情，對處于關(guān)鍵期的越冬作物生長發(fā)育和產(chǎn)量形成，秋田作物的適時播種以及春季森林防火至關(guān)重要。開展寶雞地區(qū)春季第一場透雨氣候特征分析，提高透雨日期和雨量的預測準確率，對春季抗旱、指導農(nóng)業(yè)生產(chǎn)和森林防火提供科學依據(jù)。

1 資料與方法

1.1 研究地域概況

寶雞地處東經(jīng)106°18′～108°03′，北緯33°35′～35°06′。地質(zhì)構(gòu)造復雜，東、西、南、北、中地貌差異大。南、西、北三面環(huán)山，山、川、原兼?zhèn)?。行政轄區(qū)3區(qū)9縣，各縣區(qū)地理位置劃分為中東部川塬區(qū)：渭濱區(qū)、金臺區(qū)、陳倉區(qū)、鳳翔縣、岐山縣、眉縣、扶風縣；北部山區(qū)麟游縣、千陽縣、隴縣；南部山區(qū)太白縣、鳳縣。年平均氣溫為8.1～13.5 ℃，年降水量569.7～712.9 mm。

年日照時數(shù)1 614.2～2 171.8 h。

1.2 春季第一場透雨標準

研究參考陜西省氣象局透雨標準[6]，結(jié)合當?shù)貧夂蛱攸c，定義寶雞春季第一場透雨：每年春季3-5月首次出現(xiàn)過程降水量≥20 mm(降水過程中允許有一天無雨)或日降水量≥15 mm的一次降水天氣過程為春季第一場透雨。無透墑雨年定義為寶雞市春季≥2/3站無透雨的年份。

1.3 研究資料

研究采用寶雞市11個國家氣象站1981-2019年3-5月逐日降水資料，統(tǒng)計寶雞春季第一場透雨出現(xiàn)時間和降水量，分析春季第一場透雨的氣候特征。

1.4 研究方法

按春季第一場透雨標準，利用寶雞1981-2019年11個站的降水資料，統(tǒng)計各站透雨日期和過程雨量。對透雨日期進行編碼，形成透雨編碼日期序列：將春季第1天3月1日記為1，3月31日記為31，4月1日記為32，5月1日記為62，依次類推，5月31日記為92，計算各站春季第一場透雨日期序列平均值。若透雨日期晚于6月1日，則視為無透雨，在計算平均值時，不將該年計算其中。

筆者采用變異系數(shù) C·V 表示變量多年變化的穩(wěn)定性。變異系數(shù) C·V =( 多年標準偏差S /多年平均值x)×100%。

世界氣象組織對氣候異常提出2種判別標準，本文采用距平大于標準差的2倍作為異常標準[7]。對寶雞春季第一場透雨日期序列求距平和標準差。標準差值為16.8，規(guī)定距平≤-33.6為異常偏早，-33.6<距平≤-16.8為偏早年，-16.8<距平<16.8為正常年，16.8≤距平<33.6為偏遲年，距平≥33.6與未出現(xiàn)春季透雨的年份為異常偏遲年。

氣候突變是氣象要素變化過程中存在的某種不連續(xù)現(xiàn)象。因此常用累積距平曲線來確定其計算指標[8]：

(1)

(2)

2 春季第一場透雨時空分布特征

2.1 出現(xiàn)日期空間分布特征

寶雞春季第一場透雨的平均出現(xiàn)日期為4月13日。計算各站春季第一場透雨的平均出現(xiàn)時間和變異系數(shù)(表1)。由表1可知，眉縣出現(xiàn)最早，為4月4日；麟游次之，為4月6日；隴縣、太白和鳳縣出現(xiàn)較晚，出現(xiàn)時間分別為4月20日、21日和24日。由此可見中東部川塬區(qū)和東北部山區(qū)麟游出現(xiàn)時間較早，北部山區(qū)千陽和隴縣出現(xiàn)較晚，南部山區(qū)太白和鳳縣出現(xiàn)最晚。出現(xiàn)時間由中東部向西北和西南部逐漸推后。全市最早和最晚出現(xiàn)日期相差20 d，說明透雨出現(xiàn)時間具有明顯的局地性變化特征。各站春季第一場透雨出現(xiàn)時間的變異系數(shù)為31%～63%。變異系數(shù)較大，說明各站春季第一場透雨每年出現(xiàn)時間差異較大，不穩(wěn)定。1981-2019年中全市于2004年春季≥2/3站無透雨出現(xiàn)，為一次無透墑雨年。

表1 寶雞市各站春季第一場透雨最早、最晚時間，年平均出現(xiàn)時間及變異系數(shù)(月-日)

根據(jù)氣候異常劃分標準對寶雞各站春季第一場透雨出現(xiàn)日期距平值求頻率(表2)。由表2可知，異常偏早年頻率中東部川塬區(qū)高于南北部山區(qū)各縣(麟游除外)；偏早年頻率中東部川塬區(qū)高于南北部山區(qū)鳳縣、太白、隴縣等縣，鳳縣無偏早年份出現(xiàn)；偏遲年頻率中東部川塬區(qū)低于南北部山區(qū)(麟游除外)；異常偏遲年頻率中東部川塬區(qū)低于南北部山區(qū)的鳳縣、隴縣和千陽等縣。由此也說明寶雞春季第一場透雨的出現(xiàn)時間中東部川塬區(qū)早于南北部山區(qū)(麟游除外)。

表2 寶雞市各站1981—2019年春季第一場透雨出現(xiàn)頻率 (%)

2.2 出現(xiàn)日期時間分布特征

利用線性傾向估計的方法分析1981-2019年寶雞市春季第一場透雨平均出現(xiàn)日期的變化。由圖1可以看出，寶雞地區(qū)透雨出現(xiàn)日期近39 a總體呈偏晚趨勢，線性趨勢為2.7 d·10 a-1(未通過0.05的信度檢驗)，即每10 a偏晚近3 d。

計算寶雞1981-2019年春季第一場透雨平均出現(xiàn)時間累計距平。由累積距平曲線(圖2)可以看出 ：39 a中寶雞透雨出現(xiàn)時間主要分為三個階段：20世紀1981-1999年為偏早期，21世紀2000-2013年為偏晚期，2014-2019年又進入偏早期。透雨出現(xiàn)日期累計距平的絕對值在1999年達到最大，為-89。計算其所對應的信噪比，結(jié)果小于1，沒有達到氣候突變的標準，說明1999年不是氣候突變年，而是透雨偏早年向偏晚年的轉(zhuǎn)折年。

按照透雨出現(xiàn)的三個階段，統(tǒng)計各站透雨3-5月的出現(xiàn)場次(表3)?？梢钥闯?，39 a中各站無透雨的出現(xiàn)頻率為6%，春季第一場透雨出現(xiàn)在3月的頻率為27%，4月為43%，5月為23%。1981-1999年偏早期，春季第一場透雨出現(xiàn)在4月的頻率最多，為50%，3月為38%，5月為13%；2000-2013年偏晚期，春季第一場透雨出現(xiàn)在5月的頻率最多，為49%，4月為39%，3月為13%；2014-2019年偏早期，春季第一場透雨又轉(zhuǎn)變?yōu)?月頻率最多，為52%，3月為39%，5月為8%?？梢娫谄缙诖杭镜谝粓鐾赣甓喑霈F(xiàn)在4月。在偏晚期春季第一場透雨多出現(xiàn)在5月?？傮w以4月出現(xiàn)頻率最多。

表3 寶雞市1981-2019年各站春季平均第一場透雨出現(xiàn)場次

2.3 春季第一場透雨雨量分布特征

利用線性傾向估計的方法分析1981-2019年寶雞市春季第一場透雨雨量與時間的關(guān)系。發(fā)現(xiàn)扶風、風縣2站多年透雨雨量基本無變化。岐山和麟游分別約以0.5 mm·10 a-1和0.6 mm·10 a-1的遞減率逐年減少，其他各站以0.7～2.5 mm·10 a-1的遞增率逐年增加。太白縣遞增速率最大，其相關(guān)系數(shù)為0.37，通過0.05的信度檢驗，其他站未通過0.05的信度檢驗，說明其他站透雨雨量與時間的相關(guān)性不顯著。

將寶雞各站春季第一場透雨的過程雨量用R來表示。統(tǒng)計過程雨量R在春季不同月份的場次分布如表4所示。發(fā)現(xiàn)春季第一場透雨過程雨量各站出現(xiàn)在25 mm≤R<50 mm的頻率為42.1%～60%，是除眉縣外各站出現(xiàn)頻率最多的量級。南部山區(qū)太白和鳳縣基本出現(xiàn)在4-5月。川塬區(qū)多出現(xiàn)在3-4月；出現(xiàn)在20 mm≤R<25 mm的頻率為22.9%～44.7%，是眉縣出現(xiàn)最多、其他各站出現(xiàn)次多的量級。鳳縣、隴縣5月出現(xiàn)最多，其他各站3-4月出現(xiàn)較多；出現(xiàn)在15 mm≤R<20 mm的頻率為8.6%～21.1%，各站4月出現(xiàn)較多多；R≥50 mm的頻率為0～11.4%，是出現(xiàn)最少的量級，其中千陽未出現(xiàn)，岐山多達4次。以4-5月出現(xiàn)較多。

表4 寶雞市各站春季第一場透雨過程雨量(R)量級出現(xiàn)場次

3 結(jié)論

(1) 寶雞春季第一場透雨的平均出現(xiàn)日期為4月13日。最早出現(xiàn)于4月4日，最晚出現(xiàn)于4月24日。出現(xiàn)時間由中東部向西北和西南逐漸推后，川塬區(qū)早于南北部山區(qū)(麟游除外)。全市透雨最早和最晚出現(xiàn)日期相差20 d，出現(xiàn)時間具有明顯的局地性變化特征。

(2)寶雞春季第一場透雨異常偏早年頻率中東部川塬區(qū)高于南北部山區(qū)各縣(麟游除外)；偏早年頻率中東部川塬區(qū)高于南北部山區(qū)鳳縣、太白、隴縣等縣，鳳縣無偏早年份出現(xiàn)；偏遲年頻率中東部川塬區(qū)低于南北部山區(qū)(麟游除外)；異常偏遲年頻率中東部川塬區(qū)低于南北部山區(qū)的鳳縣、隴縣和千陽等縣。由此也說明寶雞春季第一場透雨的出現(xiàn)時間中東部川塬區(qū)早于南北部山區(qū)(麟游除外)。

(3)寶雞春季第一場透雨出現(xiàn)日期近39 a總體呈偏晚趨勢，線性趨勢為2.7 d·10 a-1(未通過0.05的信度檢驗)，即每10 a偏晚近3 d。39 a中各站無透雨的出現(xiàn)頻率為6%，透雨出現(xiàn)在3月的頻率為27%，4月為43%，5月為23%。1981-1999年、2014-2019年屬偏早期，透雨多出現(xiàn)在4月。2000-2013年屬偏晚期，透雨多出現(xiàn)在5月。總體以4月出現(xiàn)頻率最多。

(4)寶雞各站春季第一場透雨過程雨量出現(xiàn)在25 mm≤R<50 mm的頻率為42.1%～60%，是除眉縣外各站出現(xiàn)場次最多的量級；出現(xiàn)在20 mm≤R<25 mm的頻率為22.9%～44.7%，是眉縣出現(xiàn)最多、其他各站出現(xiàn)次多的量級；出現(xiàn)在15 mm≤R<20 mm的頻率為8.6%～21.1%；R≥50 mm的頻率為0～11.4%，是各站出現(xiàn)最少的量級。