摘要： 本文利用北京市1961年～2010年夏季地面氣象觀測資料，運用數(shù)理統(tǒng)計、相關性分析、M-K突變檢驗等方法，研究了北京市夏季降水年代際變化，得出以下結論：北京市夏季降水呈現(xiàn)逐年遞減趨勢，8月份遞減幅度最為顯著，且20世紀60年代與80年代之間相關性最高。1974年為北京市夏季降水突變年，夏季降水量與平均相對濕度之間存在正相關性，與平均氣壓、平均氣溫、平均風速之間均存在弱的負相關性。
　　關鍵詞：降水；夏季；相關性分析；M-K檢驗
　　中圖分類號： P467 文獻標識碼： A DOI編號： 10.14025/j.cnki.jlny.2018.08.061
　　北京市降水從20世紀60年代起呈現(xiàn)減少趨勢，70年代以來，降水量減少最為顯著[1]。降水量的逐漸減少使得北京市的水資源變得十分嚴峻，對人們生活、工農(nóng)業(yè)的發(fā)展等都造成了很大威脅。
　　目前，國內很多學者對不同地區(qū)降水量時空分布特征進行研究。朱龍騰[2]等利用北京市逐年降水和氣溫氣象資料，對北京市降水和氣溫的年代際變化進行分析。研究表明，北京市降水呈遞減趨勢，且1974年為年降水量突變年。張秀麗[3]等利用北京市逐日觀測資料，采用DFA分形理論，根據(jù)求出的Hurst指數(shù)值的大小判斷未來降水變化趨勢。王文[4]等利用北京11個臺站逐日降水和氣溫資料，對北京市降水與氣溫變化特征進行分析。結果表明，北京市年降水量呈遞減趨勢，而氣溫呈遞增趨勢。謝莊[5]等根據(jù)北京地區(qū)120年逐年氣溫和降水資料，對北京地區(qū)近百年氣溫與降水變化情況進行分析研究。研究表明，北京的年降水從20世紀50年代至80年代呈持續(xù)下降趨勢。李春[6]等利用華北夏季降水、海平面氣壓等氣象資料，對我國華北夏季降水年代際變化特征進行分析研究。結果表明，華北地區(qū)夏季降水呈遞減趨勢。李宏毅[7]等利用華南地區(qū)4，5月份降水量數(shù)據(jù)、海溫資料和再分析資料，對華南地區(qū)4、5月份降水量年代際變化特征進行分析研究，以及所對應的大尺度環(huán)流的關系進行了一系列分析。研究表明，華南地區(qū)4～5月份降水量均在20世紀70年代初期發(fā)生較為明顯的年代轉變。
　　北京為典型的北溫帶半濕潤大陸性季風氣候，夏季高溫多雨。年降雨量約為483.9毫米，為華北地區(qū)降雨最多的地區(qū)之一。降水季節(jié)分配很不均勻，全年降水的80%集中在夏季6月、7月、8月三個月，7月和8月有大雨。本文利用北京市夏季6月、7月、8月逐年降水資料，使用數(shù)理統(tǒng)計方法、M-K檢驗、小波分析等方法，對北京市夏季降水年代際變化進行分析研究。
　　1 資料來源
　　本文使用北京市1961年～2010年夏季6月、7月、8三個月逐年降水資料，分析北京市夏季降水年代際活動特征。用6月、7月、8月三個月降水資料之和來代表北京市夏季降水變化，本文不考慮毛毛雨情況。數(shù)據(jù)來源于北京市基準地面氣象觀測站及自動站數(shù)據(jù)集，使用日平均氣壓、日平均氣、日平均相對濕度、日平均風速4個指標數(shù)據(jù)，來對北京市夏季降水影響因子進行分析。
　　2方法簡介
　　2.1 氣候傾向率
　　為了反映北京市夏季降水量的年代際變化趨勢，這里用一次直線方程來定量描述，即：
　　■
　　式中：■為時間，單位為a，■為月降水量距平值，單位為mm。
　　c=a×10
　　式中：c稱為氣候傾向率，即表示每10年北京市降水量的變化值。
　　2.2 相關性分析
　　若變量的取值■（j=1，2，...m），則可以用變量■和■的樣本相關系數(shù)作為它們的相似性度量。
　　■
　　2.3 M-K突變檢驗
　　方法是一種非參數(shù)統(tǒng)計檢驗方法，其僅用于檢測序列的變化趨勢，計算步驟如下：對于具有■個樣本的時間序列■，構造一秩序列：■其中■，可見，秩序列是第i時刻數(shù)值大于第■時刻數(shù)值個數(shù)的累計數(shù)。
　　在時間序列隨即獨立的假定下，定義統(tǒng)計量■其中■， 是累計數(shù)■的均值和方差，在■是相互獨立，具有相同連續(xù)分布時，可由下式算出：
　　■
　　■
　　3北京市夏季降水量的時間變化
　　3.1夏季降水量年際變化特征
　　圖1為1961年～2010年北京市夏季降水年際變化曲線，圖中虛星線為降水量距平實測值，實線為一元回歸方程擬合值，擬合值均通過0.05顯著性水平檢驗。從（a）圖中可以看出，北京市夏季降水量波動幅度較大，在1975年～1995年之間，夏季降水量以正距平為主，說明了在此期間北京市夏季降水量較多；然后1996年～2010年之間，夏季降水量以負距平為主，表明了在此期間夏季降水量較少。從一元回歸方程可以看出，氣候傾向率為-32.2mm/10年，表示夏季降水量總體呈遞減趨勢，每10年夏季降水量距平值減少32.2mm。從（b）圖可以看出，6月份降水總體上呈遞增趨勢，但遞增幅度較小，其氣候傾向率為2.9mm/10年，表明了6月份降水距平值每10年增加2.9mm。（c）圖中可以看出，在1967年～1976年期間，降水距平值以正距平為主，說明了在此期間7月份降水較多；在1977年～1984年期間，降水距平值以負距平為主，說明了在此期間7月份降水較少；在1985年～1999年期間，降水距平值以正距平為主，說明了在此期間7月份降水較多；2000年～2010年期間，降水距平值以負距平為主，說明了在此期間7月份降水較少。從一元回歸方程可以看出，7月份降水總體呈遞減趨勢，其氣候傾向率為-11.5mm/10年，表示每10年降水距平值減少11.5mm。（d）圖可以看出，8月份降水波動幅度較大，氣候傾向率為-23.6mm/10年，表明每10a，降水距平值減少23.6mm，遞減幅度較大。
　　3.2夏季降水量年代際相關性分析
　　為了研究北京市夏季降水量各年代之間的相關性，運用matlab編程求得其之間的相關性系數(shù)（見表1）。從表1可以看出，20世紀60年代與70年代之間相關性系數(shù)為0.411，處于（0.3，0.5）之間，表明了60年代夏季降水與70年代夏季降水存在較為顯著的正相關性。60年代與80年代相關性系數(shù)為-0.8104，處于（0.8，0.9）之間，表明了60年代降水與80年代存在顯著性較高的負相關性關系。20世紀60年代與90年代、21世紀初相關性系數(shù)均低于0.3水平，表明兩者之間相關性較弱。20世紀70年代夏季降水量與各年代之間相關性系數(shù)也均低于0.3水平，說明70年代與其余年代之間無相關性。

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