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user: 4. 结果分析与讨论 4.1. 趋势分析 图2显示了采用Mann-Kendall检验方法对研究区最大一天降水量和年降水总量进行趋势检验的结果。由图 图1. 疏勒河流域气象站点分布图 Table 1 Basic information of meteorological stations in Shule River basi 站点 纬度 经度 高程m 多年平均降水量mm 多年平均年最大降水量mm (出现年份) 多年平均年最小降水量mm (出现年份) 马鬃山 41˚48' 97˚02' 1770 73.2 157.5 (1979) 30.1 (2004) 玉门镇 40˚16' 97˚02' 1526 66.8 156.5 (2012) 24.7 (1960) 安西 40˚32' 95˚46' 1171 51.1 130.1 (2010) 11.9 (1960) 敦煌 40˚09' 94˚41' 1139 40.4 105.5 (1979) 7.8 (1960) 表1. 疏勒河流域气象站点基本信息 图2. 疏勒河流域降水序列趋势性检验 可知，除安西站年降水总量序列的统计量值超过0.05显著性水平下的临界值外，其余站点对应的两个降水序列的统计量值均小于临界值，即不存在显著的趋势性。 图3表示4个站点降水量序列的变化趋势。表2给出了各站点降水量序列的变化倾向率。根据图3(a)和表2，马鬃山站年降水总量倾向率为−4.1 mm/10a，根据5年滑动平均曲线，马鬃山站整体呈现波动下降趋势，80年代初期到中期下降趋势显著，90年代以后降幅明显减缓，在2007年以后有微弱增加趋势。玉门镇站和安西站年降水总量倾向率分别为4.6 mm/10a和5.3 mm/10a，整体表现为波动上升趋势，两个站点降水量序列均表现为60年代至80年代初期的显著上升趋势，以及80年代以后的微弱上升趋势。敦煌站年降水总量倾向率为3.0 mm/10a，整体呈现波动上升趋势，70年代和80年代上升趋势显著。 从图3(b)和表2可以看出，马鬃山站最大一天降水量倾向率为−0.2 mm/10a，呈现波动下降趋势，趋势不显著，2008年以后最大一天降水量有增加趋势。玉门镇站最大一天降水量倾向率为1.0 mm/10a，整体呈现微弱的上升趋势，在90年代至2005年左右略有下降。安西站和敦煌站最大一天降水量倾向率分别为0.9 mm/10a和0.7 mm/10a，呈现波动上升趋势，趋势显著，尤其在2000年以后降水量曲线上下起伏波动更加明显，表明2000年以后疏勒河流域中下游极端降水量序列表现更极端。 4.2. 变点分析 图4表示采用Pettitt方法对降水序列进行变点检验的结果。从图4可以看出，4个站点年降水总量序列和最大一天降水量序列的统计量值均未超过0.05显著性水平下的临界值，即研究区4个站点的降水量序列均不存在显著的变点。 图3. 疏勒河流域年降水总量(a)和最大一天降水量(b)变化趋势 4.3. 周期分析 利用Morlet小波分析疏勒河流域年降水总量序列和最大一天降水量序列的周期震荡特征，同时分析了不同时间序列的小波方差，以便更有效的识别不同时间序列的主周期。图5以马鬃山站为例，显示了在不同时间尺度上的小波分析结果。其中，横坐标表示年份，纵坐标表示变化周期。实线等值线表示降水量增加，虚线等值线表示降水量减少。图6显示马鬃山站降水量序列的小波方差。 根据图5(a)，马鬃山站年降水总量存在12~13年长周期，6~7年中周期和3~4年短周期。在12年左右的时间尺度上，年降水总量经历了“多–少–多–少–多–少–多”的交替演变，降水量增加的震荡中心分别在60年代初期、70年代末期、90年代初期和2010年左右，降水量减少的震荡中心分别在70年代初期、80年代中期和2000年初期。6年左右的周期主要出现在60年代中期到70年代中期，以及2000年以后。在1960~2012年之间，3~4年的短周期震荡普遍存在，年降水总量增多期和减少期交替出现。3个时间尺度的周期在2010年左右的曲线仍处于降水量增加期，表明未来一段时间内，年降水总量将呈现增加趋势。从图6(a)可以看出，马鬃山站年降水总量的小波方差存在3个峰值，分别对应12年、7年和4年的周期。 根据图5(b)，马鬃山站最大一天降水量存在3个较为明显的周期，分别为17年、5~8年和3年。17年左右的周期震荡主要出现在70年代周期以后，经历了“少–多–少–多”4个循环演变阶段。5~8年的周期震荡在整个时间序列普遍存在，并且降水量增加期和减少期交替频繁，2010年出现的降水增加期曲线尚未闭合，可以推测最大一天降水量的增加趋势未来还在持续。90年代以后，3年左右的周期震荡较为显著。根据图6(b)，马鬃山站最大一天降水量的小波方差出现3个峰值，分别对应17年、6年和3年，其中7年和3年的周期较为突出。 图4. 疏勒河流域降水序列变点特征检验 Table 2 Trend slope and period features of precipitation series in Shule River basi 站点 倾向率mm/10a 周期(小波系数) 周期(小波方差) 年降水总量 最大一天降水量 年降水总量 最大一天降水量 年降水总量 最大一天降水量 马鬃山 −4.1 −0.2 3-4、6-7、12-13 3、6-8、17 4、7、12 3、6、17 玉门镇 4.6 1 2-3、11-13 3-4、18 2、12 3、18 安西 5.3 0.9 3-4、11-13 3-4、9-10、18 4 10、18 敦煌 3 0.7 2-4、6-7、11-12 6-7 2、4、7 7 表2. 疏勒河流域年降水总量和最大一天降水量倾向率和周期特征 图5. 马鬃山站年降水总量(a)和最大一天降水量(b)的小波系数图 图6. 马鬃山站年降水总量(a)和最大一天降水量(b)的小波方差图 研究区4个站点年降水总量序列和最大一天降水量序列的周期分析结果(小波系数和小波方差)列于表2。从表2可以看出，4个站点的年降水总量序列主要存在3个主周期，分别为11~12年的长周期、6~7中周期和2~4年短周期。马鬃山站和敦煌站均存在3个时间尺度的周期震荡，玉门镇站和安西站均存在短周期和长周期，不存在中周期。根据小波方差，4个站点的年降水总量序列的短周期最为突出。对于最大一天降水量序列，马鬃山站、玉门镇站和安西站均存在17~18年和3~4年时间尺度的周期震荡，玉门镇站不存在中周期，敦煌站不存在短周期和长周期。最大一天降水量序列通过小波方差分析得到的主要周期特征与小波系数的结果基本相同。这与李红英[ 16 ] 等研究结果一致。 已有研究表明，西北干旱区的水文气象序列的变化周期主要受海–气相互作用和太阳黑子活动周期的影响[ 17 ] [ 18 ] ，其中，3~5年的短周期主要受物理因子海–气相互作用影响，11年左右的长周期主要受太阳黑子周期的影响[ 19 ] 。因此，疏勒河流域降水量序列的周期特征可能与海–气相互作用和太阳黑子活动周期有一定联系，但其影响机理需进一步研究。 4.4. 频次分析 极端降水频次分析结果列于表3。可以看出，马鬃山站超阈值极端降水发生频次70年代最多，80年代以后 Table 3 Occurrence number of precipitation extremes in decadal scale in Shule River basi 站点 1960~1969 1970~1979 1980~1989 1990~1999 2000~2012 马鬃山 20 26 16 19 17 玉门镇 11 24 20 11 24 安西 6 14 15 12 17 敦煌 6 16 7 11 16 表3. 疏勒河流域不同年代极端降水发生频次 明显减少；玉门镇站70年代、80年代发生频次较多，90年代明显减少，2000年以后有显著增加趋势；安西站与玉门镇站类似，80年代至2000年以后呈现明显“减少–增加”趋势；敦煌站80年代发生频次减少，随后呈现显著增加趋势，2000以后最多。因此，除马鬃山站外，其余3个站点2000年以后发生频次均明显增加。结果与贾文雄[ 20 ] 等研究结果较为一致。疏勒河流域位于西北干旱区西部，降水主要来自北冰洋和西风气流中的水汽，受大气环流因子的影响明显。近年来，气候变暖导致西北地区上空环流活动持续增强，研究区降水量增多，极端降水事件的发生也相对增多。这也是导致极端降水发生频次呈现增加趋势的原因之一。