河南省1965～2014年降水时空特征分析

0 引言

降水作为一个重要的气象要素，其年际变化和空间分布特征对各地区的水资源平衡、农业生产和经济社会的发展有着重要的影响。由于降水量的变化格局和其区域分布存在很大的不确定性，分区域研究降水量的变化特征已经成为当前全球气候变化研究领域的重要内容之一［1］。一些研究表明，近年来，中国平均降水量变化趋势不明显，但区域降水变化波动较大。因此，对区域性降水变化特征进行研究更具现实意义和指导意义［2］。

河南省位于我国中东部，黄河中下游，是一个农业大省兼人口大省，其降水的时空变化对全国粮食供给的影响也尤为重要［3］。同时，河南省作为我国华中地区的一个重要省份，了解其过去降水变化特征，明确其降水变化趋势，不仅对预测大气降水具有重要的支持作用，也可为其他省份降水时空特征的分析提供参考。

由上式可知,在[0,1]区间上,度量ρπ和度量d(a,b)=|a-b|是等价的，因此关于ρπ的Cauchy-列就是关于d的Cauchy-列。d是[0,1]上的通常度量,[0,1]关于d是完备的,因此Cauchy-列{xn}关于d是收敛的。设{xn}关于d收敛到A,由于度量ρπ和度量d(a,b)=|a-b|是等价的,因此{xn}关于ρπ收敛,且收敛到A。

1 数据与方法

1.1 数据资料

本研究数据资料来源于1965～2014年河南省监测连续、数据完整的17个气象观测站的逐日降水资料，各气象观测站的位置如图1所示。

  

图1 气象站分布图Fig.1 Meteorological station distribution

1.2 研究方法

依据气象学划分标准， 将 3～5月、6～8月、9～11月、12月～次年2月分别称为春季、夏季、秋季和冬季。采用滑动平均法、Mann－Kendall趋势检验法、旱涝分析法和气候倾向率法对各个季节的降水变化进行分析研究［4］。

1.2.1 滑动平均法

滑动平均法又称为移动平均法，属于趋势拟合技术的基础方法之一。它是根据时间序列资料，依次计算包含一定样本容量的时序平均值，以反映长期变化趋势［5～6］。 利用式（1）求取样本量为 n 的序列 X的滑动平均值。

 

式中：k为滑动长度。

景观是指陆地及陆地上的空间和物质的地理复合体，具有视觉美学意义、地理意义和生态意义。景观的功能在于使观赏者饱览自然景色，了解历史和文化，补偿精神享受，从而获得一种满足的审美情绪［1］。影响景观美学的因素不仅包括景观自身的美学价值，还包括景观为人类提供的生态服务功能，以及对人类社会产生的经济价值和科教价值。旅游和欣赏从根本上讲属于一种审美活动，审美价值是人类美学与景观联系的纽带，可以直接影响园林设计师设计的景观的观赏质量。只有当游客在恰当时机以合理的方式充分体验到最佳景观美学的特征时，景观才能释放和体现其价值所在。因此，本文利用问卷调研法对新奇度对公众美学偏好的影响进行了研究。

［3］ 朱业玉，程炳岩，王记芳.河南旱涝灾害的演变特征分析［J］.灾害学，2006，21（3）：93－97.

不同阶层、不同群体的道德体系，都必须符合社会的制度本质，符合整个社会的主流价值。因此，乡村伦理道德体系建设也要遵循这种规律性要求。中国特色社会主义主流价值观的确立，应考虑到中国特色社会主义制度和市场经济体制的要求，要有利于解放和发展生产力特别是农业生产力，要有利于基层民主法制的进步和完善，要有利于实现广大基层农业人口的现实利益。同时，乡村伦理道德体系建设的重要指向是破除小农经济观念，肃清宗法制度的不良影响。

根据野外观察和岩矿鉴定等资料研究分析，按矿化类型、矿物共生组合特征及相互穿插关系，槐树坪金矿床矿石中矿物生成是多期和多阶段的，钾长石、绢云母、黄铁矿等生成时间最早，热液的侵入使原岩中的矿物产生蚀变，钾长石、石英、绢云母均为蚀变交代产物。

（3）低温性能。沥青混合料低温稳定性能是指混合料在低温条件下承受温度应力，抵抗收缩应变的能力。沥青路面低温开裂是我国北方寒冷地区沥青路面常出现的一种病害，严重影响沥青路面整体性及连续性，最终降低路面使用质量及寿命。因此，本研究针对试验路段所处区域，研究排水式沥青混合料低温性能，研究使用轮碾成型的车辙板切割成一定规格的小梁试件，进行小梁低温弯曲试验，以评价排水式沥青混合料低温性能，低温弯曲试验结果如表6所示。

1.2.2 Mann－Kendall趋势检验法

基于秩的非参数Mann－Kendall统计检验法是世界气象组织推荐并已广泛使用的非参数检验方法，常用来预测气温、降水、径流、水质等水文气象时间序列资料的长期变化趋势［7～8］。 Mann－Kendall检验不需要样本遵从一定的分布规则，也不受少数异常值的干扰。在Mann－Kendall检验中，设原假设H0的时间序列数据（X1，…，Xn）是 n 个独立的、随机变量同分布的样本，备择假设H1是双边检验，即对于所有的k和j小于等于n，且k≠j，Xk和 Xj的分布是不相同的。检验统计变量S的计算式为式（2）和式（3）。

 

S 为正态分布，其均值为 0，方差 Var（s）＝n（n－1）（2n＋5）／18。 当 n＞10 时，标准的正态统计变量可用式（4）进行计算。

 

在双边趋势检验中，对于给定的α置信水平，Z为正，表示时间系列具有上升或增加趋势；Z为负，表示时间系列具有下降或减少的趋势。若Z的绝对值大于或等于1.28、1.64和2.32，分别表示通过了置信度90%、95%和99%的显著性趋势检验。

1.2.3 旱涝分析法

2011年，拉加德的仕途又一次发生了戏剧性的转折——这年5月，国际货币基金组织原总裁、法国人多米尼克·斯特劳斯·卡恩由于在纽约面临性侵犯刑事指控而辞职后，身为法国财长的她成为这一职位的角逐者。一开始，她的候选人身份并不受新兴国家成员国的接受，但经过一番纵横捭阖，拉加德成功说服了多数成员国。2011年6月28日，国际货币基金组织（简称IMF）宣布拉加德出任总裁，任期5年。2016年2月19日，IMF宣布拉加德连任。

1.2.2 免疫组化S-P法检测凋亡相关因子Fas、Fasl在胎盘滋养细胞中的表达:参考基因科技Fas、Fasl免疫组化试剂盒说明书，切片常规脱蜡水化，抗原修复，冲洗，过氧化物酶阻断剂孵育10 min，加一抗，室温60 min后，PBS冲洗，加二抗室温30 min后，PBS冲洗，DAB显色，苏木素复染，梯度酒精脱水，封片，光学显微镜下观察并拍照。鼠抗人Fas单克隆抗体、兔抗人Fasl 单克隆抗体、SP免疫组化试剂盒、DAB染色液(聚合物法)均购自基因科技(上海)有限公司。

图5为河南省1965～2014年的降水距平百分率图，表3是以降水距平百分率为标准划分的旱涝等级。由图5可知，1965～2014年，河南省共出现7次偏涝、5次偏旱现象。从时间序列上看，1965～1981年，气候相对正常，仅出现一次偏旱现象；1982～1985年，降水相对比较充沛；1986～1995年，降水距平百分率连续呈现负值，表明降水量并不充足，甚至偏旱；1996～2004年，降水量变化幅度相对较大，偏涝和偏旱的年份大多集中在此期间；2005～2014年，降水量均在正常范围之内［18］。

（2）按键功能：1、圆盘正转；2、圆盘反转；3、翻模；4、回模；5、穿杆；6、脱杆；7、用；8、备用；9、浇铸包倾转；10、浇铸包复位；11、浇铸包前进；12、浇铸包后退；13、浇铸包上升；14、浇铸包下降。

本文采用列联表分析（Contingency Table Analysis）和独立样本t检验的方法（Student’s t test）分别对离散型和连续型指标进行检验，判断哪些指标对y不具有相关性，即判断哪些指标与y相互独立。

1.2.4 气候倾向率法

气候倾向率是表示气候长期变化趋势倾向的一种方法［11］。 设降水量随时间的变化关系为式（5），则气候倾向率，单位为mm／10a。

 

本文在计算各季节气候倾向率的基础上，结合ArcGIS 技术中的克里金插值法［12～13］，分析河南省1965～2014年各季节降水量在空间上的变化趋势。

2 河南省1965～2014年降水年际变化特征

2.1 年降水量变化特征

河南省1965～2014年年降水量的变化趋势如图2所示。从图2可以看出，1965～2014年，河南省年降水量呈不显著增加趋势，增加幅度为10.718 mm／10a。 对其进行 Mann－Kendall趋势检验，其统计量Z未通过的显著性检验（Z＝0.736）。这表明，河南省近50年来的年平均降水量呈不显著增加趋势。

  

图2 河南省1965～2014年年平均降水量变化Fig.2 Annual average precipitation variation of Henan province in 1965-2014

2.2 季节降水量变化特征

1965～2014年，河南省各季节降水量的变化趋势如图3所示。对各季降水量进行线性回归分析和Mann－Kendall趋势检验，线性回归值及 Mann－Kendall检验Z值如表1所示。根据回归值和Z值大小，分析各季降水量的变化趋势［14～15］。

由图3和表1可知，1965～2014年，河南省春季降水量1998年波动较大，达到近50年降水量的最大值，其他年份的降水量均相对稳定。夏季和秋季降水量相对稳定，冬季降水量波动较大。分析春、夏、秋、冬4季降水量的Z值可知，4个季节的降水量均呈不显著上升趋势，增幅分别为0.87 mm／10a、6.98 mm ／10a、4.09 mm／10a、2.63 mm／10a。

 

表1 各季降水量回归系数及拟合值Tab.1 Precipitation regression coefficients and fitted values in different seasons

  

季节 平均降水量 回归系数 线性拟合值 指数拟合值 对数拟合值 MK－Z值春季 152.693 0.087 0.000 6 0.000 4 0.000 6 0.067夏季 395.483 0.698 0.011 1 0.006 7 0.011 2 0.753秋季 271.569 0.409 0.003 9 0.002 1 0.003 9 0.134冬季 51.785 0.263 0.021 6 0.007 6 0.021 7 0.769

  

图3 河南省1965～2014年各季降水量变化趋势Fig.3 Precipitation variation trend in different seasons of Henan Province in 1965-2014

2.3 降水日数变化特征

各气象站年降水日数的变化趋势如图4所示。由图4可知，仅从降水日数上看，河南省每年的降水日数约为 100～200d［16～17］。 1965～2014 年，大部分地区的降水日数呈下降趋势，尤其是2004年以来，年降水日数比历史年降水日数低很多，呈直线下降趋势。

所有气象站的降水日数的Mann－Kendall趋势检验结果如表2所示。由表2可知，所有气象站的降水日数Z的绝对值均大于2.32，即通过了99%的显著性趋势检验。这表明，1965～2014年，河南省降水日数呈显著下降趋势。

2.4 旱涝气候变化特征

陈颐磊一阵激动，他终于等来了外面的消息，但这封十万火急的来信却让他百思不得其解：为什么战前，最高统帅要求八十六军死守六天六夜，策应并全歼围城的十万日军。为什么他们突然改变了战役决心？

3 降水空间变化特征

3.1 年际降水量空间变化特征

1965～2014年，信阳年平均降水量在1 000 mm以上，而安阳、鹤壁、新乡的年降水量始终没有突破600 mm。年均降水量的分布均呈现出由南向北、由东南向西北逐渐减少的特征［19～21］，这可能与河南省处于季风气候区有关。

骨髓常规：红系增生旺盛，请结合溶贫相关检查，见图3。外周血涂片回示：可见球形红细胞增多，见图4。流式细胞学：淋巴细胞11.73%，原始区域细胞0.58%,粒细胞60.9%，单核细胞1.74%，有核红细胞 22.86%。入院后予维生素E稳定细胞膜，抗感染，地塞米松封闭抗体，后续放疗联合化疗复查血红蛋白较前明显升高，同时嗜酸性粒细胞比例及绝对值恢复正常。

  

图4 各气象站1965～2014年降水日数变化趋势Fig.4 Precipitation day variation of each weather station in 1965-2014

若以 600 mm、700 mm、800 mm、900 mm、1 000 mm为等雨量线绘制河南省不同年际（每10年作为一个时间间隔）年平均降水量分布图。在研究时段内，600 mm等雨量线发生了两次明显的变动。在1975～1984年间，等雨量线明显北移，致使降水量小于600 mm的区域达到最小。之后，等雨量线再次南移。700 mm等雨量线在研究时段内没有明显变化。800 mm等雨量线在研究时段内出现3次明显变动，分别为 1975～1984 年，1985～1994 年、1995～2004年。900 mm的等雨量线在研究时段内在驻马店境内发生了多次小范围的移动。

 

表2 各气象站降水日数Mann－Kendall趋势检验结果Tab.2 Mann-Kendall tendency test of each weather station precipitation day

  

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表3 旱涝气候等级划分标准Tab.3 Classification standard of drought and flood

  

等级 降水距平百分率M 旱涝类型1 M≥50% 大涝2 25%≤M＜50% 偏涝3－25%＜M＜25% 正常4－50%＜M≤－25% 偏旱5 M≤－50% 大旱

3.2 各季节降水变化空间变化趋势

1965～2014年，河南省各季节的降水量均呈现出由南向北、由东南向西北逐渐减少的分布特征，中间存在明显的过渡带。这与河南省年降水量在空间尺度上的变化相一致［22］。利用气候倾向率衡量河南省1965～2014年各季降水变化趋势［21］。春季降水量呈增加趋势，增幅由东向西逐渐减小，商丘东部和濮阳东北角增幅最大，为 5.48～6.50 mm／10a，三门峡、洛阳、平顶山等地增幅较小，为0.41～1.42mm／10a。夏季降水量增加幅度相对较大，增幅最大为17.07～20.05 mm／10a，最小为 2.16～5.14 mm／10a，但增幅变化在空间分布上没有明显的规律性。相比较而言，南阳和周口的增加幅度大于其他地区，且增幅的变化比较明显，跨越多个幅度带。安阳西部、鹤壁和新乡的增幅最小，为2.16～4.14 mm／10a。其他地区的增幅为5.15～8.12mm／10a。秋季降水量整体也呈增加的趋势，且增加幅度从东南向西北逐渐减小。信阳地区的增幅最大，且增幅变化十分明显，直接跨了3个幅度带，最大增幅高达10.61～12.68 mm／10a。濮阳、安阳、许昌的增幅为2.28～4.36 mm／10a，其他大部分地区的增幅为0.19～2.28mm／10a。冬季降水量的增幅相对明显，且增加幅度由南向北逐渐减小。信阳增幅最大为，10.29～11.80 mm／10a，安阳、鹤壁、新乡及三门峡等地增幅最小，为2.70～4.22 mm／10a。

  

图5 河南省1965～2014年降水量距平百分率柱状图Fig.5 Precipitation anomaly percentage histogram of Henan province in 1965-2014

4 结语

1965～2014年，河南省年降水量主要集中在夏秋两季。从年际变化上看，各季的降水量均有增加趋势，但不同季节又呈现出不同的特征。春季降水量的平均增幅为0.87 mm／10a，增幅由东向西逐渐减小。夏季降水量的平均增幅为6.98 mm／10a，在空间分布上无明显的规律性。秋季降水量的增幅为4.09 mm／10a，增加幅度由东南向西北逐渐减小。冬季降水量增加幅度为2.63 mm／10a，增加幅度由南向北逐渐减小。

由于数据挖掘结果基于人工智能创作结果而产生，鉴于人工智能强大的计算能力和由此而来的巨大的数据生成量，考虑到人工智能自动完成数据挖掘的可能性，赋予挖掘结果的特别知识产权在排他性方面不宜过强。权利内容应主要排斥对数据挖掘结果的竞争性商业复制和传播，对于自然人的非竞争性使用要给出足够的空间。对于涉及教育和表达自由的使用者利益要给予充分考虑，防范在计算力强大的机器智能的挤压下人类创作空间的萎缩。

近50年，河南省的年降水量呈增加趋势，但大部分地区的降水日数呈现减少趋势。特别是2013年左右，年降水日数几乎降到了近50年的最低值。因此，该区的年降水量逐渐趋于集中，降水日的日平均降水量有增加的趋势。

［10］孙韧，张文具，董海燕，等.2001－2012年天津市大气降水特征及化学成分分析［J］.环境污染与防治，2014，36（8）：53－58.

参考文献：

旱涝等级划分有多种方法，如Z指数指标法、旱涝指数法和距平百分率法等。降水距平百分率反映了某一时段降水与同期平均降水状态的偏离程度，在一定程度上可以反映降水增减的波动情况［9～10］。该值过大或过小都表示极端气候事件的发生。本研究以降水距平百分率为指标，将旱涝类型划分为大涝、偏涝、正常、偏旱、大旱5个等级。

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本研究通过求取5年滑动平均降水量，分析河南省1965～2014年的降水量在时间序列上的变化趋势。

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近50年，河南省年平均降水量和各季节降水量在空间分布上均呈现由从南向北或由东南向西北逐渐减少的特征，且减少趋势显著。南阳、信阳地区的年平均降水量一直在1 000 mm以上，而安阳、鹤壁、新乡的年降水量始终没有突破600 mm。

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(3)给定参数,考察运用泊松定理和中心极限定理对于二项分布下概率计算的近似程度。例如设随机变量X服从二项分布B(1 000,0.006),则计算概率随机变量X取值不超过8的概率的精确值,并利用泊松定理和中心极限定理分别计算其近似值,并加以比较。

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