阳信县近40 a气候变化特征分析

2012-05-30崔晓霞王春凤

浙江农业科学 2012年7期

崔晓霞，王春凤，王志

(1.山东省阳信县气象局，山东阳信 251800;2.庆云县气象局，山东庆云 253700)

20世纪70年代以来，全球气候不断发生大范围的异常现象［1］，直接影响到人们的生产生活。气候变化愈来愈引起人们的关注，近年来国内外对气候变化问题的研究十分广泛［3-10］，林学椿等［5］对中国1951-1989年气候变化研究结果表明，年平均温度以每10 a 0.04℃的倾向率上升，年降水量以每10 a-12.66mm的速度减少。康立殊等［7］研究指出，山东省1961-2001年的年降水量总体呈显著的下降趋势，每10 a的倾向率为 -31.7mm。然而，气候变化具有很强的局地性，各地气候变化情况并不完全一致。阳信县位于山东省北部，为华北平原与黄河三角洲交汇地带，属暖温带季风型大陆性气候，阳信气候的变化规律从一定程度上反映了鲁北地区的气候变化特征。在全球气候变化的背景下，关于阳信县甚至鲁北地区气候变化的研究并不多，为研究阳信县气候变化的规律性特点及气候变化趋势，为短期天气气候预报预测、气候评估分析及农业生产等提供依据，作者根据阳信县近40 a气温、降水、日照时数资料进行统计分析，初步探讨了阳信县短期气候变化的年际分布特征及变化趋势。

1 材料与方法

选取阳信县1971-2010年年平均气温、季平均气温、年降水量、季降水量、年日照数、季日照时数资料。对所选取的气候资料进行整理，计算出平均值、最大值、最小值、标准差等特征量及气候倾向率，并根据气候特征量和气候倾向率分析气候变化规律趋势。

2 结果与分析

2.1 气温变化特征

2.1.1 年际变化

1971-2010年阳信县年平均气温12.7℃，其中1998年的年平均气温最高，为13.9℃，1984年和1985年的年平均气温最低，为11.6℃，年平均气温的每10 a气候倾向率为0.2℃，近40 a气温总体变化呈上升趋势，且具有明显的阶段性(图1)。阳信县年平均气温的年际变化可以分为2个阶段，1971-1993为第1阶段，平均气温为12.3℃，较40 a平均气温偏低0.4℃，气温年际变化较大，负距平年为16 a，最低的1984年和1985年在此阶段，表明这一阶段阳信处于冷期。1994-2010年为第2阶段，平均气温为13.2℃，气温较冷期显著升高且升温速度增大，较40 a平均气温偏高0.5℃，尤其自1997年以后，气温增暖明显，最高的1998年和次高的2007年在此阶段，2008-2010年温度有所下降，但仍高于40 a的平均值，表明这一阶段阳信处于暖期［4］。

阳信县年平均气温标准差为0.58℃，春季为0.8℃，夏季为0.7℃，秋季为1.0℃，冬季为1.2℃，可以看出阳信县冬季平均气温标准差较大，说明冬季气温变化较为明显;夏季的平均气温标准差较小，说明夏季气温变化不明显［7］。

图1 1971-2010年阳信县年平均气温的变化

2.1.2 季变化

从图2可以看出，春、夏、秋、冬季平均气温均呈上升趋势，20世纪90年代以前各季平均气温均低于40 a季平均气温，进入90年代，气温明显上升，其中冬季升温最早，于1991年开始，秋季最晚，于1997年开始。春季温度呈明显上升趋势。其中1979，1985，1991年平均气温 11.8℃，为40 a来春季平均气温最低值，2008年平均气温14.8℃，为40 a来春季平均气温最高值，1993年前，气温12.0～14.0℃，总体低于40 a春季平均气温，1994年后气温持续上升，维持在较大的正距平区。夏季平均气温增温不明显，1976年平均气温24.1℃，为40 a来夏季平均气温最低值，1997年平均气温27.5℃，为40 a来夏季平均气温最高值，1971-1993年为25.0～26.0℃，变化平缓，1994年后波动较大，呈上升趋势。秋季平均气温呈平稳上升趋势，无明显的阶段性，1986年平均气温12.0℃，为40 a来秋季平均气温最低值，2003年平均气温16.6℃，为40 a来秋季平均气温最高值。冬季平均气温上升趋势最明显，在-4.0～1.0℃波动，变化幅度大，1984年平均气温-3.8℃，为40 a来冬季平均气温最低值，2007年平均气温1.2℃，为40 a来冬季平均气温最高值。冬季升温明显表明阳信县气温除受全球气候变暖影响外［4-5］，冬季气温受城市化影响较大［11］。

2.1.3 趋势

从图1-2可以看出，阳信县平均气温呈上升趋势，春、夏、秋、冬季平均气温变化趋势同年变化一致。每10 a年平均气温倾向率为0.2℃，春季平均气温倾向率为0.15℃，夏季为0.18℃，秋季为0.07℃，冬季为1.03℃。可以看出，阳信县冬季平均气温增温幅度明显，春、夏、秋3季平均气温变化不明显，其中春、夏季升温趋势大于秋季。

图2 1971-2010年阳信县春、夏、秋、冬季平均气温的变化

2.2 降水变化特征

2.2.1 年际变化

1971-2010年阳信县年平均降水量550.0mm，其中1990年的年降水量最大，为1037.9mm，1989年的年降水量最小，为264.2mm，每10 a年降水量的气候倾向率为-45.4mm，年标准差为160.8mm。一年之中，降水主要集中在5-9月，占全年总降水量的83%，其余17%分布在10月至次年4月。7月份平均降水量最大，为165.5mm，8月份次之，为 130.1mm，12月和1月份平均降水量最小，分别为4.2mm和4.6mm。由此可见，阳信县降水量年际变化大，时空分布不均，总体呈弱减少趋势，具有明显的阶段性。

由图3可以看出阳信县降水呈现多雨期和少雨期交替，1971-1979年为多雨期，年平均降水量618.2mm，比40 a平均降水量偏多68.2mm;1980-1989年为少雨期，年平均降水量453.0mm，比40 a平均降水量偏少97.0mm，其中1989年降水量仅为264.2mm，是40 a来降水量最小值;1990-1996年为第2个多雨期，年平均降水量633.7mm，比 40 a平均降水量多 83.7mm，1990年降水量 1037.9mm，为 40 a的最大值。1997-2002年为第2个少雨期，年平均降水量409.8mm，比 40 a平均降水量偏少 140.2mm。2003-2004年为第3个多雨期，年平均降水量809.8mm，比平均降水量偏多259.8mm，此后，2005-2008进入一个降水缓和期，降水量略偏少，2009年以后降水量呈上升趋势［5-8］。从时间尺度来看，多雨期和少雨期交替变化愈加频繁，变化周期由20世纪70和80年代的9～10 a到21世纪初期的2～4 a，呈缩短趋势。

图3 1971-2010年阳信县年降水量的变化

2.2.2 季变化

阳信县年降水量550.0mm，夏、秋两季降水量分别为373.7和84.5mm，占全年降水量的68%和15%。春季降水量1971-1982年和1992-2002年偏少，1983-1991年和 2003-2009年偏多，1990年最多，为 187.6mm，1996年最少，为154.8mm，变幅172.2mm;夏季1971-1989年降水处于持续减少趋势，1990-1996年降水量略有上升，总体呈减少趋势，1990年最多，为759.5mm，1989年最少，为154.8mm，变幅604.7mm;秋季降水量1971-1985年偏多，1986-2010年除2003年降水异常偏多外呈减少趋势，秋季降水量2003年最多，为 256.8mm，1988年最少，为15.0mm，变幅241.8mm;冬季降水变化较大，其中1971-1979年降水量偏多，1980-1996年降水偏少，仅1984年和1990年高于40 a冬季平均降水量，1997-2001年降水增多，其后降水仍处于减少趋势，冬季降水量1990年最多，为48.8mm，1999年冬季无降水。由此可见，夏季降水量变化最为明显，秋季次之，由于夏、秋季降水量占全年降水量比重较大，所以，20世纪70年代降水量总体偏多，80年代降水量总体偏少，90年代初期降水相对较多，与全年降水量变化特征较为一致。

2.2.3 趋势

从图3可知，阳信县降水量呈弱减少趋势，每10 a年降水量倾向率为-45.4mm。根据各季降水量的变化曲线 (图4)可以看出，夏、秋、冬三季平均降水量均呈下降趋势，降水量倾向率分别为-13.3mm，-19.3mm，-2.6mm，春季降水量变化呈上升趋势，但由于春季降水量仅占全年降水量的14%，对全年降水量的变化无太大影响。

2.3 日照变化特征

2.3.1 年际变化

1971-2010年阳信县年平均日照时数2592.7 h，其中1971年年日照时数最多，为2957.1 h，1984年最少，为2298.5 h，年标准差为167.5 h，每10 a年日照倾向率-131.1 h。一年之中，日照时数在各季节变化较大，11月至次年2月月平均日照时数较少，为170～180 h，3月份开始日照时数增多，月平均日照时数均在200 h以上，6月份最多，达272.1 h。由此可见，阳信县近40 a日照时数总体上呈明显减少趋势，年际变化显著。

图4 1971-2010年阳信县春、夏、秋、冬季降水量的变化

由图5可以看出，在1994年前，年日照时数减速不明显，24 a中有8 a低于平均值;1995年后，年日照时数显著减少，16 a中有11年低于平均值，整个时期高值期与低值期交替出现。1971-1981年年日照时数为第1高值期，平均2725.4 h，比40 a平均日照时数高出132.7 h，11 a中仅有2 a低于平均值，40 a最大值出现在该时段内。1982-1985年年日照时数为第1低值期，平均2424.1 h，比40 a平均低168.6 h，40 a最少值出现在1984年。1986-1994年为第2高值期，平均2638.3 h，比40 a平均高出45.6 h。1995-1999年为第2低值期，平均2414.9 h，比40 a平均低177.8 h。2000-2005年为第 3高值期，平均2656.7 h，比40 a平均高出64.0 h。2006年以后年日照时数再次进入低值期［3］。

图5 1971-2010年阳信县年日照时数的变化

2.3.2 季变化

从图6可以看出，各季日照时数变化趋势与年际的变化趋势相一致，但各季变化幅度不同，春、冬2季平均日照时数减少明显，夏、秋季无明显变化。春季1971-1982年日照时数均高于40 a春季平均日照时数，1983-1999年日照时数大幅减少，17 a中仅4 a高于40 a春季平均日照时数，2000年后日照时数略有增加，春季平均日照时数1972年最多，为 898.5 h，1998年最少，为 579.2 h，变幅319.3 h。夏季日照时数变化平缓，略呈减少趋势，2002年夏季日照时数最多，为 828.0 h，2008年最少，为553.7 h，变幅274.3 h。秋季日照时数减少趋势较夏季略明显，阶段性波动增大，1971-1985年平均日照时数偏少，15 a中有9 a低于秋季平均日照时数，1986-1994年日照时数增加明显，仅2 a略低于秋季平均日照时数，1995-2000年秋季日照时数再次进入低值期，2001年后略有增加，总体呈减少趋势，1990年秋季日照时数最多，为720.5 h，1977最少，为517.7 h，变幅202.8 h。冬季日照时数呈明显减少趋势，1971-1986年日照时数偏多，16 a中仅有3 a低于40 a冬季平均日照时数，1987-2010年日照时数进入持续减少阶段，24 a中有18 a低于40 a冬季平均日照时数。冬季日照时数1975年最多，为650.2 h，2001年最少，为413.2 h，变幅237.0 h。

图6 1971-2010年阳信县春、夏、秋、冬季日照时数的变化

2.3.3 趋势

从图5可以看出，阳信县年日照时数呈显著减少趋势。每10 a年日照时数倾向率为-131.1 h，冬季为 -32.6 h，春季为 -44.1 h，夏季为-26.4 h，秋季为-28.0 h。由图6各季变化图可以看出，各季的变化趋势与年际的变化趋势一致，均呈减少趋势，各季日照时数减少趋势春、冬两季最为明显，秋季大于夏季。