西安近63年气候变化特征综合分析

2014-10-25金丽娜

陕西气象 2014年3期

关键词：平均气温降水量世纪

金丽娜，曲静，翟园，张弘

(1.西安市气象局,西安 710016；2.陕西省气象台,西安 710014)

西安近63年气候变化特征综合分析

金丽娜1，曲静1，翟园1，张弘2

(1.西安市气象局,西安 710016；2.陕西省气象台,西安 710014)

根据西安1951—2013年气温、降水，1971—2013年浅层地温，1981—2013年深层地温资料，采用线性倾向率、Mann-Kendall等方法分析西安气候变化。结果表明：1)西安近63 a气温增温明显，降水缓慢波动下降；各层年平均地温呈升温趋势，160 cm升温最大，15 cm升幅最小。2)年及四季平均气温除夏季在20世纪70—80年代呈下降趋势，其余各年代际均呈上升趋势，21世纪后升温最为迅速；各年代际降水呈显著波动趋势。3)西安气候变暖主要表现在春、冬季；四季降水均有所减少，夏、秋两季降水量占年降水量的70 %以上，主导年降水量的变化。4)西安年平均气温、地温20世纪90年代发生升温突变，与城市化快速发展时期相吻合。

西安；气温；降水；地温；气候变化

近年来，特别是20世纪90年代以后，全球增温明显，许多学者和专家都致力于气候变化方面的研究[1-6]。据最新气候变化国家评估报告显示[7]：我国增温趋势与北半球大体相同，但全国各地区对气候变暖的响应不完全一致[8]。中国1906—2005年年平均气温上升(0.78±0.27)℃，明显高于同期全球平均气温上升幅度(0.5～0.6 ℃)[9]，且我国各区域变暖的速率和时空分布格局总体表现为北方比南方明显，冬季比其他季节明显[10-11]。王绍武等[12]和丁一汇等[13]的研究表明，我国西北地区的气候变化与全球气候变化基本一致，目前属于暖期。全球气候变暖将导致降水量的变化，降水量的变化直接影响生态系统平衡，施雅风等[14]提出：我国西北气候可能从20 世纪的暖干向暖湿转型。气温的变化也直接表现在地温的变化上，陆晓波[15]发现全国年平均地温的年代际变化大致经历了3个阶段，地温下降阶段、相对气候冷期和20世纪90年代后期的升温阶段。为了揭示在全球气候变暖背景下西安的气候变化特征，利用1951—2013年西安气象观测资料，分析了气温、降水、地温的演变趋势及其突变现象。

1 资料与方法

1.1 资料选取

选用西安气象观测站1951—2013年逐月气温、降水资料，1971—2013年逐月浅层地温(0、5、10、15、20、40 cm)和1981—2013年的逐月深层地温(80、160、320 cm)资料。

1.2 研究方法

(1)运用线性倾向估计方法，计算气候倾向率[16]，分析年、年代际、季节的变化，总结西安近63 a气温、降水量、地温的变化趋势。

(2)采用Mann-Kendall法判定气温、地温的气候突变时间，通过对比分析确定气候突变年份。

2 结果与分析

2.1 年变化特征

1951—2013年西安年平均气温为13.9 ℃，气候倾向率为0.36 ℃/10 a，以升温趋势为主，目前处于暖期；年平均降水量为571.4 mm，以明显波动趋势为主。如图1(a)所示，气温分四个变化阶段：20世纪50年代—60年代，呈缓慢上升趋势；60年代—70年代末，呈缓慢下降趋势；80年代—21世纪初，气温显著上升；近几年略有下降。图1(b)所示，年降水量变化整体呈缓慢波动下降状态，20世纪50年代前期呈增加趋势，50年代中期—60年代末呈减少趋势，70年代初—80年代初呈缓慢增加趋势，80年代初—90年代中期呈缓慢减少趋势，90年代中期—21世纪初迅速增加，近几年显著减少。故西安近63 a气温增温明显，降水缓慢波动下降。

图1 西安近63 a年平均气温(a)、年降水量(b)变化曲线

气温的变化直接影响地温的升降,西安气温的显著升高在很大程度上解释了地温上升的原因。西安各层年平均地温呈升温趋势，升幅为0.11～0.53 ℃/10 a(通过了0.05以上的显著性检验)，160 cm年平均地温升温最大，其次为320 cm、80 cm，15 cm年平均地温升幅最小。

采用Mann-Kendall方法对气温、地温(由于地温观测资料时段与气温不同，故浅层地温选取1961—2013年数据、深层地温选取1981—2013年数据)做突变检验(图2)：西安年平均气温和地温突变年份分别发生在1994年和1999年，且均为升温突变，突变时间发生在20世纪90年代，正处于城市化飞速发展时期，与城市热岛现象密不可分[17]。

图2 西安近63 a年年平均气温、地温突变图

2.2 年代际变化特征

表1所示，选用1951—2013年的年、季平均气温和降水量为历史同期值，计算年、季气温和降水距平。春、秋、冬季和全年的年代际平均气温呈逐年代升温趋势；夏季气温在20世纪60年代有一小的回升，70年代和80年代有所下降；全年和四季气温20世纪90年代后迅速升温，且2011年后，春、夏、秋三季气温正距平最大。近63 a年代际降水距平分别为1成、持平、-1 成、1 成、-1 成、持平、持平，进一步证明了降水的波动趋势；20世纪60、70年代春季降水为增加趋势，80年代后开始减少，90年代略有增加，进入21世纪降水迅速减少；20世纪50年代夏季降水显著增加，60和70年代迅速减少，80年代后开始增加，90年代略有减少；秋季降水在20世纪50和90年代呈较强减少趋势，20世纪60年代及2011年后呈较强增加趋势；冬季降水在20世纪60、90年代和21世纪为减少趋势，其余年代际均为增加趋势。

全年及四季气温20世纪50、70、80年代均呈降温趋势，90年代后呈明显升温趋势；全年及四季降水各年代变化较大，不太稳定。

表1 近63 a西安年、季平均气温和降水距平的年代际变化

2.3 季节变化特征

西安四季平均气温分别为春季14.5 ℃，夏季25.8 ℃，秋季13.6 ℃，冬季1.3 ℃。表2所示，春季和冬季升温明显，夏季和秋季升温较弱，因此西安气候变暖主要表现在春季和冬季上，说明春、冬两季对气候变暖的响应比较显著。四季平均降水量分别为春季128.6 mm、夏季234.6 mm，秋季184.0 mm，冬季23.9 mm，春季变率最大，其次为秋季，冬季基本持平，四季降水均有所减少；夏、秋两季降水量占年降水量的比例超过70 %，因此，夏、秋两季降水量的变化主导着年降水量的变化。