泰安市近60年气温和降水的演变特征

陈善炳,赵钢,陈彬

泰安市气象局,山东泰安271000

泰安市近60年气温和降水的演变特征

陈善炳,赵钢,陈彬

泰安市气象局,山东泰安271000

利用泰安市6个台站1951年1月至2015年2月月平均温度和月降水量资料，研究了近60 a泰安市气温和降水的多时间尺度演变特征。结果表明，各月平均气温都有增暖的趋势，只是增暖的幅度不尽相同。泰安市冬季气温增暖明显大于夏季。泰安市各季气温存在显著的准8 a周期特征；泰安市主要降水期为夏季7、8月份。占全年降水量比重最多的夏季降水的减少导致泰安市降水量呈减少的趋势。夏半年各月降水量的年际变率明显的大于冬半年各月。春季降水主要呈现准6 a的周期特征。秋季降水主要呈现准3 a和8 a的周期特征，2000 a以来表现更为显著。冬季降水则表现为准2 a的周期震荡，这表明冬季降水的年际变化特征最为显著。

泰安市;气温;降水;演变特征

在全球变暖背景下，气候变化及其异常给我们的生活带来各种影响，随着政治经济活动的日益活跃，这种影响也就越来越密切。泰安市，位于山东省中部，属于温带大陆性半湿润季风气候区，四季分明，寒暑适宜，光温同步，雨热同季。春季干燥多风，夏季炎热多雨，秋季晴和气爽，冬季寒冷少雪。泰安市作为全国著名的旅游城市，了解和掌握它的气候特征，对泰山旅游气候资源的研究和经济社会可持续发展有着十分重要的意义。

近年来关于气候变化分析研究一直是学科热点[1-5]。一直以来，泰安市气象局的业务人员对泰安市气候特征（气温、大雾日数、雷暴、辐射等）的分析做了大量的工作。贾汉奎等[6]根据泰山气象站1955～2004 a气温及降水资料，从年、季平均气温、平均最高气温、平均最低气温、降水量变化趋势及异常年份的分析等角度对泰山近50 a来的气候变化作了较全面的分析。王升国等[7]用统计学原理对泰安市所辖的5个气象观测站1971～2009 a的大雾资料进行分析，得出时间分布特征。贾汉奎等[8]用1953～2010 a地面观测资料，对泰安雷暴气候特征进行了分析。随着全球变暖的影响，极端天气气候事件频发。赵钢等[9-11]分析研究了山东省及泰安市几次极端天气事件的成因。本文将统计分析泰安市近60 a气候特征和异常现象，旨在揭示季风背景下泰安市气候的变化规律，为防灾减灾和经济社会发展提供科技支撑。

1 资料和方法

利用泰安市泰安、泰山、新泰、宁阳、东平、肥城共6个台站1951年1月至2015年2月月平均温度和月降水量资料，统计分析了近60 a泰安市气温和降水的月、季、年和年代际变化及其周期特征。主要研究方法有线性倾向估计、小波分析等[12]。

2 气温演变特征

2.1 泰安市月平均气温变化特征

表1给出了泰安市1951～2014年各月气温统计分析。月平均气温最高值出现在7月，为25.0℃，月平均气温最低值出现在1月，为-3.0℃。前冬(12月)平均气温要低于后冬(2月)。各月平均温度最小值都出现在1960 a以前，反映出在1960 a代，泰安市处于温度偏低的时期。而各月平均温度最大值除5月(1967)、7月(1953)、8月(1967)外，都出现在1998 a以后，表明最近10 a泰安市月平均气温明显升高。从线性倾向趋势来看，各月平均气温都有增暖的趋势，只是增暖的幅度不尽相同。其中增暖趋势最明显的是2月，为0.55℃/10 a，其次是3月，为0.47℃/10 a，温度变化趋势最不明显的是8月份，其次是7月份，表明泰安市冬季气温增暖明显大于夏季。

表1 泰安市各月气温统计特征Table Statistics of monthly temperatures in Tai’an City

为了更好的分析泰安市各月气温的年际变化特征，我们给出了1951～2014 a各月气温演变的时间序列(图1)。从图1可以看出，泰安市各月气温存在明显的年际变化特征，冬半年的气温年际变化幅度要明显的大于夏半年，表明泰安市冬季气温年际变率要大于夏季，冬季更容易出现气候异常。从年代际尺度上来看，在1950 a代中期，泰安市月平均气温异常偏低，是建国以来最冷的一段时期。自1980 a代开始，泰安市各月平均气温开始进入明显增暖的时期，1980 a代以前，各月平均气温大都处于平均值以下，1980 a代以后，各月平均气温明显上升，尤其是在1980～2000期间，年际波动更加显著。新世纪初，泰安市各月气温的增暖幅度进入一个趋缓的时期，在变暖的背景下多次出现低温月，其中1月和12月表现的最显著。

图1 1951～2014年泰安市各月气温时间序列Fig.1 Time sequences of temperatures in Tai’an City from 1951-2014

2.2 泰安市季平均气温变化特征

在分析各月平均气温变化特征的基础上，利用线性倾向估计和小波分析的方法研究了泰安市春、夏、秋、冬4季气温的演变趋势及周期特征。图2为1951～2014 a泰安市春季(2 a)、夏季(2 b)、秋季(2 c)、冬季(2 d)平均气温时间序列及线性趋势。从图中可以看出，近60 a泰安市各季气温变化主要呈现出增暖的演变趋势，其中增暖最为显著的是冬春两季，近10 a来春季气温一直维持在较高的位相，1986 a前后，泰安市冬季气温由冷位相进入暖位相并持续到2000 a前后，最近10 a冬季气温增暖趋势放缓。夏秋两季增暖趋势要小于冬春季节，自1980 a代中后期以来，夏季平均气温的年际变率明显增大。

图2 1951～2014年泰安市各季平均气温的时间序列Fig.2 Time sequences of average seasonal temperatures in Tai’an City from 1951-2014

为了更好的把握泰安市各季平均气温的变化规律，利用小波分析的方法分析了各季平均气温的周期特征。图3给出了泰安市春季、夏季、秋季、冬季平均气温的小波分析。结果表明泰安市各季气温存在显著的周期变化，春季气温存在显著的准8 a周期震荡特征，夏季气温存在准8年和准16 a的周期震荡特征，秋季气温存在准8 a的周期震荡特征，冬季气温准16 a的周期特征没有通过显著性检验。

图3 泰安市各季平均气温的小波分析Fig.3 The wavelet analysis on the average seasonal temperatures in Tai’an City

3 降水演变特征

3.1 泰安市月降水变化特征

表2给出了泰安市各月降水的统计分析特征。泰安市各月降水差异大，主要降水期为夏季7、8月份。月平均降水量最多的是在7月份，为226.5 mm，月降水极值为586.8 mm出现在1957年7月。从线性趋势上看，相对于温度一致增暖的趋势，降水的变化趋势也更为复杂，1月、3月、4月、6月、7月、8月、10月、11月、12月呈现减少的趋势，趋势最显著的为7月，2月、5月和9月的降水成增加的趋势。这表明占全年降水最多的夏季降水的减少导致泰安市降水量呈减少的趋势。

表2 泰安市各月降水统计分析Table 2 Statistics of precipitation in Tai’an City months

为了更好的分析泰安市各月降水的年际变化特征，我们给出了1951～2014 a各月降水量的时间序列(图4)。从图中可以看出，泰安市月降水量存在明显的年际变化特征。夏半年各月降水量的年际变率明显的大于冬半年各月，降水量减少趋势最明显的是7月份，线性倾向系数为8 mm/10 a，降水量增加趋势最明显的是5月份，线性倾向系数为5 mm/10 a。从年代际尺度来看，泰安市各月降水量的变化相较于温度并不明显。

图4 1951～2014年泰安市各月降水量时间序列Fig.4 The time sequences of monthly precipitations in Tai’an City from 1951-2014

3.2 泰安市季降水量变化特征

在分析各月平均气温变化特征的基础上，利用线性倾向估计和小波分析的方法研究了泰安市春、夏、秋、冬4季降水的演变趋势及周期特征。

图5 1951～2014年泰安市各季降水量的时间序列Fig.5 The time sequences of seasonal precipitations in Tai’an City from 1951-2014

图5为1951～2014 a泰安市春季(8 a)、夏季(8 b)、秋季(8 c)、冬季(8 d)降水量时间序列及线性趋势。从图中可以看出，泰安市降水存在显著的年际变化和年代际变化特征，冬季降水的年际变率最为显著。在20世纪50～60年代，春季降水的年际变率要远小于夏季、秋季和冬季降水的异常，在20世纪70～80年代期间，夏季和秋季降水的年际异常进入较小的时期，20世纪90年代以来，尤其是最近10 a，夏季和冬季降水在波动中明显减少。从演变趋势来看，除春季降水呈较弱增加的趋势外，夏季、秋季、冬季降水呈明显减少的趋势，尤其是在夏季。

图6 泰安市各季降水的小波分析Fig.6 The wavelet analysis on seasonal precipitations in Tai’an City

为了更好的把握泰安市各季降水的变化规律，利用小波分析的方法分析了各季降水的周期特征。春季降水主要呈现准6 a的周期特征。夏季降水的周期特征没有通过显著性检验。秋季降水主要呈现准3 a和8 a的周期特征，2000 a以来表现更为显著。冬季降水则表现为准2 a的周期震荡，这表明冬季降水的年际变化特征最为显著。

4 结论和讨论

在分析泰安市近60 a气温和降水的多时间尺度变化特征，研究其周期特征、演变趋势。主要得出以下结论：

（1）泰安市月平均气温最高值出现在7月，月平均气温最低值出现在1月。各月平均气温都有增暖的趋势，只是增暖的幅度不尽相同。泰安市冬季气温增暖明显大于夏季。泰安市各季气温存在显著的准8 a周期特征。

（2）泰安市主要降水期为夏季7、8月份。月平均降水量最多的是在7月份。占全年降水量比重最多的夏季降水减少了导致泰安市降水量呈减少的趋势。夏半年各月降水量的年际变率明显的大于冬半年各月。降水的周期特征更为复杂。春季降水主要呈现准6 a的周期特征。秋季降水主要呈现准3 a和8 a的周期特征，2000 a以来表现更为显著。冬季降水则表现为准2 a的周期震荡，这表明冬季降水的年际变化特征最为显著。

[1]任国玉,初子莹,周雅清,等.中国气温变化研究最新进展[J].气候与环境研究,2005,10(4):701-716

[2]王澄海,李健,许晓光,等.近50 a中国降水变化的准周期性特征及未来的变化趋势[J].干旱区研究,2012,29(1):1-10

[3]胡桂芳,薛德强,奚秀芬.山东近百年来的气温变化[J].山东气象,2003,23(3):8-11

[4]陈志梅,刘兆桐,张晓慧,等.青岛气温和降水的突变特征分析[J].山东气象,2006,26(1):1-4

[5]陈永红,张爱英,郭晓军,等.河北省近45 a温度变化的特征分析[J].山东气象,2009,29(2):23-26

[6]贾汉奎,张杰,石慧兰,等.泰山近50 a气候变化特征[J].山东气象,2006,26(2):33-35

[7]王升国,李凤云.泰安市39 a大雾日数变化特征分析[J].安徽农业科学,2011,39(1):493-494,496

[8]贾汉奎,靳惠刚,李振清,等.泰安雷暴特征及其灾害分析[J].山东气象,2012,32(1):27-29

[9]赵钢,杨瑞峰,陈彬,等.山东省2009年7月8～9日区域性暴雨成因分析[J].安徽农业科学,2010,38(21):11260-11262,11399

[10]赵钢,杨瑞峰,张艳,等.山东一次远距离台风暴雨分析[J].安徽农业科学,2009,37(17):8057-8059

[11]赵钢,杨瑞峰,王升国,等.山东省2009年5月9～10日大暴雨成因分析[J].山东农业大学学报:自然科学版,2011,42(1):105-110

[12]魏凤英.现代气候统计诊断与预测技术[M].北京:气象出版社,110

The Evolutionary Characteristics of Temperatures and Precipitations inTai’an City duringLatest 60Years

CHEN Shan-bing,ZHAO Gnag,CHEN Bin
Tai’an Meteorological Administration,Tai’an 271000,China

The monthly average temperature and monthly precipitation data observed by six stations in Tai’an during January 1951 and February 2015 were examined to study the characteristics of change in temperature and precipitation of the city on various timescales for these nearly 60 years.According to the results of this study,all the monthly average temperatures show an upward trend,albeit to different extents.Evidently,the temperature rise extent in this city is higher in winter than in summer.The four seasonal temperatures feature a significantly quasi-periodic 8-year cycle and it is noticed that the main precipitation period in Tai’an is July and August in summer.The reduction in summer precipitation,which constitutes the major part of the annual rainfall,results in a descending trend in precipitation amount of the city.The interannual variability of the monthly precipitation in the summer half year is obviously larger than in the winter half year.Spring precipitation largely presents a quasi-periodic 6-year cycle.Autumn precipitation generally displays a quasi-periodic 3-and 8-year cycle, especially since 2000.Winter precipitation shows a quasi-periodic 2-year oscillation,suggesting winter precipitation has the most significant interannual variability.

Tai’an;temperature;precipitation;evolutionary characteristics

S716.1

A

1000-2324(2016)06-0862-05

2016-05-11

2016-05-20

泰安市气象局气象科学技术研究项目资助

陈善炳(1960-),男,本科,工程师,主要从事人工影响天气研究.E-mail:121221636@qq.com