淄博市博山区近50年气候变化特征分析

李密　杨涛　胡世鹏

摘要 根据博山国家气象站1966年1月至2015年12月的气温、降水、日照资料，采用最小二乘法、滑动平均等方法，分析博山区近50年日照时数、年平均气温、年降水量的变化特征。结果表明：①近50年博山区年平均气温升高趋势明显，以0.2 ℃/10年 的倾向率上升，极端最高温度、极端最低温度也呈上升趋势，热量资源更加丰富。②年降水量整体呈略微增加趋势，增长量仅为8.2 mm/10年。1981—1989年为持续欠水年，1993—1998年和2003—2005年是持续丰水年。1990年开始降水年际变化波动明显增大，年暴雨日数也有增多趋势。③年日照时数出现显著的减少趋势，平均递减高达87.6 h/10年。1988—1994年和2002—2015年的年日照时数均低于50年平均值，1979年和2006年日照时数分别为近50年的最高值和最低值。

关键词 气候变化；气温；降水；日照；山东淄博；博山区

中图分类号 P463.3 文献标识码 A 文章编号 1007-5739（2016）08-0213-03

Abetract According to the air temperature， precipitation and sunshine data from January 1966 to December 2015 in Boshan National Meteorological Station， the least square method and moving average method were used. The variation characteristics of sunshine hours， annual mean air temperature and annual precipitation in Boshan during recent 50 years were analyzed. The results were as follows： ①In recent 50 years， the average annual air temperature in Boshan District was significantly higher， with the trend of 0.2 ℃/10a， the extreme maximum temperature， extreme minimum temperature showed an upward trend， and the heat resources were more abundant. ②The annual precipitation showed a slight increasing trend， and the growth was only 8.2 mm/10 a. 1981—1989 was the continuous dry years， 1993—1998 and 2003—2005 were the continuous rainy year. Beginning in 1990 the interannual variation of rainfall fluctuations increased significantly， annual rainstorm days had increased trend. ③Annual sunshine hours showed a significant reduction trend， with an average decrease of up to 87.6h/10a. 1988—1994 and 2002—2015 of annual sunshine hours were lower than the average of 50 years， 1979 and 2006 sunshine hours respectively for the past 50 years the highest and lowest.

Key words climate change； air temperature； precipitation； sunshine； Zibo Shandong； Boshan District

20世紀70年代初，曾经出现过气候“变冷说”。直到90年代，温室效应与全球变暖才引起全球关注。越来越多的科学数据表明，在人类活动的影响下，各类气象要素时空变化均较大【1-2】。林学椿等【3】研究表明，近40年来，我国年降水量以12.7 mm的速度减少，而气温则以0.04 ℃/10年的倾向率上升。王绍武等【4-5】研究表明，20世纪以来，中国气温以0.44 ℃/100年的速度上升，与全球气候一致。任国玉等[6]中国气温变化研究最新进展表明，不论是近54年（1951—2004年），还是近100年，全国年平均地面气温升高趋势一般比原先分析结果要强，分别达到0.25 ℃/10年和0.08 ℃/10年。IPCC的报告[7]指出，全球气温在过去140年中升高了0.4～0.8 ℃，达到1 000年以来的最高值。1983—2012年可能是北半球1 400年以来最暖的30年，每一个10年都刷新了有气象记录以来的气温最高纪录；2003—2012年平均温度比1850—1900年平均温度上升了0.78 ℃[8]。王遵娅等[9]研究发现，20世纪90年代以后夏季华北、东北地区降水显著减少。谭方颖等[10]和李 聪等 [11]研究都指出，华北平原自20世纪80年代中后期开始，由多雨期转为少雨期，年日照时数减少趋势明显。

博山区位于鲁中山区北部，大陆度指数61.3，属于暖温带大陆性季风区半湿润气候。为揭示博山区气候变化特征，为指导当地有机农业生产的持续发展提供气象科技支撑，根据博山国家气象站的观测资料对当地近50年的气候变化特征进行分析。

1 气温变化特征

1.1 年平均气温变化

用最小二乘法估计年平均气温的气候变化趋势，建立线性倾向方程：f（t）=at+b ，式中，t为年际变化，f（t）为年平均气温逐年变化值， a为年平均气温的线性趋势，a>0表示年平均气温呈上升趋势；a<0表示年平均气温呈下降趋势。利用博山近50年的年平均气温资料求得其气候倾向方程：f（t）=0.038 4t+12.453 9，其中，t=0，1，2，…49。结果表明：近50年来，博山的年平均气温总体上呈现明显的上升趋势，该时间段内年平均气温达13.4 ℃，年平均增长约为0.02 ℃，即以0.2 ℃/10年的倾向率上升，但低于全国近54年（1951—2004年）平均地面气温升高幅度（0.25 ℃/10年），也低于山东省近51年（1961—2011年）0.3 ℃/10年的上升率，这或许与博山58.1 %的森林覆盖率相关。

為了便于分析，采用气温矩平做图1。可以看出，以1987年为界分为冷、暖2个阶段，1987年以前为冷期，其后为暖期。1987年以前，除1977年、1978年平均气温矩平为正值和1982年、1983年平均气温矩平为零值外，其余年份的均为负矩平。1969年达历史最低点11.6 ℃，其后呈现逐渐升高趋势，尤其在1994年开始气温持续偏高，直至2014年升至历史最高点15.1 ℃，即气温矩平1.7 ℃。各季平均气温也均呈上升趋势，但增温趋势表现出明显的季节非对称性，其中以冬季气温增幅最大，春秋季次之[12]。

通过3年平均滑动曲线分析可以看出，1994年以后年平均气温升高趋势显著，除1996年、2003年、2011年、2012年之外，都在近50年的平均值以上；而1994年以前基本在50年平均值之下波动，说明近22年来气温上升极为明显，热量资源更加丰富。

1.2 极端温度变化

气象学上，将日最高气温≥35 ℃定义为高温日，该文将其作为极端高温指标进行分析。博山区近50年极端最高温度呈上升趋势变化，最高值为39.4 ℃，出现在2015年7月13日，其余年份的极值大多低于37 ℃。影响博山的高温天气一般出现在5—9月，而且7月出现的高温居多。随着夏季高温日数的明显增加，也增大了心脏病和高血压病人发病率和死亡率。高温对鲁山有机茶树及源泉富硒猕猴桃等也会产生不良影响，应采取灌溉、人工喷雾或架设遮阳网适度遮荫来降低温度提高湿度，避免高温灾害[13]。

博山近50年极端最低温度也呈上升趋势变化。历史最低气温值是 -19.3 ℃，出现在1985年12月8日，其余年份的历史极低值均高于-19.0 ℃。博山低于-10.0 ℃极端低温天气，一般出现在11月至翌年3月，而低于-15.0 ℃的低温集中出现在冬季。博山南部鲁山主峰海拔1 108.3 m，北部海眼一带只有130 m，平均海拔高度约450 m，是山东省24个纯山区区县之一，地势落差大、下垫面复杂，积雪融化时间较长，易造成作物冻害[14]。低温天气亦能使部分地区道路结冰，影响交通物流安全。早春气温回升至10 ℃左右萌芽展叶期，若遇“倒春寒”，会造成鲁山有机茶叶出现“麻点”，富硒猕猴桃抽生结果枝少，直接影响产量和品质，必须采取塑料薄膜覆盖，或搭设风障、地面熏烟等方式改善小气候条件，满足其生长生理学要求。

2 降水变化特征

2.1 年降水量变化

利用各月降水量的最小二乘法分析年降水量的变化趋势，求得近50年降水量的气候倾向方程：f（t）=1.669 3t+685.607 1，t=0，1，2，…49。结果表明：近50年博山年降水量总体呈略微增加趋势，该时间段内年平均降水为726.5 mm，每10年约增加8.2 mm，每年仅只增长了0.1%。

从图2可以看出，1979—1989年，呈现明显的下降趋势，1990年开始降水年际变化波动明显增大，似呈正弦波形式波动，从而表明博山区降水年际变化较大。1990年、2003年和2005的降水量分别达到1 095.7 mm、1 002.3 mm和1 147.2 mm，都突破1 000 mm大关，均超出历年平均值38%以上；1988年471.0 mm、1989年442.2 mm和2014年436.4 mm都在500 mm以下；受气候变暖、强厄尔尼诺事件等影响，2014年的降水量比常年偏少40%，是近50年的最低值。1981—1989年为持续欠水年，1993—1998年和2003—2005年是持续丰水年。

由3年平均滑动曲线可见，以1989年为界，降水量年变化大致呈现双峰型分布，主峰极大值点位于2005年，副峰极大值点位于1980年。1980年之前，博山区年降水量缓慢上升，其后开始缓慢下降；1990年以后，降水年际变化曲线波动特别突出，起伏陡峭，往往旱涝急转。

2.2 年暴雨日数变化

暴雨是指24 h日降水量≥50 mm降水。近50年博山区年平均暴雨日数为2.3 d，暴雨日数年际变化较大，总体呈增多趋势。1970年、1971年、1979年、1984年、1989年及2006年，这6年暴雨日数均为0。有的年份年降水量≤600 mm，但年暴雨日数却出现了3 d，如1981年、1986年，多为鲁中山区局地热雷暴所致。随着年降水量的增加年暴雨日数也整体具有升高趋势。2005年不仅年降水量最大，而且出现7 d暴雨日数，也是近50年最多的。

2.3 日最大降水量变化

博山区日最大降水量呈下降趋势，尤其是1981—1989年连续9年日最大降水量未突破100 mm。降水一般集中在6—9月，7—8月多出现强降水。1997年8月20日，出现日最大降水量182.5 mm，达历史最大值。虽然极端降水值、极端降水平均强度趋于减弱，极端降水事件频数也趋于减少，但极端降水量占总降水量的比例并未减少。因此，应加强防洪、地质灾害的防治措施。

3 日照变化特征

利用各月日照时数的最小二乘法模拟年日照时数的变化趋势，求得近50年日照时数的气候倾向方程：f（t）=-17.8 715t+2 740.815 1，其中，t=0，1，2，3，…49。

从图3可以看出，近50年来，博山区年日照时数出现明显减少趋势，该时间段内年平均日照时数为2 303.0 h，年平均递减约为8.76 h，降幅达到0.38 %，即平均日照时数递减率为87.6 h/10年，但低于山东省近50年（1961—2011年）92 h/10年的递减率。1979年的日照时数（2 771.2 h）为近50年的最多年份，较平均值偏高468.2h；而2006年的日照时数仅有1 541.4 h，是近50年来的最少年份，较平均值偏少761.6 h。除了1997年、2000年、2001年之外，1988—2015年這25年的年平均日照时数均低于常年平均值；1966—1984年日照时数均高于常年平均值。

2002—2015年连续14年平均日照时数都位于近50年平均值以下，为欠光年。日照时数的减少与大气垂直能见度的降低有一定联系，汽车尾气及工业粉尘污染物的排放使山东省霾日数逐渐增加，对光照强度的变化影响巨大。日照时数的骤减必定影响农作物的生长发育，导致农作物“贪青”现象的发生，也增加了温室大棚设施农业的生产成本。

4 结论

（1）近50年来，博山区平均气温年际变化升高趋势明显，以0.2 ℃/10年的倾向率上升。以1987年为界，划分为冷、暖2个阶段，前为冷期，后为暖期。特别是1994年以后气温升高显著，2014年是最暖的一年，气温度矩平高达1.7 ℃。极端最高气温、极端最低气温也均呈现上升趋势。热量资源更加丰富。

（2）降水量空间分布不均，年降水量整体呈略微增加趋势。1981—1989年，呈现明显的减少趋势，为持续欠水年；1993—1998年和2003—2005年是持续丰水年。1990年开始，降水年际变化波动明显增大。尽管50年来日最大降水量的变化呈现下降趋势，但是极端降水量占总降水量的比例并未减少，年暴雨日数也有增多趋势。

（3）年日照时数出现显著的减少趋势，平均递减高达87.6 h/10年。1966—1984年的年日照时数均高于常年平均值，而1988—1994年和2002—2015年的年日照时数均低于常年平均值，1979年和2006年日照时数分别为近50年的最高值和最低值。

5 参考文献

[1] 刘晓东，康兴成. 青藏高原当代气候变化特征及其对温室效应的响应[J].地理科学，1998（2）：113-121.

[2] 曾燕，邱新法，刘昌明，等. 1960-2000年中国蒸发皿蒸发量的气候变化特征[J].水科学进展，2007，18（3）：311-318.

[3] 林学椿，于淑秋. 近四十年我国气候趋势[J].气象，1990，16（10）：16-21.

[4] 王绍武. 现代气候学研究进展[M].北京：气象出版社，2001.

[5] 王绍武，蔡静宁，朱锦红，等. 中国气候变化的研究[J].气候与环境研究，2002，7（2）：137-145.

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

[7] IPCC REPORT. Climate Change 2001： The Scientific Basis[R]. Cambrid-ge：Cambridge University Press， 2001.

[8] IPCC REPORT. Climate Change 2013：The Scientific Basis. Working Gr-oup I Contribution to The IPCC Fifth Assessment Report（AR5）[R].Cambr-idge University Press， Cambridge， United Kingdom and New York， 2013.

[9] 王遵娅，丁一汇，何金海，等. 近50年来中国气候变化特征的再分析[J].气象学报，2004，62（2）：228-236.

[10 ]谭方颖，王建林，宋迎波. 华北平原近45年气候变化特征分析[J].气象，2010，36（5）：40-45.

[11] 李聪，肖子牛，张晓玲. 近60年中国不同区域降水的气候变化特征[J].气象，2012（4）：419.

[12] 廉丽姝，李为华，朱平盛. 山东省近40年气候变化特征[J].气象科技，2006，34（1）：57-61.

[13] 李密，郑良臣，孙云国. 山东博山气侯条件对有机农业的影响及对策[J].安徽农业科学，2012，40（12）：7280-7282.

[14] 孙绍俊，郑良臣，李世玺，等. 淄博市博山区农业气候资源及区划[Z].博山区农业区划委员会气候区划专业组，1984.