淮北市气温和降水空间分布特征分析

张红林 顾检选 周景春

摘要利用2008—2017年淮北市各站的气象资料，采用统计学方法，分析近10年淮北市气温和降水的时空分布特征。结果表明，近10年淮北市年平均气温由北向南、年平均最低气温由西向东趋于升高，年平均最高气温和最低气温≤0℃、最高气温≥35℃的天数自西向东趋于减少，但趋势不明显;四季降水量、雨日空间差异显著，四季降水量具有明显的纬向分布特征，并表现出显著的季节性差异;全年和春秋冬季雨日纬向分布特征明显。

关键词气温;降水量;雨日;空间差异;淮北市

中图分类号S16文献标识码A

文章编号0517-6611（2019）01-0227-05

doi：10.3969/j.issn.0517-6611.2019.01.067

开放科学（资源服务）标识码（OSID）：

气温和降水不仅影响着工农业的生产发展，而且直接影响着人们的日常生活和生态环境。国内外已有不少学者对不同区域的气温和降水时空变化进行分析[1-3]，但针对局部研究仍比较少[4-5]。吉辰等[4]研究表明，上海嘉定区气温和降水的空间非均匀性特征显著。丁仁海[5]研究指出，九华山年降水量比丘陵地区多34.1%，且降水集中在5—9月。笔者利用统计学方法，分析淮北市气温和降水时空分布特征，揭示小尺度局部区域气温和降水的时空演变规律，为中长期预报精细化制作和为农服务提供参考与启示。

1资料与方法

1.1研究区域概况

淮北市地处黄淮平原南缘、淮北平原中部（116°23′～117°02′E、33°16′～34°14′N），南北长150km，东西宽50km，辖1县3区（濉溪县和相山、杜集、烈山区），土地面积2741km2，人口215.3万，是国家和安徽省重要的粮食、畜禽等农副产品生产基地。地势自西北向东南微倾，除东北部有少量低山地形分布外，其余为广阔平原。以横贯平原中部的古运河（今宿永公路）为界，北部为黄泛冲积平原区，南部为古老河湖沉积平原。属暖温带半湿润季风气候区，季風明显，四季分明;气候温和，雨量适中;春温多变，秋高气爽，冬季寒冷干燥，夏季炎热多雨。年日照时数2313.9h，平均气温15.7℃，降水量849.6mm，蒸发量1648.4mm，空气相对湿度71%，无霜期217d。全年以东风为主，平均风速

为1.9m/s（相当于2级风）。耕地135988hm2，以小麦-夏玉米、小麦-夏大豆为主。

1.2资料获取

淮北市境内有2个国家气象站、32个加密自动站。其中34个站点都有降水数据，但仅14个站点有气温数据。根据安徽省气象信息中心审核形成的A文件，获取2008—2017年逐日最高气温、最低气温、平均气温和降水量，雨日统计降水量≥0.1mm天数。数据经安徽省气象信息中心业务质量控制，准确无误。气象站分布情况如图1。

站点经纬度来自网络（http：//www.gpsspg.com/）。输入站点名称（镇村），获取经纬度，取腾讯高德地图的数据，保留4位以上小数。

1.3数据处理与分析

利用EXCEL2003进行数据处理和做图，计算变异系数;利用DPSv7.05进行相关和方差分析。

四季划分：将3—5月、6—8月、9—11月、12月—次年2月划分为春季、夏季、秋季和冬季。

经纬度：考虑到经纬度空间距离较大，进行统计分析时按分计，即N=（纬度-33）×60，E=（经度-116）×60。

方差分析：将气象台站作为处理，将年度作为区组（重复），进行随机区组单因素方差分析、LSD法多重比较。

2结果与分析

2.1气温和降水概况

2008—2017年淮北市年平均气温15.4℃，比濉溪站历年平均（15.3℃）高0.1℃;日最高气温年平均（简称高平）20.9℃，比濉溪站历年平均（20.1℃）高0.8℃;日最低气温年平均（简称低平）11.0℃，比濉溪站历年平均（9.3℃）高1.7℃;最低气温≤0℃的出现在11月—次年4月，全年65.0d;最高气温≥35℃的出现在5—8月，全年22.2d。淮北市平均年降水量624.8～858.9mm，年际差异显著，8年低于濉溪站历年平均（837.9mm）;雨日87.1～111.1d，平均98.7d，比濉溪站历年平均（93.7d）多5.0d。

2.2气温和降水的变异系数

2.2.1离散程度。

淮北市月均温的变异系数（CV）1月最大，达23.1%;12月次之，为13.5%;2月居第三，是5.2%;其余月份为0.5%～3.3%。月降水量CV9月最大，达29.4%;2月次之，为24.6%;其余月份为9.1%～13.3%。月雨日CV

1月最大，达17.9%;12月次之，为13.6%;3月居第三，是

13.3%;其余月份为5.9%～11.1%。由此可见，冬季月均温、

雨日和2月、9月降水量站点间差异较大。总体上变异系数从大到小依次为降水量、雨日、均温，这说明降水量的空间差异较大，气温的空间差异较小。

2.2.2月际变化。

从图2可看出，均温、雨日变异系数的月际变化趋势为开口向上的抛物线，其方程分别为T=23.7-7.203m+0.515m2（F=14.885**）、D=20.9-4.135m+0.286m2（F=31.576**），最小值都在7月;而降水量变异系数的月际变化为双峰曲线，峰值间为开口向上的抛物线变化趋势，其方程为P=47.8-14.416m+1.338m2（F=15.779**），最小值出现在5月。

2.3不同站点的气温

从表1可看出，2008—2017年淮北市年均温为15.1～16.0℃，五沟、五铺、杨柳3站较低，博庄、淮北、孙疃矿3站较高;年高平20.5～21.3℃，濉溪、杨柳、五沟、陈集4站较低，孙疃矿、岳集2站较高;年低平10.4～11.9℃，五铺、岳集、化家湖、五沟4站较低，博庄、淮北2站较高;最低气温≤0℃天数全年有54.1～74.2d，博庄、淮北2站较少，五铺、岳集、化家湖3站较多;最高气温≥35℃天数全年有15.8～28.4d，濉溪站最少，岳集、孙疃矿2站较多。可见，城市热岛效应主要表现为平均气温、最低气温高，低温天数少。

相关分析表明，同一指标不同站点间极显著正相关，r≥0.996，且距离越近相关系数越大。同月高平与高温（最高气温≥35℃）天数呈极显著正相关，r为0.796～0.968，岳集、孙疃矿和南坪附近高温强度大、时间长，夏玉米、夏大豆遭遇高温热害可能性大。同月低平与低温（最低气温≤0℃）天数呈极显著负相关，r为-0.966～-0.827，12月—次年2月五铺、岳集、化家湖、杨柳、五沟和百善周边低温强度大、时间长，越冬期麦苗受冻较重;4月五铺、岳集、化家湖和五沟周围低温强度大、时间长，小麦遭遇穗部冻害可能性大。年均温与纬度呈正相关，由北向南趋于升高;年低平与经度呈正相关，由西向东趋于升高;而年高平和最低气温≤0℃、最高气温≥35℃的天数与经度呈负相关，自西向东趋于减少，但均未达显著水平（表2）。

2.4不同站点的降水

2.4.1降水量。

分析表明，区域内站点间年降水量呈直线正相关，且距离越近相关性越强;但不同站点与之相关显著的站点数不一，为7～32站。双堆、白沙、淮北、任集、尤沟、陈集和五沟7站仅与21.2%～45.5%站呈显著直线正相关。降水量空间差异显著，F值冬季>夏季>秋季>春季。

2008—2017年淮北市春季降水量31.8～271.3mm，10年平均115.60～163.69mm，占年降水量的15.51%～19.95%;陈集站最多，与岳集、白沙、临涣、百善和双堆等9站差异不显著;四铺站最少，与烈山、任集、化家湖、古饶、朔里和新蔡等21站差异不显著。夏季降水量164.3～730.9mm，年均降水量318.4～475.3mm，占年降水量的41.91%～55.21%;双堆最多，与陈集、南坪和童台闸3站差异不显著;刘桥最少，与濉溪、烈山、渠沟、铁佛和五铺中学等24站差异不显著。秋季降水量46.0～688.0mm，年均降水量165.8～305.5mm，占年降水量的22.32%～35.26%;五沟最多，显著高于其他站;童台闸最少，与相山、博庄、烈山、徐楼、新蔡和化家湖等23站差異不显著。冬季降水量4.9～260.3mm，年均降水量35.6～68.2mm，占年降水量的5.19%～8.59%;陈集最多，与南坪、五铺中学、朔里和白沙4站差异不显著;铁佛最少，与博庄、相山、濉溪、童台闸、新蔡和烈山等22站差异不显著。全年降水量432.6～1206.3mm，年均降水量666.5～911.0mm;陈集最多，与双堆、南坪、五沟和白沙4站差异不显著;铁佛最少，与徐楼、渠沟、化家湖、新蔡、烈山和刘桥等20站差异不显著（表3）。

2.4.2雨日。

分析表明，区域内站点间年雨日呈直线正相关，且距离越近相关性越高;但不同站点与之相关显著的站点数不一，为4～32站。赵集、古饶、马桥和博庄4站仅与12.1%～42.4%站呈显著直线正相关。雨日空间差异显著，F值冬季>春季>秋季>夏季。

2008—2017年淮北市春季雨日11～48d，年均20.2～27.2d，占年雨日的22.51%～26.74%。五铺中学站最多，与陈集、白沙、五沟、渠沟、童台闸和双堆等19站差异不显著;淮北站最少，与古饶、朔里、相山、新蔡、烈山和濉溪等15站差异不显著。夏季雨日20～59d，年均29.8～34.9d，占年雨日的28.57%～35.54%;杨柳最多，与童台闸、卧龙湖、朔里、化家湖、孙疃矿和双堆等15站差异不显著;五沟最少，与任集、濉溪、白沙、刘桥、祁集和百善等28站差异不显著。秋季雨日13～63d，年均24.1～31.7d，占年雨日的25.71%～30.32%;太平村最多，与五铺中学、双堆、化家湖、南坪、卧龙湖和四铺6站差异不显著;淮北最少，与刘桥、徐楼、烈山、渠沟、相山和濉溪等22站差异不显著。冬季雨日2～52d，年均13.0～22.1d，占年雨日的14.30%～20.02%;五铺中学最多，显著高于其他站;淮北和濉溪最少，与相山、新蔡、古饶、马桥、烈山和濉溪等20站差异不显著。年雨日71～153d，年均88.7～110.4d;五铺中学最多，与双堆、杨柳、化家湖、太平村、陈集、南坪、童台闸7站差异不显著;淮北和濉溪最少，与刘桥、古饶、马桥、相山和烈山等10站差异不显著（表4）。

2.4.3降水与经纬度的关系。

淮北城区地处东北部边缘，城区气象站经纬度较高（116°47.7′～116°54.4′E，33°56.7′～33°62.9′N）。从图3可以看出，夏季和全年的降水量从南到北总体上呈减少趋势，但在33°50′～33°55′N有一个谷底（低值区），这是由于城市雨岛效应[6]所致。进一步分析表明，夏季和全年降水量与经纬度呈二次曲线关系，随经纬度升高（向北偏东移动）先减少，减少到一定程度又趋于增加，城市雨岛效应由经纬度二次项来反映，低值点为116°39.9′E33°51.0′N、116°40.0′E33°54.2′N，低值区在铁佛—徐楼、烈山—刘桥一线附近;春季降水量与纬度呈二次曲线关系，还与经度负相关，低值区在卧龙湖—马桥一线（33°49.1′N）附近;冬季降水量与纬度呈二次曲线关系，低值区在烈山—刘桥一线附近;冬春季城市雨岛效应由纬度二次项来反映。从二次项系数可以看出，城市雨岛效应夏季>春季>冬季，秋季城市雨岛效应不明显（表5）。由此可见，降水量具有明显的纬向分布特征，并表现出显著的季节性差异。

相关分析表明，全年和春秋冬季雨日与纬度均呈负相关，而夏季雨日与经度近似正相关（P=8.99%）。纬度每降低10分（约南移18km），春季雨日增加0.97d，秋季增加0.56d，冬季增加0.85d，全年增加2.26d;经度每降低10分（约西移15km），夏季雨日减少0.44d。全年和春秋冬季雨日纬向分布特征明显。

3结论与讨论

（1）影响气温空间分布的因素很多，主要是宏观地理条件（所处经纬度、离大水体的远近以及宏观的气候背景条件等）、局地地形条件（海拔、坡度、坡向、遮蔽度等）以及下垫面性质（土壤、植被状况等）等[7]。研究表明，2008—2017年淮北市14站年均温由北向南趋于升高，年低平由西向东趋于升高，年高平和最低气温≤0℃、最高气温≥35℃的天数自西向东趋于减少，但相关性未达显著水平。同一指标不同站间呈极显著正相关，同月高平与高温天数呈极显著正相关，低平与低温天数呈极显著负相关。

（2）一个地方降水的多少主要受经纬度、海拔的影响，还受地形因素的影响。研究表明，2008—2017年淮北市34站四季降水量、雨日空间差异显著，四季降水量具有明显的纬向分布特征，并表现出显著的季节性差异;全年和春秋冬季雨日纬向分布特征明显。

（3）淮北市南北相差1个纬度，东西相差0.8个经度。降水量、雨日的空间差异显著。10年平均春、夏、秋、冬季降水量极差分别为48.1、156.9、139.7、32.7mm，全年极差达245.2mm。区域内降水多寡并存。要加强农田基本建设，开挖、疏通排水沟，新建、修复桥涵，切实做到旱能灌、涝能排。抓住有利时机，实施人工增雨作业。大运河沿线至烈山—刘桥一线是人工增雨的重点区域。

（4）全球气候变暖已经成为不争的事实。农业是受全球气候变化影响最大、最直接的行业之一，尤其是作为农业主体的作物生产与粮食安全[8]。降水量和雨日空间差异显著，相近站间显著正相关。为此，在分析气候条件对作物产量的影响时，要参照试验田最近气象站的降水数据。

参考文献

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