四川气候变化及极端天气事件分析

罗 玲

(四川大学建筑与环境学院 四川 成都 610065)

引言

气候变化对人类生产生活影响显著，多年以来一直受到广泛的关注，其中气候变化中的突变与转型尤为突出。从气象学角度来看气候变化，指的是长时间的气候转换或改变发生在全球、一个区域或特定地点，是以某些或所有的与平均天气状况有关的特征，例如气温、风场和降水量等要素的变化来度量的[1]。气候变化这一词语，对于多数人来说已是耳熟能详的，人们对气候变化感受最深的就是气候变暖，尤其是近几十年来出现频繁的暧冬现象。可以这样理解，地球气候系统正在发生着一次变动，这次变动是以变暖为主要特点的，而且这种变暖已经是一个事实。近年来，干旱、洪、暴雨、热浪等天气和气候极端事件，不仅出现更加频繁，而且给社会、经济和人类生活造成了重大的危害和损害[2-3]。

一、研究资料及方法

(一)研究资料

气象资料来自于中国气象局国家气象信息中心网站的《中国地面国际交换站气候资料日值数据集》，选取四川11个中国地面国际交换站：56146甘孜，56172马尔康，56182松潘，56187温江，56257理塘，56469九龙，56492宜宾，56571西昌，56671会理，57237万源，57411高坪区，用这11个中国地面国际交换站的气候资料温度、降水的日值、月值数据，时间长度为近30年。

极端天气事件的定义参考中国气象局制定标准(中国国家气象局，1990)，将日最高气温高于35℃定义为高温日，日最低气温低于-10℃定义为低温日，将日最大风速大于17m/s定义为大风日，将日降水量大于50mm定义为强降雨日。

(二)气象数据预处理

本文所用的是四川省地面国际交换站的气象数据，该数据的气象要素有平均温度0.1℃、日最高气温0.1℃、日最低气温0.1℃、20-20时降水量0.1mm、平均风速0.1m/s。数据中的降雨量数值显示32700时，表示降雨量为微量，本文用0将之代替[4]。数据源的极大风速、日照时数、最大风速中有很多数值为32766，这是表示的数据缺失，由于这些字段过度缺乏，本文直接删除这些含有大量缺失值的字段[5]。首先将所有交换站的所有气象要素按年汇总，再将四川盆地选取的4个交换站汇总，将川西高原选取的7个交换站汇总。汇总内容为年平均温度、年最高温度、年最低温度、年平均风速、高温日、低温日和暴雨日。

(三)研究方法

本研究采用基于气象数据的统计分析方法。气候变化的分析主要从两方面分析，包括连续的气候变化趋势和不连续的气候突变[6]。气候变化趋势分析的方法采用累积距平法，气候突变分析的方法采用M-K检测[7-8]。

二、四川区域气候变化及极端天气事件分析

四川以龙门山-大凉山一线为界，川西高原及川西南山地在西部，四川盆地及盆緣山地在东部。由于四川东西两部分气候差异明显，将四川分为两部分进行分析，前者命名为川西高原，后者命名为四川盆地，川西区值由甘孜、马尔康、松潘、理塘、九龙、西昌、会理7个交换站的算数平均值代表，川东区值由温江、宜宾、万源、高坪区4个交换站的算数平均值代表。

区域气候变化是以不同时期的温度、降水和风速等气候要素的统计量的差异反映。气候变化更多的是利用气候的平均状态的改变来体现的。本文以年平均气温的变化来表征区域气温变化，而用年降水量的变化来表征区域降水量变化。极端天气事件用高温日、低温日、暴雨日和大风日反映，统计极端天气事件发生日数，进行统计分析。

(一)气温变化及极端气温事件分析

极端气温事件包括极端高温事件和极端低温事件，气温变化分析通过趋势分析表示[9-10]。

图1(左1)是四川盆地近30年平均气温序列的突变检验图。图中两条水平直线为α=0.05显著性水平临界值，实曲线为UF(k)，虚曲线为UB(k)。图中UF(k)曲线显示在1985年到1996年年平均气温在波动中变化，1997年到2010年有一个明显的升温趋势，从2010年至2015年平均气温呈下降趋势。同时由于UF(k)和UB(k)两条曲线存在明显的交点且该交点在临界线内，说明年平均气温存在显著的突变时刻。根据UF(k)曲线和UB(k)曲线的交点位置，确定四川盆地近30年年平均气温趋势出现突变，具体突变点是在1997年，说明四川盆地年平均气温在1997年附近可能发生了突变。2001年这种增加趋势均大大超过了显著性水平为0.05的临界线，也超过了显著性水平为0.01的临界线，说明这种上升趋势呈现出显著的特征。同理可分析出四川盆地、川西高原的年平均气温、最高气温、最低气温的趋势特征和突变情况。

图1四川盆地年平均(左1)、年平均最高(左2)、年平均最低(左3)气温曼-肯德尔统计量曲线，川西高原年平均(右1)、年平均最高(右2)、年平均(右3)气温曼-肯德尔统计量曲线(两条水平直线为α=0.05显著性水平临界值)

图中两条水平直线为α=0.05显著性水平临界值，实曲线为UF(k)，虚曲线为UB(k)。

(二)高温日、低温日

四川日最高温度大于等于35℃的地区仅四川盆地的4个国际地面交换站，因此本文对高温日的分析体现在四川盆地。四川日最低温度小于等于-10℃的地区仅川西高原的7个国际地面交换站，因此本文对低温日的分析体现在川西高原。

根据图2(左)，近30年四川盆地高温日数的线性倾向表现出明显的上升趋势，平均约每10年就有增加2.9天的趋势。1994年和2006年分别出现高点，高点的位置呈逐渐上升趋势，说明最高温也在逐年上升。1987年、1993年、1999年、2005年、2008年和2012年出现相对低点，低点的位置呈逐渐上升趋势。1985年至2004年高温日数变化曲线波动较小，之后变化波动较之间大。M-K分析四川盆地高温天数从1985年至2015年呈现波动中上升的趋势，2004年这种趋势超过α=0.05显著性水平临界值，增加趋势明显，与趋势图分析结果基本吻合。

根据图2(右)，近30年川西高原低温日数的线性倾向呈现明显的下降趋势，平均约每10年就有减少1.9天的趋势。1992年和2008年分别出现高点，分别为30天和25天，高点的位置呈逐渐下降趋势，说明最低温也在逐年上升。1988年、1995年和2006年出现相对低点，低点的位置呈逐渐下降趋势。1985年至2004年高温日数变化曲线波动较小，之后变化波动较之间大。M-K分析川西高原低温天数从1985年至2015年呈现波动中下降的趋势，2004年这种趋势超过α=0.05显著性水平临界值，下降趋势明显，与上图分析结果基本吻合。

图1985-2015年四川盆地高温(左1)、川西高原(右1)低温天数趋势图，四川盆地高温(左2)、川西高原低温(右2)天数曼-肯德尔统计量曲线图(直线为α=0.05显著性水平临界值)

(三)降水、暴雨及风速

由于篇幅有限，省略降水、暴雨及风速分析图，分析结果为：1985年以来四川盆地降水量总体上是增加趋势，川西高原降水量总体上基本保持不变。1985年以来四川盆地的风速总体上呈现略微下降趋势，川西高原降水量总体上呈现上升趋势。

三、结论

第一，气候变化特征及趋势。1985年至2015年间四川省年平均气温和年最高气温都呈现上升趋势，最低气温未呈现显著地变化趋势。四川盆地和川西高原年平均温度存在差异，四川盆地气候倾向率为0.39℃/10a，略高于川西高原0.34℃/10a，均发生突变，突变时间有差异。四川省气候变暖的趋势明显，尤其是近年来气候变暖的趋势更加的显著。1985年以来四川盆地降水量总体上是增加趋势，川西高原降水量总体上基本保持不变。1985年以来四川盆地的风速总体上呈现略微下降趋势，川西高原降水量总体上呈现上升趋势。四川气候变化未来可能将呈现上升趋势，这也显示了四川气候变化与全球气候变化具有同步性。

第二，高温日、低温日和暴雨日分析。四川盆地的高温日数呈现明显的上升趋势，平均约每10年增加2.9天，在2002年发生突变，且突变显著。川西高原低温日数的线性倾向呈现明显的下降趋势，平均约每10年减少1.9天，在1994年、200年均发生突变。四川盆地和川西高原的暴雨天数基本保持不变。

总之，在气候变暖的背景下，四川极端天气气候的频率和强度呈现增加趋势，灾害性天气的致灾风险也在增加，因此不仅须提高防灾的意识，而且应提高对防灾的能力[11-13]。