枣庄地区气候年景特征分析

鹿翠华，张美玲，苑文华，黄燕玲，丁 洁

1.枣庄市气象局，山东枣庄 277800；2.滕州市气象局，山东滕州 277500

气候状况与农业、能源、植被、人类健康等密切相关，气候年景是一年气候状况的综合表征，是开展气候及气候变化对各个敏感行业影响评估的基础。

枣庄地区是山东省的南大门，素有“鲁南明珠”之称。地处中纬度暖温带季风型大陆性气候区，兼有南方温湿气候和北方干冷气候的特点，具有光照好、积温高、热量丰富、雨量充沛、雨热同期的气候特点。影响农业生产的因素很多，包括耕作制度、土壤、作物遗传、政策和气候等因素。在其他因素相对稳定的情况下，气象因素对农业生产影响较大，是影响粮食丰歉的主要因素。

早在1998年李翠金等[1]就提出了适合长江中下游地区的旱涝气候年景定量化评价方法。近年来，也有不少学者利用不同方法构建了农业气象年景评价模型。孙家民等[2]以降水距平及其表征的旱涝程度为因子，建立了农业气候年景评估模型。邹燕等[3]构建了综合气候年景的评价模型、等级划分标准和历史序列，实现了对福建省低温、高温、雨涝、气象干旱和综合气候年景的定量化评价。

根据《气候年景评估方法》（GB/T 33670—2017），评估分析了近40年枣庄的气候年景，以期为开展气候及气候变化对各个敏感行业影响评估提供参考。

1 资料与方法

1.1 资料

使用枣庄5个国家气象站1970—2020年的逐旬、逐年平均气温、降水资料。

1.2 方法

1.2.1 气温年景指数及等级划分 反映年内气温偏离气候平均值的程度指标。均采用国家气象局2017年发布的气候年景评估方法计算气温年景指数、降水年景指数、气候年景指数和气候年景等级[4]。

式（1）中，It为气温年景指数，Ti,j为第j站、第i旬平均气温，第j站、第i旬平均气温的气候平均值，σi,j第j站、第i旬平均气温的标准差，N为区域内参加统计的站数。

气温年景划分为5个等级，分别是弱、偏弱、中等、偏强、强。气温年景指数对应百分位数阈值划分的气候年景等级（表1）。

1.2.2 降水年景指数及等级划分 反映年内降水偏离气候平均值的程度指标。

式（2）中，Ip为 降 水 年 景 指 数，(SPI30)ij为第j站、第i旬30 d标准化降水指数，为区域内参加统计的站数。

降水年景划分为5个等级，分别是好、较好、一般、较差、差。降水年景指数对应百分位数阈值划分的气候年景等级（表1）。

1.2.3 气候年景指数及等级划分 反映气候年景的指标。

式（3）中，Ic为气候年景指数，It为气温年景指数，Ip为降水年景指数。

气候年景划分为5个等级，分别是好、较好、一般、较差、差。气候年景指数对应百分位数阈值划分的气候年景等级（表1）。

表1 气温、降水及气候年景指数等级

2 结果与分析

2.1 气温年景分析

1981—2020年枣庄地区年平均气温变化呈波动升高趋势（图1a），增幅约为0.46℃/10年；多年的年平均气温为14.7℃，最高值为15.8℃，出现在2017年；最低值为13.2℃，出现在1984年；差值2.6℃。突变检验结果（图1b）并结合累积距平曲线（图1a），确定1997年为突变年。突变前年平均气温为14.0℃，突变后年平均气温为15.1℃，突变后比突变前年平均气温高了1.1℃。随全球气候变暖，枣庄地区也呈现同步升温趋势；突变前气温变化趋势倾向率约为0.53℃/10年，突变后气温变化趋势倾向率约为0.13℃/10年，即自1997年起的近24年气温升温幅度明显减慢。

图1 1981—2020年枣庄地区年平均气温特征曲线（a）和突变检验（b）

1981—2020年枣庄市平均气温年景指数为29.0，整体为波动增强的趋势，其趋势倾向率约为0.79/10年。突变检验结果枣庄地区气温年景指数没有明显的时间突变点。从气温年景指数等级看，近40年气温年景指数等级为弱强对称分布，1级（弱年份）3年、2级（偏弱年份）9年、3级（中等年份）16年、4级（偏强年份）9年、5级（强年份）3年。近18年，枣庄市气温年景指数等级总体为中等偏强年。

2.2 降水年景分析

1981—2020年枣庄地区年平均降水量总体呈波动增多趋势，增幅约为46.95 mm/10年；多年的年平均降水量为795.52 mm，最大值为1 271.12 mm，出现在2003年；最小值为486.88 mm，出现在1988年；差值高达784.24 mm，接近多年的年平均降水量。突变检验结果并结合累积距平曲线确定枣庄地区年平均降水量突变点有2个，分别为2002年和2008年，1981—2002年、2003—2008年和2009—2020年平均降水量分别为733.50 mm、1 007.79 mm和810.88 mm，对应趋势倾向率分别为19.10 mm/10年，-555.21mm/10年和207.45 mm/10年，20世纪80年代一直到21世纪初枣庄地区年平均降水量呈现长时间的缓慢增多趋势，到2003年降水量达到近40年的最大值；2003—2008年有一个短暂的快速锐减趋势；近12年的年平均降水量比1981—2002年多，但远低于2003—2008年，趋势为明显增多。

1981—2020年枣庄地区平均降水年景指数为43.19，整体为极弱的减小趋势，其趋势倾向率约为-0.20/10年。突变检验结果并结合累积距平曲线确定枣庄市降水量年景指数突变点有3个，分别为1993年、1999年和2007年；1981—1993年、1994—1999年、2000—2007年和2008—2020年平均年景指数分 别 为43.95、40.38、45.18和42.51，对应趋势倾向率分别为1.11/10年、-1.00/10年、1.21/10年 和0.60/10年；枣庄地区降水年景指数突变频繁，变化趋势平缓，20世纪90年代中后期为减弱趋势，其他时段均为缓增趋势。从降水年景指数等级看，40年总体中等年份最多，分布均匀，其中1级有4年、2级和4级各有8年、3级共15年、5级有5年；具体看1981—1993年等级分布变化大，1981年、1982年、1985年和1986年为3级（中等年份），1983年为2级（偏弱年份），1984年为5级（强年份），1987年 为1级（弱 年 份）；1994—1999年 为偏弱年份，6年中1级有3年，3级有3年，未出现其他等级；2000—2007年为较强年份，8年中未出现1级，2级、3级各出现1年，4级有4年，5级有2年；近13年总体为中等年份，13年中未出现1级，2级有5年，3级有6年，4级和5级各有1年。

2.3 气候年景分析

1981—2020年枣庄市平均气候年景指数为158.61（图2a），整体为波动略增强的趋势，其趋势倾向率约为0.21/10年。突变检验结果显示枣庄气候年景指数没有明显的时间突变点（图2b）。从气候年景指数等级看，枣庄地区40年气候年景指数等级为完美的对称分布，其中1级（好年景等级）和5级（差年景等级）各有4年，2级（较好年景等级）和4级（较差年景等级）各有8年，3级（一般年景等级）有16年，可见枣庄地区气候年景总体为中等，时有好、差气候年景出现，总体有利于工业和农业生产。

图2 1981—2020年枣庄地区气候年景指数特征曲线（a）和突变检验（b）

3 结论

（1）随全球气候变暖，枣庄地区也呈升温趋势；1997年为枣庄气温突变年，突变后比突变前年平均气温高了约1℃，但突变后升温幅度减慢。近40年，枣庄地区平均气温年景指数整体为波动增强的趋势；近40年，枣庄地区气温年景指数等级为弱强对称分布，近18年，枣庄地区气温年景总体为中等偏强年。

（2）近40年，枣庄地区年平均降水量总体呈波动增多，20世纪80年代到21世纪初枣庄地区年平均降水量整体为缓慢增多趋势，到2003年降水量达到近40年的最大值；近12年的年平均降水量为快速增多趋势。近40年枣庄地区平均降水年景指数为极弱的减小趋势，但枣庄地区降水年景指数突变频繁，20世纪90年代中后期为弱的减弱趋势，其他时段均为缓增趋势。从降水年景指数等级看，近40年总体中等年份最多，分布很均匀，近13年总体为中等年份。

（3）近40年，枣庄地区的平均气候年景指数为波动略强的趋势。从气候年景指数等级看，枣庄地区近40年气候年景指数等级为完美的对称分布，枣庄地区气候年景总体为中等，时有好、差气候年景出现，比较有利于工农业生产。