枣庄市台儿庄区近40年气候变化分析

王 超，史恩路，李 冰，张 慧，季英康

枣庄市台儿庄区气象局，山东枣庄 277400

全球气候变化影响着人类的生存和发展，已经成为环境、科技、经济、政治和外交等多学科、多领域交叉的综合性重大战略问题[1]。根据政府间气候变化专业委员会IPCC第6次评估报告，相较1850—1900年，2011—2020年全球地表平均气温上升1.1 ℃[2]。肖风劲等[3]根据不同的气候变化情景，分析了气候变化对我国农业生产的影响，主要包括作物的种植结构、区域布局、产量和品质等方面。郭建平[4]介绍了气候变化对我国农业生产影响研究的现状、进展及发展趋势，并详细分析了气候变化对农作物生长发育和产量的影响，以及对农作物品种分布、农作物种植方式和气候资源利用率等方面的影响。许多学者研究省、市气候变化特征，认为气候显著变暖，降雨量年际间大幅波动和日照时数显著下降影响水热资源平衡性，对各类农作物正常生长发育和作物病虫害发生产生很大影响。同时，相关学者认为，预计在2080年气候变化将导致中国国内生产总值下降1.4%、粮食作物减产7.4%、畜牧业减产5.9%。气候变化还会增加极端气候事件发生的频次和强度。对全球及我国的气候变化研究已经很多，但是对于区域性的气候研究相对较少。本研究通过分析枣庄市台儿庄区1981—2020年近40年气温、降水、日照资料，找出3种气象因子的年、季变化规律，并利用世界气象组织提出的气候异常的判断标准找出气候异常的年份，为政府防灾减灾、作物种植和旅游等提供服务依据。

1 资料来源与研究方法

1.1 研究区域概况

台儿庄区位于117°23′～117°50′E，34°28′N34°44′N之间，东西总长37.2 km，南北宽约28.75 km，总面积为538.5 km2。

台儿庄区属暖温带大陆性季风气候区，常年平均气温为14.8 ℃，年平均降水量为856.9 mm，年平均日照时数为2 062.1 h。全年最多风向为东北风，平均风速为2.3 m/s。

1.2 资料来源

根据台儿庄国家基本气象站（站号：58025）1981—2020年的降水量、平均气温、日照时数等气象资料进行统计和分析。

1.3 研究方法

计算年、季平均气温，年、季降水量和年、季日照时数，与历年值对比分析，使用线性倾向估计法分析枣庄市台儿庄区近40年气温、降水量和日照的变化趋势，并通过分析得到异常变化的情况和特征。

2 气候变化特征分析

2.1 平均气温变化特征

2.1.1 平均气温的年变化 台儿庄区1981—2020年年平均气温为14.5 ℃，并且以0.516 ℃/10年速度逐渐上升，由图1看出：1981—1997年年平均气温基本低于平均值，为低温阶段，最低气温出现在1984年为13.1 ℃，较历年平均气温值偏低1.4 ℃。1997—2020年年平均气温基本高于平均值，为高温阶段，最高温度为15.6 ℃，出现在2017年，较历年平均气温偏高1.1 ℃。最高值与最低值间相差2.5 ℃。

图1 1981—2020年枣庄市台儿庄区年平均气温变化

2.1.2 平均气温的季节变化 由图2～图5可知，枣庄市台儿庄区1981—2020年4个季节的平均气温均为升高态势，增温程度由大到小依次为春、冬、秋、夏。

图2 1981—2020年枣庄市台儿庄区春季平均气温变化

图3 1981—2020年枣庄市台儿庄区夏季平均气温变化

图4 1981—2020年枣庄市台儿庄区秋季平均气温变化

图5 1981—2020年枣庄市台儿庄区冬季平均气温变化

春季平均气温为14.7 ℃，趋势率为0.665 ℃/10年。最低气温12.3 ℃出现在1991年，最高气温16.9 ℃出现在2014年，最高与最低相差4.6 ℃。1981—1999年春季平均气温基本低于平均值，为低温阶段，1999—2020年春季平均气温基本高于平均值，为高温阶段。

夏季平均气温为26.2 ℃，趋势率为0.378 ℃/10年。最低气温25.0 ℃，分别出现在1982、1989、1993和2003年，最高气温27.8 ℃出现在2018年，最高与最低相差2.8 ℃，1981—1993年夏季平均气温基本低于平均值，为低温阶段，1993—2020年夏季平均气温基本高于平均值，为温度较高阶段。

秋季平均气温为15.5 ℃，趋势率为0.471 ℃/10年。最高气温17.4 ℃出现在1998年，最低气温13.3 ℃出现在1981年，最高与最低相差4.1 ℃。秋季平均气温波动较为平稳，趋势率较低，高低温阶段不明显。

冬季平均气温为1.6 ℃，趋势率为0.547 ℃/10年。最低气温-0.3 ℃出现在1983年，最高气温3.9 ℃出现在2019年，最高与最低相差4.2 ℃。1981—1996年冬季平均气温基本低于平均值，为低温阶段，1996—2020年冬季平均气温基本高于平均值，为高温阶段。

2.2 降水量的变化特征

2.2.1 降水量的年变化 枣庄市台儿庄区1981—2020年的年降水量变化呈现波动性，平均年降水为835.7 mm，以43.3 mm/10年的速度增加，由图6可知，1981—1997和2009—2015年，这2个阶段降水较少，为降水偏少年段。1998—2008年的降水相对较多，为降水偏多年段。最多降水量为1 377.3 mm，出现在2003年。最少降水量为463.3 mm，出现在1999年，最多与最少降水相差914.0 mm。近40年降水波动基本稳定，整体趋于上升。

图6 1981—2020年枣庄市台儿庄区年降水量变化

2.2.2 降水量的季变化 近40年枣庄市台儿庄区春、夏、秋、冬季降水呈现增多态势。春季平均降水为135.7 mm，占全年降水的16.2%，最多降水356.4 mm，出现在1998年，最少降水49.7 mm，出现在2000年，两者相差306.7 mm，趋势率为2.2 mm /10年。夏季平均降水为511.1 mm，占全年降水的61.2%，最多降水915.7 mm，出现在2003年，最少降水197.8 mm，出现在1999年，两者相差717.9 mm，趋势率为34.2 mm/10年。秋季平均降水为143 mm，占全年降水的17.1%，最多降水396.9 mm，出现在1987年，最少降水20.9 mm，出现在2001年，两者相差376 mm，趋势率为0.3 mm /10年。冬季平均降水46.6 mm，占全年的5.6%，最多降水137.7 mm，出现在2019年，最少降水1.0 mm，出现在1987年，两者相差136.7 mm，趋势率为6.7 mm/10年。对降水呈上升趋势贡献最大的是夏冬两季，夏季降水上升趋势远大于其他三季，随着年降水量逐年增加，更多的降水集中在夏季，夏季的防汛压力将越来越大。

2.3 日照时数的变化特征

2.3.1 日照时数的年变化 枣庄市台儿庄区1981—2020年的年日照时数小幅波动变化，年平均日照时数为2 078.30 h，以70.5 h /10年的速度减少。由图7可知，最多年日照时数为2 332.6 h，出现在1983年，最少年日照时数1 709.0 h，出现在2015年，最多与最少日照时数相差623.6 h。近40年日照时数波动基本稳定，整体趋于下降。

图7 1981—2020年枣庄市台儿庄区年日照时数变化

2.3.2 日照时数的季变化 近40年枣庄市台儿庄区夏、秋、冬3个季节日照时数均呈减少趋势，春季日照时数呈缓慢增多趋势。春季年平均日照时数为611.00 h，占全年日照时数的29.4%，最多日照时数771.7 h，出现在2001年，最少日照时数474.1 h，出现在1998年，两者相差297.6 h，分布较不均匀，趋势率为0.5 h /10年。夏季年平均日照时数为543.64 h，占全年日照时数的26.2%，最多日照时数711.3 h，出现在1997年，最少日照时数366.8 h，出现在2008年，两者相差344.5 h，分布较不均匀，趋势率为-26.4 h /10年。秋季年平均日照时数为494.29 h，占全年日照时数的23.8%，最多日照时数646.4 h，出现在1998年，最少日照时数354.8 h，出现在2015年，两者相差291.6 h，分布呈现不均匀性，趋势率为-22.8 h /10年。冬季年平均日照时数427.30 h，占全年的20.6%，最多日照时数522.4 h，出现在1996年，最少日照时数278.4 h，出现在1989年，两者相差244.0 h，分布较不均匀，趋势率为-15.0 h/10年。对日照时数呈下降趋势贡献最大的是夏季，夏季日照时数下降趋势远大于其他三季，随着年日照时数逐年下降，对一些台儿庄的夏季作物将产生很大的影响。

2.4 气候因子异常分析

标准差是形容数据相对其平均值离散程度的统计量，所以将距平均值达到标准差2倍以上作为对天气、气候异常的判断标准。

气温异常分析。1981—2020年年平均气温为14.5 ℃，极端最高值为15.6 ℃，极端最低值为13.1 ℃，标准差为0.7。气温异常偏低为14.5 -2×0.7= 13.1 ℃，气温异常偏高为14.5+ 2×0.7 =15.9 ℃。近40年的平均气温只有1984年（13.1 ℃）为气温异常偏低年，无气温异常偏高年。说明枣庄市台儿庄区1984年前后开始，气温缓慢上升，并且波动较小。

降水异常分析。1981—2020年平均年降水量为835.7 mm，年最多降水为1 377.3 mm，年最少降水为463.3 mm，标准差为209.7。降水异常偏少为835.7-2×209.7=416.3 mm，降水异常偏多为835.7+ 2×209.7 =1 255.1 mm。则降水异常偏多年为2003年（1 377.3 mm）和2005年（1 276.6 mm），无降水异常偏少年。

日照时数异常分析。1981—2020年年平均日照时数为2 078.3 h，最多日照时数为2 491.2 h，最少日照时数为1 709.0 h，标准差为180.2。日照异常偏少年份日照时数为2 078.3-2×180.2=1 717.9 h，日照异常偏多年份日照时数为2 078.3+2×180.2=2 438.7 h。则异常偏少年为2015年（1 709.0 h），异常偏多年为1997年（2 491.2 h）。

3 结论

3.1 年平均变化

研究表明枣庄市台儿庄区近40年的年平均气温以0.516 ℃/10年的速度逐渐升高，其中基本以1997年为分界线，1997年前气温相对较低，之后气温则相对较高。降水波动较小，整体趋于上升，平均降水量以43.3 mm/10年的速度增多。日照时数波动较小，以70.5 h/10年的减少。

3.2 季平均变化

台儿庄近40年各季平均气温均呈上升趋势，上升幅度从高到低分别为春、冬、秋、夏季。各季降水量均呈缓慢上升趋势。其中夏季降水量的上升趋势相较于其他三季更为明显，随着年降水量逐年提升，更多的降水集中在夏季，夏季的防汛压力将越来越大。夏、秋、冬季平均日照时数呈缓慢下降趋势，春季则为上升。对日照时数呈下降趋势贡献最大的是夏季，达到26.4 h /10年。

3.3 异常情况

近40年枣庄市台儿庄区气温异常年份仅出现1984年一个气温异常较低年，平均气温为13.1 ℃。降水异常偏多年份为2003、2005年，降水量分别为1 377.3 mm和1 276.6 mm，无降水异常偏少年份。日照时数异常偏少年份为2015年，年日照时数为1 709.0 h，异常偏多年为1997年，年日照时数为2 491.2 h。

4 讨论

全球气候变化是由自然因素和人为因素共同作用引起的，人类活动产生的温室气体排放是导致全球变暖的原因。过去的40年，枣庄市台儿庄区的气候灾害频繁出现，且逐渐增多。尤其是在过去的10年，暴雨、干旱和霜冻出现的频率超过历史上的最高水平。面对气候的异常变化，气象部门应转变服务方式、拓宽服务渠道，提高公众对气象灾害的注重程度，发挥气象防灾减灾第一道防线作用。