濰坊市未來氣候變化趨勢分析

袁 靜，封雅瓊，徐劍平

(山東省濰坊市氣象局，山東濰坊 261011)

近年來，全球氣候變暖并未停止，氣候變暖帶來的影響仍不可忽視。政府間氣候變化專門委員會(IPCC)第五次評估報告第一工作組的決策者摘要中指出，過去的130年全球溫度升高了0.85℃，21世紀的全球變暖程度可能超過1.5℃［1］。濰坊市過去的氣候變化趨勢與全球一致，近30年來濰坊市年平均氣溫增加幅度為0.5℃/10a［2］。氣候變化已經對濰坊市農作物的生長發育和產量產生了影響［3-4］，預估濰坊未來氣候變化趨勢，能夠為降低氣候變化脆弱性提供科學依據，對于未來農業生產規劃和促進國民經濟可持續發展具有重要的意義。筆者采用PRECIS(Providing Regional Climate for Impacts Study)［5］模擬的 IPCC《排放情景特別報告》(SRES)［6］的 A2、B2 情景下的氣候情景數據，對濰坊市2021～2050年氣溫、降水等變化趨勢進行分析，為下一步研究未來氣候變化對濰坊市農業生產的影響打下基礎。

1 材料與方法

1.1 研究區概況 濰坊市位于山東半島中部，地跨35°41'～37°26'N，118°10'～120°01'E。總面積 15 859 km2，南北長188 km，東西寬164 km，市域地勢南高北低，南部是山區丘陵，中部為平原，北部是沿海灘涂，山區、平原、灘涂面積分別占總面積的28.7%、57.7%、和13.6%。市域共有大小河流112條，海岸線為東南-西北走向，呈孤形曲線狀，西起淄脈河口，東到膠萊河口，全長143 km。濰坊全境處于北溫帶季風區，背陸面海，屬暖溫帶季風型半濕潤性氣候，冬冷夏熱，四季分明。

1.2 資料來源 該研究所用未來氣候情景數據由中國農業科學院農業環境與可持續發展研究所氣候變化研究室提供，數據包括2021～2050年平均氣溫、最高氣溫、最低氣溫、降水量、降水日數等。

1.3 氣候模式及氣候情景簡介 PRECIS是由英國Hadley氣候中心開發的區域氣候模式，其水平方向的分辨率為50 km×50 km，垂直方向分為19層，界面友好，可以在全球任何區域設置進行區域降尺度。許吟隆等對PRECIS模型在中國區域模擬能力進行了驗證［7-10］，并在站點水平上進行了模擬驗證［11］。筆者選用了SRES A2、B2 2種排放情景。根據我國的國情分析，未來我國應發展經濟與保護環境并重，這與B2情景即區域可持續情景最接近。A2情景考慮了快速的人口增長，與我國人口發展狀況差異很大，但作為一種假設的高排放情景，可以評估在最壞的發展狀況下氣候變化的可能影響。

1.4 研究方法 該研究綜合應用5年滑動平均值和線性傾向估計的方法，分析濰坊市2021～2050年氣溫和降水的變化趨勢。

2 結果與分析

2.1 氣溫變化趨勢

2.1.1 年平均氣溫變化。從2021～2050年A2、B2情景下年平均氣溫的5年滑動平均曲線和線性變化趨勢(圖1)可以看出，2種情景下濰坊市2021～2050年平均氣溫均呈上升趨勢;A2情景下，年平均氣溫在2042年出現了明顯低谷，2042年之前氣溫以波動變化為主，2042年之后氣溫急劇上升;B2情景下年平均氣溫變化趨勢與A2情景基本一致，A2情景比B2情景升溫幅度大;在A2情景下，年平均氣溫將升高0.9℃;在B2情景下，年平均氣溫將升高0.6℃。

從各年代際平均氣溫變化看(表1)，A2、B2情景下，21世紀30年代平均氣溫較前后年代均偏低;A2情景下，各年代內氣溫均呈上升趨勢，21世紀30年代較20年代氣溫上升速率放緩，到了40年代氣溫急劇升高;B2情景下，21世紀20年代氣溫呈下降趨勢，而后20年氣溫呈上升趨勢，且21世紀40年代比30年代氣溫上升得更快。

圖1 未來氣候變化A2(a)和B2(b)情景下濰坊市年平均氣溫變化

表1 2021～2050年濰坊市各年代平均氣溫距平及氣候傾向率

2.1.2 最高氣溫變化。由2021～2050年A2、B2情景下濰坊市年平均最高氣溫變化曲線(圖2)可知，A2、B2情景下，未來濰坊市年平均最高氣溫均呈現出波動上升的趨勢，且A2情景下年平均最高氣溫升高幅度更大;在A2情景下，年平均最高氣溫將升高1.3℃;在B2情景下，年平均最高氣溫將升高0.8℃;A2情景下，年平均最高氣溫在2032年之前平穩上升，之后最高氣溫變化波動劇烈，在2034、2046年先后出現2個低谷，在2041年達到高峰;B2情景下年平均最高氣溫在2031年出現低谷，之后最高氣溫平穩上升，在2045年到達高峰，之后呈現下降趨勢。

圖2 未來氣候變化A2(a)和B2(b)情景下濰坊市年平均最高氣溫變化

將日最高氣溫達到或超過35℃時定義為高溫，逐年統計高溫日數，與氣候基準值相比，距平結果(表2)顯示，2種情景下，濰坊市2021～2050年高溫日數均將增加，A2情景下高溫日數比B2情景下高溫日數增加的多;從各年代變化來看，高溫日數隨著時間呈逐漸增多的趨勢，表明未來出現極端高溫事件的概率逐漸增大。

表2 2021～2050年濰坊市各年代高溫日數距平 d

2.1.3 最低氣溫變化。由圖3可以看出，2021～2050年濰坊市年平均最低氣溫的變化趨勢與最高氣溫變化趨勢一致，均呈波動上升趨勢，B2情景下年平均最低氣溫的波動更為平緩;在A2情景下，年平均最低氣溫將升高1.6℃;在B2情景下年平均最高氣溫將升高1.0℃。由此可見，與最高氣溫變化相比，最低氣溫的升高對未來氣候變暖的貢獻更大。

2.2 降水變化趨勢

2.2.1 年降水量變化。由圖4可見，A2、B2情景下，濰坊市未來30年降水量均呈增加的趨勢，B2情景比A2情景降水量增加的略多;在A2情景下，未來30年濰坊市年平均降水量增加17.9%;在B2情景下，年平均降水量增加21.3%。從各年代際降水量變化看(表3)，A2、B2情景下，3個年代際平均降水量均較常年偏多，總體呈現先增后減的趨勢，其中，21世紀30年代降水量最多;A2情景下，2021～2030年降水量呈增加趨勢，而2031～2040和2041～2050年降水量呈減少趨勢，且2031～2040年較2041～2050年降水量下降幅度更大;B2情景下，各年代內降水量變化趨勢與A2情景變化一致，但2041～2050年比2031～2040年降水量下降得更快。

圖3 未來氣候變化A2(a)和B2(b)情景下濰坊市年平均最低氣溫變化

圖4 未來氣候變化情景下濰坊市年降水量變化

表3 2021～2050年濰坊市各年代降水距平百分率及氣候傾向率

2.2.2 暴雨日數變化。從2021～2050年A2、B2情景下濰坊市日降水量≥50 mm的日數隨時間變化趨勢(圖5)可以看出，A2、B2情景下暴雨日數均較常年多，出現暴雨洪澇災害的風險加大。A2情景下，2021～2050年平均暴雨日數較常年明顯增多，平均增多0.70 d，暴雨日數隨時間變化總體呈增加趨勢，增加趨勢不明顯;從5年滑動平均來看，A2情景下年暴雨日數在2036年之前呈增加趨勢，2036年之后年暴雨日數減少，至2043年降至最少，之后又呈增加趨勢。B2情景下，2021～2050年平均暴雨日數較常年略增，平均增加0.03 d;從5年滑動平均看，B2情景下年暴雨日數在2032年之前呈增加趨勢，2032年之后年暴雨日數減少，至2037年降至最少，之后又緩慢增加。

3 結論與討論

(1)從PRECIS模型模擬結果來看，未來濰坊市氣候變化趨勢與全球一致，2021～2050年濰坊市年平均氣溫、最高氣溫和最低氣溫均升高;年平均氣溫升高0.6～0.9℃，年平均最高氣溫將升高0.8～1.3℃，年平均最低氣溫將升高1.0～1.6℃;未來年高溫日數呈增加趨勢，高溫熱浪幾率增大。

(2)2021～2050年濰坊市年降水量將增加，平均增多17.9% ～21.3%;2031～2040年年平均降水量最多;未來暴雨日數將增加，平均增多0.03～0.70 d，出現暴雨洪澇災害的幾率將增大。

(3)在此僅針對一種氣候模式模擬結果分析了未來氣候變化情景，結果具有局限性，今后考慮運用多種氣候模式模擬的氣候變化情景進行綜合分析，以減少不確定性。

圖5 未來氣候變化A2(a)和B2(b)情景下濰坊市暴雨日數時間序列變化

［1］IPCC，2013:Summary for Policymakers［C］//STOCKER T F，QIN D，PLATTNER G K，et al.Climate Change 2013:The Physical Science Basis.Contribution of Working Group I to the Fifth Assessment Report of the Intergovernmental Panel on Climate Change.New York，USA:Cambridge U-niversity Press，2013:5，18.

［2］高曉梅，秦增良，李樹軍，等.近45年濰坊市氣溫的年際和年代際變化分析［J］.現代農業科技，2008(12):351-354，359.

［3］李樹軍，肖清華，袁靜.濰坊市冬小麥生育期對氣候變化的響應［J］.中國農學通報，2011，27(33):23-27.

［4］劉艷紅，袁靜，李晶晶，等.濰坊市冬小麥生育期氣候因子變化特征及其影響分析［J］.中國農學通報，2013，29(33):62-66.

［5］JONES R G，NOGUER M，HASSELL D C，et al.Generating high resolution climate change scenarios using PRECIS［M］.Exeter，UK:Met Office Hadley Centre，2004:40.

［6］NAKI C'ENOVI C'N，ALCAMO G，DAVIS G，et al.Special Report on Emissions Scenarios［M］.NY，USA:Cambridge University Press，2000:599.

［7］許吟隆，黃曉瑩，張勇，等.中國21世紀氣候變化情景的統計分析［J］.氣候變化研究進展，2005，1(2):80-83.

［8］許吟隆.中國21世紀氣候變化的情景模擬分析［J］.南京氣象學院學報，2005，28(3):323-329.

［9］許吟隆，JONES R.利用ECMWF再分析數據驗證PRECIS對中國區域氣候的模擬能力［J］.中國農業氣象，2004，25(1):5-9.

［10］許吟隆，張勇，林一驊，等.利用PRECIS分析SRES B2情景下中國區域的氣候變化響應［J］.科學通報，2006，51(17):2068-2074.

［11］袁靜.氣候變化對小麥生產的影響及適應措施研究［D］.北京:中國農業科學院，2008:18-20.