涇陽縣近58年氣候變化特征分析

尚小寧,趙新瑩,高 峰,張益興,馬 莉

(涇陽縣氣象局,陜西涇陽 713700)

涇陽縣近58年氣候變化特征分析

尚小寧,趙新瑩,高 峰,張益興,馬 莉

(涇陽縣氣象局,陜西涇陽 713700)

利用陜西涇陽站近58a的常規(guī)地面資料,分析了該縣溫度、降水及日照的長期氣候變化特征及其周期變化特征,結(jié)果顯示:溫度的長期變化特征表現(xiàn)為較為明顯的上升趨勢,氣候傾向率為0.14℃/10a,降水和日照時數(shù)則呈現(xiàn)減少的趨勢,氣候傾向率分別為-13.8mm/10 a和-41.8h/10a。小波分析表明溫度具有較為單一的28～30a的長時間尺度周期;降水則是以5～6a的短時間尺度周期為主;日照時數(shù)的周期變化不甚明顯,存在一個22～23a左右的弱周期。

氣候變化;小波分析;涇陽

自20世紀(jì)80年代以來,氣候變化及其影響成為全球關(guān)注的熱點(diǎn)。根據(jù)IPCC(聯(lián)合國政府間氣候變化委員會)第四次評估報告指出,過去100年(1906—2005年),全球地表平均溫度升高0.74℃,變暖幅度自20世紀(jì)90年代以來明顯加速。研究表明[1-5],我國大部分地區(qū)氣溫升高明顯,降水則呈現(xiàn)減少趨勢。涇陽是陜西主要的糧食和蔬菜生產(chǎn)基地,研究該縣的氣候變化對經(jīng)濟(jì)發(fā)展和農(nóng)業(yè)生產(chǎn)合理布局具有重要的意義[6]。利用涇陽縣近58a(1955—2012年)的長期觀測資料,對該縣的氣候變化規(guī)律進(jìn)行了分析,以期對該縣的氣候變化趨勢及氣象防災(zāi)減災(zāi)提供科學(xué)的參考[7]。涇陽縣地處關(guān)中平原中部,涇河下游。全縣總面積780km2,耕地4.5萬hm2,總?cè)丝?0萬。涇陽縣屬暖溫帶大陸性季風(fēng)氣候,四季冷暖、干濕分明。年平均氣溫13.3℃,歷史極端最低-20.8℃,最高41.4℃。年平均降水量460.7mm,年平均日照時數(shù)為2071.5h,月最多(8月)為241.6h,月最少(2月)為146.2h。無霜期年均213d。涇陽氣象站位于城鎮(zhèn)遠(yuǎn)郊,觀測環(huán)境變化小,能夠反映本地自然環(huán)境的演變,可以代表氣候變化的基本事實(shí)。

1 資料與方法

氣象要素選取逐日平均氣溫、降水量和日照時數(shù)等原始資料,資料時段為1955—2012年。

采用5點(diǎn)滑動平均和線性趨勢擬合方法對涇陽站近58a的氣溫、降水和日照的年際變化趨勢規(guī)律及傾向率進(jìn)行研究,利用小波分析方法對其周期性變化特征進(jìn)行研究。

2 年際變化

2.1 溫度變化趨勢

近58a,涇陽縣的氣候平均溫度為13.3℃,極大值為14.6℃(2006年),極小值為12.3℃(1984年),變化趨勢表現(xiàn)為較明顯的震蕩上升趨勢,氣候變化傾向率為0.14℃/10a,但年代際間的變化趨勢和變化幅度有所不同,表現(xiàn)為“上升—震蕩下降—強(qiáng)烈上升—震蕩回落”4個較為明顯的變化區(qū)間(圖1)。1955年至1960年溫度逐年上升,增溫趨勢較為明顯;20世紀(jì)60年代至80年代中期則總體表現(xiàn)為震蕩回落過程,雖然在70年代溫度略有回升,但在這25a間總體表現(xiàn)為變冷;80年代中期至2006年,溫度上升趨勢最為明顯,這一時期的溫度氣候傾向率達(dá)0.69℃/10a,尤其是在90年代后期,1996年(12.8℃)至2006年(14.6℃)溫度上升了1.8℃;2006年至2012年,溫度有所回落,但近幾年的年均溫度仍高于氣候平均溫度。

圖1 涇陽縣1955—2012年年平均溫度氣候變化趨勢

2.2 降水變化趨勢

涇陽縣年平均降水量為460.7mm,極大值年份為1958年(829.7mm),極小值年份為1997年(290.1mm),58a間年降水量總體表現(xiàn)為減少趨勢,氣候傾向率為-13.8mm/10a,年代際間變化趨勢變化表現(xiàn)為 “減少—增多—減少—增多”4個較為明顯的變化階段 (圖2)。1955—1970年年降水量呈現(xiàn)減少的變化趨勢; 1971—1980年則呈現(xiàn)上升趨勢;1981—1999年降水量的減少趨勢較為明顯,極小值年份也出現(xiàn)在這一階段內(nèi);從2000年開始,年降水量又逐年增多,但年際間的變化較大。

2.3 日照時數(shù)變化趨勢

圖3為1955—2012年涇陽縣年日照時數(shù)變化趨勢。年平均日照時數(shù)為2071.5h,最大值為2512.6h(1965年),最小值為1405.9h (1993年),總體變化表現(xiàn)為減少的趨勢,氣候變化傾向率為-41.8h/10a。在58a間的變化中表現(xiàn)為4峰4谷的曲線形式,20世紀(jì)50年代中期、60年代中期左右、70年代末期及本世紀(jì)初是涇陽縣年日照時數(shù)相對較大的4個峰值時段,與其對應(yīng)60年代初期、70年代中期、90年代中期及21世紀(jì)00年代后期是4個谷值時段。相對于溫度和降水的4個變化階段,日照時數(shù)則經(jīng)歷了 “減少—增多—減少—增多—減少”5個變化階段。1955—1961年表現(xiàn)為一個短時期的減少階段,1962—1965年為增多階段,其后的1965—1993年近30a間則表現(xiàn)為一個長時期的年日照時數(shù)減少時段,1994—1998年又是一個短時期的增多階段,隨后呈總體減少趨勢仍較為明顯,1990—2000年的峰值和谷值也是58a間的極大值和極小值。2000—2005年年日照時數(shù)略有上升,但之后又開始震蕩減少。

圖2 涇陽縣1955—2012年年降水量氣候變化趨勢

圖3 涇陽縣1955—2012年年日照時數(shù)氣候變化趨勢

3 周期變化

通過以上分析,可以看出涇陽縣在1955—2012年的58a間溫度、降水及日照時數(shù)有明顯的周期變化趨勢。為了研究氣象要素的長期變化過程中的周期變化特征,采用小波分析對溫度、降水和日照時數(shù)進(jìn)行周期特征的研究。

3.1 小波實(shí)部等值線分析

由圖4可看出,涇陽縣溫度在1955—2012年的長期變化過程中,存在一個較為明顯單一的主周期,即28～30a的長時間尺度周期,這個周期較為穩(wěn)定,沒有明顯的增強(qiáng)或者減弱趨勢。降水的周期則表現(xiàn)為一個5～6a的短時間尺度主周期和一個12a左右的次周期,但這兩個周期在長期變化過程中存在較為明顯的變化。5～6a主周期在20世紀(jì)70年代中期以前表現(xiàn)并不明顯,之后開始加強(qiáng)并有穩(wěn)定增強(qiáng)的趨勢。12 a左右的次周期在70—90年代表現(xiàn)最為強(qiáng)烈,這個時期前后都表現(xiàn)不甚明顯,但在58a的長期變化過程中周期的時間尺度逐漸縮短,在50年代后期為16～18a左右,之后逐漸縮短, 70—90年代周期能量較強(qiáng)的時段內(nèi)基本維持在12a左右,進(jìn)入21世紀(jì)后進(jìn)一步縮短,基本在10a左右。日照時數(shù)的的長期變化周期沒有溫度和降水的周期明顯,周期能量也不強(qiáng),但還是可以看出存在一個較弱的22～23a的周期變化趨勢。

圖4 溫度、降水和日照時數(shù)時間序列小波系數(shù)實(shí)部等值線圖

3.2 主周期變化趨勢分析

對涇陽縣溫度、降水及日照時數(shù)在58a間長期變化過程中存在的主周期進(jìn)行分析,結(jié)果見圖5。對溫度的長期變化過程中存在的28～30a的長時間尺度周期進(jìn)行疊加分析,目前為該周期的上升轉(zhuǎn)下降的轉(zhuǎn)折時期。降水長期變化過程中5～6a的短時間尺度周期變化較為明顯,對該尺度周期和12a的次周期進(jìn)行疊加統(tǒng)計(jì)繪圖。目前涇陽縣降水處于短時間周期的降水減弱期,未來2～3a降水將是減少趨勢,之后又會有所增多。日照時數(shù)的變化周期并不明顯,從弱長時間尺度的22～23a周期的疊加分析可知,目前涇陽縣日照時數(shù)是該周期的波峰期間,在未來1～2a日照時數(shù)仍略有增多,但之后將會有10a左右的回落期。

圖5 涇陽縣溫度、降水和日照時數(shù)主周期變化趨勢

4 結(jié)論

從年際變化特征來看,涇陽氣溫呈現(xiàn)明顯的上升趨勢,而降水和日照時數(shù)則呈減少趨勢,其傾向率分別為0.14℃/10a、-13.8mm/10a和-41.8h/10a。從周期性變化規(guī)律來看,溫度具有較為單一的30a的長時間尺度周期,降水為5～6a的短時間周期,而日照時數(shù)的周期變化不太明顯。

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P467

:A

尚小寧,趙新瑩,高峰,等.涇陽縣近58年氣候變化特征分析[J].陜西氣象,2014(1):1-4.

1006-4354(2014)01-0001-04

2013-07-24

尚小寧(1977—),男,漢族,陜西長武人,工程師,從事氣象基礎(chǔ)業(yè)務(wù)研究。