西安近63年氣候變化特征綜合分析

金麗娜，曲 靜，翟 園，張 弘

(1.西安市氣象局,西安 710016；2.陜西省氣象臺,西安 710014)

西安近63年氣候變化特征綜合分析

金麗娜1，曲 靜1，翟 園1，張 弘2

(1.西安市氣象局,西安 710016；2.陜西省氣象臺,西安 710014)

根據(jù)西安1951—2013年氣溫、降水，1971—2013年淺層地溫，1981—2013年深層地溫資料，采用線性傾向率、Mann-Kendall等方法分析西安氣候變化。結(jié)果表明：1)西安近63 a氣溫增溫明顯，降水緩慢波動下降；各層年平均地溫呈升溫趨勢，160 cm升溫最大，15 cm升幅最小。2)年及四季平均氣溫除夏季在20世紀(jì)70—80年代呈下降趨勢，其余各年代際均呈上升趨勢，21世紀(jì)后升溫最為迅速；各年代際降水呈顯著波動趨勢。3)西安氣候變暖主要表現(xiàn)在春、冬季；四季降水均有所減少，夏、秋兩季降水量占年降水量的70 %以上，主導(dǎo)年降水量的變化。4)西安年平均氣溫、地溫20世紀(jì)90年代發(fā)生升溫突變，與城市化快速發(fā)展時期相吻合。

西安；氣溫；降水；地溫；氣候變化

近年來，特別是20世紀(jì)90年代以后，全球增溫明顯，許多學(xué)者和專家都致力于氣候變化方面的研究[1-6]。據(jù)最新氣候變化國家評估報告顯示[7]：我國增溫趨勢與北半球大體相同，但全國各地區(qū)對氣候變暖的響應(yīng)不完全一致[8]。中國1906—2005年年平均氣溫上升(0.78±0.27)℃，明顯高于同期全球平均氣溫上升幅度(0.5～0.6 ℃)[9]，且我國各區(qū)域變暖的速率和時空分布格局總體表現(xiàn)為北方比南方明顯，冬季比其他季節(jié)明顯[10-11]。王紹武等[12]和丁一匯等[13]的研究表明，我國西北地區(qū)的氣候變化與全球氣候變化基本一致，目前屬于暖期。全球氣候變暖將導(dǎo)致降水量的變化，降水量的變化直接影響生態(tài)系統(tǒng)平衡，施雅風(fēng)等[14]提出：我國西北氣候可能從20 世紀(jì)的暖干向暖濕轉(zhuǎn)型。氣溫的變化也直接表現(xiàn)在地溫的變化上，陸曉波[15]發(fā)現(xiàn)全國年平均地溫的年代際變化大致經(jīng)歷了3個階段，地溫下降階段、相對氣候冷期和20世紀(jì)90年代后期的升溫階段。為了揭示在全球氣候變暖背景下西安的氣候變化特征，利用1951—2013年西安氣象觀測資料，分析了氣溫、降水、地溫的演變趨勢及其突變現(xiàn)象。

1 資料與方法

1.1 資料選取

選用西安氣象觀測站1951—2013年逐月氣溫、降水資料，1971—2013年逐月淺層地溫(0、5、10、15、20、40 cm)和1981—2013年的逐月深層地溫(80、160、320 cm)資料。

1.2 研究方法

(1)運用線性傾向估計方法，計算氣候傾向率[16]，分析年、年代際、季節(jié)的變化，總結(jié)西安近63 a氣溫、降水量、地溫的變化趨勢。

(2)采用Mann-Kendall法判定氣溫、地溫的氣候突變時間，通過對比分析確定氣候突變年份。

2 結(jié)果與分析

2.1 年變化特征

1951—2013年西安年平均氣溫為13.9 ℃，氣候傾向率為0.36 ℃/10 a，以升溫趨勢為主，目前處于暖期；年平均降水量為571.4 mm，以明顯波動趨勢為主。如圖1(a)所示，氣溫分四個變化階段：20世紀(jì)50年代—60年代，呈緩慢上升趨勢；60年代—70年代末，呈緩慢下降趨勢；80年代—21世紀(jì)初，氣溫顯著上升；近幾年略有下降。圖1(b)所示，年降水量變化整體呈緩慢波動下降狀態(tài)，20世紀(jì)50年代前期呈增加趨勢，50年代中期—60年代末呈減少趨勢，70年代初—80年代初呈緩慢增加趨勢，80年代初—90年代中期呈緩慢減少趨勢，90年代中期—21世紀(jì)初迅速增加，近幾年顯著減少。故西安近63 a氣溫增溫明顯，降水緩慢波動下降。

圖1 西安近63 a年平均氣溫(a)、年降水量(b)變化曲線

氣溫的變化直接影響地溫的升降,西安氣溫的顯著升高在很大程度上解釋了地溫上升的原因。西安各層年平均地溫呈升溫趨勢，升幅為0.11～0.53 ℃/10 a(通過了0.05以上的顯著性檢驗)，160 cm年平均地溫升溫最大，其次為320 cm、80 cm，15 cm年平均地溫升幅最小。

采用Mann-Kendall方法對氣溫、地溫(由于地溫觀測資料時段與氣溫不同，故淺層地溫選取1961—2013年數(shù)據(jù)、深層地溫選取1981—2013年數(shù)據(jù))做突變檢驗(圖2)：西安年平均氣溫和地溫突變年份分別發(fā)生在1994年和1999年，且均為升溫突變，突變時間發(fā)生在20世紀(jì)90年代，正處于城市化飛速發(fā)展時期，與城市熱島現(xiàn)象密不可分[17]。

圖2 西安近63 a年年平均氣溫、地溫突變圖

2.2 年代際變化特征

表1所示，選用1951—2013年的年、季平均氣溫和降水量為歷史同期值，計算年、季氣溫和降水距平。春、秋、冬季和全年的年代際平均氣溫呈逐年代升溫趨勢；夏季氣溫在20世紀(jì)60年代有一小的回升，70年代和80年代有所下降；全年和四季氣溫20世紀(jì)90年代后迅速升溫，且2011年后，春、夏、秋三季氣溫正距平最大。近63 a年代際降水距平分別為1成、持平、-1 成、1 成、-1 成、持平、持平，進一步證明了降水的波動趨勢；20世紀(jì)60、70年代春季降水為增加趨勢，80年代后開始減少，90年代略有增加，進入21世紀(jì)降水迅速減少；20世紀(jì)50年代夏季降水顯著增加，60和70年代迅速減少，80年代后開始增加，90年代略有減少；秋季降水在20世紀(jì)50和90年代呈較強減少趨勢，20世紀(jì)60年代及2011年后呈較強增加趨勢；冬季降水在20世紀(jì)60、90年代和21世紀(jì)為減少趨勢，其余年代際均為增加趨勢。

全年及四季氣溫20世紀(jì)50、70、80年代均呈降溫趨勢，90年代后呈明顯升溫趨勢；全年及四季降水各年代變化較大，不太穩(wěn)定。

表1 近63 a西安年、季平均氣溫和降水距平的年代際變化

2.3 季節(jié)變化特征

西安四季平均氣溫分別為春季14.5 ℃，夏季25.8 ℃，秋季13.6 ℃，冬季1.3 ℃。表2所示，春季和冬季升溫明顯，夏季和秋季升溫較弱，因此西安氣候變暖主要表現(xiàn)在春季和冬季上，說明春、冬兩季對氣候變暖的響應(yīng)比較顯著。四季平均降水量分別為春季128.6 mm、夏季234.6 mm，秋季184.0 mm，冬季23.9 mm，春季變率最大，其次為秋季，冬季基本持平，四季降水均有所減少；夏、秋兩季降水量占年降水量的比例超過70 %，因此，夏、秋兩季降水量的變化主導(dǎo)著年降水量的變化。

表2 1951—2013年西安氣溫和降水的季節(jié)變率

西安氣候變化表現(xiàn)出明顯的“季節(jié)不均衡”的特點；春季明顯為旱季，降水的減少不利于林木生長、增大了森林火險等級。

3 結(jié)論

(1)西安近63 a氣溫增溫明顯，降水緩慢波動下降；各層年平均地溫呈升溫趨勢，160 cm地溫升幅最大，15 cm地溫升幅最小；年平均氣溫和地溫在20世紀(jì)90年代出現(xiàn)升溫突變。

(2)西安近63 a全年及四季氣溫除夏季在20世紀(jì)70—80年代呈下降趨勢外，其余各年代際平均氣溫均呈上升趨勢，20世紀(jì)90年代開始迅速升溫，進入21世紀(jì)后氣溫正距平最大；近63 a的年代際降水距平呈波動趨勢。

(3)西安春季和冬季升溫明顯，氣候變暖主要表現(xiàn)在春、冬季；四季降水均有所減少，夏、秋兩季降水量占年均降水量的70 %以上，因此夏、秋兩季降水量的變化主導(dǎo)著年降水。

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1006-4354(2014)03-0017-04

2013-11-04

金麗娜(1981—)，女，陜西西安人，碩士，工程師，主要從事氣候變化研究。

陜西省氣象局2012年度重點項目( 2012Z-15)資助

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