淄博市博山區近50年氣候變化特征分析

李密　楊濤　胡世鵬

摘要 根據博山國家氣象站1966年1月至2015年12月的氣溫、降水、日照資料，采用最小二乘法、滑動平均等方法，分析博山區近50年日照時數、年平均氣溫、年降水量的變化特征。結果表明：①近50年博山區年平均氣溫升高趨勢明顯，以0.2 ℃/10年 的傾向率上升，極端最高溫度、極端最低溫度也呈上升趨勢，熱量資源更加豐富。②年降水量整體呈略微增加趨勢，增長量僅為8.2 mm/10年。1981—1989年為持續欠水年，1993—1998年和2003—2005年是持續豐水年。1990年開始降水年際變化波動明顯增大，年暴雨日數也有增多趨勢。③年日照時數出現顯著的減少趨勢，平均遞減高達87.6 h/10年。1988—1994年和2002—2015年的年日照時數均低于50年平均值，1979年和2006年日照時數分別為近50年的最高值和最低值。

關鍵詞 氣候變化；氣溫；降水；日照；山東淄博；博山區

中圖分類號 P463.3 文獻標識碼 A 文章編號 1007-5739（2016）08-0213-03

Abetract According to the air temperature， precipitation and sunshine data from January 1966 to December 2015 in Boshan National Meteorological Station， the least square method and moving average method were used. The variation characteristics of sunshine hours， annual mean air temperature and annual precipitation in Boshan during recent 50 years were analyzed. The results were as follows： ①In recent 50 years， the average annual air temperature in Boshan District was significantly higher， with the trend of 0.2 ℃/10a， the extreme maximum temperature， extreme minimum temperature showed an upward trend， and the heat resources were more abundant. ②The annual precipitation showed a slight increasing trend， and the growth was only 8.2 mm/10 a. 1981—1989 was the continuous dry years， 1993—1998 and 2003—2005 were the continuous rainy year. Beginning in 1990 the interannual variation of rainfall fluctuations increased significantly， annual rainstorm days had increased trend. ③Annual sunshine hours showed a significant reduction trend， with an average decrease of up to 87.6h/10a. 1988—1994 and 2002—2015 of annual sunshine hours were lower than the average of 50 years， 1979 and 2006 sunshine hours respectively for the past 50 years the highest and lowest.

Key words climate change； air temperature； precipitation； sunshine； Zibo Shandong； Boshan District

20世紀70年代初，曾經出現過氣候“變冷說”。直到90年代，溫室效應與全球變暖才引起全球關注。越來越多的科學數據表明，在人類活動的影響下，各類氣象要素時空變化均較大【1-2】。林學椿等【3】研究表明，近40年來，我國年降水量以12.7 mm的速度減少，而氣溫則以0.04 ℃/10年的傾向率上升。王紹武等【4-5】研究表明，20世紀以來，中國氣溫以0.44 ℃/100年的速度上升，與全球氣候一致。任國玉等[6]中國氣溫變化研究最新進展表明，不論是近54年（1951—2004年），還是近100年，全國年平均地面氣溫升高趨勢一般比原先分析結果要強，分別達到0.25 ℃/10年和0.08 ℃/10年。IPCC的報告[7]指出，全球氣溫在過去140年中升高了0.4～0.8 ℃，達到1 000年以來的最高值。1983—2012年可能是北半球1 400年以來最暖的30年，每一個10年都刷新了有氣象記錄以來的氣溫最高紀錄；2003—2012年平均溫度比1850—1900年平均溫度上升了0.78 ℃[8]。王遵婭等[9]研究發現，20世紀90年代以后夏季華北、東北地區降水顯著減少。譚方穎等[10]和李 聰等 [11]研究都指出，華北平原自20世紀80年代中后期開始，由多雨期轉為少雨期，年日照時數減少趨勢明顯。

博山區位于魯中山區北部，大陸度指數61.3，屬于暖溫帶大陸性季風區半濕潤氣候。為揭示博山區氣候變化特征，為指導當地有機農業生產的持續發展提供氣象科技支撐，根據博山國家氣象站的觀測資料對當地近50年的氣候變化特征進行分析。

1 氣溫變化特征

1.1 年平均氣溫變化

用最小二乘法估計年平均氣溫的氣候變化趨勢，建立線性傾向方程：f（t）=at+b ，式中，t為年際變化，f（t）為年平均氣溫逐年變化值， a為年平均氣溫的線性趨勢，a>0表示年平均氣溫呈上升趨勢；a<0表示年平均氣溫呈下降趨勢。利用博山近50年的年平均氣溫資料求得其氣候傾向方程：f（t）=0.038 4t+12.453 9，其中，t=0，1，2，…49。結果表明：近50年來，博山的年平均氣溫總體上呈現明顯的上升趨勢，該時間段內年平均氣溫達13.4 ℃，年平均增長約為0.02 ℃，即以0.2 ℃/10年的傾向率上升，但低于全國近54年（1951—2004年）平均地面氣溫升高幅度（0.25 ℃/10年），也低于山東省近51年（1961—2011年）0.3 ℃/10年的上升率，這或許與博山58.1 %的森林覆蓋率相關。

為了便于分析，采用氣溫矩平做圖1。可以看出，以1987年為界分為冷、暖2個階段，1987年以前為冷期，其后為暖期。1987年以前，除1977年、1978年平均氣溫矩平為正值和1982年、1983年平均氣溫矩平為零值外，其余年份的均為負矩平。1969年達歷史最低點11.6 ℃，其后呈現逐漸升高趨勢，尤其在1994年開始氣溫持續偏高，直至2014年升至歷史最高點15.1 ℃，即氣溫矩平1.7 ℃。各季平均氣溫也均呈上升趨勢，但增溫趨勢表現出明顯的季節非對稱性，其中以冬季氣溫增幅最大，春秋季次之[12]。

通過3年平均滑動曲線分析可以看出，1994年以后年平均氣溫升高趨勢顯著，除1996年、2003年、2011年、2012年之外，都在近50年的平均值以上；而1994年以前基本在50年平均值之下波動，說明近22年來氣溫上升極為明顯，熱量資源更加豐富。

1.2 極端溫度變化

氣象學上，將日最高氣溫≥35 ℃定義為高溫日，該文將其作為極端高溫指標進行分析。博山區近50年極端最高溫度呈上升趨勢變化，最高值為39.4 ℃，出現在2015年7月13日，其余年份的極值大多低于37 ℃。影響博山的高溫天氣一般出現在5—9月，而且7月出現的高溫居多。隨著夏季高溫日數的明顯增加，也增大了心臟病和高血壓病人發病率和死亡率。高溫對魯山有機茶樹及源泉富硒獼猴桃等也會產生不良影響，應采取灌溉、人工噴霧或架設遮陽網適度遮蔭來降低溫度提高濕度，避免高溫災害[13]。

博山近50年極端最低溫度也呈上升趨勢變化。歷史最低氣溫值是 -19.3 ℃，出現在1985年12月8日，其余年份的歷史極低值均高于-19.0 ℃。博山低于-10.0 ℃極端低溫天氣，一般出現在11月至翌年3月，而低于-15.0 ℃的低溫集中出現在冬季。博山南部魯山主峰海拔1 108.3 m，北部海眼一帶只有130 m，平均海拔高度約450 m，是山東省24個純山區區縣之一，地勢落差大、下墊面復雜，積雪融化時間較長，易造成作物凍害[14]。低溫天氣亦能使部分地區道路結冰，影響交通物流安全。早春氣溫回升至10 ℃左右萌芽展葉期，若遇“倒春寒”，會造成魯山有機茶葉出現“麻點”，富硒獼猴桃抽生結果枝少，直接影響產量和品質，必須采取塑料薄膜覆蓋，或搭設風障、地面熏煙等方式改善小氣候條件，滿足其生長生理學要求。

2 降水變化特征

2.1 年降水量變化

利用各月降水量的最小二乘法分析年降水量的變化趨勢，求得近50年降水量的氣候傾向方程：f（t）=1.669 3t+685.607 1，t=0，1，2，…49。結果表明：近50年博山年降水量總體呈略微增加趨勢，該時間段內年平均降水為726.5 mm，每10年約增加8.2 mm，每年僅只增長了0.1%。

從圖2可以看出，1979—1989年，呈現明顯的下降趨勢，1990年開始降水年際變化波動明顯增大，似呈正弦波形式波動，從而表明博山區降水年際變化較大。1990年、2003年和2005的降水量分別達到1 095.7 mm、1 002.3 mm和1 147.2 mm，都突破1 000 mm大關，均超出歷年平均值38%以上；1988年471.0 mm、1989年442.2 mm和2014年436.4 mm都在500 mm以下；受氣候變暖、強厄爾尼諾事件等影響，2014年的降水量比常年偏少40%，是近50年的最低值。1981—1989年為持續欠水年，1993—1998年和2003—2005年是持續豐水年。

由3年平均滑動曲線可見，以1989年為界，降水量年變化大致呈現雙峰型分布，主峰極大值點位于2005年，副峰極大值點位于1980年。1980年之前，博山區年降水量緩慢上升，其后開始緩慢下降；1990年以后，降水年際變化曲線波動特別突出，起伏陡峭，往往旱澇急轉。

2.2 年暴雨日數變化

暴雨是指24 h日降水量≥50 mm降水。近50年博山區年平均暴雨日數為2.3 d，暴雨日數年際變化較大，總體呈增多趨勢。1970年、1971年、1979年、1984年、1989年及2006年，這6年暴雨日數均為0。有的年份年降水量≤600 mm，但年暴雨日數卻出現了3 d，如1981年、1986年，多為魯中山區局地熱雷暴所致。隨著年降水量的增加年暴雨日數也整體具有升高趨勢。2005年不僅年降水量最大，而且出現7 d暴雨日數，也是近50年最多的。

2.3 日最大降水量變化

博山區日最大降水量呈下降趨勢，尤其是1981—1989年連續9年日最大降水量未突破100 mm。降水一般集中在6—9月，7—8月多出現強降水。1997年8月20日，出現日最大降水量182.5 mm，達歷史最大值。雖然極端降水值、極端降水平均強度趨于減弱，極端降水事件頻數也趨于減少，但極端降水量占總降水量的比例并未減少。因此，應加強防洪、地質災害的防治措施。

3 日照變化特征

利用各月日照時數的最小二乘法模擬年日照時數的變化趨勢，求得近50年日照時數的氣候傾向方程：f（t）=-17.8 715t+2 740.815 1，其中，t=0，1，2，3，…49。

從圖3可以看出，近50年來，博山區年日照時數出現明顯減少趨勢，該時間段內年平均日照時數為2 303.0 h，年平均遞減約為8.76 h，降幅達到0.38 %，即平均日照時數遞減率為87.6 h/10年，但低于山東省近50年（1961—2011年）92 h/10年的遞減率。1979年的日照時數（2 771.2 h）為近50年的最多年份，較平均值偏高468.2h；而2006年的日照時數僅有1 541.4 h，是近50年來的最少年份，較平均值偏少761.6 h。除了1997年、2000年、2001年之外，1988—2015年這25年的年平均日照時數均低于常年平均值；1966—1984年日照時數均高于常年平均值。

2002—2015年連續14年平均日照時數都位于近50年平均值以下，為欠光年。日照時數的減少與大氣垂直能見度的降低有一定聯系，汽車尾氣及工業粉塵污染物的排放使山東省霾日數逐漸增加，對光照強度的變化影響巨大。日照時數的驟減必定影響農作物的生長發育，導致農作物“貪青”現象的發生，也增加了溫室大棚設施農業的生產成本。

4 結論

（1）近50年來，博山區平均氣溫年際變化升高趨勢明顯，以0.2 ℃/10年的傾向率上升。以1987年為界，劃分為冷、暖2個階段，前為冷期，后為暖期。特別是1994年以后氣溫升高顯著，2014年是最暖的一年，氣溫度矩平高達1.7 ℃。極端最高氣溫、極端最低氣溫也均呈現上升趨勢。熱量資源更加豐富。

（2）降水量空間分布不均，年降水量整體呈略微增加趨勢。1981—1989年，呈現明顯的減少趨勢，為持續欠水年；1993—1998年和2003—2005年是持續豐水年。1990年開始，降水年際變化波動明顯增大。盡管50年來日最大降水量的變化呈現下降趨勢，但是極端降水量占總降水量的比例并未減少，年暴雨日數也有增多趨勢。

（3）年日照時數出現顯著的減少趨勢，平均遞減高達87.6 h/10年。1966—1984年的年日照時數均高于常年平均值，而1988—1994年和2002—2015年的年日照時數均低于常年平均值，1979年和2006年日照時數分別為近50年的最高值和最低值。

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