江西武夷山氣候變化及其未來變化預測

宋蝶+王圣燕+徐毅+李萍+楊艷蓉

摘 要：全球氣候變化導致的氣候異常事件頻發是影響森林生態系統產生自然災害的主因，江西武夷山地區（鉛山）是我國天然林的重要分布地之一。該文利用1960-2013年的歷史氣候資料以及IPCC對2040年前的氣候預估，通過數據統計和氣象繪圖分析，研究江西武夷山（鉛山）過去及未來共80年內的氣候，得出結論：（1）江西武夷山地區氣溫總體呈緩慢增加趨勢，1960-2009平均氣溫增幅為0.175℃/10a，2010-2039年增幅為0.299℃/10a。（2）江西武夷山地區的降水量在過去（1960-2013）年雖呈現微增加的趨勢（R=0.05），2009年相比于1960年降水量增加了146.5 mm，但其在未來的數值卻是波動下降的，2010-2039年這30年間降水量減少率為52.805 mm/10a；（3）未來武夷山地區的氣候將朝著變暖變干的方向發展。

關鍵詞：武夷山 氣候變化 氣溫 降水

中圖分類號：X508 文獻標識碼：A 文章編號：1674-098X（2017）07（a）-0140-08

Abstract： The natural disasters in forest ecosystem are attibuted to the frequent events of climate change caused by global climate change. The area of Wuyi Mountain in Jiangxi Province （Yanshan） is one of the important distribution of natural forest in China. This paper uses the data in 1960-2013 and the IPCC prediction of climate before 2040，.To research the cilmate change in the past and the future among 80 years by data analysis and meteorological plotting in Wuyi Mountain， Jiangxi Province，we can conclude：（1） t it showed a slow increasing trend of temperature in ；the increase in mean temperature was 0.175℃/10a in 1960-2009 and in 2010-2039 it was 0.299 ℃/10a. （2） although the precipitation showed a slowly increasing trend （R=0.05） in the past （1960-2013），it decreased in a fluctuation way in the future； compared to 1960 ，the precipitation in 2009 increased by 146.5mm ；the reduction rate of precipitation is 52.805mm/ 10a in 2010-2039； （3） the climate warming will become warm and dry in the future of Wuyi Mountain.

Key Words：Wuyi Mountain； Climate change； Temperature； Precipitation

2007年IPCC第四次氣候變化評估報告指出：1906—2005年，全球平均氣溫總共升高了0.74℃，到21世紀末全球的平均氣溫將會升高1.1～6.4℃，因此全球變暖已是一個毋庸置疑的事實[1]。愈發明顯的全球變暖，是導致異常氣候事件頻發的主因，也是森林自然災害和氣象災害的主要原因。中國氣候變暖與全球氣候變暖基本同步[2]。對于中國而言，增溫主要是從20世紀80年代中期開始的[3]。而華南地區在1960—2011年這52年以來，年均、最高、最低氣溫都呈增加趨勢，且最低氣溫增溫率對年平均氣溫增溫貢獻最大，空間上呈現緯向分布的特征，與此同時，年均降水量呈微弱增加趨勢，降水量的空間分布特征較為明顯，由東南向西北逐漸減少，與全國降水量分布呈一致性[4]。另有研究[5]也表明，在氣候變暖背景下，1961—2007年華南地區積溫和濕潤指數增加，降水量略微增加，地區氣候總體表現為暖濕趨勢。

由此可見，包括江西武夷山在內的華南地區作為天然林的重要分布區域，歷史氣候統計資料顯示該地呈現“暖而濕”的趨勢。研究表明，氣候變暖可使閃電頻率增加30%～40%[6]，隨著雷擊數量的上升，尤其是干雷暴的頻發，森林雷擊火發生頻率會增加[7]。而華南地區是我國雷電發生最頻繁的區域之一[8]。近年來南方地區降水雖有所增加，但增加的降水遠遠不能補償氣溫升高引起的大量蒸發[9]。同時，據IPCC估計，全球平均地表溫度在20世紀提高了0.6℃，未來我國南方地區氣候變化呈“變暖變干”趨勢[9-11]，這就更易形成干雷暴天氣，而“干雷暴”加上長期干旱和高氣溫是產生林區雷擊火的氣象條件[12]，直接導致雷擊火的發生。

1 研究區介紹

江西武夷山國家級自然保護區位于江西省上饒市鉛山縣，地處武夷山脈北段的西北坡，地理坐標范圍為117°39′30″E—117°55′47″E，27°48′11″N—28°00′35″N。保護區總面積16007hm2，其中核心區4835hm2，緩沖區2021hm2，實驗區9151hm2。其東南毗鄰福建武夷山國家級自然保護區，與之共同組成完整的中亞熱帶中山森林生態系統[13]。地貌類型主要有山地、流水和濕地。地帶性植被屬中亞熱帶常綠闊葉林，垂直分布非常顯著，天然植被有常綠闊葉林、常綠落葉闊葉混交林、針闊葉混交林、針葉林、山頂苔蘚矮林、山頂灌叢草甸、毛竹林等7個類型[14]。生境特征表現為原生性保存完好，森林覆蓋率超過96.0%[3]，保護區內保存有1560hm完整的南方鐵杉天然林[15]，是我國主要的南方天然林保護基地。endprint

2 資料及方法

文章采用的歷史氣候資料來自中國氣象數據網（http：//data.cma.cn/）1960—2013年有觀測記錄的氣溫和降水等氣象要素，未來氣候變化預估來自IPCC氣候模型MPI-ESM-LR在B2情況下預測的2010—2039年的氣溫和降水資料。

對歷史氣候資料分析采用統計軟件分析方法，對未來氣候變化預估是利用GrADS軟件結合統計軟件進行分析。

3 江西武夷山地區氣候變化

3.1 歷史氣候變化分析

1960—2013這54年間，江西武夷山（鉛山）地區年平均氣溫、平均最高氣溫及最低氣溫都呈上升趨勢.平均最低氣溫的上升趨勢（R=0.5572）相比于平均最高氣溫（R=0.3992）和平均氣溫（R=0.5393）而言最為顯著，同時平均最高氣溫54年間總共上升了近0.95℃，比年平均氣溫54年的增量還要高0.07℃。由于最高氣溫增速大于最低氣溫，導致了這54年間溫度較差總共增加了0.03℃。并且每10年平均氣溫增幅為0.175℃/10a，增溫顯著，如圖1所示。

為了進一步分析增溫趨勢，將研究區1960—2013這54年間的年平均氣溫作圖2，并以1980年為節點。可明顯看出，雖然在圖一中顯示年平均氣溫總體呈現增加趨勢，但在1980年之前的20年間，年平均氣溫實際上是呈減少趨勢（R=-0.36）的，而在1980年之后的33年間，平均氣溫顯著增加（R=0.82），增溫幅度為0.55℃/10a，明顯高于以1960年為起點分析得到的平均氣溫增幅0.175/10a。這與相關研究所得出的近百年來的中國氣溫變化，除了整體上的變暖趨勢外，比較突出的特征還有1960—1970年的變冷，以及1980—1999年的快速增暖的結論相一致[17]。

以武夷山地區平均最冷月（1月）和最暖月（7月）平均氣溫對比來看，由圖3可見該地區1月份（R=0.8132）氣溫平均增幅為0.155℃/10a，大于7月份（R=0.2078）氣溫平均增幅0.1225℃/10a，導致溫度較差與之前相比在減少。雖然20世紀70年代1月份的平均氣溫相比與60年代減少了0.3℃，但在此后一直在增加，從5.2℃增加到80年代的5.4℃，再增加到90年代的的5.7℃，接著又增加2000年代的6.1℃，各增加了0.2、0.3、0.4℃。相關研究表明，我國80年代以來的氣候變暖現象，以冬季反映最為突出[18]。80年代前后氣溫變化發生明顯轉折，可能與當時中國正在實行改革開放相關，因為改革開放使工業得到有效發展，而工業的發展會伴隨著環境的破壞，如工廠溫室氣體的大量排放，加劇了溫室效應，因而氣溫顯著增加。

圖4顯示了武夷山地區過去50多年間降水量的變化。在這段時間內，該地區年降水量相關系數（R=0.055）較小，因此據此圖推測年降水量可能存在著一種弱增加的趨勢。趨勢線較為平緩，大致位于1700mm降水量位置。而54年間就有25年的年降水量低于1700mm，在1979年更是達到最低值1202.7mm；共有29個年份的年降水量高于1700mm，其中1975年達到最大值，約有2764.4mm，2009年相比于1960年降水量增加了146.5mm。降水量年際的劇烈變動將給當地的生態環境變化方向帶來更多的不確定性因素。

有研究表明，江西降水多集中在5月上、中旬和6月中旬至7月上旬[18]。為此，本文取6月為最大降水量月份，12月份為最小降水量月份，二者年際變化曲線如圖5所示。由圖可見，無論是6月（R=0.107）還是12月（R=0.130），該地區降水量均有波動且呈現弱增加趨勢，即最大降水量與最小降水量均在增加，且6月降水量增幅164.01mm/10a明顯大于12月降水量增幅50.1mm/10a。在1980s，12月降水量降到最低值25.03mm后一直在上升，至2000s 已達68.51mm，而對于6月份，降水量在1990s達到最大值450.02mm，而此時12月的降水量也比較大，推測1990s這一時間段是該地區降水多發年份。

3.2 未來氣候變化分析

江西武夷山2010—2039逐年年平均氣溫變化如圖6。可見，在這未來30年間，該地區的溫度呈現波動上升的趨勢（R=0.3158），雖然增加趨勢小于歷史增溫趨勢（R=0.5393），但增溫幅度0.25/10a大于歷史增溫幅度0.175℃/10a。在2013年和2023年均達到谷值16.62℃，在2020—2039年中最低值為17.66℃，比2010—2029年這20年中年平均氣溫的最低值還要高約1℃，而在2019、2025、2029、2034、2037年氣溫均超過19℃。

比較不同時間尺度下的的R值，我們不難發現，2010—2039年平均氣溫的R值為0.3158，2010—2039每5年平均氣溫的R值為0.7362，年代間的增溫趨勢大于逐年的，因此可說明設定的時間尺度越大，所得趨勢可能就越明顯，根據趨勢推測得到的結果可能也就越接近真實情況。同理，當把1960—1979、1980—1999、2000—2019、2020—2039這四個時間段的資料做成圖7，可明顯看出，相比于圖6，圖7所反映的增溫趨勢更加顯著（R=0.9052），如此表明，江西武夷山從過去50年到未來30年一直呈增溫趨勢。

圖6僅反映出江西武夷山站點附近的氣溫變化趨勢，整個該地區的變化如圖8。武夷山及周邊地區在2010—2039每5年年平均氣溫變化如圖8（A）-（F），圖中黑點代表武夷山站點。由圖可見，在未來30年間整個武夷山地區氣溫呈現增加的趨勢，17、18、19℃等溫線北移較為明顯。在2010—2014年（圖8（A））武夷山地區年平均氣溫在17℃等溫線附近，五年之后17℃等溫線逐漸北移（圖8（B）-（E）），至2035—2039年時可看出該地區年均溫逼近18℃等溫線附近（圖8（F）），且在圖8（E）和圖8（F）上可以看出氣溫明顯超過了18℃，但還沒有越過19℃，介于18～19℃之間。說明在未來30年，武夷山地區的氣溫是呈現增高的趨勢的，這也與之前通過對近50多年（1960年—2013年）的歷史資料所得出的分析結論相符。endprint

江西武夷山2010-2039這30年間年年降水量變化如圖9。可見30年間該地降水量呈下降趨勢（R=﹣0.3166），減少幅度為52.805 mm/10a，其中降水量在前15年有較明顯的下降，從1749.75 mm降低到1329.13 mm，減少了420.62 mm。未來預估的結果與歷史資料所得出的降水量弱增加的趨勢的結論不相符。在進行統計分析時，設定的時間尺度越大，數據量越大，分析的變化趨勢越會接近真實情況。由于未來預估的結果與歷史資料所得出的降水量弱增加的趨勢的結論不相符，因此將歷史降水量資料和未來預估資料結合起來分析，即可得到圖10。由圖10可見，該地區降水量從1960年到未來的2039年這80年間，年降水量也是呈現逐漸下降的趨勢（R=﹣0.688），減少幅度24.74mm/10a雖小于2010—2039年的減少幅度，但是其相關性大于將未來30年降水量單獨分析所得到的相關性（R=﹣0.3166）。因此武夷山地區降水量雖然在過去存在一定程度上的弱增加，但就其長遠來看，，該地區年降水量是呈減少趨勢的，武夷山地區非但沒有“變濕”，反而還向著“變干”的方向發展，并且在未來，降水量的減少幅度可能會進一步加大。

圖9僅反映出氣象站點附近的降水量變化趨勢，整個武夷山地區的降水量分布如圖11。圖中黑點代表武夷山站點。由圖可見，整個武夷山及其附近地區的年降水量是波動變化的，前10年降水量減少，中間10年降水量增加，后10年降水量又減少。其中，武夷山地區在2010—2014（圖11（A））年年降水量在1800～2000mm之間，之后降水量下降至1400～1500mm之間（圖11（B）-（C）），然后降水量回升至1800mm左右（圖11（D）-（E）），最后降水量下降至1500mm左右（圖11（F）），說明未來30年武夷山地區的降水量是總體呈現下降趨勢的，雖然這與之前的歷史資料分析結論并不一致（圖4），這可能與武夷山地區的降水量的波動較大、某些時段氣候異常以及歷史資料的數據量不夠大有關，并且當結合歷史資料和未來預估分析（圖10）也證明了武夷山地區降水量的確是呈現減少趨勢的。

4 總結與討論

（1）歷史資料顯示，在1960—2013年這54年間，江西武夷山（鉛山）地區年平均、平均最高及最低氣溫都呈上升趨勢，其中平均最低氣溫的上升趨勢最顯著，每10年（平均）氣溫增幅為0.175℃/10a。最暖月的氣溫平均增幅大于最冷月，氣溫較差減少。而該地區年降水量在54年間呈現一種弱增加的趨勢，各年份年降水量在1700mm處波動，降水量最大月的增加幅度為164.01mm/10a，降水量最小月的增加幅度為50.1mm/10a。

（2）未來資料顯示，江西武夷山未來30年（2010—2039）確實是呈增溫趨勢，且增溫幅度0.299℃/10a大于歷史增溫幅度0.175℃/10a。而該地降水量在這30年間呈現下降趨勢，減少幅度為52.81mm/10a。當結合歷史降水量資料整體分析顯示，武夷山地區降水量總體一直是呈現減少趨勢的，在1960—2039這80年間減少幅度24.74mm/10a，且在未來降水量減少的趨勢將會更加明顯。

總之，江西武夷山地區氣溫總體呈增加趨勢，從1960至今的歷史資料及未來30年的趨勢一致，盡管增加較為平緩，而降水量在過去雖呈現微增加的趨勢，這與江西地區氣溫和降水量存在氣溫下降（上升）時， 降水量減少（增加）的關系的相關研究結論是相符的[19]。但將歷史資料與未來預估資料結合起來分析時表明，從長遠來看，武夷山地區降水量總體是呈現下降趨勢的，且減少幅度逐漸增加，有異于前人研究江西或華南地區氣候“變濕”的結論。這可能與武夷山地區的地理位置以及其他一些氣象災害有關。因此，在未來，武夷山地區的氣候不是朝著“暖濕”的方向發展，而是朝著“變暖變干”的方向發展。暖而干是雷擊火發生的重要條件，江西武夷山由于其所處的地理位置的較為特殊且是我國南方天然林保護地，因此研究該地區的氣候為我們后期對雷擊火的進一步研究顯得尤為重要。目前所得結論基于實測資料和IPCC對未來氣候的模擬結果，今后有待進一步研究。

參考文獻

[1] IPCC Climate change 2007：The Science Basis Contribution of Working Group to the Forth.

[2] 王紹武，趙宗慈，唐國利.中國的氣候變暖[J].國際政治研究，2009（4）：1-12.

[3] 任國玉，郭軍.近50年中國地面氣候變化基本特征[J].氣象學報，2015，63（6）：942-945.

[4] 戴聲佩，李海亮，等.全球氣候變暖背景下華南地區農業氣候資源時空變化特征[J].中國農業資源與區劃，2014.35（1）：52-60.

[5] 李勇，楊曉光.氣候變化背景下中國農業氣候資源變化Ⅰ.華南地區農業氣候資源時空變化特征研究[J].應用生態學報，2010，21（10）：2605-2614.

[6] Price C，Rind D. Possible implications of global warming change on global lightning distributions and frequencies[J]. Journal of Geophysical Research， 1994，99，10823-10831.

[7] Lynch J A，Hollis J L，Hu F S. Climatic and landscape controls of the boreal forest fire regime：Holocene records from Alaska[J]. Journal of Ecology，2004（92）：477-489.endprint

[8] 林建，曲曉波.中國雷電事件的時空分布特征[J].氣象，2008，34（11）：22-30.

[9] 王明玉.氣候變化背景下中國林火響應特征及趨勢[D].北京：中國林業科學研究院，2009.

[10] The Report of IPCC Climate Change 2007.The physical basis climate[M].Cambridge：Cambridge University Press，2007.

[11] IPCC.Climate Change 2001：Impacts，adaptation，and vulnerability. Summary for Policymakers. A Report ofWorking Croup Ⅱof the Intergovernmental Pallel on Climate Change [R].Ceneva， Swizerland，2001.

[12] 孫丹，姚樹人.雷擊火形成、分布和監測研究綜述[J].森林防火，2006，89（2）：11-14.

[13]袁榮斌，鄒思成，等.江西武夷山國家級自然保護區南方鐵杉資源調查初報[J].江西林業科技，2012，（2）：37-39.

[14] 陳擁軍，季夢成，等.江西武夷山自然保護區藥用蕨類植物研究[J].江西農業大學報，2003，25（2）：236-239.

[15] 程松林，雷平，等.江西武夷山自然保護區黃腹角雉晝間行為的紅外相機監測[J].動物學雜志.Chinese Journal of Zoology，2015，50（5）：695-702.

[16] 沙萬英，邵雪梅，黃玫.20世紀80年代以來中國的氣候變暖及其對自然區域界線的影響[J].中國科學（D輯），2002，32（4）：318-326.

[17] 周天軍，趙宗慈.20世紀中國氣候變暖的歸因分析[J].氣候變化研究進展，2006，2（1）：28-31.

[18] 趙樹森，劉自清.江西降水[J].江西科學，1985，3（1）：25-33.

[19] 喻迎春，王元.江西地區氣候變暖的增濕效應研究.氣象與減災研究，2006，29（3）：12-18.endprint