北京市門頭溝區不同地形氣候特征變化分析

張殿芳　曹久才　王芳

摘要 利用門頭溝區及齋堂國家氣象觀測站1981—2016年氣象觀測數據，采用一元線性回歸方程統計分析了日照時數、氣溫、降水量和極值的時間變化特征，利用其線性變化趨勢進行判斷。結果表明，1981—2016年門頭溝區日照時數呈減少趨勢，冬季日照時數下降趨勢最明顯；年平均氣溫呈上升趨勢，但最近的6年變暖程度趨緩，春季平均氣溫上升趨勢較為明顯，一年之中最高氣溫一般出現在6月，占總月份的74%，最低氣溫一般出現在1月，占總月份的73%；年降水量呈上升趨勢，降水的季節變化明顯，主要集中在夏季，占年降水總量的63.2%，同時夏季降水量年際變化最顯著，結合日最大降水量呈上升趨勢這一特點，說明門頭溝區極端天氣事件有增多的趨勢。

關鍵詞 日照時數；氣溫；降水；變化趨勢；北京市；門頭溝區

中圖分類號 P462 文獻標識碼 A 文章編號 1007-5739（2018）20-0202-03

我國氣象工作者對中國氣候變化特征做了許多研究，取得了很多重要的成果，結果表明，我國的氣候變化趨勢與全球氣候變化的總趨勢基本一致。丁一匯等[1]針對全國近百年來氣溫變化趨勢的研究進展進行了綜述。王遵婭等[2]對中國基本氣象要素變化特征做了較為全面的分析，揭示了近50年中國氣候變化的一些新特征。嚴中偉等[3]研究表明，氣候的變化不但具有全球性，而且具有局地性，因而研究某個區域的氣象要素變化規律是有意義的。榮艷淑等[4]研究表明，華北地區近50年變暖趨勢嚴重，而且存在明顯的干旱趨勢。全球升溫引發的負面影響已有目共睹，導致高溫、暴雨、洪水、泥石流等極端氣候事件逐漸增多。在20世紀全球氣候研究中，氣候變暖是一個重要的問題，與之相關的研究也取得了長足進展[5]。

門頭溝區地處北京市西部，海拔一般在90～2 303 m之間，位于東經115°25′00″～116°10′07″，北緯39°48′34″～40°10′37″之間。門頭溝城區（以下簡稱門城區）位于平原地帶，海拔 85.5 m，齋堂氣象站位于門頭溝區深山區，屬于國家一級觀測站，海拔500 m，門城區與齋堂相距70 km左右。門城區地勢西北高、東南低，屬中緯度大陸性季風氣候，春季干旱多風，夏季炎熱多雨，秋季涼爽濕潤，冬季寒冷干燥。門城區山地面積占98.5%，是北京市唯一的純山區，屬太行山余脈。西部山區與東部平原氣候呈明顯差異。門城區氣候特點為災害種類多、頻率高、地域廣、強度大，林業極易受其影響，每年暴雨、大風、高溫、雷電等氣象災害時有發生。隨著現代科技水平的發展，各行業對氣象條件的需求越來越廣泛。本文對1981—2016年門頭溝區的日照時數、氣溫、降水量資料進行統計分析，旨在揭示當地不同地形區域基本氣象要素的氣候變化特征，這對合理開發利用本區氣象資料，科學指導農業、林業、水利持續發展，服務當地小氣候、人民美好生活需求，加速當地經濟社會的發展均具有重要意義。

1 資料與方法

1.1 資料來源

本文所選資料來源于門城區及齋堂國家氣象站歷年逐日實時觀測數據，氣象要素包括日照時數、氣溫（平均氣溫、最低氣溫、最高氣溫）、降水量。

1.2 分析方法

利用統計學分析方法，以時間t為自變量，要素y為因變量，采用一元線性回歸方程描述氣象要素的變化趨勢，即y（t）=a+bt，其中，b×10為氣候變化趨勢傾向率，b值的符號反映上升或下降的變化趨勢[6]。文中著重對夏季6—8月的降水進行了特殊分析。

2 結果與分析

2.1 年平均氣溫變化

由圖1可以看出，年平均氣溫門城區呈上升趨勢，與氣候變暖的特征基本一致。1981—2016年門城區平均氣溫的線性傾向率為0.3 ℃/10年，氣溫平均值為12.5 ℃；1997年之前的年平均氣溫多處于平均值之下，1997年之后的年平均氣溫多處于平均值之上；2008—2013年門城區與齋堂平均氣溫均偏低，表明最近6年門城區變暖程度趨緩。門城區氣溫變化較顯著，年平均氣溫最大值為2014年的13.6 ℃，最小值為1985年的11.1 ℃，兩者相差2.5 ℃；門城區與齋堂年平均氣溫相差2.3 ℃。齋堂年平均氣溫的線性傾向率很小，基本與平均氣溫持平，這是由于齋堂地處山區，受地形的影響，年平均氣溫趨于穩定。

2.2 夏季平均氣溫變化

由圖2可以看出，門城區、齋堂氣象站夏季平均氣溫的變化趨勢基本相同，門城區呈一定的線性上升趨勢，線性傾向率為0.4 ℃/10年，齋堂變化趨勢不大。門城區夏季平均氣溫變化范圍在24.0～27.0 ℃之間，齋堂夏季平均氣溫變化范圍在22.0～24.0 ℃之間，平原與山區夏季平均氣溫相差2.0～3.0 ℃。齋堂夏季平均氣溫在2011—2015年呈下降趨勢，較門城區明顯。1981—2016年門城區與齋堂夏季平均氣溫在1994—2011年變化幅度較大。

2.3 氣溫日極值變化

四季當中，冬季和夏季的大氣環流是2種有顯著差異的極端狀態[7]。

由圖3（a）可以看出，門城區、齋堂夏季最高氣溫均有一定的線性上升趨勢，其氣候傾向率分別為0.8、0.5 ℃/10年。門城區夏季日最高氣溫出現在1999年，為41.8 ℃，1985年極端最高氣溫僅為33.9 ℃；齋堂夏季極端最高氣溫出現在2000年，為40.6 ℃，1995年極端最高氣溫僅為34.8 ℃。由圖3（a）還可以看出，門城區出現極端最高氣溫比齋堂極端最高氣溫低的年數為19年，比齋堂高的年數為13年，基本持平為4年。

由圖3（b）可以看出，1981—2016年門城區與齋堂冬季極端最低溫度變化趨勢有所不同，氣候傾向率分別為0.3、-0.6 ℃/10年。齋堂冬季極端最低氣溫為下降趨勢。門城區極端最低值出現在2010年，為-19.8 ℃；齋堂極端最低值也出現2010年，為-22.6 ℃，相差2.8 ℃。門城區低于-15.0 ℃的年份占40%，齋堂除1992年為-14.7 ℃外，其余年份均低于-15.0 ℃。

2.4 年日照時數變化

由圖4可以看出，門城區與齋堂1981—2016年年日照時數呈減少趨勢，其氣候傾向率分別為-95.3、-80.2 h/10年。2012—2016年齋堂比門城區日照時數變化明顯。以2006年為界，分為2個階段，1981—2006年2站年日照時數均呈下降趨勢，2007—2016年2站年日照時數有所上升。2016年2站年日照時數相差最大，相差466.8 h。

2.5 年降水量變化

由圖5可以看出，1981—2016年門城區年降水量有很微弱的線性上升趨勢，氣候傾向率為3.6 mm/10年，年降水量氣候平均值為453.6 mm。門城區年降水量900 mm以上的年份為1994年、2012年；低于300 mm的年份為2014年。而齋堂年降水量最多年份為1995年、2016年，最少年份為1984年，降水量為260.7 mm。門城區有4年年降水量少于齋堂，其余年份均多于齋堂。

2.6 日最大降水量變化

由圖6可以看出，門城區日最大降水量年際變化比較顯著，線性上升趨勢較為明顯，氣候傾向率為7.8 mm/10年，日最大降水量為260.7 mm，出現在2012年；其次是2016年，為210.3 mm。齋堂日最大降水量變化趨勢較平穩，日最大降水量出現在2016年，為178.0 mm；其次是2000年，為145.8 mm。

對門城區與齋堂1981—2016年日最大降水量資料進行統計分析，結果發現，日最大降水量出現在7月，占47%；其次為8月，占31%。由日最大降水量出現月份的頻次百分比發現，出現在7月和8月的頻次最多，所占的比例達到78%。結合夏季降水量與日最大降水量呈上升趨勢這一特征，可以看出，門城區出現極端天氣事件的概率加大，洪澇災害事件發生的可能性在上升。

3 結論

（1）門城區年平均氣溫線性傾向率為0.3 ℃/10年，齋堂年平均氣溫的線性傾向率很小，基本與年平均氣溫持平。門城區年平均氣溫呈上升趨勢，但最近6年的變暖程度趨緩。門城區與齋堂年平均氣溫相差2.3 ℃。門城區海拔比齋堂低600 m，受山區小氣候影響，齋堂氣溫明顯低于門城區。齋堂夏季平均氣溫在2009—2015年呈下降趨勢，而門城區僅2012年夏季平均氣溫下降。門城區極端最高氣溫出現年份明顯多于齋堂，齋堂冬季極端最低氣溫為下降趨勢。

（2）門城區年降水量超過900 mm的年份分別為1994年、2012年；低于300 mm的年份為2014年。齋堂年降水量最多年份為1995年，為676.8 mm，比門城區多67 mm；最少年份為1984年，降水量為260.7 mm。門城區有4年年降水量少于齋堂，其余年份均多于齋堂。門城區1981—2016年年平均降水量為574.5 mm，齋堂為452.5 mm，比齋堂多122 mm。門城區年最多降水量為957.6 mm，出現在2012年。

（3）門城區年日照時數少于齋堂，齋堂比門城區年日照時數多259.6 h，以2006年為節點，2006年之前呈減少趨勢，2006年之后呈上升趨勢。由于受海拔高度的影響，門城區日照時數少于齋堂。

（4）1981—2016年門城區年降水量上升趨勢不明顯；且年際變化較為顯著，7月、8月降水量占年降水量的78%，日最大降水量呈上升趨勢，且夏季降水量季變化較大，說明門城區發生極端天氣事件概率有增多的趨勢。

（6）門城區的降水分布與山脈位置有直接關系，迎風坡為降水集中地區，而背風坡的降水量則明顯減少。門城區屬平原區，海拔較低，多年平均降水量為600 mm左右。山區的齋堂、清水河谷一帶，屬夏季風的背風坡，降水較少，年平均降水量不足500 mm。

（7）隨著地勢的增高，氣溫由平原向西北部山區逐漸降低。山前平原地區氣溫較高，年平均溫度為12.5 ℃，齋堂年平均溫度10.2 ℃，主要是由海拔高度、山區小氣候所決定的。

4 參考文獻

[1] 丁一匯，戴曉蘇.中國近百年來的溫度變化[J].氣象，1994，12（1）：19-26.

[2] 王遵婭，丁一匯，何金海，等.近50年來中國氣候變化特征的再分析[J].氣象學報，2004，62（2）：228-236.

[3] 嚴中偉，季勁鉤，葉篤正.60年代北半球夏季氣候躍變（Ⅰ）降水和溫度變化[J].中國科學（B輯），1990，20（1）：97-103.

[4] 榮艷淑，薛文亮.華北地區近50年氣候變化的再分析[C]//第五屆長三角氣象科技論壇論文集，2008：646-650.

[5] 謝志輝，王紹武.百年全球氣溫變化的第一近似[M]//氣候變化與氣候變異、生態-環境演變及可持續發展.北京：氣象出版社，2005：219-222.

[6] 魏鳳英.現代氣候統計診斷預測技術[M].北京：氣象出版社，1999：63-75.

[7] 門頭溝區氣象局.門頭溝區農業氣象服務手冊[Z].2014：7.