我國中東部兩個高山站氣象要素變化特征分析

[摘 要] 本文運用線性回歸、M-K突變和小波分析等方法，采用1961—2014年我國中東部2個高山站逐日風速風向、氣溫和降水資料，分別分析2個高山站氣象要素的逐年變化、年內(nèi)變化、突變及周期變化特征。結果發(fā)現(xiàn)：①南岳站、廬山站年平均風速均呈顯著減小趨勢，2個高山站風場的變化具有明顯的季節(jié)特征，呈秋冬小、春夏大，而且兩站風向存在明顯的季節(jié)轉換，夏半年盛行偏南風，冬半年盛行偏北風;②2個高山站年平均氣溫、平均最高氣溫、平均最低氣溫均呈顯著上升趨勢;③2個高山站年降水量變化趨勢不明顯，而年雨日數(shù)呈顯著下降趨勢。

[關鍵詞] 高山站;風速;氣溫;降水;變化特征

[中圖分類號] P467 [文獻標識碼] A [文章編號] 1674-7909（2019）01-116-2

1 資料與方法

1.1 資料

南岳高山氣象觀測站（27.30°N、112.69°E，以下簡稱南岳站）位于湖南省中部衡山喜陽峰望日臺，海拔1 265 m;廬山高山氣象觀測（29.58°N、115.98°E，以下簡稱廬山站）位于江西省廬山北部牯牛背山山頂，海拔1 165 m。兩站地處我國中東部長江以南，近60年基本氣象要素氣溫、降水、風等記錄齊全，而且站點無遷站，觀測環(huán)境良好。根據(jù)觀測記錄的質(zhì)量和連續(xù)程度，本文采用1961—2014年兩站逐日4次2 min平均（定時）風、逐日氣溫、平均氣溫、降水量等氣候資料進行整理與分析。

1.2 方法

以統(tǒng)計分析或動力統(tǒng)計分析方法為主，本文主要采用一元線性回歸、曼肯德爾法（M-K）、小波分析（Morlet小波）等方法分析我國中東部2個高山站氣象要素的變化特征[1-2]。

2 高山站氣象要素的氣候變化特征

2.1 氣象要素的逐年變化

2.1.1 平均風速的逐年變化。1961—2012年，南岳站、廬山站在20世紀60年代末期到2012年年代際變化特征非常相似，1969—2012年兩站的相關系數(shù)為0.84（通過0.01顯著性檢驗）;在20世紀60年代末期之前，南岳站風速明顯增加，而廬山站風速明顯減小。我國平均風速在20世紀60年代至80年代中期為正距平，之后轉為負距平，90年代中期之后減小趨勢變緩，這與南岳站、廬山站的時間變化一致。

2.1.2 氣溫的逐年變化。1961—2014年，廬山站和南岳站2個高山站平均氣溫、平均最低氣溫、平均最高氣溫上升趨勢明顯，平均氣溫、平均最低氣溫、平均最高氣溫的時間變化非常相似。南岳站平均最高氣溫增加幅度最小，平均氣溫增加幅度次之，最低氣溫增加幅度最大，傾向率分別為0.18、0.15、0.20 ℃/10 a;廬山站平均最高氣溫增加幅度最大，平均氣溫增加幅度次之，平均最低氣溫增加幅度最小，傾向率分別為0.20、0.24、0.18 ℃/10 a。兩站氣溫均通過0.01顯著性檢驗。

2.1.3 降水量及雨日的逐年變化。1961—2014年，廬山站年降水量呈不顯著上升趨勢，傾向率分別為22.0 mm/10 a（未通過顯著性檢驗）;南岳站呈不顯著下降趨勢，傾向率為13.6 mm/10 a（未通過顯著性檢驗）。9年滑動平均曲線表明，南岳站、廬山站年降水量在20世紀60年代末至70年代中期、20世紀90年代初至21世紀初偏多，20世紀60年代初至60年代末、20世紀70年代中期至90年代初、21世紀初以后偏少。

2.2 氣象要素的年內(nèi)變化

2.2.1 風速的年內(nèi)變化。1961—2014年，平均風速以九仙山最大（7.0 m/s），廬山最小（4.4 m/s），南岳山與黃山年平均風速接近（5.8 m/s）。月最大風速除九仙山出現(xiàn)在6月外，其他均出現(xiàn)在7月;最小風速除了廬山、九仙山出現(xiàn)在12月外，其他均出現(xiàn)在9月;四季風速呈現(xiàn)為秋冬小、春夏大。

2.2.2 降水和雨日的年內(nèi)變化。廬山站和南岳站月平均降水均呈雙峰型分布，月降水量南岳站為274.3（5月）～70.2 mm（12月），廬山站為294.7（6月）～55.2 mm（12月）;南岳站各月平均雨日數(shù)較廬山站偏多2 d左右，南岳站月雨日數(shù)為12.1（7月）～20.8 d（3月），廬山站為10.6（12月）～18.0 d（4月）。

2.2.3 氣溫的年內(nèi)變化。2個高山站氣溫的年內(nèi)變化均呈單峰型分布，1月氣溫最低，7月氣溫最高。南岳站平均氣溫為0.4（1月）～21.6 ℃（7月），平均最高氣溫為3.8（1月）～24.8 ℃（7月），平均最低氣溫為-2.4（1月）～19.4 ℃（7月）;廬山站平均氣溫為0.2（1月）～22.5 ℃（7月），平均最高氣溫為4.2（1月）～26.0 ℃（7月），平均最低氣溫為-2.8（1月）～20.2 ℃（7月）。平均最低氣溫的年較差最大，平均氣溫的年較差次之，最高氣溫的年較差最小。

2.3 風向風速的變化

2.3.1 年風向風速變化。2個高山站年平均風速存在明顯的季節(jié)轉換，南岳站的主導風向為北風（N），占14.6%，風速為5.4 m/s;西南風（SW）風次之，占14.3%，風速為7.9 m/s。風向頻率超過7.0%的還有、北東北風（NNE）、東北風（NE）、西西南風（SSW），分別為7.0%、7.9%、8.6%。南西南風（SSW）速最大，為9.1 m/s;西南風（SW）次之，為7.9 m/s。

廬山站的主導風向為北東北風（NNE），占 12.4%，風速為 4.8 m/s;南風（S）次之，占 12.2%，風速為 5.4 m/s。風向頻率超過 8.0%的還有北風（N）、東 北 風（NE）、南東南風（SSE），分別為 9.5%、8.4%、9.8%。東東北（ENE）風速最大，為 7.2 m/s;東北風（NE）次之，為 6.4 m/s。

2.3.2 夏半年、冬半年風向風速變化。兩站風向存在明顯的季節(jié)轉換，這可能與夏半年、冬半年分別受東亞夏季風和冬季風控制，夏半年主導風均為偏南風，冬半年主導風為偏北風（九仙山站冬半年主導風也為偏南風）。但是由于地理位置等的差異，2個高山站風具有各自的變化特征，其中南岳站為西南風（SW）與北風（N）的轉換，南西南風（SSW）風速最大;廬山站為南風（S）與北東北風（NNE）的轉換，東東北風（ENE）風速最大。

2.3.3 盛行風向及最大風速。南岳站春夏季（3—8月）盛行西南風（SW），秋冬季（9月至翌年2月）盛行北風（N）;廬山站春夏季（3—8月）為南風（S），秋冬季為北東北（NNE），其中，3月作為冬春季節(jié)過渡，北東北風（NNE）和南風（S）各占12%，5月作為春夏季節(jié)過渡，南東南風（SSE）和南風（S）各占13%。南岳站各月最大風速的風向均為南西南風（SSW），2—7月南西南風風速都維持在10.0 m/s左右;而廬山站各月最大風速的風向除6—7月為南東南風（SSE）外，其他各月均為偏東北風（ENE、NE）。

3 結語

①南岳站、廬山站年平均風速均呈顯著減小趨勢。在20世紀60年代末期到2012年，南岳站、廬山站年代際變化特征非常相似，在20世紀60年代末期之前南岳站風速明顯增加，而廬山站風速明顯減小。南岳、廬山季平均風速均呈顯著減小趨勢。

②風速都呈現(xiàn)秋冬小、春夏大，1—10月年逐候風速變化趨勢大致相同;兩站風向存在明顯的季節(jié)轉換，夏半年盛行偏南風，冬半年盛行偏北風。南岳站主導風的頻率較廬山站主導風的頻率大。

③2個高山站年平均氣溫、平均最高氣溫、平均最低氣溫均呈顯著上升趨勢。南岳站多年平均氣溫、平均最高氣溫均低于廬山站，且廬山站平均氣溫、平均最高氣溫升溫快于南岳站;兩站多年平均最低氣溫均為8.9 ℃，但南岳站升溫速度快于廬山站。

④2個高山站四季氣溫增溫具有不均勻性，各季節(jié)增溫狀況差異較大，春季、秋季氣溫呈顯著增加趨勢，夏季南岳站平均最低氣溫呈顯著增加趨勢，冬季南岳站和廬山站平均最低氣溫呈顯著增加趨勢。2個高山站氣溫的年內(nèi)變化均呈單峰型分布，1月氣溫最低，7月氣溫最高。平均最低氣溫的年較差最大，平均氣溫的年較差次之，最高氣溫的年較差最小。

⑤2個高山站年降水量變化趨勢不明顯，而年雨日數(shù)呈顯著下降趨勢。2個高山站四季降水量除個別站點、個別季節(jié)存在明顯變化趨勢外，其他季節(jié)、站點無明顯變化趨勢;南岳站春夏秋三季、廬山站春秋兩季雨日數(shù)呈顯著減小趨勢，其他季節(jié)站點無明顯變化趨勢。

參考文獻

[1]劉增基，林新彬，王世德，等.閩南地區(qū)汛期短歷時降水氣候特征[J].氣象，1997（8）：50-54.

[2]王毅榮，張存杰.河西走廊風速變化及風能資源研究[J].高原氣象，2006（6）：1196-1202.