淄博市臨淄區1989—2018年氣象要素年際變化特征分析

邢雅敏 許苗苗 辛雪琪 徐瑋平

（1淄博市臨淄區氣象局，山東淄博 255400；2淄博市臨淄區農業技術服務中心，山東淄博 255400；3山東省氣候中心，山東濟南 250031）

IPCC第五次報告指出：近幾十年以來，我國氣候發生了巨大變化，其中平均氣溫升高現象較明顯，平均溫度上升了0.5～0.8℃。全國年平均最低氣溫上升比平均最高氣溫上升明顯，北方地區升溫更加顯著，且上升速率隨著緯度的增加而增加[1－3]。山東地區氣溫序列基本呈現顯著增加趨勢，其顯著突變時間點主要在20世紀60年代初、70年代中、80年代末和90年代末[4]。對于降水而言，我國年降水量以12.7 mm的速度減少，各季節的雨日也呈現減少趨勢，并且降水量年際變化波動比較大。還有學者指出，夏季華北、東北地區在20世紀90年代以后降水顯著減少[5]，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[6－7]。山東地區降水基本呈不顯著減少的趨勢，且降水的顯著突變時間點與氣溫相同[4]。此外，我國的日照時數和近地面風速在近50年也出現了顯著減少的趨勢，存在顯著的區域性差異。近50年中國日照時數呈現明顯減少的趨勢，冬、夏季減少幅度大于春、秋季，黃河流域日照時數總體呈現下降趨勢[8]。過去幾十年中國年平均地表風速呈現顯著減少的趨勢，且下降趨勢大于－0.1 m/（s·10 a）。 春季平均風速下降趨勢明顯大于其他3個季節，風速減弱可能與近期中國氣候變暖有關。以上結果表明，我國氣候正在發生顯著變化，氣候變化的區域差異和特征也得到越來越多學者的關注，區域氣候特征變化不僅影響著人們的生活，對農業生產也具有重要影響。

淄博市臨淄區地處魯中丘陵與魯北平原交接地帶，位于淄博市東北部，地勢南高北低、西高東低，區域略呈三角形。臨淄區主要糧食作物為冬小麥、夏玉米，主要經濟作物為露地蔬菜和設施蔬菜，生產規模比較大。由于臨淄區地處暖溫帶大陸性季風氣候區，受季風影響，氣候變化具有明顯的季節性。通過對1989—2018年臨淄區逐月氣溫、降水和日照資料進行分析，揭示臨淄區氣候變化特征，以期為指導當地農業發展提供氣象科技支撐。

1 資料與方法

1.1 資料選取

本文利用國家氣候中心提供的逐月氣象要素資料，選用臨淄站1989—2018年氣象資料，要素包括平均溫度、降水量和日照時數。

1.2 研究方法

本文通過采用線性傾向方法、功率譜和Mann-Kendall方法[9]，分析1989—2018年臨淄區平均溫度、降水量、平均風速和日照時數等氣象要素的趨勢特征、周期性以及突變特征等，進一步分析其年際變化特征。檢驗采用紅白噪聲檢驗以及t檢驗。

2 結果與分析

2.1 年平均氣溫變化特征

利用臨淄區1989—2018年年平均氣溫資料，采用一元線性回歸方法建立傾向方程，繪制臨淄區的年平均氣溫變化圖（圖1）。從圖1可發現，臨淄區年平均氣溫總體上呈現波動上升的趨勢，具有顯著的年際變化特征。20世紀90年代末期，臨淄區年平均氣溫呈現波動下降趨勢，2010年以后年平均氣溫呈持續上升趨勢。這段時間內年平均氣溫達到13.9℃，每10年平均增長約0.17℃，其中：最高年平均氣溫為14.7℃，分別出現在2014年和2017年；最低年平均氣溫為13.2℃，出現在2010年。

通過功率譜方法判斷臨淄區年平均氣溫是否具有明顯的周期性。由于臨淄區年平均氣溫未通過紅噪聲檢驗，表明年平均氣溫無明顯的周期性。

為了判斷臨淄區年平均氣溫的氣候突變性，通過M-K方法對其進行檢驗，其結果如圖2所示。從M-K統計量曲線來看，臨淄區年均氣溫在2005年左右發生明顯的氣候突變。1997—2004年、2006—2009年、2016年以后這些時間段內臨淄區年平均氣溫上升趨勢顯著（通過了0.05顯著性檢驗）。

2.2 年降水量變化特征

利用一元線性回歸方程分析臨淄區1989—2018年降水量的變化趨勢（圖3）。可以看出，臨淄區年降水量總體上呈現出波動下降的趨勢，具有顯著的年際變化特征。近幾年臨淄區降水年際變化曲線波動明顯，起伏陡峭，往往造成旱澇急轉。2002年開始，降水年際變化波動明顯增大，該時間段內年平均降水量為622.0 mm，每10年約下降7.8 mm。其中最高年降水量為1 018.4 mm，出現在1990年；最低年降水量為334.5 mm，出現在2006年。2018年，由于受臺風“溫比亞”的影響，臨淄區年降水量也達到了1 000.7 mm，是近30年來第二位高值。

通過功率譜方法判斷臨淄區年降水量是否具有明顯的周期性。由于臨淄區年降水量未通過紅噪聲檢驗，因而表明年降水量無明顯的周期性。

為了判斷1989—2018年臨淄區年降水量是否具有氣候突變特征，通過M-K檢驗方法來對其進行檢驗，其結果見圖4。從M-K統計量曲線來看，臨淄區年降水量在1998—1999年、2005—2006年、2007年、2011—2012年、2012—2013年和 2013—2014年多次發生明顯的氣候突變。1993—1998年、2004—2005年臨淄區年降水量呈顯著上升趨勢（通過了0.05顯著性檢驗）；2016—2017年呈顯著下降趨勢（通過了0.05顯著性檢驗）。

2.3 年日照時數變化特征

分析臨淄區1989—2018年日照時數年際變化曲線可以發現，臨淄區年日照時數呈現明顯的下降趨勢，具有顯著的年際變化特征。2002年以后，年日照時數下降趨勢明顯。近30年的年平均日照時數為2 380.4 h，每年下降約11.0 h，其中最多年日照時數為2 755.7 h，出現在1997年；最少年日照時數為2 006.6 h，出現在2015年。由于臨淄區日照時數未通過白噪聲檢驗，說明日照時數無明顯的周期性。

通過M-K檢驗方法檢測1989—2018年臨淄區年日照時數是否具有氣候突變特征。年日照時數在2006年發生明顯的氣候突變。1994—2006年日照時數呈現明顯的上升趨勢（通過了0.05顯著性檢驗），2007年以后年日照時數呈現顯著的下降趨勢（通過了0.05顯著性檢驗）。臨淄區日照時數近幾年顯著下降，對農作物生長發育有著重要的影響，也增加了溫室大棚設施農業生產成本。

3 結論

用國家氣候中心提供的臨淄區1989—2018年逐月氣象要素資料，選用平均溫度、降水量和日照時數要素資料，采用線性傾向方法、功率譜和Mann-Kendall方法分析1989—2018年臨淄區氣象要素的年際變化特征，得到以下主要結論。

（1）臨淄區年均氣溫總體呈現波動上升的趨勢，具有顯著的年際變化特征。2010年以后年平均氣溫呈持續增長趨勢，年平均氣溫約在2005年發生明顯的氣候突變。1997—2004年、2006—2009年、2016年以后臨淄區年平均氣溫上升趨勢顯著。

（2）臨淄區年降水量總體上呈現波動下降的趨勢，具有顯著的年際變化特征。近幾年由于臨淄區降水年際變化曲線波動突出，起伏陡峭，往往造成旱澇急轉。2002年開始降水年際變化波動明顯增大，該時間段內年平均降水量為622.0 mm，每10年約下降7.8 mm。臨淄區年降水量多次發生明顯的氣候突變。1993—1998年、2004—2005年臨淄區年降水量呈顯著上升趨勢；2016—2017年呈顯著下降趨勢。

（3）臨淄區年日照時數呈現明顯的下降趨勢，具有顯著的年際變化特征。2002年以后，年日照時數下降趨勢明顯。近30年平均日照時數為2 380.4 h，每年下降約11.0 h，其中最多年日照時數為2 755.7 h，出現在1997年；最少年日照時數為2 006.6 h，出現在2015年。另外，臨淄區年日照時數在2006年發生明顯的氣候突變。