棗莊地區氣候年景特征分析

鹿翠華，張美玲，苑文華，黃燕玲，丁 潔

1.棗莊市氣象局，山東棗莊 277800；2.滕州市氣象局，山東滕州 277500

氣候狀況與農業、能源、植被、人類健康等密切相關，氣候年景是一年氣候狀況的綜合表征，是開展氣候及氣候變化對各個敏感行業影響評估的基礎。

棗莊地區是山東省的南大門，素有“魯南明珠”之稱。地處中緯度暖溫帶季風型大陸性氣候區，兼有南方溫濕氣候和北方干冷氣候的特點，具有光照好、積溫高、熱量豐富、雨量充沛、雨熱同期的氣候特點。影響農業生產的因素很多，包括耕作制度、土壤、作物遺傳、政策和氣候等因素。在其他因素相對穩定的情況下，氣象因素對農業生產影響較大，是影響糧食豐歉的主要因素。

早在1998年李翠金等[1]就提出了適合長江中下游地區的旱澇氣候年景定量化評價方法。近年來，也有不少學者利用不同方法構建了農業氣象年景評價模型。孫家民等[2]以降水距平及其表征的旱澇程度為因子，建立了農業氣候年景評估模型。鄒燕等[3]構建了綜合氣候年景的評價模型、等級劃分標準和歷史序列，實現了對福建省低溫、高溫、雨澇、氣象干旱和綜合氣候年景的定量化評價。

根據《氣候年景評估方法》（GB/T 33670—2017），評估分析了近40年棗莊的氣候年景，以期為開展氣候及氣候變化對各個敏感行業影響評估提供參考。

1 資料與方法

1.1 資料

使用棗莊5個國家氣象站1970—2020年的逐旬、逐年平均氣溫、降水資料。

1.2 方法

1.2.1 氣溫年景指數及等級劃分 反映年內氣溫偏離氣候平均值的程度指標。均采用國家氣象局2017年發布的氣候年景評估方法計算氣溫年景指數、降水年景指數、氣候年景指數和氣候年景等級[4]。

式（1）中，It為氣溫年景指數，Ti,j為第j站、第i旬平均氣溫，第j站、第i旬平均氣溫的氣候平均值，σi,j第j站、第i旬平均氣溫的標準差，N為區域內參加統計的站數。

氣溫年景劃分為5個等級，分別是弱、偏弱、中等、偏強、強。氣溫年景指數對應百分位數閾值劃分的氣候年景等級（表1）。

1.2.2 降水年景指數及等級劃分 反映年內降水偏離氣候平均值的程度指標。

式（2）中，Ip為 降 水 年 景 指 數，(SPI30)ij為第j站、第i旬30 d標準化降水指數，為區域內參加統計的站數。

降水年景劃分為5個等級，分別是好、較好、一般、較差、差。降水年景指數對應百分位數閾值劃分的氣候年景等級（表1）。

1.2.3 氣候年景指數及等級劃分 反映氣候年景的指標。

式（3）中，Ic為氣候年景指數，It為氣溫年景指數，Ip為降水年景指數。

氣候年景劃分為5個等級，分別是好、較好、一般、較差、差。氣候年景指數對應百分位數閾值劃分的氣候年景等級（表1）。

表1 氣溫、降水及氣候年景指數等級

2 結果與分析

2.1 氣溫年景分析

1981—2020年棗莊地區年平均氣溫變化呈波動升高趨勢（圖1a），增幅約為0.46℃/10年；多年的年平均氣溫為14.7℃，最高值為15.8℃，出現在2017年；最低值為13.2℃，出現在1984年；差值2.6℃。突變檢驗結果（圖1b）并結合累積距平曲線（圖1a），確定1997年為突變年。突變前年平均氣溫為14.0℃，突變后年平均氣溫為15.1℃，突變后比突變前年平均氣溫高了1.1℃。隨全球氣候變暖，棗莊地區也呈現同步升溫趨勢；突變前氣溫變化趨勢傾向率約為0.53℃/10年，突變后氣溫變化趨勢傾向率約為0.13℃/10年，即自1997年起的近24年氣溫升溫幅度明顯減慢。

圖1 1981—2020年棗莊地區年平均氣溫特征曲線（a）和突變檢驗（b）

1981—2020年棗莊市平均氣溫年景指數為29.0，整體為波動增強的趨勢，其趨勢傾向率約為0.79/10年。突變檢驗結果棗莊地區氣溫年景指數沒有明顯的時間突變點。從氣溫年景指數等級看，近40年氣溫年景指數等級為弱強對稱分布，1級（弱年份）3年、2級（偏弱年份）9年、3級（中等年份）16年、4級（偏強年份）9年、5級（強年份）3年。近18年，棗莊市氣溫年景指數等級總體為中等偏強年。

2.2 降水年景分析

1981—2020年棗莊地區年平均降水量總體呈波動增多趨勢，增幅約為46.95 mm/10年；多年的年平均降水量為795.52 mm，最大值為1 271.12 mm，出現在2003年；最小值為486.88 mm，出現在1988年；差值高達784.24 mm，接近多年的年平均降水量。突變檢驗結果并結合累積距平曲線確定棗莊地區年平均降水量突變點有2個，分別為2002年和2008年，1981—2002年、2003—2008年和2009—2020年平均降水量分別為733.50 mm、1 007.79 mm和810.88 mm，對應趨勢傾向率分別為19.10 mm/10年，-555.21mm/10年和207.45 mm/10年，20世紀80年代一直到21世紀初棗莊地區年平均降水量呈現長時間的緩慢增多趨勢，到2003年降水量達到近40年的最大值；2003—2008年有一個短暫的快速銳減趨勢；近12年的年平均降水量比1981—2002年多，但遠低于2003—2008年，趨勢為明顯增多。

1981—2020年棗莊地區平均降水年景指數為43.19，整體為極弱的減小趨勢，其趨勢傾向率約為-0.20/10年。突變檢驗結果并結合累積距平曲線確定棗莊市降水量年景指數突變點有3個，分別為1993年、1999年和2007年；1981—1993年、1994—1999年、2000—2007年和2008—2020年平均年景指數分 別 為43.95、40.38、45.18和42.51，對應趨勢傾向率分別為1.11/10年、-1.00/10年、1.21/10年 和0.60/10年；棗莊地區降水年景指數突變頻繁，變化趨勢平緩，20世紀90年代中后期為減弱趨勢，其他時段均為緩增趨勢。從降水年景指數等級看，40年總體中等年份最多，分布均勻，其中1級有4年、2級和4級各有8年、3級共15年、5級有5年；具體看1981—1993年等級分布變化大，1981年、1982年、1985年和1986年為3級（中等年份），1983年為2級（偏弱年份），1984年為5級（強年份），1987年 為1級（弱 年 份）；1994—1999年 為偏弱年份，6年中1級有3年，3級有3年，未出現其他等級；2000—2007年為較強年份，8年中未出現1級，2級、3級各出現1年，4級有4年，5級有2年；近13年總體為中等年份，13年中未出現1級，2級有5年，3級有6年，4級和5級各有1年。

2.3 氣候年景分析

1981—2020年棗莊市平均氣候年景指數為158.61（圖2a），整體為波動略增強的趨勢，其趨勢傾向率約為0.21/10年。突變檢驗結果顯示棗莊氣候年景指數沒有明顯的時間突變點（圖2b）。從氣候年景指數等級看，棗莊地區40年氣候年景指數等級為完美的對稱分布，其中1級（好年景等級）和5級（差年景等級）各有4年，2級（較好年景等級）和4級（較差年景等級）各有8年，3級（一般年景等級）有16年，可見棗莊地區氣候年景總體為中等，時有好、差氣候年景出現，總體有利于工業和農業生產。

圖2 1981—2020年棗莊地區氣候年景指數特征曲線（a）和突變檢驗（b）

3 結論

（1）隨全球氣候變暖，棗莊地區也呈升溫趨勢；1997年為棗莊氣溫突變年，突變后比突變前年平均氣溫高了約1℃，但突變后升溫幅度減慢。近40年，棗莊地區平均氣溫年景指數整體為波動增強的趨勢；近40年，棗莊地區氣溫年景指數等級為弱強對稱分布，近18年，棗莊地區氣溫年景總體為中等偏強年。

（2）近40年，棗莊地區年平均降水量總體呈波動增多，20世紀80年代到21世紀初棗莊地區年平均降水量整體為緩慢增多趨勢，到2003年降水量達到近40年的最大值；近12年的年平均降水量為快速增多趨勢。近40年棗莊地區平均降水年景指數為極弱的減小趨勢，但棗莊地區降水年景指數突變頻繁，20世紀90年代中后期為弱的減弱趨勢，其他時段均為緩增趨勢。從降水年景指數等級看，近40年總體中等年份最多，分布很均勻，近13年總體為中等年份。

（3）近40年，棗莊地區的平均氣候年景指數為波動略強的趨勢。從氣候年景指數等級看，棗莊地區近40年氣候年景指數等級為完美的對稱分布，棗莊地區氣候年景總體為中等，時有好、差氣候年景出現，比較有利于工農業生產。