氣候特征的變化與我國(guó)氣候的演變

氣候特征的變化與我國(guó)氣候的演變

ipc（2007）指出，世界氣候變化很大，主要是通過(guò)變形。在過(guò)去50年中，平均增溫率為0.1310a，幾乎是過(guò)去100年的兩倍。北半球高于南非。在中國(guó)，尤其是在20世紀(jì)80年代中期之后，北方的增溫比其他地區(qū)的增溫化好得多。20世紀(jì)80年代以來(lái),華北地區(qū)氣溫升高、降水減少,干旱化日趨嚴(yán)重。魏鳳英等、王紹武、丁一匯等先后從氣溫和降水變化特征等方面對(duì)我國(guó)近百年來(lái)氣候變化特征進(jìn)行了研究。榮艷淑等利用英國(guó)EastAnglia大學(xué)研究部1901~2002年高分辨率的格點(diǎn)月平均氣溫和月降水量資料對(duì)華北地區(qū)氣候變化強(qiáng)度的演變進(jìn)行了研究。結(jié)果表明,氣候作為一個(gè)重要的外在因素,從古至今對(duì)我國(guó)的社會(huì)發(fā)展都有深遠(yuǎn)的影響。天津市位于我國(guó)大陸海岸線(xiàn)北部的渤海灣,是我國(guó)4個(gè)直轄市之一,也是我國(guó)北方的經(jīng)濟(jì)中心,研究該地區(qū)在全球變暖背景下的氣候特征顯得尤為重要。筆者對(duì)天津氣候變化及災(zāi)害性天氣進(jìn)行了研究。1材料和方法1.1天津市立地條件天津市北起薊縣黃崖關(guān),南至大港區(qū)翟莊子滄浪渠,南北長(zhǎng)189km;東起漢沽區(qū)灑金坨以東徒陡河西干渠,西至靜?？h子牙河王進(jìn)莊以西灘德干渠,東西寬117km。天津市域面積11917.3km2,疆域長(zhǎng)約1290.8km,海岸線(xiàn)長(zhǎng)153km,陸界長(zhǎng)1137.48km。華北地區(qū)從地形上劃分為4個(gè)自然地理單元,即東部山東低山丘陵、中部黃海平原、西部黃土高原和北部冀北山地。天津市共轄13個(gè)區(qū)、3個(gè)縣,具有多種地貌特征。因此,該文選取天津市所轄的4個(gè)有代表性的氣象站點(diǎn)(天津市區(qū)(城市氣候監(jiān)測(cè)站)、大港站、寶坻站和薊縣站)見(jiàn)圖1和表1,利用這4個(gè)站點(diǎn)1980~2009年的氣象觀測(cè)數(shù)據(jù)進(jìn)行氣候變化和災(zāi)害性天氣發(fā)生頻次的研究。1.2元線(xiàn)性回歸方程線(xiàn)性趨勢(shì)估計(jì)方法:線(xiàn)性趨勢(shì)是指用氣候變量yi與其對(duì)應(yīng)的時(shí)間ti建立一元線(xiàn)性回歸方程,形式如下:式中,a和b分別為回歸常數(shù)和回歸系數(shù),可用最小二乘法估計(jì),b值的正與負(fù)則表明氣候變量yi隨時(shí)間ti是呈上升還是下降的變化趨勢(shì),因此b也稱(chēng)為線(xiàn)性趨勢(shì)值。2結(jié)果與分析2.1天津溫度變化2.1.1年平均氣溫增溫幅度由表2可知,1980~2009年4個(gè)地區(qū)年平均氣溫、年平均最低氣溫、年平均最高氣溫均呈上升趨勢(shì),且這種上升趨勢(shì)在年平均最低溫度上表現(xiàn)最為明顯,年平均氣溫也呈明顯上升趨勢(shì),相對(duì)而言年平均最高氣溫的升溫幅度最小?？梢?jiàn),在1980~2009年的30a里,天津地區(qū)溫度呈上升趨勢(shì),但夜間(年平均最低氣溫)增溫幅度明顯,白天(年平均最高氣溫)溫度增加較弱。研究區(qū)域內(nèi)各站點(diǎn)增溫幅度有一定的差異。30a間天津市區(qū)溫度上升趨勢(shì)明顯,年平均氣溫氣候趨勢(shì)系數(shù)為0.1006,是4個(gè)區(qū)域中最大的;其次是大港地區(qū),年平均氣溫氣候趨勢(shì)系數(shù)最小的是寶坻,僅為0.0444。另外,年平均最低氣溫的增幅比年平均最高氣溫的增幅大,尤其是天津市區(qū),年平均最高氣溫與最低氣溫的差值是研究區(qū)域4個(gè)站點(diǎn)中最大的。2.2天津的降水變化2.2.1降水量分布見(jiàn)表1根據(jù)1980~2009年研究區(qū)域4站點(diǎn)年平均降水量得到降水量空間分布見(jiàn)圖4。由圖4可知,天津市區(qū)(城市氣候監(jiān)測(cè)站)年平均降水量是520.2mm,大港年平均降水量是523.7mm,寶坻年平均降水量是559.3mm,薊縣年平均降水量是618.2mm。徐娟等研究發(fā)現(xiàn),由于華北地區(qū)的區(qū)域范圍及其他自身內(nèi)部地形的差異,使得降水在空間上主要表現(xiàn)為南部(東南部)降水多,北部(西北部)降水少;山區(qū)降水普遍多于平原;燕山南麓、膠東丘陵的南部沿海因地處夏季風(fēng)的迎風(fēng)坡,雨水集中,多暴雨,而背風(fēng)坡、山間盆地則雨量較少。該文對(duì)不同地貌情況下4站點(diǎn)的降水量分析也基本符合上述的研究事實(shí)。2.2.2降水量分析從天津4個(gè)站點(diǎn)年降水量(圖5)和降水量氣候趨勢(shì)系數(shù)(表3)可以得出,30a中天津地區(qū)的年降水量在波動(dòng)起伏中各不相同。其中,天津市區(qū)、大港2地降水量呈緩慢上升趨勢(shì),而寶坻和薊縣2地降水量則在波動(dòng)中有所減少。由表3可知,天津市區(qū)(城市氣候監(jiān)測(cè)站)1980~2009年降水量呈上升趨勢(shì),其上升速度為18.6mm/10a;大港30a間降水量上升速率為5.8mm/10a;而寶坻和薊縣降水量的下降速度分別為34.5mm/10a和23.8mm/10a。2.2.3年平均最高低溫度與降水量的相關(guān)性分析由表4可知,溫度增加的同時(shí)降水呈負(fù)增長(zhǎng)趨勢(shì),4站點(diǎn)30a降水量與年平均氣溫、年平均最高氣溫及年最低氣溫均呈負(fù)相關(guān)態(tài)勢(shì)。另外,通過(guò)年平均最高(低)溫度與降水量的相關(guān)性分析發(fā)現(xiàn),白天增溫幅度大,降水減少趨勢(shì)明顯;夜晚增溫對(duì)4站點(diǎn)的降水影響也比較一致,市區(qū)站夜晚溫度上升對(duì)降水的影響較小,大港站夜晚溫度上升對(duì)降水的影響位居4站點(diǎn)之首。2.3災(zāi)害天氣事件的頻率分析2.3.1天氣發(fā)生頻率1980~2009年沙塵、冰雹、雷暴、煙霾等災(zāi)害性天氣事件歷年平均值等基本統(tǒng)計(jì)特征結(jié)果顯示,雷暴、煙霾等災(zāi)害性天氣在研究區(qū)域內(nèi)出現(xiàn)頻繁,尤其是雷暴和煙霾天氣,歷年出現(xiàn)日數(shù)平均值分別為31.6、68.1d,沙塵天氣歷年出現(xiàn)日數(shù)平均值為8d;冰雹日數(shù)歷年平均值僅為0.86d(表5~8)。因此,從出現(xiàn)頻率來(lái)看,雷暴是研究區(qū)域內(nèi)需要重點(diǎn)防范的災(zāi)害性天氣事件。以大港為例,30年間(1980~2009)雷暴、煙霾出現(xiàn)較頻繁,其出現(xiàn)日數(shù)的平均值分別為28.7和87.6d,占全年總數(shù)的7.8%和24%,20世紀(jì)90年代雷暴天氣出現(xiàn)頻繁,1991年雷暴日數(shù)50d(最大值);21世紀(jì)以來(lái)每年雷暴日數(shù)普遍低于20世紀(jì)。2.3.2不同區(qū)域煙病的年際變化比較從表9可以看出,30a(1980~2009)中,研究區(qū)域內(nèi)沙塵、雷暴和冰雹災(zāi)害性天氣出現(xiàn)日數(shù)呈明顯下降趨勢(shì)。其中,沙塵下降最為明顯,尤其是天津市區(qū)(城市氣候監(jiān)測(cè)站),近30a來(lái),沙塵發(fā)生的日數(shù)下降趨勢(shì)達(dá)到6.4d/10a,這與目前社會(huì)環(huán)境保護(hù)意識(shí)的提高有著不可分割的關(guān)系。但研究區(qū)域中,煙霾出現(xiàn)的日數(shù)變化卻有差異。其中,天津市區(qū)(城市氣候監(jiān)測(cè)站)和大港2地的煙霾天氣出現(xiàn)的日數(shù)呈下降趨勢(shì),但寶坻和薊縣2地的煙霾天氣卻呈增長(zhǎng)趨勢(shì),尤其是薊縣,煙霾天氣的出現(xiàn)在以42d/10a的速度快速增長(zhǎng),這是一個(gè)值得注意的問(wèn)題。5氣象站點(diǎn)年平均溫度分布在全球變暖的背景下,天津地區(qū)的4個(gè)代表站所在區(qū)域的氣候特征也發(fā)生了變化。(1)溫度都呈上升趨勢(shì),但表現(xiàn)不同;年平均最低氣溫表現(xiàn)最為明顯,年平均氣溫也呈明顯上升趨勢(shì),相對(duì)而言年平均最高氣溫的升溫幅度最小。(2)30a中降水呈不同的變化趨勢(shì),天津市區(qū)和大港2地降水量逐年增加,而寶坻和薊縣2地降水量則呈減少趨勢(shì)。(3)30a中,沙塵、雷暴、冰雹和煙霾等災(zāi)害性天氣頻繁發(fā)生,其中雷暴和煙霾2種災(zāi)害性天氣在研究區(qū)域內(nèi)出現(xiàn)頻率較高,尤其是寶坻和薊縣2個(gè)郊區(qū)縣,煙霾出現(xiàn)的日數(shù)逐年增長(zhǎng)。因此,在全球氣候變暖、華北氣候變干旱化日趨嚴(yán)重的背景下,天津地區(qū)要繼續(xù)加強(qiáng)雷電、煙霾等災(zāi)害性天氣的防范準(zhǔn)備工作,密切關(guān)注溫度、降水等氣象要素的變化情況,同時(shí)進(jìn)一步研究災(zāi)害性天氣頻發(fā)的氣候變化對(duì)人類(lèi)生存環(huán)境的影響,進(jìn)一步提高應(yīng)對(duì)防災(zāi)減災(zāi)的能力。分別用氣溫、降水量和災(zāi)害性天氣發(fā)生的日數(shù)與時(shí)間序列建立線(xiàn)性方程,得到不同時(shí)間尺度的線(xiàn)性趨勢(shì)值,并以此分析研究區(qū)域氣候變化強(qiáng)度。4個(gè)不同地貌的氣象站點(diǎn)的年平均溫度分布見(jiàn)圖2。由圖2可知,1980~2009年天津市區(qū)(城市氣候監(jiān)測(cè)站)年平均溫度13.1℃,大港年平均溫度12.7℃,寶坻年平均溫度11.7℃,薊縣年平均溫度12.5℃?？臻g上,剔除天津市人口密度和經(jīng)濟(jì)發(fā)展程度普遍大于大港、寶坻、薊縣3地,所引起的城市熱島效應(yīng)等因素造成的局地溫度高的因素外,從年平均溫度上看,研究區(qū)域內(nèi),年平均溫度南部(大港)高于北部(寶坻、薊縣);由沿海(大港)向內(nèi)陸增高(天津市區(qū)),再由內(nèi)陸向山區(qū)降低(薊縣)。這與顧庭敏