濰坊市未來氣候變化趨勢分析

袁 靜，封雅瓊，徐劍平

(山東省濰坊市氣象局，山東濰坊 261011)

近年來，全球氣候變暖并未停止，氣候變暖帶來的影響仍不可忽視。政府間氣候變化專門委員會(IPCC)第五次評估報告第一工作組的決策者摘要中指出，過去的130年全球溫度升高了0.85℃，21世紀的全球變暖程度可能超過1.5℃［1］。濰坊市過去的氣候變化趨勢與全球一致，近30年來濰坊市年平均氣溫增加幅度為0.5℃/10a［2］。氣候變化已經(jīng)對濰坊市農(nóng)作物的生長發(fā)育和產(chǎn)量產(chǎn)生了影響［3-4］，預估濰坊未來氣候變化趨勢，能夠為降低氣候變化脆弱性提供科學依據(jù)，對于未來農(nóng)業(yè)生產(chǎn)規(guī)劃和促進國民經(jīng)濟可持續(xù)發(fā)展具有重要的意義。筆者采用PRECIS(Providing Regional Climate for Impacts Study)［5］模擬的 IPCC《排放情景特別報告》(SRES)［6］的 A2、B2 情景下的氣候情景數(shù)據(jù)，對濰坊市2021～2050年氣溫、降水等變化趨勢進行分析，為下一步研究未來氣候變化對濰坊市農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的影響打下基礎。

1 材料與方法

1.1 研究區(qū)概況 濰坊市位于山東半島中部，地跨35°41'～37°26'N，118°10'～120°01'E。總面積 15 859 km2，南北長188 km，東西寬164 km，市域地勢南高北低，南部是山區(qū)丘陵，中部為平原，北部是沿海灘涂，山區(qū)、平原、灘涂面積分別占總面積的28.7%、57.7%、和13.6%。市域共有大小河流112條，海岸線為東南-西北走向，呈孤形曲線狀，西起淄脈河口，東到膠萊河口，全長143 km。濰坊全境處于北溫帶季風區(qū)，背陸面海，屬暖溫帶季風型半濕潤性氣候，冬冷夏熱，四季分明。

1.2 資料來源 該研究所用未來氣候情景數(shù)據(jù)由中國農(nóng)業(yè)科學院農(nóng)業(yè)環(huán)境與可持續(xù)發(fā)展研究所氣候變化研究室提供，數(shù)據(jù)包括2021～2050年平均氣溫、最高氣溫、最低氣溫、降水量、降水日數(shù)等。

1.3 氣候模式及氣候情景簡介 PRECIS是由英國Hadley氣候中心開發(fā)的區(qū)域氣候模式，其水平方向的分辨率為50 km×50 km，垂直方向分為19層，界面友好，可以在全球任何區(qū)域設置進行區(qū)域降尺度。許吟隆等對PRECIS模型在中國區(qū)域模擬能力進行了驗證［7-10］，并在站點水平上進行了模擬驗證［11］。筆者選用了SRES A2、B2 2種排放情景。根據(jù)我國的國情分析，未來我國應發(fā)展經(jīng)濟與保護環(huán)境并重，這與B2情景即區(qū)域可持續(xù)情景最接近。A2情景考慮了快速的人口增長，與我國人口發(fā)展狀況差異很大，但作為一種假設的高排放情景，可以評估在最壞的發(fā)展狀況下氣候變化的可能影響。

1.4 研究方法 該研究綜合應用5年滑動平均值和線性傾向估計的方法，分析濰坊市2021～2050年氣溫和降水的變化趨勢。

2 結果與分析

2.1 氣溫變化趨勢

2.1.1 年平均氣溫變化。從2021～2050年A2、B2情景下年平均氣溫的5年滑動平均曲線和線性變化趨勢(圖1)可以看出，2種情景下濰坊市2021～2050年平均氣溫均呈上升趨勢;A2情景下，年平均氣溫在2042年出現(xiàn)了明顯低谷，2042年之前氣溫以波動變化為主，2042年之后氣溫急劇上升;B2情景下年平均氣溫變化趨勢與A2情景基本一致，A2情景比B2情景升溫幅度大;在A2情景下，年平均氣溫將升高0.9℃;在B2情景下，年平均氣溫將升高0.6℃。

從各年代際平均氣溫變化看(表1)，A2、B2情景下，21世紀30年代平均氣溫較前后年代均偏低;A2情景下，各年代內氣溫均呈上升趨勢，21世紀30年代較20年代氣溫上升速率放緩，到了40年代氣溫急劇升高;B2情景下，21世紀20年代氣溫呈下降趨勢，而后20年氣溫呈上升趨勢，且21世紀40年代比30年代氣溫上升得更快。

圖1 未來氣候變化A2(a)和B2(b)情景下濰坊市年平均氣溫變化

表1 2021～2050年濰坊市各年代平均氣溫距平及氣候傾向率

2.1.2 最高氣溫變化。由2021～2050年A2、B2情景下濰坊市年平均最高氣溫變化曲線(圖2)可知，A2、B2情景下，未來濰坊市年平均最高氣溫均呈現(xiàn)出波動上升的趨勢，且A2情景下年平均最高氣溫升高幅度更大;在A2情景下，年平均最高氣溫將升高1.3℃;在B2情景下，年平均最高氣溫將升高0.8℃;A2情景下，年平均最高氣溫在2032年之前平穩(wěn)上升，之后最高氣溫變化波動劇烈，在2034、2046年先后出現(xiàn)2個低谷，在2041年達到高峰;B2情景下年平均最高氣溫在2031年出現(xiàn)低谷，之后最高氣溫平穩(wěn)上升，在2045年到達高峰，之后呈現(xiàn)下降趨勢。

圖2 未來氣候變化A2(a)和B2(b)情景下濰坊市年平均最高氣溫變化

將日最高氣溫達到或超過35℃時定義為高溫，逐年統(tǒng)計高溫日數(shù)，與氣候基準值相比，距平結果(表2)顯示，2種情景下，濰坊市2021～2050年高溫日數(shù)均將增加，A2情景下高溫日數(shù)比B2情景下高溫日數(shù)增加的多;從各年代變化來看，高溫日數(shù)隨著時間呈逐漸增多的趨勢，表明未來出現(xiàn)極端高溫事件的概率逐漸增大。

表2 2021～2050年濰坊市各年代高溫日數(shù)距平 d

2.1.3 最低氣溫變化。由圖3可以看出，2021～2050年濰坊市年平均最低氣溫的變化趨勢與最高氣溫變化趨勢一致，均呈波動上升趨勢，B2情景下年平均最低氣溫的波動更為平緩;在A2情景下，年平均最低氣溫將升高1.6℃;在B2情景下年平均最高氣溫將升高1.0℃。由此可見，與最高氣溫變化相比，最低氣溫的升高對未來氣候變暖的貢獻更大。

2.2 降水變化趨勢

2.2.1 年降水量變化。由圖4可見，A2、B2情景下，濰坊市未來30年降水量均呈增加的趨勢，B2情景比A2情景降水量增加的略多;在A2情景下，未來30年濰坊市年平均降水量增加17.9%;在B2情景下，年平均降水量增加21.3%。從各年代際降水量變化看(表3)，A2、B2情景下，3個年代際平均降水量均較常年偏多，總體呈現(xiàn)先增后減的趨勢，其中，21世紀30年代降水量最多;A2情景下，2021～2030年降水量呈增加趨勢，而2031～2040和2041～2050年降水量呈減少趨勢，且2031～2040年較2041～2050年降水量下降幅度更大;B2情景下，各年代內降水量變化趨勢與A2情景變化一致，但2041～2050年比2031～2040年降水量下降得更快。

圖3 未來氣候變化A2(a)和B2(b)情景下濰坊市年平均最低氣溫變化

圖4 未來氣候變化情景下濰坊市年降水量變化

表3 2021～2050年濰坊市各年代降水距平百分率及氣候傾向率

2.2.2 暴雨日數(shù)變化。從2021～2050年A2、B2情景下濰坊市日降水量≥50 mm的日數(shù)隨時間變化趨勢(圖5)可以看出，A2、B2情景下暴雨日數(shù)均較常年多，出現(xiàn)暴雨洪澇災害的風險加大。A2情景下，2021～2050年平均暴雨日數(shù)較常年明顯增多，平均增多0.70 d，暴雨日數(shù)隨時間變化總體呈增加趨勢，增加趨勢不明顯;從5年滑動平均來看，A2情景下年暴雨日數(shù)在2036年之前呈增加趨勢，2036年之后年暴雨日數(shù)減少，至2043年降至最少，之后又呈增加趨勢。B2情景下，2021～2050年平均暴雨日數(shù)較常年略增，平均增加0.03 d;從5年滑動平均看，B2情景下年暴雨日數(shù)在2032年之前呈增加趨勢，2032年之后年暴雨日數(shù)減少，至2037年降至最少，之后又緩慢增加。

3 結論與討論

(1)從PRECIS模型模擬結果來看，未來濰坊市氣候變化趨勢與全球一致，2021～2050年濰坊市年平均氣溫、最高氣溫和最低氣溫均升高;年平均氣溫升高0.6～0.9℃，年平均最高氣溫將升高0.8～1.3℃，年平均最低氣溫將升高1.0～1.6℃;未來年高溫日數(shù)呈增加趨勢，高溫熱浪幾率增大。

(2)2021～2050年濰坊市年降水量將增加，平均增多17.9% ～21.3%;2031～2040年年平均降水量最多;未來暴雨日數(shù)將增加，平均增多0.03～0.70 d，出現(xiàn)暴雨洪澇災害的幾率將增大。

(3)在此僅針對一種氣候模式模擬結果分析了未來氣候變化情景，結果具有局限性，今后考慮運用多種氣候模式模擬的氣候變化情景進行綜合分析，以減少不確定性。

圖5 未來氣候變化A2(a)和B2(b)情景下濰坊市暴雨日數(shù)時間序列變化

［1］IPCC，2013:Summary for Policymakers［C］//STOCKER T F，QIN D，PLATTNER G K，et al.Climate Change 2013:The Physical Science Basis.Contribution of Working Group I to the Fifth Assessment Report of the Intergovernmental Panel on Climate Change.New York，USA:Cambridge U-niversity Press，2013:5，18.

［2］高曉梅，秦增良，李樹軍，等.近45年濰坊市氣溫的年際和年代際變化分析［J］.現(xiàn)代農(nóng)業(yè)科技，2008(12):351-354，359.

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［11］袁靜.氣候變化對小麥生產(chǎn)的影響及適應措施研究［D］.北京:中國農(nóng)業(yè)科學院，2008:18-20.