西安近63年氣候變化特征綜合分析

金麗娜，曲 靜，翟 園，張 弘

(1.西安市氣象局,西安 710016；2.陜西省氣象臺(tái),西安 710014)

西安近63年氣候變化特征綜合分析

金麗娜1，曲 靜1，翟 園1，張 弘2

(1.西安市氣象局,西安 710016；2.陜西省氣象臺(tái),西安 710014)

根據(jù)西安1951—2013年氣溫、降水，1971—2013年淺層地溫，1981—2013年深層地溫資料，采用線性?xún)A向率、Mann-Kendall等方法分析西安氣候變化。結(jié)果表明：1)西安近63 a氣溫增溫明顯，降水緩慢波動(dòng)下降；各層年平均地溫呈升溫趨勢(shì)，160 cm升溫最大，15 cm升幅最小。2)年及四季平均氣溫除夏季在20世紀(jì)70—80年代呈下降趨勢(shì)，其余各年代際均呈上升趨勢(shì)，21世紀(jì)后升溫最為迅速；各年代際降水呈顯著波動(dòng)趨勢(shì)。3)西安氣候變暖主要表現(xiàn)在春、冬季；四季降水均有所減少，夏、秋兩季降水量占年降水量的70 %以上，主導(dǎo)年降水量的變化。4)西安年平均氣溫、地溫20世紀(jì)90年代發(fā)生升溫突變，與城市化快速發(fā)展時(shí)期相吻合。

西安；氣溫；降水；地溫；氣候變化

近年來(lái)，特別是20世紀(jì)90年代以后，全球增溫明顯，許多學(xué)者和專(zhuān)家都致力于氣候變化方面的研究[1-6]。據(jù)最新氣候變化國(guó)家評(píng)估報(bào)告顯示[7]：我國(guó)增溫趨勢(shì)與北半球大體相同，但全國(guó)各地區(qū)對(duì)氣候變暖的響應(yīng)不完全一致[8]。中國(guó)1906—2005年年平均氣溫上升(0.78±0.27)℃，明顯高于同期全球平均氣溫上升幅度(0.5～0.6 ℃)[9]，且我國(guó)各區(qū)域變暖的速率和時(shí)空分布格局總體表現(xiàn)為北方比南方明顯，冬季比其他季節(jié)明顯[10-11]。王紹武等[12]和丁一匯等[13]的研究表明，我國(guó)西北地區(qū)的氣候變化與全球氣候變化基本一致，目前屬于暖期。全球氣候變暖將導(dǎo)致降水量的變化，降水量的變化直接影響生態(tài)系統(tǒng)平衡，施雅風(fēng)等[14]提出：我國(guó)西北氣候可能從20 世紀(jì)的暖干向暖濕轉(zhuǎn)型。氣溫的變化也直接表現(xiàn)在地溫的變化上，陸曉波[15]發(fā)現(xiàn)全國(guó)年平均地溫的年代際變化大致經(jīng)歷了3個(gè)階段，地溫下降階段、相對(duì)氣候冷期和20世紀(jì)90年代后期的升溫階段。為了揭示在全球氣候變暖背景下西安的氣候變化特征，利用1951—2013年西安氣象觀測(cè)資料，分析了氣溫、降水、地溫的演變趨勢(shì)及其突變現(xiàn)象。

1 資料與方法

1.1 資料選取

選用西安氣象觀測(cè)站1951—2013年逐月氣溫、降水資料，1971—2013年逐月淺層地溫(0、5、10、15、20、40 cm)和1981—2013年的逐月深層地溫(80、160、320 cm)資料。

1.2 研究方法

(1)運(yùn)用線性?xún)A向估計(jì)方法，計(jì)算氣候傾向率[16]，分析年、年代際、季節(jié)的變化，總結(jié)西安近63 a氣溫、降水量、地溫的變化趨勢(shì)。

(2)采用Mann-Kendall法判定氣溫、地溫的氣候突變時(shí)間，通過(guò)對(duì)比分析確定氣候突變年份。

2 結(jié)果與分析

2.1 年變化特征

1951—2013年西安年平均氣溫為13.9 ℃，氣候傾向率為0.36 ℃/10 a，以升溫趨勢(shì)為主，目前處于暖期；年平均降水量為571.4 mm，以明顯波動(dòng)趨勢(shì)為主。如圖1(a)所示，氣溫分四個(gè)變化階段：20世紀(jì)50年代—60年代，呈緩慢上升趨勢(shì)；60年代—70年代末，呈緩慢下降趨勢(shì)；80年代—21世紀(jì)初，氣溫顯著上升；近幾年略有下降。圖1(b)所示，年降水量變化整體呈緩慢波動(dòng)下降狀態(tài)，20世紀(jì)50年代前期呈增加趨勢(shì)，50年代中期—60年代末呈減少趨勢(shì)，70年代初—80年代初呈緩慢增加趨勢(shì)，80年代初—90年代中期呈緩慢減少趨勢(shì)，90年代中期—21世紀(jì)初迅速增加，近幾年顯著減少。故西安近63 a氣溫增溫明顯，降水緩慢波動(dòng)下降。

圖1 西安近63 a年平均氣溫(a)、年降水量(b)變化曲線

氣溫的變化直接影響地溫的升降,西安氣溫的顯著升高在很大程度上解釋了地溫上升的原因。西安各層年平均地溫呈升溫趨勢(shì)，升幅為0.11～0.53 ℃/10 a(通過(guò)了0.05以上的顯著性檢驗(yàn))，160 cm年平均地溫升溫最大，其次為320 cm、80 cm，15 cm年平均地溫升幅最小。

采用Mann-Kendall方法對(duì)氣溫、地溫(由于地溫觀測(cè)資料時(shí)段與氣溫不同，故淺層地溫選取1961—2013年數(shù)據(jù)、深層地溫選取1981—2013年數(shù)據(jù))做突變檢驗(yàn)(圖2)：西安年平均氣溫和地溫突變年份分別發(fā)生在1994年和1999年，且均為升溫突變，突變時(shí)間發(fā)生在20世紀(jì)90年代，正處于城市化飛速發(fā)展時(shí)期，與城市熱島現(xiàn)象密不可分[17]。

圖2 西安近63 a年年平均氣溫、地溫突變圖

2.2 年代際變化特征

表1所示，選用1951—2013年的年、季平均氣溫和降水量為歷史同期值，計(jì)算年、季氣溫和降水距平。春、秋、冬季和全年的年代際平均氣溫呈逐年代升溫趨勢(shì)；夏季氣溫在20世紀(jì)60年代有一小的回升，70年代和80年代有所下降；全年和四季氣溫20世紀(jì)90年代后迅速升溫，且2011年后，春、夏、秋三季氣溫正距平最大。近63 a年代際降水距平分別為1成、持平、-1 成、1 成、-1 成、持平、持平，進(jìn)一步證明了降水的波動(dòng)趨勢(shì)；20世紀(jì)60、70年代春季降水為增加趨勢(shì)，80年代后開(kāi)始減少，90年代略有增加，進(jìn)入21世紀(jì)降水迅速減少；20世紀(jì)50年代夏季降水顯著增加，60和70年代迅速減少，80年代后開(kāi)始增加，90年代略有減少；秋季降水在20世紀(jì)50和90年代呈較強(qiáng)減少趨勢(shì)，20世紀(jì)60年代及2011年后呈較強(qiáng)增加趨勢(shì)；冬季降水在20世紀(jì)60、90年代和21世紀(jì)為減少趨勢(shì)，其余年代際均為增加趨勢(shì)。

全年及四季氣溫20世紀(jì)50、70、80年代均呈降溫趨勢(shì)，90年代后呈明顯升溫趨勢(shì)；全年及四季降水各年代變化較大，不太穩(wěn)定。

表1 近63 a西安年、季平均氣溫和降水距平的年代際變化

2.3 季節(jié)變化特征

西安四季平均氣溫分別為春季14.5 ℃，夏季25.8 ℃，秋季13.6 ℃，冬季1.3 ℃。表2所示，春季和冬季升溫明顯，夏季和秋季升溫較弱，因此西安氣候變暖主要表現(xiàn)在春季和冬季上，說(shuō)明春、冬兩季對(duì)氣候變暖的響應(yīng)比較顯著。四季平均降水量分別為春季128.6 mm、夏季234.6 mm，秋季184.0 mm，冬季23.9 mm，春季變率最大，其次為秋季，冬季基本持平，四季降水均有所減少；夏、秋兩季降水量占年降水量的比例超過(guò)70 %，因此，夏、秋兩季降水量的變化主導(dǎo)著年降水量的變化。

表2 1951—2013年西安氣溫和降水的季節(jié)變率

西安氣候變化表現(xiàn)出明顯的“季節(jié)不均衡”的特點(diǎn)；春季明顯為旱季，降水的減少不利于林木生長(zhǎng)、增大了森林火險(xiǎn)等級(jí)。

3 結(jié)論

(1)西安近63 a氣溫增溫明顯，降水緩慢波動(dòng)下降；各層年平均地溫呈升溫趨勢(shì)，160 cm地溫升幅最大，15 cm地溫升幅最小；年平均氣溫和地溫在20世紀(jì)90年代出現(xiàn)升溫突變。

(2)西安近63 a全年及四季氣溫除夏季在20世紀(jì)70—80年代呈下降趨勢(shì)外，其余各年代際平均氣溫均呈上升趨勢(shì)，20世紀(jì)90年代開(kāi)始迅速升溫，進(jìn)入21世紀(jì)后氣溫正距平最大；近63 a的年代際降水距平呈波動(dòng)趨勢(shì)。

(3)西安春季和冬季升溫明顯，氣候變暖主要表現(xiàn)在春、冬季；四季降水均有所減少，夏、秋兩季降水量占年均降水量的70 %以上，因此夏、秋兩季降水量的變化主導(dǎo)著年降水。

[1] 諶蕓，施能.我國(guó)秋季降水、溫度的時(shí)空分布特征及氣候變化[J].南京氣象學(xué)院學(xué)報(bào)，2003，26(5)：622-630.

[2] 陳文海，柳艷香，馬國(guó)柱.中國(guó)1951—1997 年氣候變化趨勢(shì)的季節(jié)特征[J].高原氣象，2002，21(3)：251-257.

[3] 陳隆勛，周秀驥，李維亮，等.中國(guó)近80 年來(lái)氣候變化特征及形成機(jī)制[J].氣象學(xué)報(bào)，2004，62(5)：634-646.

[4] 陳隆勛，朱玉琴，王文，等.中國(guó)近45 年來(lái)氣候變化的研究[J].氣象學(xué)報(bào)，1998，56(3)：257-271.

[5] 黨紅梅，石明生，王顯安.安康近50 年氣候變化的初步分析[J].陜西氣象，2006(1)：16-18.

[6] 劉志超，孫智輝，雷延鵬，等.延安地區(qū)近50 年氣候變化的特征分析[J].陜西氣象，2010(1)：18-22.

[7] 《氣候變化國(guó)家評(píng)估報(bào)告》編寫(xiě)委員會(huì).氣候變化國(guó)家評(píng)估報(bào)告[M].北京：科學(xué)出版社，2007.

[8] 蔡新玲，王繁強(qiáng)，吳素良.陜北黃土高原近42年氣候變化分析[J].氣象科技，2007，35(1)：45-48.

[9] 唐國(guó)利，丁一匯，王紹武，等.中國(guó)近百年溫度曲線的對(duì)比分析[J].氣候變化研究進(jìn)展，2009，5 (2)：71-78.

[10] 何云玲，張一平，劉玉洪，等.昆明城市氣候水平空間分布特征[J].地理科學(xué)，2002，22(6)：724-729.

[11] 劉曉東，張敏鋒，惠曉英.青藏高原當(dāng)代氣候變化特征及其對(duì)溫室效應(yīng)的響應(yīng)[J].地理科學(xué)，1998，18(2)：113-121.

[12] 王紹武，董光榮.中國(guó)西部環(huán)境評(píng)估[C]//秦大河.中國(guó)西部環(huán)境特征及其演變：第一卷.北京：科學(xué)出版社，2002：71-145.

[13] 丁一匯，王守榮.中國(guó)西北地區(qū)氣候與生態(tài)環(huán)境概論[M].北京：氣象出版社，2001：77-154.

[14] 施雅風(fēng)，沈永平，胡汝驥.西北氣候由暖干向暖濕轉(zhuǎn)型的信號(hào)、影響和前景初步探討[J].冰川凍土，2002，24( 2)：219-226.

[15] 陸曉波，徐海明.中國(guó)近50年地溫的變化特征[J].南京氣象學(xué)院學(xué)報(bào)，2006，29(5)：706-712.

[16] 符淙斌，王強(qiáng).氣候突變的定義和檢測(cè)方法[J].大氣科學(xué)，1992，16(4)：482-493.

[17] 李星敏，白愛(ài)娟.西安市氣候變化與城市發(fā)展[J].陜西氣象，1998(5)：23-26.

金麗娜，曲靜，翟園，等. 西安近63年氣候變化特征綜合分析[J].陜西氣象，2014(3)：17-20.

1006-4354(2014)03-0017-04

2013-11-04

金麗娜(1981—)，女，陜西西安人，碩士，工程師，主要從事氣候變化研究。

陜西省氣象局2012年度重點(diǎn)項(xiàng)目( 2012Z-15)資助

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