漢江流域典型區(qū)域近60年來氣候變化特征與趨勢分析*

李柏山 粟 穎 李海燕 周培疆 尹 珩,4

(1. 武漢大學資源與環(huán)境科學學院 生物質(zhì)資源化學與環(huán)境生物技術(shù)湖北省重點實驗室， 武漢 430079；2. 中共貴陽市委黨校， 貴陽 550005; 3. 貴航貴陽醫(yī)院， 貴陽 550009； 4. 武漢市環(huán)境保護科學研究院， 武漢 430015)

漢江流域典型區(qū)域近60年來氣候變化特征與趨勢分析*

李柏山1,2粟 穎3李海燕1周培疆1尹 珩1,4

(1. 武漢大學資源與環(huán)境科學學院 生物質(zhì)資源化學與環(huán)境生物技術(shù)湖北省重點實驗室， 武漢 430079；2. 中共貴陽市委黨校， 貴陽 550005; 3. 貴航貴陽醫(yī)院， 貴陽 550009； 4. 武漢市環(huán)境保護科學研究院， 武漢 430015)

20世紀后期，全球增暖趨勢明顯，受此影響，漢江流域的氣候也受到不同程度的影響。本文選取了1951—2010年的3個代表站點氣溫、降水量資料，通過計算趨勢系數(shù)等現(xiàn)代統(tǒng)計方法，對漢江流域3個典型區(qū)域近60年氣溫和降水變化進行分析。結(jié)果表明，近60年來，漢江流域年平均氣溫整體呈上升趨勢，在90年代發(fā)生突變，進入顯著性升溫時期，2008年增溫幅度達到1951—2010年來的最大值，并且4季均呈現(xiàn)增溫趨勢；降水量整體呈不明顯下降趨勢，其中春、秋、冬3季降水量呈較明顯下降趨勢，夏季的降水量呈緩慢的下降趨勢。1951—2010年，漢江上游流域平均氣溫增高，降水量上升；漢江中下游流域平均氣溫增高，降水量下降，說明了漢江中下游流域的暖干氣候在加強。

漢江流域；氣候變化；氣溫；降水量；趨勢系數(shù)

漢江流域是我國人口稠密、經(jīng)濟高度發(fā)達的地區(qū)，在我國國民經(jīng)濟中具有舉足輕重的作用和地位[1]，漢江流域在我國境內(nèi)地域遼闊，人口眾多，歷史文化悠久。漢江是長江中游最大的支流，發(fā)源于陜西省秦嶺南麓，干流流經(jīng)陜西、湖北兩省，于武漢市匯入長江，全長1 577 km，落差1 964 m，流域面積為159 000 km2，流域涉及鄂、陜、豫、川、渝、甘6省市的20個地(市)區(qū)、78個縣(市)[2]。漢江流域上游主要為陜西省南部漢中、安康和商洛3地及湖北省十堰市、神農(nóng)架林區(qū)，漢江中游流域主要為河南省南陽地區(qū)和湖北省襄陽地區(qū)，漢江下游流域即湖北省境內(nèi)的荊門、潛江、仙桃、天門，孝感市的漢川和應城及湖北省省會武漢市。在全球變暖的氣候背景下，漢江流域表現(xiàn)出不同的區(qū)域響應特征，這將會對區(qū)域環(huán)境生態(tài)產(chǎn)生巨大的影響。本文以漢江流域的3個典型區(qū)域為代表，分析漢江流域1951—2010年近60年來的氣候變化趨勢，這對于更好的理解氣候變暖的區(qū)域響應過程，深入了解生態(tài)系統(tǒng)演變過程、發(fā)展趨勢以及影響和適應機制，對指導漢江流域的排水與灌溉、濕地的保護與規(guī)劃管理都具有十分重要的意義。

1 研究資料與方法

選取了漢江流域具有代表性和資料系列較長的3個氣象站點：漢中站、老河口站、武漢站，利用其1951—2010年逐月氣溫、降水量資料進行分析，所有原始數(shù)據(jù)由中國氣象局提供。應用3個站點近60年的逐月氣溫、降水量資料，初步計算其間氣候傾向率[3]，采用趨勢系數(shù)法對長江中下游流域年及各季氣溫、降水量的變化特征進行分析。本文所統(tǒng)計的氣象要素季值中，季節(jié)采用氣象季節(jié)定義，即1、2月與上年的12月為冬季，3、4、5月為春季，6、7、8月為夏季，9、10、11月為秋季。降水量和氣溫的季節(jié)值，由對應的月值加和合成。

2 漢江流域近60年氣溫變化分析

2.1 漢中氣溫變化特征

2.1.1 年代際變化特征

近60年來，漢江上游流域氣溫整體呈上升趨勢(圖1)，氣溫變化傾向率為0.19℃/10a。1951—1985年氣溫呈振蕩狀態(tài)，無明顯規(guī)律。1986年起氣溫開始呈現(xiàn)增加趨勢，1990年發(fā)生突變，進入顯著性增溫時期。1991—2010年平均溫度比1951—1990年的平均溫度高出約0.78℃，1998年增溫幅度為1951—2000年最大值，而2006年增溫幅度達到1951—2008年來的最大值。1998—2010年的平均溫度比1951—1997年高出1.01℃。90年代比1951—1910年的平均溫度高出0.16℃，這一結(jié)果與陳華等[4]得出的漢江流域90年代的平均氣溫比多年平均氣溫高出0.2℃非常接近。

圖1 1951—2010年漢中站年平均氣溫變化趨勢

2.1.2 季節(jié)變化特征

從表1可見，1951—2010年漢江上游流域春、秋、冬季氣溫均表現(xiàn)為明顯的上升趨勢，變化傾向率分別為2.62℃/10a、1.47℃/10a和2.29℃/10a，夏季表現(xiàn)為不明顯的上升趨勢，氣溫變化傾向率為0.69℃/10a，這導致漢江上游流域的年平均氣溫呈明顯的上升趨勢。2000年后漢江上游流域春季、秋季、冬季平均氣溫較50年代分別上升了1.48℃、0.85℃、1.18℃。

2.2 漢江中游流域氣溫變化特征

2.2.1 年代際變化特征

近60年來，漢江中游流域氣溫整體呈上升趨勢(圖2)，氣溫變化傾向率為0.22℃/10a。1951—1985年氣溫呈振蕩狀態(tài)，無明顯規(guī)律。1986年起氣溫開始呈現(xiàn)增加趨勢，1990年發(fā)生突變，進入顯著性增溫時期。1991—2010年平均溫度比1951—1990平均溫度高出約0.86℃，1998年增溫幅度為1951—2010年最大值。1998—2010年的平均溫度比1951—1997年高出0.96℃。

表1 1951—2010年漢江上游流域氣溫與氣溫距平 ℃

圖2 1951—2010年老河口站年平均氣溫變化趨勢

2.2.2 季節(jié)變化趨勢

從表2可以看出，1951—2010年老河口站(漢江中游流域)春、秋、冬氣溫均表現(xiàn)為上升趨勢，其中春季升溫趨勢最為明顯，氣溫變化傾向率分別為3.53℃/10a、2.05℃/10a和3.24℃/10a；夏季整體上表現(xiàn)為緩慢下降趨勢，氣溫變化傾向率分別為-0.37℃/10a。2000年后三個典型區(qū)域春季、秋季、冬季平均氣溫較50年代分別上升了1.9℃、0.93℃、1.31℃。

2.3 漢江下游流域氣溫變化特征

表2 1951—2010年漢江中游流域氣溫與氣溫距平 ℃

2.3.1 年代際變化特征

近60年來，1951—2010年武漢站(漢江下游流域)氣溫整體呈不明顯上升趨勢(圖3)，氣溫變化傾向率為0.33℃/10a。1951—1985年氣溫呈振蕩狀態(tài)，無明顯規(guī)律，1986年起氣溫開始呈現(xiàn)增加趨勢，1990年發(fā)生突變，進入顯著性增溫時期，1991—2010年平均溫度比1951—1990年的平均溫度高出約1.32℃，1998年增溫幅度為1951—2000年最大值，而2007年增溫幅度達到1951—2010年來的最大值。1998—2010年的平均溫度比1951—1997年高出1.47℃。

圖3 1951—2010年武漢站年平均氣溫變化趨勢

2.3.2 季節(jié)變化特征

從表3可見，1951—2010年，漢江下游流域春、冬氣溫均表現(xiàn)為上升趨勢，其中春季升溫趨勢最為明顯，氣溫變化傾向率為4.39℃/10a，冬季為3.89℃/10a；夏、秋季整體上表現(xiàn)為不明顯上升趨勢，氣溫變化傾向率分別為1.46℃/10a和2.77℃/10a，導致漢江下游流域的年平均氣溫呈明顯的上升趨勢。2000年后3個典型區(qū)域春季、秋季、冬季平均氣溫較50年代分別上升了2.38℃、1.41℃、1.6℃。

表3 1951—2008年漢江下游流域氣溫與氣溫距平 ℃

2.4 漢江流域氣溫變化綜合分析

(1) 1951—2009年，漢江流域3個典型區(qū)域年平均氣溫均呈上升趨勢(圖4)，漢江下游流域的氣溫變化傾向率最高，為0.33℃/10a，其次是漢江中游流域，0.22℃/10a，漢江下游流域氣候傾向率最小，為0.19℃/10a。3個區(qū)域的氣溫均在1951—1985年呈振蕩狀態(tài)，無明顯規(guī)律。1986年起氣溫開始呈現(xiàn)增加趨勢，1990年發(fā)生突變，進入顯著性增溫時期。3個典型區(qū)域1991—2008年年平均氣溫較1951—1990分別高出0.78℃，0.86℃和1.32℃，1998年增溫幅度為1951—2000年最大值，而2007年增溫幅度達到1951—2010年來的最大值。1998—2010年的平均溫度比1951—1997年分別高出1.01℃，0.96℃和1.47℃?？梢?，漢江下游流域的年氣溫變化最為明顯，其次是漢江上游，漢江中游變化最小。

圖4 1951—2010年漢江上游、中游、下游流域年平均氣溫變化趨勢

(2) 漢江流域3個典型區(qū)域4季氣溫均呈現(xiàn)上升趨勢，其中除了夏季呈不明顯上升趨勢之外，春、秋、冬季均表現(xiàn)為明顯上升趨勢，導致漢江流域年平均氣溫呈明顯上升趨勢。4個典型區(qū)域春、秋、冬季3季氣溫年際代變化趨勢相同，春季表現(xiàn)為50年代氣溫下降趨勢明顯，60—80年代變化平穩(wěn)，90年代后氣溫迅速回升，2000年開始進入顯著性增溫期；秋季表現(xiàn)為：50—80年代變化較平穩(wěn)，90年代氣溫回升，2000年開始進入顯著性增溫期；冬季表現(xiàn)為50—80年代變化較平穩(wěn)，90年代開始迅速升溫；夏季變化則各異。2000年后3個典型區(qū)域春季平均氣溫較50年代分別上升了1.48℃、1.9℃與2.38℃；秋季分別上升了0.85℃、0.93℃與1.41℃；冬季分別上升了1.18℃、1.31℃與1.6℃。

3 漢江流域近60年降水量變化分析

3.1 漢江上游流域降水量變化特征

3.1.1 年代際變化特征

近60年來，漢江上游流域降水量總體呈上升趨勢(圖5)，變化傾向率為7.93 mm/10a。1951—2010年降水量呈振蕩狀態(tài)，1951—1954年呈小幅振蕩上升，1959年發(fā)生突變，自1965年升至近60年降水量最高值，之后緩慢振蕩下降。1951—1959年降水量為197.5 mm，1960—2010年的降水量為538.0 mm，后者比前者高出340.5 mm。1971—1980年和1981—2010年相比，1971—1980年降水量比1981—2010年降水量高出145.4 mm。

圖5 1951—2010年漢中站年平均降水量變化趨勢

3.1.2 季節(jié)變化特征

從表4可見，漢江上游流域近60年來春、夏兩季均表現(xiàn)為明顯的上升趨勢，降水量變化傾向率分別為436.34 mm/10a、486.89 mm/10a；秋季呈不明顯上升趨勢，降水量變化傾向率為50.97 mm/10a；冬季呈不明顯下降趨勢，降水量變化傾向率為-519.37 mm/10a。

3.2 漢江中游流域降水量變化特征

3.2.1 年代際變化特征

近60年來，老河口站降水量呈典型下降趨勢(圖6)，降水量變化傾向率為-105.98 mm/10a。1951—2010年降水量呈震蕩下降狀態(tài)，1951—1987年降水量震蕩幅度較大，1988—2010降水量振蕩下降趨勢不明顯，1988—2010年平均降水量比1951—1987年年平均降水量少313.8 mm。

表4 1951—2010年漢中站降水量與降水量距平 mm

圖6 1951—2010年老河口站年平均降水量變化趨勢

3.2.2 季節(jié)變化特征

從表5可見，近60年來，漢江中游流域春、夏、秋、冬季降水量變化均呈較明顯的下降趨勢，變化傾向率分別為-782.37 mm/10a、-596.26 mm/10a、-929.74 mm/10a與-2 023.5 mm/10a。

3.3 漢江下游流域降水量變化特征

3.3.1 年代際變化特征

表5 1951—2010年老河口站降水量與降水量距平 mm

近60年來，武漢站降水量整體呈下降趨勢(圖7)，降水量變化傾向率為-78.54 mm/10a。1953—1997年降水量呈振蕩狀態(tài)，自1951年劇烈振蕩至1983年跌至最低值238.1 mm，1984年—2010年在低值附近徘徊。1951—1982年的降水量比1983—2010的降水量高出249.0 mm，1951—1982年的降水量最高值比1983—2010的降水量最高值仍高出399.5 mm。

圖7 1951—2010年武漢站年平均降水量變化趨勢

3.3.2 季節(jié)變化特征

從表6可見，漢江下游流域近60年來春、秋、冬季降水量呈下降趨勢，分別為-556.2 mm/10a、-839.77 mm/10a和-1 563.1 mm/10a；夏季呈緩慢下降趨勢，變化傾向率為-243.69 mm/10a，導致漢江下游流域年降水量總體呈下降趨勢。

3.4 漢江流域降水量變化綜合分析

(1) 1951—2010年，除漢江上游流域降水量整體呈上升趨勢外，漢江中游流域與下游流域均呈下降趨勢，降水量變化傾向率分別為7.93 mm/10a，-105.98 mm/10a與-78.54℃/10a，3個典型區(qū)域降水量呈不同的震蕩狀態(tài)(圖8)，年際變化各不相同。春、秋、冬季降水量呈較明顯下降趨勢，夏季的降水量呈緩慢的下降趨勢，但3個典型區(qū)域季節(jié)降水量的年際變化各不相同。

表6 1951—2010年武漢站降水量與降水量距平 mm

圖8 1951—2010年漢江上游、中游、下游流域年平均降水量變化趨勢

(2) 1951—2010年，漢江上游流域氣溫變化與降水量變化呈同向變化關(guān)系，即平均氣溫增高，降水量上升，這與漢江上游調(diào)水工程建設增大了水域面積有較大關(guān)系。1951—2010年，漢江中下游流域氣溫變化與降水量變化呈現(xiàn)很好的對應關(guān)系，即平均氣溫增高，降水量下降，說明了漢江中下游流域的暖干氣候在加強。

4 討論

對于人類賴以生存的全球氣候環(huán)境，各國政府高度重視，開展了一系列針對全球氣候變化的研究，主要集中在研究氣候變化的動因，即研究自然因素和人類活動對氣候變化所產(chǎn)生的影響；研究氣候變化對人類的生存環(huán)境及質(zhì)量，包括經(jīng)濟、社會、生態(tài)等領(lǐng)域帶來怎樣的沖擊；為了減緩或適應劇烈的氣候變化，人類應該采取哪些行之有效的對策[5-8]。

中國氣溫及降水量的觀測記錄在1951年之前除個別站之外沒有完整的序列，所以很難對近百年全國的氣溫及降水量變化趨勢做出判斷[9-10]，降水量的變化研究多限于1951年以后[11-12]。丁一匯等[13]的研究指出，近百年中國氣候變化的主要特征與全球氣候變化的趨勢一致，中國近百年增暖的幅度為0.5～0.8℃，比全球同期增溫略高。長江流域是我國社會經(jīng)濟高度發(fā)達的地區(qū)之一，同時，長江流域的洪澇災害也是我國為患最嚴重、頻率最高、抗災費力最大、迄今還無法根治的自然災害，對長江流域的氣溫和降水的研究報道也有不少[14-18]。趙平等[19]研究發(fā)現(xiàn)，長江流域降水的增加主要是由夏季降水增加引起的，3月長江中下游降水增加也是主要原因。陳菊英等[20]發(fā)現(xiàn)年平均氣溫偏高和8月氣溫偏高是來年汛期長江流域發(fā)生洪澇的前兆強信號，證明了全球和中國異常增暖對來年中國汛期水災害的重大影響，從專家學者的研究中也印證了氣候變化對漢江流域的潛在影響。

前述氣候變化趨勢特征分析僅是1951—2010年間相關(guān)氣象數(shù)據(jù)的統(tǒng)計結(jié)果，這些氣候變化的物理機制還待進一步討論。不過，90年代漢江流域中下游的氣候變化，已經(jīng)在溫度升高、降水量變化上有所反映，這些變化必然會對水文資源系統(tǒng)產(chǎn)生影響，進而對未來的生態(tài)環(huán)境產(chǎn)生影響。若任這種影響持續(xù)發(fā)展，將可能對長江中下游流域的水資源和生態(tài)系統(tǒng)等方面產(chǎn)生很大的負面影響甚至造成自然災害，所以，應積極面對和提出適應性對策，以利于相關(guān)問題的解決。

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The variation and tendency of climate change of classical lakes in Hanjiang River Basin from 1951 to 2010

Li Baishan1,2，Su Ying3，Li Haiyan1，Zhou Peijiang1，Yin Heng1,3

(1.School of Resources and Environmental Sciences, Hubei Biomass-Resource Chemistry and Environmental Biotechnology Key Laboratory ,Wuhan University, Wuhan 430079, China; 2.Party School of the Guiyang Committee of C.P.C, Guiyang 550005, China; 3. Guihang Guiyang Hospital, Guiyang 550009, China；4. Wuhan Academy of Environmental Sciences, Wuhan 430015, China)

in the late 20th century, the trend of global warming has been increasingly clear. The climate of Hanjiang River Basin has also been affected to a certain extent. In this research, the data of temperature and precipitation in three representative sites in the past sixty years, from 1951 to 2010, are analyzed by modern statistical methods (as calculating the trend coefficient) to find out the variation in temperature and precipitation in this region. The results show that the average temperature in the middle and lower Hanjiang River Basin have generally been on the rise in the past sixty years independent to the seasons; the increase became significant in the 1990's and reached the highest in 2008; the precipitation in the region is witnessed a slight decrease in summer while a significant decrease in spring, autumn and winter respectively. From 1951 to 2010, average temperature and precipitation increase were observed in the upper reaches of Hanjiang River Basin, while the increase of average temperature and decrease of the precipitation were witnessed in the middle and lower reaches of Hanjiang River basin, implying that the warm and dry climate in the middle and lower reaches was strengthening.

Hanjiang River Basin; climate change; temperature; precipitation; the trend coefficient

* 湖北省環(huán)境保護廳環(huán)保專項基金(20110307)

2015-06-30；2015-07-31修回

李柏山，男，1982年生，博士，研究方向：環(huán)境安全及管理、環(huán)境經(jīng)濟、生態(tài)評價。E-mail：lbs1113@126.com

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