氣候暖干化背景下環(huán)渤海地區(qū)旱澇時(shí)空響應(yīng)

王璐璐, 延軍平, 李敏敏, 王鵬濤, 曹永旺

(陜西師范大學(xué) 旅游與環(huán)境學(xué)院, 陜西 西安 710062)

氣候暖干化背景下環(huán)渤海地區(qū)旱澇時(shí)空響應(yīng)

王璐璐, 延軍平, 李敏敏, 王鵬濤, 曹永旺

(陜西師范大學(xué) 旅游與環(huán)境學(xué)院, 陜西 西安 710062)

摘要：[目的] 在全球變暖背景下，為深入認(rèn)識(shí)環(huán)渤海地區(qū)區(qū)域響應(yīng)特征，進(jìn)而制定防災(zāi)減災(zāi)政策，提高旱澇災(zāi)害應(yīng)變能力。[方法] 利用環(huán)渤海地區(qū)60個(gè)氣象臺(tái)站1961—2012年的實(shí)測(cè)氣溫、降水資料，采用線性趨勢(shì)法、Mann—Kendall檢驗(yàn)以及空間插值法揭示環(huán)渤海地區(qū)氣候的時(shí)空變化特征；應(yīng)用Z指數(shù)旱澇等級(jí)標(biāo)準(zhǔn)和區(qū)域旱澇指標(biāo)分析該區(qū)域旱澇災(zāi)害的時(shí)空響應(yīng)特征。[結(jié)果] (1) 環(huán)渤海地區(qū)近52 a氣候總體呈現(xiàn)暖干化趨勢(shì)，年平均氣溫顯著上升，增溫速率為0.25 ℃/10 a，且于1988年前后發(fā)生增溫突變；年平均氣溫南高北低，大部分地區(qū)呈增溫趨勢(shì)，且南北增溫程度差異不大。 (2) 降水量呈減少趨勢(shì)，下降速率為10.37 mm/10 a；降水自東南向西北遞減，沿海多于內(nèi)陸，差異逐漸減?。?(3) 1988年后，環(huán)渤海地區(qū)旱澇災(zāi)害頻率明顯增加，其中旱災(zāi)顯著增加，澇災(zāi)略有減少；空間上旱災(zāi)比例高于澇災(zāi)，且呈現(xiàn)出明顯的干旱趨勢(shì)。[結(jié)論] 環(huán)渤海地區(qū)氣候?qū)θ驓夂蜃兓兴憫?yīng)，尤其是旱澇災(zāi)害，表現(xiàn)出一定的區(qū)域特征。

關(guān)鍵詞：氣候變化; 旱澇; 時(shí)空特征; Z指數(shù); 環(huán)渤海地區(qū)

在全球變暖背景下,近50 a來(lái)中國(guó)年平均地表氣溫增加了1.1 ℃,增溫速率為0.2 ℃/10 a，明顯高于全球或北半球同期平均增溫速率[1-2]。中國(guó)華北和東北地區(qū)干旱趨勢(shì)嚴(yán)重,且西北東部、華北大部和東北南部干旱面積呈增加趨勢(shì)[1-2]。氣候變化在空間分布上存在著絕對(duì)的差異，理解這種差異對(duì)于研究氣候變化的影響無(wú)疑具有重要影響[3]。近年來(lái)，對(duì)于環(huán)渤海地區(qū)氣候變化的研究已經(jīng)取得了一定的進(jìn)展，尤其是降水方面成果突出。郭軍[4-6]等深入研究了環(huán)渤海地區(qū)不同級(jí)別的降水事件，尤其是極端強(qiáng)降水時(shí)空變化特征，結(jié)果表明環(huán)渤海地區(qū)極端強(qiáng)降水頻率和強(qiáng)度減少，氣象干旱加重。李寧[7]等選取渤海海域和環(huán)渤海地區(qū)分水嶺內(nèi)為研究區(qū)域，運(yùn)用泰森多邊形法對(duì)區(qū)域內(nèi)平均年降水量進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析，研究海水利用量和海冰資源量的比例變化。段麗瑤[8]等使用EOF和REOF將環(huán)渤海地區(qū)劃分為4個(gè)區(qū)域，分析了近50 a來(lái)環(huán)渤海地區(qū)不同區(qū)域夏季降水的時(shí)空變化及突變特征；張文柳等[9]對(duì)環(huán)渤海地區(qū)水旱災(zāi)害經(jīng)濟(jì)損失評(píng)價(jià)進(jìn)行深入研究；杜海波等人[10-14]從小尺度上分析了丹東、河北、遼寧等地的氣候變化特征。這些研究偏重于分析環(huán)渤海地區(qū)的降水變化特征，而對(duì)氣溫以及降水引起的旱澇災(zāi)害等方面研究尚少。本研究以此為參考，對(duì)環(huán)渤海地區(qū)在全球變暖背景下的氣候時(shí)空變化與旱澇災(zāi)害響應(yīng)做進(jìn)一步的研究。

環(huán)渤海地區(qū)，又稱環(huán)渤海經(jīng)濟(jì)圈，與長(zhǎng)江三角洲和珠江三角洲地區(qū)一樣成為中國(guó)經(jīng)濟(jì)的“增長(zhǎng)極”，可見(jiàn)該地區(qū)在我國(guó)經(jīng)濟(jì)發(fā)展中具有舉足輕重的地位。環(huán)渤海地區(qū)處于東北亞經(jīng)濟(jì)圈的中心地帶，具有獨(dú)特的地緣優(yōu)勢(shì)，擁有豐富的自然資源，是中國(guó)最大的工業(yè)密集區(qū)、重要的農(nóng)業(yè)基地、最密集的港口群、和我國(guó)北方最重要的城市群。而氣候變化與旱澇災(zāi)害必然會(huì)給該區(qū)域各方面的發(fā)展帶來(lái)重大影響，因此對(duì)該區(qū)域的氣候和旱澇變化特征的研究就顯得至關(guān)重要。本研究通過(guò)揭示環(huán)渤海地區(qū)近52 a的氣候變化特征，分析旱澇災(zāi)害的時(shí)空變化響應(yīng)，以期為深入認(rèn)識(shí)該區(qū)域氣候變化特征，制定防災(zāi)減災(zāi)政策，提高旱澇災(zāi)害應(yīng)變能力提供參考。

1研究區(qū)概況

環(huán)渤海地區(qū)范圍的界定因研究目的和劃分標(biāo)準(zhǔn)的不同而略有差異。本文涉及環(huán)渤海地區(qū)的范圍參照了郭軍[4-8]等人的研究，是指位于34°20′—43°30′N和113°25′—126°E之間，環(huán)繞著渤海全部及黃海北部的沿岸地區(qū)，包括京、津、遼、冀、魯5個(gè)省市。研究區(qū)內(nèi)又可分為3個(gè)子區(qū)域，即京畿圈(京津冀地區(qū))、山東半島、遼中南地區(qū)(遼東半島)。環(huán)渤海地區(qū)地處華北、東北和華東的結(jié)合部，總面積約5.18×105km2，其中，耕地面積達(dá)2.66×107hm2，約占全國(guó)耕地總面積的1/4，糧食產(chǎn)量占全國(guó)的23%以上；人口約2.3億，占全國(guó)17.5%；地區(qū)生產(chǎn)總值達(dá)到3.8萬(wàn)億元，占全國(guó)28.2%。該區(qū)地形以平原、丘陵為主；屬暖溫帶半濕潤(rùn)季風(fēng)氣候，年平均氣溫為8～12 ℃，四季分明，年降水量為400～1 000 mm，地區(qū)分布不均，年際變率大。

2資料來(lái)源和研究方法

2.1　資料來(lái)源

采用中國(guó)氣象科學(xué)數(shù)據(jù)共享網(wǎng)(http:∥cdc.cma.gov.cn)提供的1961—2012年環(huán)渤海地區(qū)60個(gè)氣象臺(tái)站實(shí)測(cè)氣溫和降水資料，對(duì)個(gè)別臺(tái)站(威海)的缺測(cè)資料進(jìn)行插補(bǔ)處理，各要素資料具有良好的連續(xù)性。60個(gè)氣象臺(tái)站均勻分布于環(huán)渤海地區(qū)，其中北京1站，天津2站，遼寧23站，河北19站，山東15站。文中春季為3—5月、夏季為6—8月、秋季為9—11月、冬季為12月至翌年2月。

2.2　研究方法

采用線性趨勢(shì)法、多項(xiàng)式擬合方程對(duì)1961—2012年環(huán)渤海地區(qū)氣溫、降水變化趨勢(shì)進(jìn)行分析；用Mann—Kendall突變檢驗(yàn)法對(duì)氣溫進(jìn)行突變檢驗(yàn)；利用Kriging空間差值法，對(duì)氣溫、降水兩大氣象要素進(jìn)行差值分析其空間分布特征。運(yùn)用Z指數(shù)旱澇等級(jí)標(biāo)準(zhǔn)與區(qū)域旱澇指數(shù)[18-20]分析近52 a環(huán)渤海地區(qū)的旱澇等級(jí)變化和旱澇空間分布特征。

Z指數(shù)法是用來(lái)表示旱澇的空間分布和旱澇程度的一種數(shù)學(xué)方法，用來(lái)確定區(qū)域內(nèi)單站點(diǎn)旱澇指標(biāo)，它消除了降水量平均值不同的影響，是通過(guò)對(duì)降水量進(jìn)行處理而得到的服從標(biāo)準(zhǔn)正態(tài)分布的序列，對(duì)旱澇程度具有一定的反映能力。旱澇等級(jí)分類標(biāo)準(zhǔn)采用修正后的Z指數(shù)標(biāo)準(zhǔn)(表1)。

區(qū)域旱澇指標(biāo)，既能表征旱澇的空間分布，又要能反映出旱澇的輕重程度。本研究對(duì)區(qū)域各站點(diǎn)各級(jí)權(quán)重值進(jìn)行調(diào)整，即 ，

式中：I，L——雨澇指標(biāo)和干旱指標(biāo)，分別為該區(qū)域內(nèi)Z指數(shù)為1，2，3，4，5，6，7級(jí)的站數(shù)； n——區(qū)域總站數(shù)。區(qū)域旱澇指數(shù)：HL=(I-L)×100。根據(jù)計(jì)算出的HL值，劃分出區(qū)域旱澇指標(biāo)(表1)。

表1　修正后的Z指數(shù)及區(qū)域旱澇等級(jí)標(biāo)準(zhǔn)

3結(jié)果與分析

3.1　氣溫的時(shí)空變化特征

3.1.1年際變化分析環(huán)渤海地區(qū)1961—2012年來(lái)年平均溫度距平序列曲線圖(圖1)得出，近52 a環(huán)渤海地區(qū)年平均氣溫總體呈上升趨勢(shì)，多年平均氣溫為10.16 ℃，增溫速率為0.25 ℃/10 a，通過(guò)0.001的置信水平檢驗(yàn)。該區(qū)域氣溫變化過(guò)程大致可分為3個(gè)階段：20世紀(jì)60年代氣溫顯著下降，年均溫距平以負(fù)值為主；70—90年代的氣溫分別以不同速率波動(dòng)上升，年均溫距平由負(fù)轉(zhuǎn)正；21世紀(jì)以來(lái)氣溫又表現(xiàn)出明顯的下降趨勢(shì)，年均溫距平值呈現(xiàn)由正轉(zhuǎn)負(fù)的趨勢(shì)。

對(duì)環(huán)渤海地區(qū)1961—2012年平均氣溫時(shí)間序列進(jìn)行Mann—Kendall突變檢驗(yàn)(圖1)可知，1961—1986年正向時(shí)間序列統(tǒng)計(jì)值UF<0，表明此時(shí)段氣溫呈波動(dòng)下降趨勢(shì)，1986年以來(lái)UF>0，氣溫由下降轉(zhuǎn)為上升趨勢(shì)，1993年UF超出顯著性水平0.05置信線，氣溫顯著增加。UF和UB在±1.96臨界線間相交于1988年，表明環(huán)渤海地區(qū)年均溫在1988年前后發(fā)生了增溫突變。

圖1　環(huán)渤海地區(qū)1961-2012年平均氣溫變化及Mann-Kendall檢驗(yàn)

3.1.2季節(jié)變化由圖2可以看出，近52 a環(huán)渤海地區(qū)四季氣溫均呈不同程度的上升趨勢(shì)。其中，冬季增溫趨勢(shì)最明顯，速率達(dá)0.37 ℃/10 a，通過(guò)了0.001置信水平檢驗(yàn)，但進(jìn)入21世紀(jì)后表現(xiàn)出降溫趨勢(shì)；春季僅次于冬季，增溫速率達(dá)0.29 ℃/10 a，也通過(guò)了0.001置信水平檢驗(yàn)，且近52 a氣溫波動(dòng)幅度較大，穩(wěn)定性最差。冬、春兩季的增溫速率均高于環(huán)渤海地區(qū)0.25 ℃/10 a的年均增溫速率，增溫趨勢(shì)明顯；而夏、秋季的增溫速率均低于年均增溫速率，其中秋季增溫通過(guò)了0.01置信線，而夏季僅通過(guò)了0.02置信線。近52 a環(huán)渤海地區(qū)冬、春兩季對(duì)年均溫增加的貢獻(xiàn)較大，尤其冬季的貢獻(xiàn)最大。21世紀(jì)以來(lái)，春、夏、冬三季氣溫均呈不同程度的下降趨勢(shì)，這與年均溫的變化趨勢(shì)相吻合，而秋季的降溫過(guò)程則相對(duì)滯后。

3.1.3空間變化特征分析氣溫空間分布圖3得出，1961—2012年環(huán)渤海地區(qū)的年均溫變化范圍為2.7～14.6 ℃，表現(xiàn)為自南向北遞減的緯向分布特征。氣溫高值區(qū)分布于環(huán)渤海地區(qū)的南部，其中山東省濟(jì)南市達(dá)到14.6 ℃的最高溫，為該區(qū)的暖中心；而氣溫低值區(qū)則主要分布于環(huán)渤海地區(qū)的北部，且分別于河北省張北縣、山東省泰安市和遼寧省清原縣形成三個(gè)冷中心，其中最低溫為2.7 ℃，極差達(dá)到11.9 ℃，可見(jiàn)環(huán)渤海地區(qū)的南北氣溫差異顯著。

通過(guò)計(jì)算統(tǒng)計(jì)得出，近52 a環(huán)渤海地區(qū)的所有站點(diǎn)(河北承德除外)的氣溫傾向率均為正，整體表現(xiàn)出增溫趨勢(shì)。分析圖3可知，環(huán)渤海地區(qū)各站點(diǎn)增溫程度不同且差異不大，形成若干個(gè)相間分布的增溫高值中心和增溫低值中心。環(huán)渤海地區(qū)氣溫傾向率均值為0.256，以38°N為界，環(huán)渤海地區(qū)北部站點(diǎn)40個(gè)，南部站點(diǎn)20個(gè)。氣溫傾向率高于0.256的站點(diǎn)達(dá)31個(gè)，其中北部21個(gè)、南部10個(gè)；低于0.256的站點(diǎn)有29個(gè)，其中北部19個(gè)、南部10個(gè)，均與站點(diǎn)數(shù)1∶2的比例基本一致，可見(jiàn)環(huán)渤海地區(qū)南北增溫程度基本一致，氣溫傾向率空間分布較均勻，對(duì)環(huán)渤海地區(qū)的南北氣溫差異影響較小。

圖2　環(huán)渤海地區(qū)1961-2012年四季氣溫變化特征

圖3　環(huán)渤海地區(qū)年平均氣溫及其傾向率空間分布

3.2　降水時(shí)空變化特征

3.2.1年際變化由圖4可以看出，1961—2012年環(huán)渤海地區(qū)多年平均降水量為632.7 mm，總體呈現(xiàn)緩慢下降的趨勢(shì)，下降速率為10.37 mm/10 a，且未通過(guò)置信水平檢驗(yàn)。年降水量最大值出現(xiàn)在1964年，為979.5 mm,是嚴(yán)重的洪澇年；最小值出現(xiàn)在1999年，為445.6 mm，極差達(dá)533.9 mm，表明環(huán)渤海地區(qū)年際降水變化幅度大。近52 a環(huán)渤海地區(qū)降水變化過(guò)程大致可分為4個(gè)階段：20世紀(jì)60年代降水減少，且距平以正值為主；70—80年代降水趨于穩(wěn)定，與多年平均降水量基本持平；90年代降水繼續(xù)減少，距平均為負(fù)值；21世紀(jì)以來(lái)降水有增加趨勢(shì)，距平由負(fù)轉(zhuǎn)正，這與近52 a環(huán)渤海地區(qū)降水的總體趨勢(shì)相反。

圖4　環(huán)渤海地區(qū)1961-2012年降水變化特征

3.2.2季節(jié)變化由圖5可以看出，近52 a環(huán)渤海地區(qū)降水季節(jié)分配不均，四季降水有增有減，且均表現(xiàn)出較強(qiáng)的波動(dòng)性。其中，夏季降水呈減少趨勢(shì)，速率達(dá)12.14 mm/10 a，高于多年平均水平，但未通過(guò)置信水平檢驗(yàn)，其平均降水量為412.3 mm，占全年降水的65.2%；秋季降水的減少趨勢(shì)低于夏季和多年平均水平，速率是1.21 mm/10 a，平均降水量為110.4 mm，占全年的17.4%；春季降水呈波動(dòng)增加的趨勢(shì)，速率是2.86 mm/10 a，平均降水量為90.6 mm，占全年的14.3%；冬季降水變化趨勢(shì)不明顯，以0.05 mm/10 a的速率上升，平均降水量為19.6 mm，僅占到全年降水的3.1%。可見(jiàn)，夏季降水對(duì)年降水減少的貢獻(xiàn)最大。21世紀(jì)以來(lái)，夏、秋、冬三季降水均呈不同程度的增加趨勢(shì)，這與年降水的變化趨勢(shì)相吻合，而春季降水則表現(xiàn)為減少趨勢(shì)。

圖5　環(huán)渤海地區(qū)1961-2012年四季降水變化特征

3.2.3空間變化特征分析降水量空間分布圖6可以得出，近52 a環(huán)渤海地區(qū)降水量分布不均，自東南向西北遞減且沿海多于內(nèi)陸，變化范圍為376～1 084.5 mm。

環(huán)渤海地區(qū)降水高值區(qū)集中于東南部沿海地帶，主要分布于遼東半島和山東半島，其中遼寧省寬甸地區(qū)的降水量最大，達(dá)到1 084.5 mm；降水低值區(qū)則集中于西北部?jī)?nèi)陸地區(qū)，主要分布于京津冀地區(qū)，其中河北懷來(lái)降水量最小，僅為376.5 mm，極差達(dá)到708 mm，降水的地區(qū)差異較大。

圖6　環(huán)渤海地區(qū)年降水量及其傾向率空間分布

從降水量?jī)A向率的空間分布圖6來(lái)看，環(huán)渤海地區(qū)降水傾向率大致呈自南向北遞增、內(nèi)陸向沿海遞減的趨勢(shì)。通過(guò)計(jì)算統(tǒng)計(jì)得出研究區(qū)77%的站點(diǎn)斜率為負(fù)，23%的站點(diǎn)斜率為正，表明大部分地區(qū)呈降水減少趨勢(shì)。其中，環(huán)渤海地區(qū)的北部降水減少的站點(diǎn)占72.5%，而南部地區(qū)則達(dá)到85%，可見(jiàn)南部地區(qū)降水減少的趨勢(shì)較北部更大。環(huán)渤海地區(qū)降水增加的站點(diǎn)中有79%分布于北部地區(qū)，可見(jiàn)降水增加的區(qū)域主要集中于北部。與降水空間分布圖對(duì)比分析可知，降水多的地區(qū)其傾向率較低，反之降水少的地區(qū)其傾向率較高，這將導(dǎo)致環(huán)渤海地區(qū)西北和東南地區(qū)的降水差異越來(lái)越小。

3.3　旱澇的時(shí)空變化特征

3.3.1時(shí)間變化對(duì)環(huán)渤海地區(qū)1961—2012年的降水量數(shù)據(jù)進(jìn)行Z指數(shù)處理，利用區(qū)域旱澇指標(biāo)，得到該區(qū)域旱澇等級(jí)評(píng)定結(jié)果，分析圖7可知，近52 a環(huán)渤海地區(qū)旱澇災(zāi)害頻發(fā)，旱災(zāi)年份有18 a(6次重旱、7次大旱)，澇災(zāi)年份17 a(4次重澇、6次大澇)，正常年份17 a。環(huán)渤海地區(qū)干旱趨勢(shì)明顯，且通過(guò)了0.10置信水平檢驗(yàn)。其中，20世紀(jì)60年代旱澇災(zāi)害交替發(fā)生，且澇災(zāi)頻次偏大；70—80年代旱澇頻次基本持平，90年代以來(lái)以旱災(zāi)為主，頻次較大且災(zāi)情較重。

圖7　環(huán)渤海地區(qū)1961-2012年旱澇等級(jí)評(píng)定

統(tǒng)計(jì)分析1988年(氣溫發(fā)生增溫突變)前后旱澇等級(jí)出現(xiàn)年份數(shù)及所占比例(表2)可知，旱年所占比例由突變前的25.9%增加到突變后的44%，澇年的比例由33.3%減少到32%，而正常年份明顯減少，所占比例由40.8%減少到24%。

其中，重旱比例由7.4%增加到16%，偏旱比例則從3.7%增加到16%；正常年份比例減小幅度最大，由40.8%減少到24%；重澇比例由之前的11.1%減小為4%，偏澇比例由18.5%減少到8%。環(huán)渤海地區(qū)發(fā)生增溫突變后，旱災(zāi)頻次顯著增加，正常年份明顯減少，澇災(zāi)略有減少，干旱趨勢(shì)加重，與全球氣候的暖干化趨勢(shì)一致。

表2　環(huán)渤海地區(qū)1988年前后旱澇

3.3.2空間變化環(huán)渤海地區(qū)60個(gè)站點(diǎn)的干旱頻率均值為0.3，高于均值的站點(diǎn)達(dá)32個(gè)，低于均值的站點(diǎn)有28個(gè)。其中，北部40個(gè)站點(diǎn)中，干旱頻率高于均值的占65%，低于均值的占35%；南部20個(gè)站點(diǎn)中干旱頻率高于均值的僅占30%，低于均值的站點(diǎn)達(dá)70%，可見(jiàn)環(huán)渤海地區(qū)北部旱情較重。由圖8可以看出，干旱頻率較高的地區(qū)主要集中于環(huán)渤海的北部，其中以遵化和青龍為中心，形成一個(gè)中心值最大的干旱圈；而南部地區(qū)干旱頻率相對(duì)較低。

環(huán)渤海地區(qū)高于雨澇頻率均值的站點(diǎn)達(dá)33個(gè)，低于均值的為27個(gè)。其中，北部地區(qū)雨澇頻率高于均值的站點(diǎn)占52.5%，低于均值的為47.5%；南部地區(qū)雨澇頻率高于均值的站點(diǎn)達(dá)60%，低于均值的僅為40%,環(huán)渤海地區(qū)雨澇頻率南北差異不大，且相對(duì)而言南部地區(qū)略微濕潤(rùn)。由圖8可知，部分地區(qū)干旱頻率與雨澇頻率表現(xiàn)為一致性，其中干旱頻率與雨澇頻率均高于均值的站點(diǎn)數(shù)達(dá)19個(gè)，表明這些區(qū)域降水極為不均，易發(fā)生旱澇災(zāi)害，在防災(zāi)減災(zāi)方面需重點(diǎn)關(guān)注。

根據(jù)區(qū)域Z指數(shù)進(jìn)一步計(jì)算出環(huán)渤海地區(qū)的旱澇傾向率，傾向率為負(fù)表明有雨澇趨勢(shì)，為正則是干旱趨勢(shì)。分析結(jié)果發(fā)現(xiàn)環(huán)渤海地區(qū)82%的站點(diǎn)表現(xiàn)為干旱趨勢(shì)，18%的站點(diǎn)呈雨澇趨勢(shì)。其中北部地區(qū)呈干旱趨勢(shì)的站點(diǎn)達(dá)80%，有雨澇趨勢(shì)的為20%；南部地區(qū)呈干旱趨勢(shì)的占85%，有雨澇趨勢(shì)的為15%。綜合分析圖8—9可得，近52 a環(huán)渤海地區(qū)旱災(zāi)頻率高于澇災(zāi)，且呈現(xiàn)出明顯的干旱趨勢(shì)。其中，北部地區(qū)旱情較重，南部地區(qū)雨澇頻率略高，且相比之下北部的雨澇趨勢(shì)大于南部，而南部地區(qū)的干旱趨勢(shì)強(qiáng)于北部，表明環(huán)渤海地區(qū)旱澇災(zāi)害的比例差異會(huì)逐漸縮小。

圖8　環(huán)渤海地區(qū)1961-2012年旱災(zāi)、澇災(zāi)頻率空間分布特征

圖9　環(huán)渤海地區(qū)1961-2012年旱澇

4結(jié) 論

(1) 1961—2012年，環(huán)渤海地區(qū)年、季氣溫普遍升高。年增溫速率為0.25 ℃/10 a，高于全國(guó)平均變暖率(0.2 ℃/10 a)，且年均溫在1988年前后發(fā)生增溫突變；冬季氣溫的變化對(duì)全年增溫貢獻(xiàn)最大?？臻g上，年平均氣溫大致呈現(xiàn)出由南向北遞減的緯度分布特征，南北差異顯著；絕大部分地區(qū)表現(xiàn)為增溫趨勢(shì)，且增溫程度基本一致，對(duì)年均溫的影響較小。

(2) 近52 a來(lái)，環(huán)渤海地區(qū)降水量總體呈波動(dòng)下降的趨勢(shì)，下降速率為10.37 mm/10 a，未通過(guò)95%的信度檢驗(yàn)；降水季節(jié)分配不均，有增有減，且程度不一，其中夏季年降水量減少的貢獻(xiàn)最大。降水量空間分布不均，自東南向西北遞減，沿海多于內(nèi)陸，地區(qū)差異顯著；而降水傾向率則自南向北遞增、內(nèi)陸向沿海遞減，這將縮小地區(qū)間差異。

(3) 環(huán)渤海地區(qū)近52 a旱澇災(zāi)害頻發(fā)，旱災(zāi)與澇災(zāi)總頻次相等；對(duì)比1988年(氣溫發(fā)生增溫突變前后)前后旱澇等級(jí)出現(xiàn)年份數(shù)及所占比例，發(fā)現(xiàn)環(huán)渤海地區(qū)旱澇災(zāi)害總體呈明顯的增加趨勢(shì)，其中旱災(zāi)顯著增加，澇災(zāi)略有減少?？臻g上，環(huán)渤海地區(qū)旱災(zāi)頻率高于澇災(zāi)，且呈現(xiàn)出明顯的干旱趨勢(shì)。其中，北部地區(qū)旱情較重，南部地區(qū)雨澇頻率略高，且相比之下北部的雨澇趨勢(shì)大于南部，而南部地區(qū)的干旱趨勢(shì)強(qiáng)于北部，表明環(huán)渤海地區(qū)旱澇災(zāi)害的比例差異會(huì)逐漸縮小。

(4) 在全球變暖的大背景下，近52 a環(huán)渤海地區(qū)表現(xiàn)出氣候暖干化的特征，年均溫顯著升高，年降水量逐年減少；空間上大部分地區(qū)仍保持氣溫升高、降水減少的趨勢(shì)。相應(yīng)的，該區(qū)域的旱澇災(zāi)害也在不斷變化，總體頻率增加，尤其旱災(zāi)顯著增加；大部分地區(qū)干旱趨勢(shì)明顯。環(huán)渤海地區(qū)旱澇災(zāi)害對(duì)氣候時(shí)空變化的響應(yīng)表現(xiàn)為較好的一致性。

(5) 本研究對(duì)環(huán)渤海地區(qū)1961—2012年的氣溫和降水?dāng)?shù)據(jù)進(jìn)行詳細(xì)的計(jì)算和處理，采用一元線性回歸、Mann—Kendall突變檢驗(yàn)和空間差值法，揭示了研究區(qū)氣候的時(shí)空變化特征，并通過(guò)Z指數(shù)旱澇等級(jí)標(biāo)準(zhǔn)和區(qū)域旱澇指標(biāo)深入分析了研究區(qū)的旱澇對(duì)氣候變化的響應(yīng)。為認(rèn)識(shí)該區(qū)域氣候變化特征，制定防災(zāi)減災(zāi)政策，提高旱澇災(zāi)害應(yīng)變能力提供參考。環(huán)渤海地區(qū)的區(qū)域氣候變化是在全球氣候變暖的大背景下，自然因素和人文因素雙重作用的結(jié)果，對(duì)此該區(qū)域的旱澇災(zāi)害有所響應(yīng)。文中注重對(duì)近52 a環(huán)渤海區(qū)域的氣候變化和旱澇特征的揭示，而對(duì)其產(chǎn)生的原因涉及較少，有待今后做進(jìn)一步研究。

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Drought-flood Responses to Spatial-temporal Variations in Region Around Bohai Sea

WANG Lulu, YAN Junping, LI Minmin, WANG Pengtao, CAO Yongwang

(CollegeofTourismandEnvironmentScience,ShaanxiNormalUniversity,Xi’an710062,Shaanxi,China)

Abstract：[Objective] Under the background of global warming, this paper focuses on the study of the regional responsive variation characteristics of climate and drought-flood around the Bohai Sea, to make out the disaster prevention and mitigation policy, and to improve the ability of drought and flood disasters strain. [Methods] On the basis of the temperature and precipitation data of 60 meteorological stations located around the Bohai Sea from 1961 to 2012, using the linear trend method, Mann—Kendall mutation test and spatial interpolation method, we attempted to reveal the spatial-temporal variations characteristics of climate; regional drought and waterlogging were graded using the Z index and then the temporal-spatial responses of them were elucidated. [Results] (1) It had experienced an apparent trend of climate warming and drying in the region around the Bohai Sea. The warming rate was 0.25 ℃/10 a. In the years of 1988 around, an abrupt temperature rise occurred. The warming rate had small and insignificant difference between the north and south of that region although the temperature between the two sub-regions was significantly different. (2) Precipitation had witnessed a decreasing trend with a rate of 10.37 mm/10 a. From southeast to northwest, from coastal regions to inlands, precipitation decreased spatially while differences of the temporal decreasing rate among the sub-regions was small. (3) After 1988, frequency of drought-flood disasters showed an apparent increasing trend around Bohai Sea. Drought occurred more frequently than flooding and more sub-regions underwent drought over than waterlogging around the Bohai Sea. Overall, the region had an obvious trend of drought. [Conclusion]The climate in the region around the Bohai Sea had responded to global climate change. Especially, drought and flood disasters showed a regional style.

Keywords:climate change; drought-flood; spatial-temporal characteristics; Z index; region around Bohai Sea

文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A

文章編號(hào)：1000-288X(2015)02-0279-08

中圖分類號(hào)：P461

通信作者：延軍平(1956—) ,男(漢族),陜西省綏德縣人,博士生導(dǎo)師,教授,研究方向?yàn)閰^(qū)域環(huán)境與災(zāi)害研究。E-mail:yanjp@snnu.edu.cn。

收稿日期：2014-02-27修回日期：2014-04-11
資助項(xiàng)目：國(guó)家自然科學(xué)基金項(xiàng)目：“部分重大自然災(zāi)害的時(shí)空對(duì)稱性：結(jié)構(gòu)、機(jī)理與適應(yīng)對(duì)策”(41171090)
第一作者：王璐璐(1989—),女(漢族),河北省邯鄲市人,碩士研究生,研究方向?yàn)閰^(qū)域開(kāi)發(fā)與城鄉(xiāng)發(fā)展。E-mail:w807497325@163.com。