淄博市博山區(qū)近50年氣候變化特征分析

李密　楊濤　胡世鵬

摘要 根據(jù)博山國(guó)家氣象站1966年1月至2015年12月的氣溫、降水、日照資料，采用最小二乘法、滑動(dòng)平均等方法，分析博山區(qū)近50年日照時(shí)數(shù)、年平均氣溫、年降水量的變化特征。結(jié)果表明：①近50年博山區(qū)年平均氣溫升高趨勢(shì)明顯，以0.2 ℃/10年 的傾向率上升，極端最高溫度、極端最低溫度也呈上升趨勢(shì)，熱量資源更加豐富。②年降水量整體呈略微增加趨勢(shì)，增長(zhǎng)量?jī)H為8.2 mm/10年。1981—1989年為持續(xù)欠水年，1993—1998年和2003—2005年是持續(xù)豐水年。1990年開始降水年際變化波動(dòng)明顯增大，年暴雨日數(shù)也有增多趨勢(shì)。③年日照時(shí)數(shù)出現(xiàn)顯著的減少趨勢(shì)，平均遞減高達(dá)87.6 h/10年。1988—1994年和2002—2015年的年日照時(shí)數(shù)均低于50年平均值，1979年和2006年日照時(shí)數(shù)分別為近50年的最高值和最低值。

關(guān)鍵詞 氣候變化；氣溫；降水；日照；山東淄博；博山區(qū)

中圖分類號(hào) P463.3 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼 A 文章編號(hào) 1007-5739（2016）08-0213-03

Abetract According to the air temperature， precipitation and sunshine data from January 1966 to December 2015 in Boshan National Meteorological Station， the least square method and moving average method were used. The variation characteristics of sunshine hours， annual mean air temperature and annual precipitation in Boshan during recent 50 years were analyzed. The results were as follows： ①In recent 50 years， the average annual air temperature in Boshan District was significantly higher， with the trend of 0.2 ℃/10a， the extreme maximum temperature， extreme minimum temperature showed an upward trend， and the heat resources were more abundant. ②The annual precipitation showed a slight increasing trend， and the growth was only 8.2 mm/10 a. 1981—1989 was the continuous dry years， 1993—1998 and 2003—2005 were the continuous rainy year. Beginning in 1990 the interannual variation of rainfall fluctuations increased significantly， annual rainstorm days had increased trend. ③Annual sunshine hours showed a significant reduction trend， with an average decrease of up to 87.6h/10a. 1988—1994 and 2002—2015 of annual sunshine hours were lower than the average of 50 years， 1979 and 2006 sunshine hours respectively for the past 50 years the highest and lowest.

Key words climate change； air temperature； precipitation； sunshine； Zibo Shandong； Boshan District

20世紀(jì)70年代初，曾經(jīng)出現(xiàn)過氣候“變冷說”。直到90年代，溫室效應(yīng)與全球變暖才引起全球關(guān)注。越來越多的科學(xué)數(shù)據(jù)表明，在人類活動(dòng)的影響下，各類氣象要素時(shí)空變化均較大【1-2】。林學(xué)椿等【3】研究表明，近40年來，我國(guó)年降水量以12.7 mm的速度減少，而氣溫則以0.04 ℃/10年的傾向率上升。王紹武等【4-5】研究表明，20世紀(jì)以來，中國(guó)氣溫以0.44 ℃/100年的速度上升，與全球氣候一致。任國(guó)玉等[6]中國(guó)氣溫變化研究最新進(jìn)展表明，不論是近54年（1951—2004年），還是近100年，全國(guó)年平均地面氣溫升高趨勢(shì)一般比原先分析結(jié)果要強(qiáng)，分別達(dá)到0.25 ℃/10年和0.08 ℃/10年。IPCC的報(bào)告[7]指出，全球氣溫在過去140年中升高了0.4～0.8 ℃，達(dá)到1 000年以來的最高值。1983—2012年可能是北半球1 400年以來最暖的30年，每一個(gè)10年都刷新了有氣象記錄以來的氣溫最高紀(jì)錄；2003—2012年平均溫度比1850—1900年平均溫度上升了0.78 ℃[8]。王遵婭等[9]研究發(fā)現(xiàn)，20世紀(jì)90年代以后夏季華北、東北地區(qū)降水顯著減少。譚方穎等[10]和李 聰?shù)?[11]研究都指出，華北平原自20世紀(jì)80年代中后期開始，由多雨期轉(zhuǎn)為少雨期，年日照時(shí)數(shù)減少趨勢(shì)明顯。

博山區(qū)位于魯中山區(qū)北部，大陸度指數(shù)61.3，屬于暖溫帶大陸性季風(fēng)區(qū)半濕潤(rùn)氣候。為揭示博山區(qū)氣候變化特征，為指導(dǎo)當(dāng)?shù)赜袡C(jī)農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的持續(xù)發(fā)展提供氣象科技支撐，根據(jù)博山國(guó)家氣象站的觀測(cè)資料對(duì)當(dāng)?shù)亟?0年的氣候變化特征進(jìn)行分析。

1 氣溫變化特征

1.1 年平均氣溫變化

用最小二乘法估計(jì)年平均氣溫的氣候變化趨勢(shì)，建立線性傾向方程：f（t）=at+b ，式中，t為年際變化，f（t）為年平均氣溫逐年變化值， a為年平均氣溫的線性趨勢(shì)，a>0表示年平均氣溫呈上升趨勢(shì)；a<0表示年平均氣溫呈下降趨勢(shì)。利用博山近50年的年平均氣溫資料求得其氣候傾向方程：f（t）=0.038 4t+12.453 9，其中，t=0，1，2，…49。結(jié)果表明：近50年來，博山的年平均氣溫總體上呈現(xiàn)明顯的上升趨勢(shì)，該時(shí)間段內(nèi)年平均氣溫達(dá)13.4 ℃，年平均增長(zhǎng)約為0.02 ℃，即以0.2 ℃/10年的傾向率上升，但低于全國(guó)近54年（1951—2004年）平均地面氣溫升高幅度（0.25 ℃/10年），也低于山東省近51年（1961—2011年）0.3 ℃/10年的上升率，這或許與博山58.1 %的森林覆蓋率相關(guān)。

為了便于分析，采用氣溫矩平做圖1?？梢钥闯?，以1987年為界分為冷、暖2個(gè)階段，1987年以前為冷期，其后為暖期。1987年以前，除1977年、1978年平均氣溫矩平為正值和1982年、1983年平均氣溫矩平為零值外，其余年份的均為負(fù)矩平。1969年達(dá)歷史最低點(diǎn)11.6 ℃，其后呈現(xiàn)逐漸升高趨勢(shì)，尤其在1994年開始?xì)鉁爻掷m(xù)偏高，直至2014年升至歷史最高點(diǎn)15.1 ℃，即氣溫矩平1.7 ℃。各季平均氣溫也均呈上升趨勢(shì)，但增溫趨勢(shì)表現(xiàn)出明顯的季節(jié)非對(duì)稱性，其中以冬季氣溫增幅最大，春秋季次之[12]。

通過3年平均滑動(dòng)曲線分析可以看出，1994年以后年平均氣溫升高趨勢(shì)顯著，除1996年、2003年、2011年、2012年之外，都在近50年的平均值以上；而1994年以前基本在50年平均值之下波動(dòng)，說明近22年來氣溫上升極為明顯，熱量資源更加豐富。

1.2 極端溫度變化

氣象學(xué)上，將日最高氣溫≥35 ℃定義為高溫日，該文將其作為極端高溫指標(biāo)進(jìn)行分析。博山區(qū)近50年極端最高溫度呈上升趨勢(shì)變化，最高值為39.4 ℃，出現(xiàn)在2015年7月13日，其余年份的極值大多低于37 ℃。影響博山的高溫天氣一般出現(xiàn)在5—9月，而且7月出現(xiàn)的高溫居多。隨著夏季高溫日數(shù)的明顯增加，也增大了心臟病和高血壓病人發(fā)病率和死亡率。高溫對(duì)魯山有機(jī)茶樹及源泉富硒獼猴桃等也會(huì)產(chǎn)生不良影響，應(yīng)采取灌溉、人工噴霧或架設(shè)遮陽(yáng)網(wǎng)適度遮蔭來降低溫度提高濕度，避免高溫災(zāi)害[13]。

博山近50年極端最低溫度也呈上升趨勢(shì)變化。歷史最低氣溫值是 -19.3 ℃，出現(xiàn)在1985年12月8日，其余年份的歷史極低值均高于-19.0 ℃。博山低于-10.0 ℃極端低溫天氣，一般出現(xiàn)在11月至翌年3月，而低于-15.0 ℃的低溫集中出現(xiàn)在冬季。博山南部魯山主峰海拔1 108.3 m，北部海眼一帶只有130 m，平均海拔高度約450 m，是山東省24個(gè)純山區(qū)區(qū)縣之一，地勢(shì)落差大、下墊面復(fù)雜，積雪融化時(shí)間較長(zhǎng)，易造成作物凍害[14]。低溫天氣亦能使部分地區(qū)道路結(jié)冰，影響交通物流安全。早春氣溫回升至10 ℃左右萌芽展葉期，若遇“倒春寒”，會(huì)造成魯山有機(jī)茶葉出現(xiàn)“麻點(diǎn)”，富硒獼猴桃抽生結(jié)果枝少，直接影響產(chǎn)量和品質(zhì)，必須采取塑料薄膜覆蓋，或搭設(shè)風(fēng)障、地面熏煙等方式改善小氣候條件，滿足其生長(zhǎng)生理學(xué)要求。

2 降水變化特征

2.1 年降水量變化

利用各月降水量的最小二乘法分析年降水量的變化趨勢(shì)，求得近50年降水量的氣候傾向方程：f（t）=1.669 3t+685.607 1，t=0，1，2，…49。結(jié)果表明：近50年博山年降水量總體呈略微增加趨勢(shì)，該時(shí)間段內(nèi)年平均降水為726.5 mm，每10年約增加8.2 mm，每年僅只增長(zhǎng)了0.1%。

從圖2可以看出，1979—1989年，呈現(xiàn)明顯的下降趨勢(shì)，1990年開始降水年際變化波動(dòng)明顯增大，似呈正弦波形式波動(dòng)，從而表明博山區(qū)降水年際變化較大。1990年、2003年和2005的降水量分別達(dá)到1 095.7 mm、1 002.3 mm和1 147.2 mm，都突破1 000 mm大關(guān)，均超出歷年平均值38%以上；1988年471.0 mm、1989年442.2 mm和2014年436.4 mm都在500 mm以下；受氣候變暖、強(qiáng)厄爾尼諾事件等影響，2014年的降水量比常年偏少40%，是近50年的最低值。1981—1989年為持續(xù)欠水年，1993—1998年和2003—2005年是持續(xù)豐水年。

由3年平均滑動(dòng)曲線可見，以1989年為界，降水量年變化大致呈現(xiàn)雙峰型分布，主峰極大值點(diǎn)位于2005年，副峰極大值點(diǎn)位于1980年。1980年之前，博山區(qū)年降水量緩慢上升，其后開始緩慢下降；1990年以后，降水年際變化曲線波動(dòng)特別突出，起伏陡峭，往往旱澇急轉(zhuǎn)。

2.2 年暴雨日數(shù)變化

暴雨是指24 h日降水量≥50 mm降水。近50年博山區(qū)年平均暴雨日數(shù)為2.3 d，暴雨日數(shù)年際變化較大，總體呈增多趨勢(shì)。1970年、1971年、1979年、1984年、1989年及2006年，這6年暴雨日數(shù)均為0。有的年份年降水量≤600 mm，但年暴雨日數(shù)卻出現(xiàn)了3 d，如1981年、1986年，多為魯中山區(qū)局地?zé)崂妆┧?。隨著年降水量的增加年暴雨日數(shù)也整體具有升高趨勢(shì)。2005年不僅年降水量最大，而且出現(xiàn)7 d暴雨日數(shù)，也是近50年最多的。

2.3 日最大降水量變化

博山區(qū)日最大降水量呈下降趨勢(shì)，尤其是1981—1989年連續(xù)9年日最大降水量未突破100 mm。降水一般集中在6—9月，7—8月多出現(xiàn)強(qiáng)降水。1997年8月20日，出現(xiàn)日最大降水量182.5 mm，達(dá)歷史最大值。雖然極端降水值、極端降水平均強(qiáng)度趨于減弱，極端降水事件頻數(shù)也趨于減少，但極端降水量占總降水量的比例并未減少。因此，應(yīng)加強(qiáng)防洪、地質(zhì)災(zāi)害的防治措施。

3 日照變化特征

利用各月日照時(shí)數(shù)的最小二乘法模擬年日照時(shí)數(shù)的變化趨勢(shì)，求得近50年日照時(shí)數(shù)的氣候傾向方程：f（t）=-17.8 715t+2 740.815 1，其中，t=0，1，2，3，…49。

從圖3可以看出，近50年來，博山區(qū)年日照時(shí)數(shù)出現(xiàn)明顯減少趨勢(shì)，該時(shí)間段內(nèi)年平均日照時(shí)數(shù)為2 303.0 h，年平均遞減約為8.76 h，降幅達(dá)到0.38 %，即平均日照時(shí)數(shù)遞減率為87.6 h/10年，但低于山東省近50年（1961—2011年）92 h/10年的遞減率。1979年的日照時(shí)數(shù)（2 771.2 h）為近50年的最多年份，較平均值偏高468.2h；而2006年的日照時(shí)數(shù)僅有1 541.4 h，是近50年來的最少年份，較平均值偏少761.6 h。除了1997年、2000年、2001年之外，1988—2015年這25年的年平均日照時(shí)數(shù)均低于常年平均值；1966—1984年日照時(shí)數(shù)均高于常年平均值。

2002—2015年連續(xù)14年平均日照時(shí)數(shù)都位于近50年平均值以下，為欠光年。日照時(shí)數(shù)的減少與大氣垂直能見度的降低有一定聯(lián)系，汽車尾氣及工業(yè)粉塵污染物的排放使山東省霾日數(shù)逐漸增加，對(duì)光照強(qiáng)度的變化影響巨大。日照時(shí)數(shù)的驟減必定影響農(nóng)作物的生長(zhǎng)發(fā)育，導(dǎo)致農(nóng)作物“貪青”現(xiàn)象的發(fā)生，也增加了溫室大棚設(shè)施農(nóng)業(yè)的生產(chǎn)成本。

4 結(jié)論

（1）近50年來，博山區(qū)平均氣溫年際變化升高趨勢(shì)明顯，以0.2 ℃/10年的傾向率上升。以1987年為界，劃分為冷、暖2個(gè)階段，前為冷期，后為暖期。特別是1994年以后氣溫升高顯著，2014年是最暖的一年，氣溫度矩平高達(dá)1.7 ℃。極端最高氣溫、極端最低氣溫也均呈現(xiàn)上升趨勢(shì)。熱量資源更加豐富。

（2）降水量空間分布不均，年降水量整體呈略微增加趨勢(shì)。1981—1989年，呈現(xiàn)明顯的減少趨勢(shì)，為持續(xù)欠水年；1993—1998年和2003—2005年是持續(xù)豐水年。1990年開始，降水年際變化波動(dòng)明顯增大。盡管50年來日最大降水量的變化呈現(xiàn)下降趨勢(shì)，但是極端降水量占總降水量的比例并未減少，年暴雨日數(shù)也有增多趨勢(shì)。

（3）年日照時(shí)數(shù)出現(xiàn)顯著的減少趨勢(shì)，平均遞減高達(dá)87.6 h/10年。1966—1984年的年日照時(shí)數(shù)均高于常年平均值，而1988—1994年和2002—2015年的年日照時(shí)數(shù)均低于常年平均值，1979年和2006年日照時(shí)數(shù)分別為近50年的最高值和最低值。

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