1961—2015年濉溪縣氣候變化分析

張學(xué)賢，周景春，張存嶺

(1.安徽省淮北市氣象局，安徽淮北 235000；2.安徽省濉溪縣氣象局，安徽濉溪 235100)

Note:△ indicates correlation at the 0.10 level.

Note:△ indicates correlation at the 0.10 level.

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1961—2015年濉溪縣氣候變化分析

張學(xué)賢1，周景春2，張存嶺2

(1.安徽省淮北市氣象局，安徽淮北 235000；2.安徽省濉溪縣氣象局，安徽濉溪 235100)

利用1961—2015年濉溪縣日照、氣溫、降水等氣象資料，采用統(tǒng)計分析方法對濉溪縣氣候變化進(jìn)行分析。結(jié)果表明，近55年濉溪縣全年和冬夏季日照時數(shù)明顯減少，4月增加；全年和1—4、10月平均氣溫顯著升高，年均最高氣溫?zé)o明顯變化，全年和1—6、9—10、12月最低氣溫顯著上升，全年和1—3、5—8、12月溫差顯著減少；9月降水量趨于減少，全年和春季雨日顯著減少；全年和冬季、春季、夏季蒸發(fā)量顯著減少；相對濕度、濕潤指數(shù)略有降低，9月濕潤指數(shù)趨于減少。可見，近55年濉溪縣氣候呈現(xiàn)“暖干化”趨勢。

日照時數(shù)；氣溫；降水；蒸發(fā)量；相對濕度

近百年來，由于自然環(huán)境的變化和人類活動的干擾，大氣污染和溫室氣體濃度升高，全球氣候正呈現(xiàn)以變暖為主要特征的顯著變化。政府間氣候變化專門委員會(IPCC)第四次評估報告指出，全球地表溫度呈現(xiàn)一致的增暖趨勢，近50年(1956—2005年)的變暖速率(0.13 ℃/10 a)幾乎是近100年(1906—2005年)的2倍[1]，在此背景下，我國氣候也表現(xiàn)出顯著的變暖趨勢。研究表明，在氣候變暖的背景下，各類氣象要素時空變化均較大[2-5]。佟金鶴[2]研究表明，1965—2014年我國整體升溫，華北地區(qū)北部、西北地區(qū)升溫較強(qiáng)；全國范圍內(nèi)降水變化區(qū)域差異較大，西南、華北地區(qū)降水減少。何彬方等[3]分析表明，1955—2005年安徽省年日照時數(shù)呈顯著的減少趨勢，減幅為88.3 h/10 a。氣候變化不但具有全球性，且具有局地特征。筆者利用濉溪縣1961—2015年日照、氣溫、降水等氣象資料，采用統(tǒng)計分析方法對濉溪縣氣候變化趨勢進(jìn)行分析。

1 資料與方法

1.1 研究區(qū)概況 安徽省濉溪縣位于黃淮平原南緣(33°17′～33°59′N、116°23′～116°59′E)，南北長90 km，東西寬45 km，轄11個鎮(zhèn)和省級濉溪經(jīng)濟(jì)開發(fā)區(qū)、濉溪蕪湖現(xiàn)代產(chǎn)業(yè)園，人口107萬。總面積1 987 km2，皆為平原，地勢平坦，自西北向東南緩傾。耕地14.7萬hm2，土壤類型為砂姜黑土和潮土。耕作制度以冬小麥-夏大豆、冬小麥-夏玉米一年兩熟為主。年平均太陽輻射總量521.6 kJ/cm2，年平均氣溫15.3 ℃，>0 ℃積溫5 497 ℃·d，≥10 ℃積溫4 975 ℃·d，年日照時數(shù)2 237.0 h，降水量818.3 mm，蒸發(fā)量1 883.8 mm，無霜期213 d。

1.2 數(shù)據(jù)來源 選取濉溪縣氣象站提供的1961—2015年日照、氣溫、降水等氣象資料，該站屬國家基本農(nóng)業(yè)氣象站，地理位置為33°55′33″N、116°45′28″E。四季劃分為春季(3—5月)、夏季(6—8月)、秋季(9—11月)、冬季(12月—次年2月)。

1.3 數(shù)據(jù)處理與方法 利用Excel 2003進(jìn)行數(shù)據(jù)處理和圖表繪制，使用DPS v7.05軟件進(jìn)行相關(guān)分析。采用一元線性回歸對數(shù)據(jù)序列變化趨勢進(jìn)行分析。

綜合考慮氣溫、降水、相對濕度等因子，采用屬于水溫平衡法的N.N.伊萬諾瓦指標(biāo)，計算氣候濕潤指數(shù)[6]。具體公式為：

式中，MI為濕潤指數(shù)；R為降水量(mm)；T為平均溫度(℃)；RH為相對濕度(%)。

2 結(jié)果與分析

2.1 日照時數(shù)變化 同一地點(diǎn)冬至—夏至—冬至，可照時數(shù)呈拋物線變化。日照時數(shù)與可照時數(shù)呈正相關(guān)，同時受地形、云霧等因素影響，波動較大[7]。1961—2015年濉溪縣日照時數(shù)呈顯著減少趨勢，減幅為30.6 h/10 a，其中，6—8月日照時數(shù)減少趨勢明顯，減幅分別為8.3、5.3和10.5 h/10 a；而4月則表現(xiàn)為顯著的增加趨勢，增幅為6.8 h/10 a；冬季日照時數(shù)呈顯著的減少趨勢，減幅為11.4 h/10 a。

2.2 氣溫變化 1961—2015年濉溪縣年平均氣溫呈顯著升高趨勢，升幅為0.18 ℃/10 a；冬季、春季、秋季平均氣溫均呈顯著升高趨勢，升幅分別為0.34、0.22、0.17 ℃/10 a。其中，1—4和10月顯著升高，升幅分別為0.30、0.56、0.36、0.21和0.29 ℃/10 a，2月升溫幅度最高。近55年濉溪縣年平均日最高氣溫變化趨勢不明顯，其中，10月顯著升高，升幅為0.32 ℃/10 a；8月顯著降低，下降幅度為0.22 ℃/10 a；2—4月平均顯著升高，升幅為0.25 ℃/10 a。近55年濉溪縣年平均日最低氣溫顯著升高，升幅為0.31 ℃/10 a。其中，1—6和9—10月顯著升高，升幅為0.22～0.73 ℃/10 a，2月升幅最大；12月趨于直線上升，升幅為0.28 ℃/10 a。由此可見，近55年濉溪縣年平均氣溫、年平均日最高氣溫、年平均日最低氣溫均呈升高趨勢，升溫強(qiáng)度從大到小依次為最低氣溫、平均氣溫、最高氣溫，氣候變暖主要表現(xiàn)為最低氣溫升高，且集中在冬春季。

1961—2015年濉溪縣氣溫日較差月變化呈雙峰曲線趨勢(圖1)，峰值出現(xiàn)在5、10月，8月溫差最小，可分段用二次曲線擬合。1—7、8—12月氣溫日較差的二次曲線分別為T=3.83+3.605m-0.424m2(F=26.60)、T=-35.27+8.721m-0.417m2(F=22.62)，其中，m為月份(3—12月)。近55年濉溪縣年平均溫差呈顯著的減少趨勢，減幅為0.24 ℃/10 a。其中，1—3、5—8和12月平均溫差顯著減少，減幅為0.17～0.38 ℃/10 a，2月減少最多。

圖1 1961—2015年濉溪縣溫差月際變化Fig.1 The monthly variation of temperature difference in Suixi County during 1961-2015

2.3 降水變化 1961—2015年濉溪縣年降水量無明顯的線性變化趨勢，只有9月減少趨勢明顯，減幅為8.2 mm/10 a。而≥0.1 mm雨日呈顯著的減少趨勢，減幅為2.2 d/10 a；春季減少趨勢明顯，減幅為1.1 d/10 a。其中，3、4月減少趨勢明顯(表1)，減幅分別為0.4、0.5 d /10 a。

2.4 蒸發(fā)量變化 1961—2015年濉溪縣年蒸發(fā)量呈顯著的減少趨勢，減幅為70.9 mm/10 a，明顯高于1957—2001年我國蒸發(fā)皿蒸發(fā)量減少速率(34.12 mm/10 a)[4]。其中，1—8和12月蒸發(fā)量呈減少趨勢，減幅為3.7～17.5 mm/10 a，6月減少最多。相關(guān)分析表明，年蒸發(fā)量與日照時數(shù)、年平均日最高氣溫、平均溫差和相對濕度呈極顯著相關(guān)，而年平均日最高氣溫、相對濕度隨年度的更迭沒有明顯變化。逐步回歸表明，蒸發(fā)量(E)與日照時數(shù)(St)、平均溫差(△T)呈多元直線相關(guān)關(guān)系，即E=-503.56+0.582 6St+87.703 3△T(F=15.74)。

2.5 相對濕度和濕潤指數(shù)變化 1961—2015年濉溪縣月平氣候干濕狀況除與降水密不可分外，還與氣溫的高低有關(guān)，同等降水條件下，氣溫不同，會造成氣候干濕狀況的差異。1961—2015年濉溪縣年平均相對濕度、濕潤指數(shù)總體上呈略有減少趨勢，但未通過顯著性檢驗(表2)，僅9月濕潤指數(shù)下降趨勢明顯，下降幅度為7.6/10 a。

表1 1961—2015年濉溪縣逐月降水量和≥0.1 mm雨日的相關(guān)系數(shù)Table 1 Correlation coefficient of monthly precipitation and ≥0.1 mm rain days in Suixi County during 1961-2015

注：△表示在0.10水平上相關(guān)。

Note:△ indicates correlation at the 0.10 level.

均空氣相對濕度呈谷峰曲線趨勢(圖2)，3月最低，8月最高。3—12月空氣相對濕度變化趨勢可用二次曲線擬合，即RH=37.31+9.008m-0.552m2(F=5.520)，其中，RH是空氣相對濕度，m為月份(3—12月)。

圖2 1961—2015年濉溪縣相對濕度月際變化Fig.2 The monthly change of relative humidity in Suixi County during 1961-2015

3 結(jié)論與討論

(1)1961—2015年濉溪縣全年和冬夏季日照時數(shù)明顯減少，4月增加；全年和1—4、10月平均氣溫顯著升高，年均最高氣溫?zé)o明顯變化，全年和1—6、9—10、12月最低氣溫顯著上升，全年和1—3、5—8、12月溫差顯著減少；9月降水量趨于減少，全年和春季雨日顯著減少；全年和冬季、春季、夏季蒸發(fā)量顯著減少；相對濕度、濕潤指數(shù)略有降低，9月濕潤指數(shù)趨于減少。近55年濉溪縣氣候呈現(xiàn)“暖干化”趨勢。

(2)申雙和等[4]分析指出，風(fēng)速和日照時數(shù)的下降、水汽壓的增加是造成氣候變暖背景下蒸發(fā)量下降的主要原因。

表2 1961—2015年濉溪縣逐月相對濕度、濕潤指數(shù)的相關(guān)系數(shù)

Table 2 Correlation coefficient between monthly relative humidity and moisture index in Suixi County during 1961-2015

月份Month相關(guān)系數(shù)Correlationcoefficient相對濕度Relativehumidity濕潤指數(shù)Moistureindex1-0．062-0．0612-0．078-0．0553-0．101-0．0684-0．127-0．21550．1650．04160．0960．1067-0．160-0．11880．090-0．04890．061-0．231△10-0．2130．012110．0140．18112-0．0980．106

注：△表示在0.10水平上相關(guān)。

Note:△ indicates correlation at the 0.10 level.

而該研究結(jié)果表明，濉溪縣年蒸發(fā)量與日照時數(shù)、年平均日最高氣溫、平均溫差和相對濕度呈極顯著相關(guān)，年平均日最高氣溫、相對濕度隨年度的更迭沒有明顯變化；蒸發(fā)量與日照時數(shù)、平均溫差呈多元直線相關(guān)關(guān)系。由此可見，在氣候變暖的背景下，蒸發(fā)量減少主要是由日照時數(shù)減少、溫差縮小引起的。

(3)近百年來氣候變化幅度已超出地球本身自然變動范圍，對人類生存和社會經(jīng)濟(jì)構(gòu)成嚴(yán)重威脅。農(nóng)業(yè)是受全球氣候變化影響最大、最直接的行業(yè)之一，尤其是作為農(nóng)業(yè)主體的作物生產(chǎn)與糧食安全。氣候變化通過影響作物生育進(jìn)程、適宜種植區(qū)和災(zāi)害性因子等的變化，對作物產(chǎn)量、品質(zhì)產(chǎn)生很大影響。宜通過改變種植結(jié)構(gòu)、更換相對高產(chǎn)的中晚熟品種或抗逆性強(qiáng)的品種等措施，獲得更高的生產(chǎn)效益。參考文獻(xiàn)

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Analysis on Climate Change in Suixi County during 1961-2015

ZHANG Xue-xian1, ZHOU Jing-chun2, ZHANG Cun-ling2

(1. Huaibei Meteorological Bureau in Anhui Province, Huaibei, Anhui 235000; 2. Suixi County Meteorological Bureau in Anhui Province, Suixi, Anhui 235100)

Using sunshine, temperature, precipitation data in Suixi County during 1961-2015, the climate change was analyzed by using statistical analysis method. The results showed that in recent 55 years in Suixi County, sunshine hours of whole year and winter, summer were obviously decreased, increased in Apr.; average tempearture of whole year, Jan.-Apr., Oct. was obviously increased, annual average maximum temperature had no obvious change, minimum temperature of whole year, Jan.-Jun., Sep.-Oct., Dec. was significantly increased, temperature difference of whole year, Jan.-Mar., May-Aug., Dec.was obviously reduced; precipitation in Sep. was decreased, rain days of whole year and spring was obviously reduced; evaporation capacity of whole year, winter, spring, summer was significantly reduced; relative humidity, moisture index was slightly reduced, moisture index of Sep. was decreased. The climate in Suixi County in recent 55 years presented warming and drying trend.

Sunshine hours; Temperature; Precipitation; Evaporation capacity; Relative humidity

中國氣象局氣候變化專項(CCSF201616)。

張學(xué)賢(1968- )，男，安徽泗縣人，工程師，碩士，從事氣象服務(wù)與農(nóng)業(yè)氣象研究。

2016-09-18

S 162

A

0517-6611(2016)33-0168-02