1961—2016年中國(guó)近地表大風(fēng)日數(shù)時(shí)空分異特征研究

孔鋒　李穎　王一飛　呂麗莉　林霖　劉冬　辛源

摘要采用1961—2016年中國(guó)2 481站的大風(fēng)日數(shù)數(shù)據(jù)，利用統(tǒng)計(jì)方法分析了中國(guó)及七大地理分區(qū)的大風(fēng)日數(shù)時(shí)空分布特征和周期變化規(guī)律。結(jié)果表明，在時(shí)間上，1961—2016年中國(guó)及七大地理分區(qū)的大風(fēng)日數(shù)整體均呈減少趨勢(shì)；西藏（東南和西南）地區(qū)年均單站大風(fēng)日數(shù)最多（少），但減少比例最少（多）。在顯著振蕩周期上，全國(guó)是14年，東北、北方和西北東部地區(qū)均是60年，西北西部、西南和東南地區(qū)是7、14和60年，西藏地區(qū)是7和60年。全國(guó)、東北、北方、西北東部、西北西部、西藏、西南和東南地區(qū)的年均大風(fēng)日數(shù)分別在1991、1993、1989、1997、1986、1997、1992和1984年發(fā)生突變，但僅西北東部和西藏地區(qū)通過(guò)了0.05顯著性水平的檢驗(yàn)。在空間上，1961—2016年中國(guó)年均大風(fēng)日數(shù)呈現(xiàn)出明顯的東南低-西北高的空間分異格局；年均大風(fēng)日數(shù)較多分布在西藏中部和西部、青海南部、新疆東部、四川西部及內(nèi)蒙古和甘肅北部地區(qū)地形復(fù)雜的地區(qū)，這些地區(qū)在20世紀(jì)70和80年代以正距平為主，而在其他年代均以負(fù)距平為主。1961—2016年中國(guó)絕大多數(shù)地區(qū)年際大風(fēng)日數(shù)呈減少趨勢(shì)，波動(dòng)特征在“胡煥庸線”兩側(cè)呈東大西小格局。

關(guān)鍵詞大風(fēng)日數(shù)；時(shí)空格局；變化趨勢(shì)；波動(dòng)特征；中國(guó)

中圖分類號(hào)P425.4+7文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼A文章編號(hào)0517-6611（2017）31-0188-09

AbstractBased on the 2 481 stations data of hail days in China during 1961-2016， the temporal and spatial distribution characteristics and periodic variation of gale days in China and seven geographical regions were analyzed by using statistical methods.The results showed that： In time， the gale days in China and the seven geographical areas all showed a decreasing trend from 1961 to 2016. In the Tibet （Southeast China and Southwest China） region， the annual numbers of single station gale days were the most（least）， but the ratio was the least（most）.In the significance oscillation period， the whole country was 14 years；the Northeastern China， Northern and east of Northwestern China were 60 years；the west of Northwestern China， Southwestern China and Southeastern China were 7， 14 and 60 years；the Tibet region were 7 and 60 years.The mutation of gale days generally occured in 1991， 1993， 1989， 1997， 1986， 1997， 1992 and 1984 in the whole country， Northeastern China， Northern China， east of Northwestern China， west of Northwestern China， Tibet， Southwestern China and Southeastern China region， but only the east of Northwestern China and Tibet regions passed the 0.05 significant levels of test.In space， the annual average gale days showed southeast low and northwest high pattern in China from 1961 to 2016. The annual average gale days were more abundant in the central and Western Tibet， the Soutnern Qinghai， Eastern Xinjiang， Western Sichuan and Northern Inner Mongolia and Northern Gansu. These regions were dominated by positive anomaly in 1970s and 1980s， but negative in other decade. Annual gale days in most regions in China showed a decreasing trend， and fluctuation presented high in east region and low in west region beside "Hu Huanyong line".

Key wordsGale days；Temporal and spatial patterns；Variation trends；Fluctuation characteristics；China

全球氣候變暖可能導(dǎo)致大風(fēng)事件在一定程度上發(fā)生變化[1-2]。大風(fēng)是在大尺度環(huán)流天氣系統(tǒng)或局地強(qiáng)對(duì)流天氣系統(tǒng)條件下產(chǎn)生的一種天氣過(guò)程[3-6]。風(fēng)災(zāi)常常導(dǎo)致農(nóng)作物倒伏，進(jìn)而使農(nóng)作物減產(chǎn)[7]；大樹(shù)或樹(shù)枝折斷、廣告牌刮倒，傷害人及牲畜，造成財(cái)產(chǎn)損失，破壞生態(tài)環(huán)境，并給人們的社會(huì)活動(dòng)帶來(lái)不便[8]。風(fēng)災(zāi)嚴(yán)重影響到農(nóng)業(yè)生產(chǎn)、社會(huì)經(jīng)濟(jì)和可持續(xù)發(fā)展，已引起人們的高度重視[9-10]。

風(fēng)尤其是大風(fēng)作為表征氣候變化的重要?dú)夂蛞蛩刂籟11-13]，在當(dāng)前的研究關(guān)注較少[14-16]，因此，研究風(fēng)尤其是大風(fēng)事件氣候特征和變化規(guī)律是目前氣候研究中的一項(xiàng)復(fù)雜且重要的內(nèi)容[17-18]。已有針對(duì)大風(fēng)事件的研究主要集中在研究區(qū)域近地表風(fēng)速和大風(fēng)日數(shù)的長(zhǎng)期趨勢(shì)變化[9-10，19-23]。大量研究發(fā)現(xiàn)，全世界不同區(qū)域近地表風(fēng)速呈現(xiàn)下降的趨勢(shì)[24]，如澳大利亞[25]、意大利[26]、加拿大[27]、捷克共和國(guó)[28]等；也有研究發(fā)現(xiàn)地表風(fēng)速在上升，如Kousari等[29]在伊朗的研究表明，研究區(qū)整體風(fēng)速呈上升趨勢(shì)，但局部地區(qū)風(fēng)速下降十分顯著。針對(duì)中國(guó)區(qū)域的風(fēng)速研究表明，中國(guó)近地表整體風(fēng)速呈現(xiàn)下降趨勢(shì)[30-31]，但不同區(qū)域間風(fēng)速下降速率不同，中國(guó)東部及沿海，特別是京津冀、長(zhǎng)三角地區(qū)風(fēng)速下降最為明顯[14]，其主要原因可能是全球變暖背景下，亞洲大陸和太平洋之間的海平面氣壓差和近地面溫差顯著減小，東亞大槽向東向北偏移并減弱，而且東亞冬季風(fēng)和夏季風(fēng)減弱也導(dǎo)致了最大風(fēng)速下降[32-35]。風(fēng)速的變化會(huì)對(duì)生態(tài)環(huán)境產(chǎn)生重要的影響[14，36]。近年來(lái)，伴隨著中國(guó)的快速城市化與工業(yè)化[36]，越來(lái)越多的工業(yè)廢氣被排放到大氣[32]，人們逐漸觀察到中國(guó)東部霾日數(shù)明顯上升[36]，大城市的嚴(yán)重大氣污染事件也呈現(xiàn)出高發(fā)態(tài)勢(shì)，尤其是在京津冀地區(qū)[32-37]。通過(guò)梳理發(fā)現(xiàn)，現(xiàn)有的大風(fēng)事件研究中針對(duì)全國(guó)的長(zhǎng)時(shí)間序列的研究相對(duì)較少，尤其是對(duì)不同區(qū)域大風(fēng)事件的對(duì)比研究相對(duì)缺乏。

為此，筆者以1961—2016年中國(guó)2 481個(gè)地面觀測(cè)站大風(fēng)日數(shù)資料為依據(jù)，分析中國(guó)整體及七大地理分區(qū)大風(fēng)日數(shù)的時(shí)間動(dòng)態(tài)變化、空間氣候態(tài)分布特征、大風(fēng)日數(shù)年代距平變化和大風(fēng)日數(shù)年際變化趨勢(shì)以及波動(dòng)特征，并對(duì)年際大風(fēng)日數(shù)的時(shí)間序列運(yùn)用集合經(jīng)驗(yàn)?zāi)B(tài)分解（EEMD）進(jìn)行周期振蕩變化研究，采用Mann-Kendall（M-K）法進(jìn)行突變檢驗(yàn)，以期為中國(guó)及七大地理分區(qū)的生態(tài)環(huán)境建設(shè)提供基礎(chǔ)資料，為經(jīng)濟(jì)發(fā)展、防災(zāi)減災(zāi)提供參考。

1資料與方法

1.1數(shù)據(jù)來(lái)源

采用的1961—2016年中國(guó)2 481站的大風(fēng)日數(shù)年值數(shù)據(jù)來(lái)自于中國(guó)氣象局國(guó)家氣象信息中心的《對(duì)流性天氣數(shù)據(jù)集（V1.0）》。在我國(guó)氣象觀測(cè)業(yè)務(wù)中規(guī)定，近地表10 m高度處瞬間風(fēng)速達(dá)到或超過(guò)17 m/s或目測(cè)估計(jì)風(fēng)力達(dá)到或超過(guò)8級(jí)的風(fēng)，稱為大風(fēng)[38]。某一日中有大風(fēng)出現(xiàn)，稱為大風(fēng)日[39]。大風(fēng)天氣現(xiàn)象按《地面氣象觀測(cè)規(guī)范》的要求進(jìn)行觀測(cè)[38]，初期對(duì)觀測(cè)數(shù)據(jù)進(jìn)行了反復(fù)質(zhì)量檢測(cè)與控制，期間糾正了大量的錯(cuò)誤數(shù)據(jù)并對(duì)數(shù)字化遺漏數(shù)據(jù)進(jìn)行了補(bǔ)錄，使得數(shù)據(jù)質(zhì)量和完整性得到明顯提升。后期數(shù)據(jù)集是由中國(guó)氣象局國(guó)家氣象信息中心對(duì)地面氣象觀測(cè)數(shù)據(jù)文件和實(shí)時(shí)上傳的地面氣象要素?cái)?shù)據(jù)文件綜合校對(duì)后制作而成，經(jīng)過(guò)了嚴(yán)格的“臺(tái)站-省級(jí)-國(guó)家級(jí)”三級(jí)質(zhì)量控制。數(shù)據(jù)的實(shí)有率均在98%以上，數(shù)據(jù)的正確率均接近100%，站點(diǎn)分布如圖1所示。

1.2計(jì)算方法

采用的方法主要包括線性趨勢(shì)檢測(cè)、EEMD、M-K突變檢驗(yàn)、反距離權(quán)重插值、圖譜對(duì)比分析和變異系數(shù)，其中前3種方法主要用來(lái)檢測(cè)時(shí)間序列趨勢(shì)、波動(dòng)和突變特征，圖譜對(duì)比分析和變異系數(shù)主要用來(lái)診斷不同研究時(shí)段空間格局差異的方法，這些方法均已經(jīng)在大氣科學(xué)和地理學(xué)中得到了廣泛的應(yīng)用[14，36，40-41]。其中變異系數(shù)表征大風(fēng)日數(shù)的波動(dòng)特征空間分布格局。在數(shù)理統(tǒng)計(jì)上，變異系數(shù)是衡量資料中各觀測(cè)值變異程度的一個(gè)統(tǒng)計(jì)量，是標(biāo)準(zhǔn)差與平均數(shù)的比值，可以用于衡量數(shù)據(jù)的波動(dòng)性。變異系數(shù)可以消除單位和平均數(shù)不同對(duì)2個(gè)或多個(gè)資料變異程度比較的影響。在該研究中，大風(fēng)日數(shù)的變異系數(shù)越小，其波動(dòng)程度越小；反之，變異系數(shù)越大，波動(dòng)程度越大。同時(shí)該研究根據(jù)已有研究成果對(duì)中國(guó)進(jìn)行分區(qū)[42-43]，統(tǒng)計(jì)七大地理分區(qū)的大風(fēng)日數(shù)動(dòng)態(tài)變化特征（圖1）。

安徽農(nóng)業(yè)科學(xué)2017年

2結(jié)果與分析

2.1中國(guó)大風(fēng)日數(shù)時(shí)間序列變化

從時(shí)間序列動(dòng)態(tài)變化來(lái)看（圖2a），在年際變化上，1961—2016年中國(guó)年均單站大風(fēng)日數(shù)在波動(dòng)中呈明顯的減少趨勢(shì)。在年代際變化上，中國(guó)年均單站大風(fēng)日數(shù)20世紀(jì)60年代到2016年逐年代梯次遞減。年均單站大風(fēng)日數(shù)從20世紀(jì)60年代的約17 d減少到2011—2016年的7 d，減少了58.82%。大幅度的大風(fēng)日數(shù)減少可能與1950年以來(lái)的全球變暖密切相關(guān)。全球變暖后，海陸溫差相對(duì)變小，導(dǎo)致東亞季風(fēng)減弱，空氣流動(dòng)速度相對(duì)降低。同時(shí)加之，1949年建國(guó)后，中國(guó)長(zhǎng)時(shí)間大范圍的快速城鎮(zhèn)化進(jìn)程導(dǎo)致原有的自然地表景觀改變，土地利用變化更加多樣，城市房屋的高度和密度日益增大[14，32，36]，因此，地表粗糙度也有不同程度的增大，從而導(dǎo)致風(fēng)速整體減小，大風(fēng)日數(shù)也整體減小[9，17，21]。

從七大地理分區(qū)來(lái)看，1961—2016年?yáng)|北地區(qū)年均單站大風(fēng)日數(shù)也在波動(dòng)中呈現(xiàn)明顯的減少趨勢(shì)（圖2b）；在年代際上，東北地區(qū)大風(fēng)日數(shù)在20世紀(jì)60年代略有增加，從70年代開(kāi)始，逐年代減少，大約從20世紀(jì)70年代的25 d減少至2011—2016年的10 d，減少了60.00%。1961—2016年北方地區(qū)年均單站大風(fēng)日數(shù)在波動(dòng)中呈現(xiàn)明顯減少趨勢(shì)（圖2c）；在年代際上，近56年北方地區(qū)大風(fēng)日數(shù)逐年代梯次遞減，從20世紀(jì)60年代的22 d左右減少至2011—2016年的8 d左右，減少了63.64%。1961—2016年西北東部地區(qū)年均單站大風(fēng)日數(shù)整體呈現(xiàn)減少趨勢(shì)（圖2d），同時(shí)表現(xiàn)出明顯的分段特征；20世紀(jì)60年代—70年代中期年均單站大風(fēng)日數(shù)呈增加趨勢(shì)；而20世紀(jì)70年代后期至2016年在波動(dòng)中呈現(xiàn)出明顯的減少趨勢(shì)，大致從20世紀(jì)70年代中期的22 d左右減少至2011—2016年的10 d左右，減少了54.55%。1961—2016年西北西部地區(qū)年均單站大風(fēng)日數(shù)整體呈現(xiàn)減少趨勢(shì)（圖2e）；在年代際變化上，除20世紀(jì)90年代低于2001—2010年外，其他年代大風(fēng)日數(shù)均呈減少趨勢(shì)，從20世紀(jì)60年代的27 d左右減少至2011—2016年的14 d，減少了48.15%。1961—2016年西藏地區(qū)年均單站大風(fēng)日數(shù)整體呈現(xiàn)減少趨勢(shì)（圖2f），并呈現(xiàn)明顯的分段變化特征；其中1961—1978年西藏地區(qū)年均單站大風(fēng)日數(shù)呈明顯增加趨勢(shì)，1979—2000年則急劇減少；2000年以后整體變化趨勢(shì)較小，但波動(dòng)增大。在年代變化上，西藏地區(qū)大風(fēng)日數(shù)，20世紀(jì)60年代最多，2011—2016年最少，從20世紀(jì)60年代的60 d左右減少到2011—2016年的35 d左右，減少了41.47%。1961—2016年西南地區(qū)年均單站大風(fēng)日數(shù)整體呈現(xiàn)減少趨勢(shì)（圖2g）；其中1961—1980年西南地區(qū)年均單站大風(fēng)日數(shù)整體變化趨勢(shì)不大，但波動(dòng)減??；1981—2008年西南地區(qū)年均單站大風(fēng)日數(shù)整體呈減少趨勢(shì)，且波動(dòng)較??；2009—2016年整體則呈增加趨勢(shì)，且波動(dòng)增大。在年代變化上，西南地區(qū)大風(fēng)日數(shù)20世紀(jì)60年代—2010年逐年代梯次減少，2011—2016年略有增加。西南地區(qū)大風(fēng)日數(shù)從20世紀(jì)60年代的12 d左右減少到2001—2010年的4 d左右，減少了66.67%。1961—2016年?yáng)|南地區(qū)年均單站大風(fēng)日數(shù)整體呈現(xiàn)減少趨勢(shì)（圖2h），其中1961—2000年呈明顯減少趨勢(shì)，而

2001—2016年變化趨勢(shì)不大，相對(duì)平穩(wěn)；在年代際變化上，東南地區(qū)大風(fēng)日數(shù)從20世紀(jì)60年代的11 d減少到2011—2016年的3 d，減少了72.73%。通過(guò)對(duì)比1961—2016年的全國(guó)和七大地理分區(qū)的大風(fēng)日數(shù)，發(fā)現(xiàn)西藏地區(qū)年均單站大風(fēng)日數(shù)最多，但減少比例最少；東南和西南地區(qū)年均單站大風(fēng)日數(shù)最少，但減少比例卻最多。

在波動(dòng)特征方面，基于EEMD來(lái)看1961—2016年中國(guó)及七大地理分區(qū)的年平均大風(fēng)日數(shù)序列中低頻信號(hào)的波動(dòng)特征。該研究在EEMD分解中加入的白噪音振幅標(biāo)準(zhǔn)差為原序列的0.2倍，集合次數(shù)為1 000次，最終分解出4個(gè)不同時(shí)間尺度的本征模態(tài)函數(shù)IMF序列和1個(gè)剩余殘差序列。從IMF 1序列可以看出，1961—2016年中國(guó)年均大風(fēng)日數(shù)序列表現(xiàn)出3年左右的周期波動(dòng)特征（圖3）；類似的IMF 2、IMF 3和IMF 4序列分別表現(xiàn)出大約7、14和60年的波動(dòng)特

征；剩余的殘差即是EEMD分解得到的趨勢(shì)，該趨勢(shì)和圖2中的全國(guó)大風(fēng)日數(shù)的線性趨勢(shì)十分相似。從圖3右邊各分量的顯著性檢驗(yàn)結(jié)果來(lái)看，位于不同顯著性水平的線上方表示通過(guò)了不同顯著性水平的檢驗(yàn)，即可以認(rèn)為該分量包含了具有實(shí)際物理意義的信息，反之則該分量包含了較多的白噪聲。該圖的縱坐標(biāo)表示IMF分量所具有的能量譜密度，縱坐標(biāo)值越大表示IMF分量所具有的能量越高，振幅越大。從圖3可以看到，IMF 1與IMF 4所具有的能量最大，且都落在010和0.05的顯著性水平之上，說(shuō)明IMF 1與IMF 4分量最顯著，說(shuō)明在3和60年尺度上，中國(guó)年均大風(fēng)日數(shù)的振蕩周期相對(duì)顯著；而IMF 3的顯著性最低，說(shuō)明這個(gè)分量中所包含的白噪聲最多，即這個(gè)周期所對(duì)應(yīng)的實(shí)際物理意義較小，說(shuō)明在14年尺度上，中國(guó)年均大風(fēng)日數(shù)的振蕩周期不甚顯著。類似地，診斷1961—2016年中國(guó)七大地理分區(qū)的年均大風(fēng)日數(shù)，結(jié)果表明，IMF 1、IMF 2、IMF 3和IMF 4序列分別表現(xiàn)出大約3、7、14和60年的波動(dòng)特征；剩余的殘差即是EEMD分解得到的趨勢(shì)，該趨勢(shì)與圖2中的七大地理分區(qū)大風(fēng)日數(shù)的線性趨勢(shì)十分相似。值得注意的是，東北、北方和西北東部地區(qū)僅IMF 4落在了0.05的顯著性水平之上，其他IMF分量均落在0.10的顯著性水平之下，表明在60年尺度上，東北、北方和西北東部地區(qū)年均大風(fēng)日數(shù)的振蕩周期顯著；西北西部、西南和東南地區(qū)的IMF 2、IMF 3和IMF 4分量落在0.10的顯著性水平之上，而IMF 1分量落在0.10的顯著性水平之下，表明在7、14和60年尺度上，西北西部、西南和東南地區(qū)年均大風(fēng)日數(shù)的振蕩周期顯著；西藏地區(qū)的IMF 2和IMF 4分量落在0.10的顯著性水平之上，而IMF 1和IMF 3分量落在0.10的顯著性水平之下，表明在7和60年尺度上，西藏地區(qū)年均大風(fēng)日數(shù)的振蕩周期顯著。

為了分析1961—2016年全國(guó)及七大地理分區(qū)的年均大風(fēng)日數(shù)序列的突變特征和突變時(shí)間，進(jìn)一步采用M-K突變檢驗(yàn)的方法來(lái)診斷。從圖4可看出，全國(guó)、東北、北方、西北東部、西北西部、西藏、西南和東南地區(qū)的UF統(tǒng)計(jì)量與UB統(tǒng)計(jì)量的交點(diǎn)分別在1991、1993、1989、1997、1986、1997、1992和1984年，其中僅西北東部和西藏地區(qū)的交點(diǎn)在0.05顯著性水平的置信區(qū)間內(nèi)，因此，可以判斷1991、1993、1989、1997、1986、1997、1992和1984年分別是全國(guó)、東北、北方、西北東部、西北西部、西藏、西南和東南地區(qū)年均大風(fēng)日數(shù)突變的年份。20世紀(jì)80年代中期至2000年前，中國(guó)甚至全球的大部

分地區(qū)氣候均有顯著的變化，因此聯(lián)合國(guó)減災(zāi)署首次提出“減災(zāi)十年”[44]，同時(shí)IPCC第一次評(píng)估報(bào)告也在此期間啟動(dòng)并深入推進(jìn)[1-2]。這暗示中國(guó)年均大風(fēng)日數(shù)除了受氣溫變化影響外，可能還與全球大氣和海洋環(huán)流的變化有深層次的聯(lián)系[14]。

2.2中國(guó)大風(fēng)日數(shù)氣候態(tài)空間分異格局

從氣候態(tài)空間分布格局（圖5）來(lái)看，1961—2016年中國(guó)年均大風(fēng)日數(shù)呈現(xiàn)出明顯的東南低—西北高的空間分異格局。其中西藏中部和西部、青海南部、新疆東部、四川西部及內(nèi)蒙古和甘肅北部均是年均大風(fēng)日數(shù)分布的高值區(qū)，大多超過(guò)45 d，這可能與常年從中國(guó)北部的西伯利亞和西部的中亞地區(qū)來(lái)的冷氣團(tuán)密切相關(guān)[9，33]。廣大的東南地區(qū)年均大風(fēng)日數(shù)相對(duì)較低，大多小于5 d。中國(guó)北方大風(fēng)日數(shù)高值區(qū)的分布與中國(guó)沙塵暴天氣的高發(fā)區(qū)重合度較高，同時(shí)這些地區(qū)人口密度相對(duì)較低，地表破壞程度也相對(duì)較高，而城市化水平偏低，這就導(dǎo)致一旦發(fā)生大風(fēng)天氣，這些地區(qū)受到的影響也相對(duì)較高[40，45]。

2.3中國(guó)大風(fēng)日數(shù)年代際距平空間分異格局

將各年代大風(fēng)日數(shù)距平定義為各年代年均大風(fēng)日數(shù)與1961—2016年年均大風(fēng)日數(shù)之差。從年代際空間距平（圖6）來(lái)看，20世紀(jì)60年代西藏中西部、青海西部、內(nèi)蒙古中北部、新疆東部局部地區(qū)是負(fù)距平主要分布區(qū)，表明20世紀(jì)60年代大風(fēng)日數(shù)相對(duì)氣候態(tài)偏少；西藏西部、新疆北部、云南西部、內(nèi)蒙古中東部及其交界的河北地區(qū)等零散分布著正距平，表明20世紀(jì)60年代大風(fēng)日數(shù)相對(duì)氣候態(tài)偏多；其他地區(qū)正負(fù)距平值則相對(duì)較小，且以正距平為主。20世紀(jì)70和80年代，西藏、青海、新疆東南、甘肅北部、內(nèi)蒙古和東北等地區(qū)大風(fēng)日數(shù)以正距平居多，表明70和80年代大風(fēng)日數(shù)相對(duì)氣候態(tài)偏多；其他地區(qū)正負(fù)距平值則相對(duì)較小，且70年代以正距平為主，80年代以負(fù)距平為主。20世紀(jì)90年代以來(lái)上述正距平的地區(qū)逐漸開(kāi)始轉(zhuǎn)向以負(fù)距平為主，表明這些地區(qū)相對(duì)氣候態(tài)偏少；而其他地區(qū)正負(fù)距平值則相對(duì)較小，且以負(fù)距平為主。

2.4中國(guó)大風(fēng)日數(shù)年際變化趨勢(shì)和波動(dòng)特征空間分異格局

從變化趨勢(shì)空間分布（圖7）來(lái)看，1961—2016年中國(guó)絕大多數(shù)地區(qū)年際大風(fēng)日數(shù)呈減少趨勢(shì)，包括東北，內(nèi)蒙古東部、中部和西部，新疆大部，華北，華東，華中，青海東部，四川西部，云南大部及其交界的貴州地區(qū)等地；大風(fēng)日數(shù)增加趨勢(shì)的地區(qū)零散的分布在內(nèi)蒙古西北中部、新疆東部、青海西部和西藏西南部及東北部等地。進(jìn)一步表明氣候變暖背景下全國(guó)大多數(shù)地區(qū)大風(fēng)日數(shù)明顯減少。從波動(dòng)特征空間分布（圖8）來(lái)看，1961—2016年中國(guó)年際大風(fēng)日數(shù)波動(dòng)特征呈現(xiàn)明顯的東南高-西北低的空間分異格局，其中“胡煥庸線”以東的絕大多數(shù)地區(qū)的年際大風(fēng)日數(shù)波動(dòng)均在1.05以上，這可能與東部地區(qū)快速城鎮(zhèn)化導(dǎo)致的土地利用變化密切相關(guān)[14]。在城鎮(zhèn)化背景下，原有的自然地表景觀被大幅度改變，地表粗糙度明顯增大，這在一定程度上會(huì)導(dǎo)致大風(fēng)日數(shù)的不穩(wěn)定性增加，從而致使波動(dòng)增大[33]。除此之外，內(nèi)蒙古東北及其交界的黑龍江地區(qū)、新疆西南及其交界的西藏地區(qū)、西藏東部的波動(dòng)特征也明顯，大多在1.05以上。“胡煥庸線”以西的絕大多數(shù)地區(qū)的年際大風(fēng)日數(shù)波動(dòng)相對(duì)較小。

3結(jié)論

（1）在時(shí)間上，1961—2016年中國(guó)年均單站大風(fēng)日數(shù)在波動(dòng)中呈明顯的減少趨勢(shì)，20世紀(jì)60年代到2016年減少了

58.82%。在分區(qū)上，七大地理分區(qū)年均單站大風(fēng)日數(shù)整體在波動(dòng)中均呈現(xiàn)明顯的減少趨勢(shì)，且東北、西北東部和西藏具有分段特征；其中西藏地區(qū)年均單站大風(fēng)日數(shù)最多，但減少比例最少；而東南和西南地區(qū)年均單站大風(fēng)日數(shù)最少，但減少比例最多。

（2）在周期變化上，近56年來(lái)全國(guó)和七大地理分區(qū)均具有3、7、14和60年的振蕩周期。其中全國(guó)的14年振蕩周期顯著；而東北、北方和西北東部地區(qū)的60年振蕩周期顯著；西北西部、西南和東南地區(qū)的7、14和60年振蕩周期顯著；西藏地區(qū)的7和60年振蕩周期顯著。

（3）在突變分析上，全國(guó)、東北、北方、西北東部、西北西部、西藏、西南和東南地區(qū)的年均大風(fēng)日數(shù)分別在1991、1993、1989、1997、1986、1997、1992和1984年發(fā)生突變，但僅西北東部和西藏地區(qū)通過(guò)了0.05顯著性水平的檢驗(yàn)。

（4）在空間上，1961—2016年中國(guó)年均大風(fēng)日數(shù)呈現(xiàn)出明顯的東南低-西北高的空間分異格局。年均大風(fēng)日數(shù)超過(guò)45 d的多分布在西藏中部和西部、青海南部、新疆東部、四川西部及內(nèi)蒙古和甘肅北部地區(qū)。東南地區(qū)年均大風(fēng)日數(shù)大多小于5 d。在距平上，年均大風(fēng)日數(shù)超過(guò)45 d的地區(qū)在20世紀(jì)70和80年代以正距平為主，而在其他年代均以負(fù)距平為主。

（5）在變化趨勢(shì)空間分布上，1961—2016年中國(guó)絕大多數(shù)地區(qū)年際大風(fēng)日數(shù)呈減少趨勢(shì)，僅在內(nèi)蒙古西北中部、新疆東部、青海西部和西藏西南部及東北部等地呈增加趨勢(shì)。在波動(dòng)特征空間分布上，1961—2016年中國(guó)年際大風(fēng)日數(shù)波動(dòng)特征呈現(xiàn)明顯的東南高-西北低的空間分異格局；其中“胡煥庸線”以東的絕大多數(shù)地區(qū)的年際大風(fēng)日數(shù)波動(dòng)較大，以西的絕大多數(shù)地區(qū)的波動(dòng)相對(duì)較小。

4討論

（1）站點(diǎn)分布不均的影響。觀測(cè)站點(diǎn)在東部分布密集，而西部則相對(duì)稀疏。該研究采用了年均大風(fēng)日數(shù)表征，這對(duì)時(shí)間序列影響相對(duì)較小。但是在空間插值過(guò)程中參考相同數(shù)目的站點(diǎn)數(shù)據(jù)，西部地區(qū)影響的范圍則遠(yuǎn)大于東部地區(qū)。雖然在趨勢(shì)上影響不大，但在細(xì)節(jié)分布上可能有影響。因此，需要采用均勻分布的格點(diǎn)數(shù)據(jù)進(jìn)一步診斷，并與站點(diǎn)數(shù)據(jù)結(jié)果進(jìn)行對(duì)比分析。

（2）不同等級(jí)風(fēng)速日數(shù)的時(shí)空演變研究。該研究?jī)H分析了1961—2016年中國(guó)大風(fēng)日數(shù)時(shí)空演變特征，而未對(duì)其他等級(jí)的風(fēng)速日數(shù)進(jìn)行系統(tǒng)研究。目前國(guó)內(nèi)外氣候變化研究領(lǐng)域?qū)鉁睾徒邓难芯肯鄬?duì)較多，而對(duì)風(fēng)速研究較少，尤其是近地表的風(fēng)速時(shí)空演變還不是十分清晰。因此，亟待開(kāi)展長(zhǎng)時(shí)間尺度中國(guó)不同等級(jí)風(fēng)速日數(shù)的時(shí)空演變規(guī)律研究，這不僅有助于風(fēng)能資源的開(kāi)發(fā)利用，也有助于深入了解氣候變化和快速城鎮(zhèn)化背景下的空氣污染問(wèn)題。

（3）大風(fēng)日數(shù)時(shí)空變化的歸因分析。氣候變化和快速城鎮(zhèn)化背景下，中國(guó)大尺度的大風(fēng)日數(shù)的減少究竟是何原因；氣候變暖和人類活動(dòng)因素在大風(fēng)日數(shù)減少中起到多大作用，是否還有其他外界因素影響著近地表的大風(fēng)日數(shù)時(shí)空變化。對(duì)于這些問(wèn)題，目前學(xué)術(shù)界還未達(dá)成共識(shí)，有待于進(jìn)一步利用模式模擬和觀測(cè)診斷，綜合考慮海氣因子和人類活動(dòng)，合理再現(xiàn)中國(guó)大風(fēng)日數(shù)時(shí)空變化特征。

（4）全球、大洲和區(qū)域尺度大風(fēng)日數(shù)時(shí)空變化的對(duì)比分析。該研究?jī)H從中國(guó)及其七大地理分區(qū)尺度研究了大風(fēng)日數(shù)時(shí)空變化。全球其他地區(qū)是否也有類似規(guī)律，目前學(xué)術(shù)界對(duì)這一問(wèn)題還未開(kāi)展相應(yīng)研究。IPCC第五次評(píng)估報(bào)告中對(duì)氣溫和降水都進(jìn)行了科學(xué)系統(tǒng)的評(píng)估分析，而針對(duì)風(fēng)速研究的評(píng)估尚不系統(tǒng)，且對(duì)全球及不同區(qū)域的風(fēng)速包括大風(fēng)日數(shù)，尚不十分清楚，因此，亟待開(kāi)展全球、大洲和區(qū)域尺度上的大風(fēng)日數(shù)時(shí)空變化對(duì)比研究，從而對(duì)于推進(jìn)該領(lǐng)域的科學(xué)認(rèn)識(shí)具有重要意義。

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