1961—2015—年海東市相對濕度時空變化特征分析

裴玉芳++張啟發(fā)++祁棟林

摘要 為揭示海東市空氣相對濕度的變化規(guī)律，利用線性回歸分析、偏相關分析以及M-K檢驗法對1961—2015年海東市5個站點的相對濕度資料進行了研究。結(jié)果表明，相對濕度的年內(nèi)變化曲線呈單峰型，相對濕度的最大值出現(xiàn)在9月，最小值出現(xiàn)在1月，夏季、秋季的相對濕度較大，而春季、冬季的相對濕度較??；近55年來，年和四季平均相對濕度呈現(xiàn)波動下降的特點，年、春季和夏季下降趨勢顯著，3—4月和7月平均相對濕度下降顯著；相對濕度的變化與溫度和風速變化成負相關關系，與降水日數(shù)變化成正相關關系。

關鍵詞 相對濕度；降水日數(shù)；風速；青海海東；1961—2015年

中圖分類號 P426.1 文獻標識碼 A 文章編號 1007-5739（2017）08-0224-03

Analysis on Spatial and Temporal Change Characteristics of Relative Humidity in Haidong City from 1961 to 2015

PEI Yu-fang 1 ZHANG Qi-fa 1 QI Dong-lin 2 ZHANG Bei-bei 3

（1 Minhe Meteorological Bureau in Qinghai Province，Minhe Qinghai 810801； 2 Qinghai Institute of Meteorological Science；

3 Haibei Meteorological Bureau）

Abstract In order to reveal the change rule of the relative humidity in Haidong City，by using linear regression analysis，partial correlation analysis and M-K test，the relative humidity data of 5 stations in Haidong City during 1961-2015 were studied in this paper.The results showed that the monthly change of relative humidity was an unimodal curve，the maximum relative humidity appeared in September，and the minimum relative humidity appeared in January.The relative humidity of summer and autumn were bigger，and the relative humidity of spring and winter were smaller.In recent 55 years，annual and seasonal changes of relative humidity showed the decline trend with fluctuation，the relative humidity of year，spring and winter declined significantly，as well as the average relative humidity of March to April and July.The relative humidity was negatively correlated with temperature and wind speed，and was positively correlated with precipitation days.

Key words relative humidity；precipitation days；wind speed；Haidong Qinghai；1961-2015摘要 為揭示海東市空氣相對濕度的變化規(guī)律，利用線性回歸分析、偏相關分析以及M-K檢驗法對1961—2015年海東市5個站點的相對濕度資料進行了研究。結(jié)果表明，相對濕度的年內(nèi)變化曲線呈單峰型，相對濕度的最大值出現(xiàn)在9月，最小值出現(xiàn)在1月，夏季、秋季的相對濕度較大，而春季、冬季的相對濕度較?。唤?5年來，年和四季平均相對濕度呈現(xiàn)波動下降的特點，年、春季和夏季下降趨勢顯著，3—4月和7月平均相對濕度下降顯著；相對濕度的變化與溫度和風速變化成負相關關系，與降水日數(shù)變化成正相關關系。

關鍵詞 相對濕度；降水日數(shù)；風速；青海海東；1961—2015年

中圖分類號 P426.1 文獻標識碼 A 文章編號 1007-5739（2017）08-0224-03

Analysis on Spatial and Temporal Change Characteristics of Relative Humidity in Haidong City from 1961 to 2015

PEI Yu-fang 1 ZHANG Qi-fa 1 QI Dong-lin 2 ZHANG Bei-bei 3

（1 Minhe Meteorological Bureau in Qinghai Province，Minhe Qinghai 810801； 2 Qinghai Institute of Meteorological Science；

3 Haibei Meteorological Bureau）

Abstract In order to reveal the change rule of the relative humidity in Haidong City，by using linear regression analysis，partial correlation analysis and M-K test，the relative humidity data of 5 stations in Haidong City during 1961-2015 were studied in this paper.The results showed that the monthly change of relative humidity was an unimodal curve，the maximum relative humidity appeared in September，and the minimum relative humidity appeared in January.The relative humidity of summer and autumn were bigger，and the relative humidity of spring and winter were smaller.In recent 55 years，annual and seasonal changes of relative humidity showed the decline trend with fluctuation，the relative humidity of year，spring and winter declined significantly，as well as the average relative humidity of March to April and July.The relative humidity was negatively correlated with temperature and wind speed，and was positively correlated with precipitation days.

Key words relative humidity；precipitation days；wind speed；Haidong Qinghai；1961-2015

空氣相對濕度是表示空氣中水汽距離飽和程度的物理量，其直接影響當?shù)厣鷳B(tài)系統(tǒng)中動植物的生長，對人們的生產(chǎn)、生活也有影響。空氣相對濕度的變化受多種因素影響，如地形、云量、風、環(huán)流形勢、降水等[1-2]。研究表明，隨著各地氣候變暖，相對濕度也出現(xiàn)了變化，且不同地區(qū)呈現(xiàn)明顯差異[3-5]。王遵婭等[3]分析了我國1951—2000年地面相對濕度的長期變化趨勢，發(fā)現(xiàn)青藏高原和西北地區(qū)相對濕度存在明顯的上升趨勢，而在東北地區(qū)則表現(xiàn)出顯著的下降趨勢。Song等[4]分析了中國東部地區(qū)相對濕度的長期變化趨勢，發(fā)現(xiàn)近半個世紀以來，華北、東北地區(qū)相對濕度呈現(xiàn)下降趨勢。馬 悅等[5]分析了1962—2012年中國東部地區(qū)冬夏季相對濕度均值、變率和變化趨勢，并討論了相對濕度與降水的空間耦合關系。

為了解青海省海東市相對濕度變化特征及其與相關氣象因子變化的關系，用近55年平均相對濕度、降水、平均氣溫、日照時數(shù)、平均風速等資料進行分析，以期通過對海東市相對濕度氣候因子變化規(guī)律的研究，分析其對人類生產(chǎn)生活及生態(tài)系統(tǒng)的影響，探索生態(tài)脆弱區(qū)抗旱減災的途徑[6]。

1 數(shù)據(jù)與方法

1.1 數(shù)據(jù)來源

以青海省東部干旱區(qū)農(nóng)業(yè)區(qū)為研究區(qū)域，選取民和、樂都、循化、化隆、互助5個氣象臺站1961—2015年逐日相對濕度、氣溫、降水和風速的觀測資料。以5個氣象站的平均值代表該地區(qū)的氣候狀況。四季劃分：12月至次年2月為冬季，3—5月為春季，6—8月為夏季，9—11月為秋季。

1.2 研究方法

將各氣象要素數(shù)據(jù)進行處理，生成年、季、月序列。采用一元線性回歸法對海東市1961—2015年相對濕度的變化趨勢進行分析；采用Mann-Kendall趨勢檢驗法對其長期變化趨勢進行顯著性檢驗；采用偏相關分析法分析相對濕度與氣象因子的相關性。

2 結(jié)果與分析

2.1 相對濕度的月際和季節(jié)變化特征

分析海東市逐月相對濕度發(fā)現(xiàn)，海東市相對濕度年變化曲線呈單峰型，各地相對濕度1—4月變化平緩，4月后開始逐漸增加，9月達到最大，之后逐漸減小，最小值出現(xiàn)在1月，見圖1（a）。6—10月（夏半年）月平均相對濕度在61%～72%之間，因為此階段海東地區(qū)受副熱帶高壓西北側(cè)的西南暖濕氣流影響，處于西太平洋副熱帶高壓邊緣，形成高溫而濕潤的特點；11月到次年5月（冬半年）月平均相對濕度在46%～57%之間，因為此階段海東地區(qū)受北方干冷氣團控制，形成低溫干燥的特點。以上說明海東市氣候特征為雨熱同季、溫濕同步。由圖1（b）可見，海東市相對濕度季節(jié)變化特征明顯：夏季相對濕度最大，為66.0%；秋季次之，為65.6%；春季為51.3%；冬季最小，為48.4%。

2.2 相對濕度的時間變化趨勢

由圖2（a）可見，近55年海東市年平均相對濕度變化總體呈顯著減少趨勢，變化速率為-0.7%/10年。多年平均相對濕度為57.8%，最大值出現(xiàn)在1967年（63.4%），最小值出現(xiàn)在2013年（50.7%），兩者相差12.7個百分點。由六階擬合曲線可知，20世紀60年代初期相對濕度下降，后期小幅上升，70—90年代相對濕度波動變化，進入21世紀以來相對濕度急劇下降。相對濕度在年代變化中整體呈下降—上升—下降的交替波動變化，目前相對濕度處于減少階段。

海東市年平均相對濕度M-K突變檢測顯示，相對濕度的正反序列曲線在置信度區(qū)間內(nèi)存在1個交叉點，出現(xiàn)在2008—2009年，表明海東市在2008—2009年之間發(fā)生突變，見圖2（f）。

由圖2（b）（c）（d）（e）可知，各季節(jié)相對濕度均呈減小趨勢，春季、夏季、秋季、冬季的遞減率分別為1.284%/10年、0.824%/10年、0.532%/10年、0.06%/10年，春季、夏季通過0.05以上的顯著性檢驗，其中春季相對濕度減小幅度最大，夏季、秋季次之，冬季最小。

除1月外其他月份平均相對濕度線性趨勢均呈減小趨勢，遞減率在0.10%/10年至1.61%/10年之間，其中3月、4月和7月遞減率分別為1.33%/10年、1.61%/10年和1.13%/10年，均達到0.05以上顯著檢驗水平（表1）。

如表2所示，55年來，全年和四季相對濕度的年代際變化各不相同?？傮w來說，全年和四季相對濕度年代際間波動性變化不大。全年，20世紀60—70年代與多年平均值持平，80—90年代為正距平，進入21世紀00年代為負距平，其中70—80年代相對濕度偏大最為明顯，較平均值偏大1%，減少量最明顯的年代是21世紀00年代，比平均值異常偏小2%；春季，20世紀60—90年代為正距平，21世紀00年代為負距平。其中80年代相對濕度偏大最為明顯，較平均值偏大2%，21世紀00年代比平均值異常偏小3%；夏季，60年代和21世紀00年代為負距平，70—90年代為正距平，其中80年代相對濕度偏大最為明顯，較平均值偏大3%，21世紀00年代比平均值異常偏小3%；秋季，60年代為正距平，70年代到21世紀00年代與多年平均值持平；冬季，60年代為負距平，90年代為正距平，70—80年代和21世紀00年代與多年平均值持平。

2.3 相對濕度的空間變化

根據(jù)多年相對濕度和其變化率的空間分布（圖3），海東市各站平均相對濕度和其變化率在空間上存在差異，整體呈現(xiàn)自西北到東南逐漸遞減的規(guī)律，平均相對濕度和其變化率的低值中心在循化站，分別為53%/10年和-0.20%/10年，平均相對濕度和其變化率的高值中心在互助站，分別為63%/10年和-1.26%/10年。相對濕度變化率的分布與多年平均相對濕度分布具有一致性，相對濕度大（?。┑牡貐^(qū)相對濕度變化率絕對值也大（?。?

2.4 相對濕度與氣象因子的偏相關分析

偏相關分析是指當2個變量同時與第3個變量相關時，將第3個變量的影響剔除，只分析另外2個變量之間相關程度的過程。已有的大量研究顯示，相對濕度可以與多個氣象因子之間同時發(fā)生相關關系。因此，偏相關分析的結(jié)果既可能較為全面地揭示出在綜合氣象條件下大氣環(huán)境要素與逐個氣象因子之間的相關關系，其分析結(jié)果也更接近于實際。由相對濕度與同期的平均氣溫、日照時數(shù)、平均風速、降水量和降水日數(shù)5個氣象要素的偏相關分析結(jié)果（表3）可見，從全年影響來看，相對濕度與降水量、降水日數(shù)和日照時數(shù)偏相關系數(shù)為正值，而與平均氣溫、平均風速間偏相關系數(shù)為負值，其中與平均氣溫和平均風速之間存在較為明顯的負相關性，與降水日數(shù)之間存在顯著的正相關性。以上說明在一定氣象條件下，空氣中相對濕度水平較為顯著地受制于平均氣溫、風速和降水日數(shù)3個氣象因子，大氣中平均氣溫和風速增高會導致相對濕度降低，而降水日數(shù)增加導致相對濕度增高。從各季節(jié)來看，影響相對濕度的氣象因子略有不同，冬季、夏季的主要氣象因子與年的大致相同，春季主要影響因子為平均氣溫和降水日數(shù)，秋季為降水日數(shù)、降水量和平均風速。

3 結(jié)論

（1）海東市相對濕度的年變化曲線呈單峰型，相對濕度的最大值出現(xiàn)在9月，最小值出現(xiàn)在1月；夏季、秋季的相對濕度較大，而春季、冬季的相對濕度較小。

（2）近55年，年和四季平均相對濕度在波動中下降，年、春季和夏季下降趨勢顯著，3—4月和7月平均相對濕度下降顯著。

（3）影響相對濕度變化的主要因子是平均氣溫、平均風速和降水日數(shù)，相對濕度的變化與溫度、風速變化成負相關關系，與降水日數(shù)變化成正相關關系。

4 參考文獻

[1] 倪慧，楊雪艷.長春市空氣相對濕度的氣候特征分析[J].吉林氣象，2001（3）：12-13.

[2] 楊景，唐建軍.烏魯木齊地區(qū)相對濕度的氣候分析及預報[J].新疆氣象，2000（2）：6-8.

[3] 王遵婭，丁一匯，何金海，等.近50年來中國氣候變化特征的再分析[J].氣象學報，2004，62（2）：228-236.

[4] SONG Y F，LIU Y J，DING Y H.A study of surface humidity changes in China during the recent 50 years[J].Acta Meteorologica Sillica，2012，26（5）：541-553.

[5] 馬悅，周順武，丁鋒，等.中國東部地區(qū)冬夏季相對濕度變化特征[J].氣象與環(huán)境科學，2014，37（4）：1-7.

[6] 孫士型，居志剛.三峽壩區(qū)相對濕度變化特征[J].氣象科技，2002（5）：300-303.