1960-2012年山東省近地面和高空相對(duì)濕度時(shí)空變化特征

劉曉笛, 李寶富, 廉麗姝

(曲阜師范大學(xué) 地理與旅游學(xué)院, 山東 日照276826)

1960-2012年山東省近地面和高空相對(duì)濕度時(shí)空變化特征

劉曉笛, 李寶富, 廉麗姝

(曲阜師范大學(xué) 地理與旅游學(xué)院, 山東 日照276826)

[目的] 探討近地面和高空相對(duì)濕度的時(shí)空變化特征及其與氣溫和降水的關(guān)系，為研究山東省氣候波動(dòng)過程提供依據(jù)。[方法] 基于山東省1960—2012年探空和地面觀測(cè)資料，采用回歸分析、IDW空間插值、Mann-Kendall單調(diào)趨勢(shì)檢驗(yàn)法以及敏感性分析等方法研究了相對(duì)濕度變化特征。[結(jié)果] 1960—2012年，山東省近地面年均相對(duì)濕度呈下降趨勢(shì)，變化速率為-0.23%/10 a(p>0.05)。其中，春季、秋季和夏季相對(duì)濕度下降速率大小依次為-0.45%/10 a，-0.42%/10 a和-0.18%/10 a，而冬季相對(duì)濕度卻呈增加趨勢(shì)(0.10%/10 a)?？臻g上，近地面相對(duì)濕度從東部沿海向西部?jī)?nèi)陸遞減，而下降趨勢(shì)呈現(xiàn)“東快西慢”的特點(diǎn)。高空相對(duì)濕度也呈下降趨勢(shì)，而且對(duì)流層中下層的變化趨勢(shì)比上層明顯。近地面相對(duì)濕度季節(jié)變化對(duì)年變化的貢獻(xiàn)率由大到小依次為：秋季>春季>冬季>夏季，對(duì)流層中下層各季的貢獻(xiàn)率大小依次為：秋季>冬季>春季>夏季，而對(duì)流層上層各季貢獻(xiàn)率由大到小為：夏季>秋季>冬季>春季。[結(jié)論] 敏感性分析表明，干旱指數(shù)變化1%，將引起近地面和高空相對(duì)濕度分別變化-1.55%和-1.95%，而氣溫或降水變化1%，將導(dǎo)致相對(duì)濕度變化在-0.15%～0.09%。

相對(duì)濕度; 近地面; 高空; 氣候干旱指數(shù); 山東省

IPCC第5次評(píng)估報(bào)告中預(yù)估未來氣候變暖趨勢(shì)仍將持續(xù)，到21世紀(jì)末全球平均氣溫將升高0.3～4.8 ℃[1]。全球變暖導(dǎo)致地表蒸發(fā)的增加，從而引起干旱化的發(fā)展和加劇[2]。大氣水汽是衡量氣候變化的重要因子，同時(shí)也是造成全球變暖的重要因素[3]。而相對(duì)濕度是表征空氣中水汽飽和程度的參量，用空氣中的實(shí)際水汽壓與同溫度下的飽和水汽壓之比的百分?jǐn)?shù)表示。相對(duì)濕度的變化勢(shì)必會(huì)對(duì)當(dāng)?shù)氐淖匀簧鷳B(tài)環(huán)境、植被恢復(fù)、大氣能見度、工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)以及人民生活產(chǎn)生一定的影響。因此，開展區(qū)域相對(duì)濕度的變化規(guī)律及其時(shí)空差異性的研究，對(duì)明確區(qū)域氣候變化特征，科學(xué)制定應(yīng)對(duì)氣候變化的策略具有重要意義。

20世紀(jì)中期以來，有關(guān)相對(duì)濕度等大氣水分變化方面的研究逐漸受到國(guó)內(nèi)外一些學(xué)者的重視，并取得了一定的成果[4]。曹麗青等[5]分析了華北地區(qū)大氣水汽含量變化特征，表明20世紀(jì)50—80年代水汽呈持續(xù)下降趨勢(shì)。劉秀蘭[6]利用青海省500 hPa的探空資料，研究表明高空濕度在1990年以后呈明顯下降趨勢(shì)。韓梅等[7]發(fā)現(xiàn)吉林中西部地區(qū)年均和季節(jié)相對(duì)濕度均呈下降趨勢(shì)，而且相對(duì)濕度變化與氣溫呈負(fù)相關(guān)，與降水量呈正相關(guān)關(guān)系。Akinbode等[8]分析1980—2001年尼日利亞阿庫雷的相對(duì)濕度呈顯著下降趨勢(shì)。諸多學(xué)者分析了中國(guó)不同區(qū)域相對(duì)濕度的變化特征，如秦皇島[9]、甘肅武威[10]、廣州白云機(jī)場(chǎng)[11]、河南煙區(qū)[12]、遼寧本溪縣[13]、吉林敦化[14]、秦嶺淮河以北[15]等地區(qū)，而對(duì)山東省相對(duì)濕度的研究尚需加強(qiáng)。已有研究表明，近50 a山東省普遍增溫，年降水量也在波動(dòng)中呈下降趨勢(shì)[16]。山東省空中水汽含量也存在明顯的季節(jié)變化，夏季多，冬季少[17]，但對(duì)于高空濕度的變化及其與近地面濕度的關(guān)系尚不明確。因此，本文擬基于多種統(tǒng)計(jì)方法探討1960—2012年近地面和高空相對(duì)濕度的變化趨勢(shì)及其與氣溫和降水的關(guān)系，以期為了解山東省氣候波動(dòng)過程以及工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)活動(dòng)提供理論指導(dǎo)。

1 資料與方法

1.1 氣象資料來源

本文所用數(shù)據(jù)包括近地面和高空數(shù)據(jù)，均來源于中國(guó)氣象數(shù)據(jù)共享網(wǎng)。近地面氣象數(shù)據(jù)選取時(shí)間序列完整、連續(xù)性好的18個(gè)氣象臺(tái)站的1960—2013年逐月相對(duì)濕度的觀測(cè)資料。根據(jù)地理位置的差異將18個(gè)研究站點(diǎn)劃分為5個(gè)區(qū)域：魯東區(qū)(包括萊陽、海陽市、長(zhǎng)島縣、龍口市、石島鎮(zhèn)、威海、濰坊、青島市和成山鎮(zhèn))、魯東南區(qū)(包括日照市、莒縣)、魯中區(qū)(包括濟(jì)南、泰安市、沂源縣)、魯西北區(qū)(包括惠民縣、東營(yíng)市)、魯西南區(qū)(莘縣、兗州區(qū))。

高空氣象數(shù)據(jù)選取1960—2012年山東省濟(jì)南和青島2個(gè)探空站850，700，500，400，300，250，200 hPa各等壓面0和12時(shí)的溫度和露點(diǎn)溫度差的觀測(cè)數(shù)據(jù)。探空資料的日平均值取0和12時(shí)的平均值。對(duì)高空按照2個(gè)垂直高度層進(jìn)行劃分：對(duì)流層中下層(850～400 hPa)和對(duì)流層上層(300～200 hPa)。

1.2 研究方法

1.2.1 Mann-Kendall單調(diào)趨勢(shì)檢驗(yàn)法 采用非參數(shù)檢驗(yàn)法Mann-Kendall單調(diào)趨勢(shì)檢驗(yàn)法來檢驗(yàn)相對(duì)濕度長(zhǎng)期變化趨勢(shì)的顯著性。在Mann-Kendall趨勢(shì)檢驗(yàn)中，零假設(shè)認(rèn)為數(shù)據(jù)集合是一系列單獨(dú)且相同分布的隨機(jī)變量；而雙尾檢驗(yàn)的選擇性假設(shè)認(rèn)為對(duì)于所有的j和i，xj和xi都不同分布，統(tǒng)計(jì)檢驗(yàn)公式如下：

(1)

(2)

式中：xj和xi——連續(xù)的數(shù)據(jù)值；n——數(shù)據(jù)集合的長(zhǎng)度。而且，對(duì)于樣本大于10的集合，檢驗(yàn)統(tǒng)計(jì)量S接近于正態(tài)分布，例如下面的統(tǒng)計(jì)值就是一個(gè)標(biāo)準(zhǔn)的正態(tài)變量：

(3)

統(tǒng)計(jì)量S的理論值和方差如下：

E(S)=0

(4)

(5)

式中：t——“結(jié)”的寬度； ∑——所有“結(jié)”的總合[18]。

Mann-Kendall趨勢(shì)檢驗(yàn)除了可以檢測(cè)時(shí)間序列的趨勢(shì)以外，還可以用來估計(jì)趨勢(shì)的大小。定義數(shù)據(jù)集合中所有成對(duì)組合值的中位數(shù)β為Mann-Kendall斜率，則它是趨勢(shì)大小的無偏估計(jì)值：

(6)

Mann-Kendall趨勢(shì)檢驗(yàn)的優(yōu)點(diǎn)在于對(duì)數(shù)據(jù)要求較少，數(shù)據(jù)偏離正態(tài)性不會(huì)對(duì)結(jié)果產(chǎn)生很大影響，且易于處理具有周期變化的數(shù)據(jù)[19-20]。

1.2.2 IDW空間插值分析 IDW空間插值法，也稱為反距離權(quán)重法，是最常用的空間插值方法之一，該方法由美國(guó)國(guó)家氣象局于1972年提出。該法用周邊相鄰的采樣點(diǎn)的值，估計(jì)未知點(diǎn)的值，以待插點(diǎn)與實(shí)際觀測(cè)樣本點(diǎn)之間的距離為權(quán)重，離插值點(diǎn)越近的樣本點(diǎn)賦予的權(quán)重越大，其權(quán)重貢獻(xiàn)與距離成反比。該方法是基于相近相似的原理：即兩個(gè)物體離得遠(yuǎn)，它們的性質(zhì)相似性就越小,反之，物體間離得越近則相似性越大[21]。采用IDW法對(duì)相對(duì)濕度進(jìn)行空間插值，分析相對(duì)濕度的空間分布特征。

1.2.3 相對(duì)濕度計(jì)算 利用溫度和露點(diǎn)溫度計(jì)算相對(duì)濕度[22]:

當(dāng)溫度高于-40 ℃時(shí)，

(7)

當(dāng)溫度低于-40 ℃時(shí)，

(8)

式中：T——溫度(℃)；p——?dú)鈮?hPa)；E——水汽壓(hPa)；Es——飽和水汽壓(hPa)。

(9)

式中：Td——露點(diǎn)溫度(℃)； RH——相對(duì)濕度(%)。

1.2.4 氣候干旱指數(shù)

DIi=PIi+TIi

(10)

式中：DIi——第i年的干旱指數(shù)，DIi值越大表示氣候越干旱；PIi——第i年的降水距平指數(shù)；TIi——第i年的地面氣溫距平指數(shù)[23]。PIi和TIi的計(jì)算公式分別為：

(11)

(12)

式中：P,T——1960—2012年降水量(mm)和年平均地面氣溫的平均值(℃)；Pi,Ti——第i年的降水量(mm)和年平均地面氣溫(℃)。

1.2.5 敏感性分析 本文采用Zheng等[24]提出的敏感性計(jì)算方法分析1960—2012年相對(duì)濕度對(duì)干旱指數(shù)、降水和氣溫變化的敏感性系數(shù)。計(jì)算公式如下：

(13)

1.2.6 季節(jié)變化貢獻(xiàn)率 為了探討某個(gè)季節(jié)相對(duì)濕度變化對(duì)年變化的重要程度，特計(jì)算了相對(duì)濕度變化的季節(jié)貢獻(xiàn)率，公式如下[25]：

S∈(春，夏，秋，冬)

(14)

2 結(jié)果與分析

2.1 近地面相對(duì)濕度時(shí)間變化特征

2.1.1 年變化 1960—2013年山東省年平均相對(duì)濕度呈下降趨勢(shì)，但不顯著，變化速率為-0.23%/10 a。同時(shí)，相對(duì)濕度在不同的時(shí)間段的變化具有明顯的差異性。其中：20世紀(jì)60年代，相對(duì)濕度的下降速率為-2.113%/10 a；70年代的相對(duì)濕度變化速率為-1.877%/10 a，與60年代相比減小趨勢(shì)略緩，而且下降趨勢(shì)并不顯著；80年代的相對(duì)濕度呈略微增加趨勢(shì)，變化速率為0.296%/10 a；90年代的相對(duì)濕度與60年代和70年代相比，下降最快(3.254%/10 a)；進(jìn)入21世紀(jì)以來，相對(duì)濕度的下降趨勢(shì)僅為0.749%/10 a，下降速度明顯低于20世紀(jì)90年代(圖1)。

圖1 1960-2013年山東省年均相對(duì)濕度變化趨勢(shì)

2.1.2 季節(jié)變化 1960—2013年，山東省年均相對(duì)濕度為67.5%。春季，山東省相對(duì)濕度的減小速率為-0.45%/10 a，但趨勢(shì)并不顯著(圖2)。20世紀(jì)60年代和70年代的春季相對(duì)濕度高于平均水平；80年代的相對(duì)濕度有降低趨勢(shì)；90年代的相對(duì)濕度有所回升，為春季的最高值(63.89%)；但21世紀(jì)以來，相對(duì)濕度大大減少，僅為59.35%，并且低于春季年均水平(61.52%)。

夏季，研究區(qū)的相對(duì)濕度值高達(dá)78.8%，整體高于其他季節(jié)。夏季相對(duì)濕度波動(dòng)幅度不大，總體略有下降，變化速率僅為-0.18%/10 a，明顯低于春季。21世紀(jì)初與20世紀(jì)60年代相比只減小0.4%。

秋季，全省的平均相對(duì)濕度(68.3%)高于春季，其下降趨勢(shì)略低于春季但明顯高于夏季，變化速率是-0.42%/10 a，但趨勢(shì)也不顯著。從1960s—1980s，相對(duì)濕度一直呈現(xiàn)出下降趨勢(shì)；90年代起，相對(duì)濕度略有所回升，但幅度不大，90年代只比80年代增加了0.2%；21世紀(jì)初與90年代相比僅增加了0.052%。

冬季，山東省的多年平均相對(duì)濕度低于其他3個(gè)季節(jié)。從變化趨勢(shì)來看，只有冬季相對(duì)濕度呈略增態(tài)勢(shì)，速率為0.10%/10 a。1960s平均相對(duì)濕度為60.54%；70年代的相對(duì)濕度僅升高了2.03%；80年代與70年代相比又減小了2.14%；90年代的變化最為明顯，變化速率為-0.881%/a；21世紀(jì)以后的平均相對(duì)濕度為61.9%，略高于90年代(61.37%)，增加幅度較小。

從變化的貢獻(xiàn)率來看，秋季相對(duì)濕度變化對(duì)年均相對(duì)濕度變化的貢獻(xiàn)率最大，高達(dá)41.18%，其次是春季(27.23%)和冬季(20.91%)，夏季的貢獻(xiàn)率最小，為10.68%。

圖2 1960-2013年山東省春季、夏季、秋季和冬季相對(duì)濕度變化趨勢(shì)

2.1.3 月際變化 從近50 a各月平均相對(duì)濕度來看，全年中有4個(gè)月的相對(duì)濕度大于年平均值。月平均相對(duì)濕度的最低值出現(xiàn)在3月(59.4%)，年內(nèi)的最大值為82.9%(7月)，可見相對(duì)濕度月際變化幅度較大。

從變化速率來看，40%的月份相對(duì)濕度呈增加態(tài)勢(shì)，平均增加速率為0.22%/10 a。其中5月相對(duì)濕度增加速率最大，為0.5%/10 a，9月和12月增加速率較小，分別僅為0.02%/10 a 和0.06%/10 a。相對(duì)濕度減小的月份的平均變化速率為-0.57%/10 a，其中3和4月相對(duì)濕度的降低速率較大，分別為-0.97%/10 a和-0.9%/10 a，而2和8月減小速率較小，分別為-0.04%/10 a 和-0.18%/10 a。另外，M-K檢驗(yàn)結(jié)果表明，僅3和6月相對(duì)濕度的變化趨勢(shì)達(dá)到p<0.05的顯著性水平。

2.2 近地面相對(duì)濕度空間變化特征

2.2.1 年際尺度 1960—2013年，山東省平均相對(duì)濕度空間分布大致沿緯向分布，從東部沿海向西部?jī)?nèi)陸逐漸遞減。年均相對(duì)濕度最大與最小值差異達(dá)到17.1%，而且空間分布差異較大。其中：魯東和魯東南地區(qū)的年均相對(duì)濕度偏高，在70%以上，如成山頭(74.1%)等站點(diǎn)。魯中、魯西南和魯西北地區(qū)的年均相對(duì)濕度偏低，濟(jì)南(57.0%)的相對(duì)濕度為全省最低值?？傮w來看，山東近54 a相對(duì)濕度的空間分布呈“東多西少”的特點(diǎn)。

近50 a來，山東省相對(duì)濕度整體呈下降趨勢(shì)，其中個(gè)別站點(diǎn)呈上升趨勢(shì)(附圖1)。全省各站點(diǎn)的變化速率在-1.55%/10 a～0.96%/10 a之間，不同區(qū)域相對(duì)濕度的變化速率并不一致。魯東地區(qū)的龍口站年均相對(duì)濕度減小速率最大，變化速率為-1.55%/10 a；而魯西南的兗州站年均相對(duì)濕度的增加趨勢(shì)最大，速率為0.96%/10 a。其中有38.9%的氣象站點(diǎn)的相對(duì)濕度呈增加態(tài)勢(shì)，主要集中在魯西南地區(qū)、魯中山區(qū)和魯東小部分地區(qū)，只有兗州、長(zhǎng)島、莘縣和濰坊的相對(duì)濕度變化趨勢(shì)通過檢驗(yàn)(p<0.05)。而在魯西北、魯東南地區(qū)以及魯中和魯東大部分地區(qū)呈下降趨勢(shì)，除沂源、莒縣、濟(jì)南、惠民和青島5個(gè)站點(diǎn)以外，其他站點(diǎn)均達(dá)到p<0.05水平下的顯著性檢驗(yàn)。由此可見，1960—2013年山東相對(duì)濕度變化的空間分布呈東部下降快，西部下降緩慢的特點(diǎn)。

2.2.2 季節(jié)尺度 春季相對(duì)濕度的變化速率在-2.24%/10 a～1.28%/10 a之間，變化率最大值和最小值差異較大。其中：魯西北、西南及魯中地區(qū)下降緩慢，魯西南的莘縣(0.61%/10 a)、兗州(1.28%/10 a)呈上升趨勢(shì)，而魯東及魯東南地區(qū)下降速率大。夏季相對(duì)濕度的變化速率在-1.40%/10 a～0.89%/10 a之間，魯東和魯東南地區(qū)下降速度快，同時(shí)魯中、魯西北和魯西南的相對(duì)濕度下降趨勢(shì)緩慢。秋季全省相對(duì)濕度的變化趨勢(shì)在-1.79%/10 a～0.78%/10 a之間，魯東地區(qū)相對(duì)濕度下降速率最顯著，而魯西南、西北、東南和魯中地區(qū)下降緩慢。冬季相對(duì)濕度的變化速率在-1.34%/10 a～1.14%/10 a之間，在4個(gè)季節(jié)中下降速率最緩慢，其中魯西北和魯東站點(diǎn)的相對(duì)濕度下降速度最快，而魯西南、東南和魯中的其他站點(diǎn)下降緩慢。總體來說，山東省各季節(jié)相對(duì)濕度的下降空間變化呈“東快西慢”的格局(附圖2)。

2.3 高空相對(duì)濕度變化特征

1960—2012年，山東省高空平均相對(duì)濕度呈現(xiàn)出降低的變化趨勢(shì)(圖3)。其中：對(duì)流層中下層的減小幅度較大，為-2.16%/10 a，且達(dá)到p<0.001的顯著性水平；而對(duì)流層上層的減小速率未通過顯著性水平檢驗(yàn)(-1.86%/10 a)。季節(jié)尺度上各高度層的相對(duì)濕度變化特征與年均相對(duì)濕度相似，均呈減小趨勢(shì)。其中對(duì)流層中下層夏季和秋季呈極顯著的下降趨勢(shì)(分別為-1.69%/10 a和-2.70%/10 a)，春季和冬季呈顯著(p<0.05)的減小趨勢(shì)；而對(duì)流層上層(除夏季以外)均呈不顯著的下降趨勢(shì)。綜上所述，1960—2012年山東省相對(duì)濕度各高度層呈相似的變化趨勢(shì)，而且對(duì)流層中下層的減小趨勢(shì)要比對(duì)流層上層的趨勢(shì)明顯。

從變化的貢獻(xiàn)率來看，對(duì)流層中下層秋季的相對(duì)濕度變化對(duì)年變化的貢獻(xiàn)率最大(圖3)，為33.0%，其次是冬季(26.4%)，而夏季的貢獻(xiàn)率最小，僅為18.8%。而對(duì)流層上層相對(duì)濕度變化貢獻(xiàn)率最大的是夏季(37.1%)，緊接著是秋季(34.9%)，最小的是春季(13.2%)。

圖3 1960-2012年山東省對(duì)流層相對(duì)濕度年均變化趨勢(shì)及變化季節(jié)貢獻(xiàn)率

2.4敏感性分析

諸多研究表明，氣溫、降水和氣候干濕程度與相對(duì)濕度變化關(guān)系密切[22,26]，但是相對(duì)濕度與各氣候要素之間的定量關(guān)系尚不明確。因此，運(yùn)用敏感性分析法，揭示各氣候要素對(duì)相對(duì)濕度的影響程度。

敏感性分析表明，近地面相對(duì)濕度對(duì)干旱指數(shù)的敏感性最高，敏感系數(shù)為-1.55，其次是對(duì)降水量的敏感性(0.09)，而其對(duì)氣溫的敏感性最低，為-0.07。這表明干旱指數(shù)、降水量和氣溫分別變化1%，將分別引起近地面相對(duì)濕度變化-1.55%，0.09%和-0.07%。而高空相對(duì)濕度也對(duì)干旱指數(shù)最為敏感，系數(shù)為-1.96，其次是近地面氣溫(-0.15)，而其對(duì)地面降水的敏感性最低，僅為0.06，意即近地面干旱指數(shù)、氣溫和降水量分別變化1%，將分別導(dǎo)致高空相對(duì)濕度變化-1.96%、-0.15%和0.06%。這一方面說明近地面和高空相對(duì)濕度均是對(duì)干旱指數(shù)最為敏感，另一方面說明相對(duì)濕度與氣溫和干旱指數(shù)變化呈反比。

3 結(jié) 論

(1) 1960—2012年，山東省近地面相對(duì)濕度呈不顯著的減小趨勢(shì)(p>0.05)，其變化速率為-0.23%/10 a，而且不同年代變化速率不同。從不同季節(jié)來看，春季(-0.45%/10 a)、夏季(-0.18%/10 a)和秋季(-0.42%/10 a)變化趨勢(shì)相似，均呈下降趨勢(shì)，而冬季呈上升趨勢(shì)。

夏季的相對(duì)濕度最高，為78.8%，但從季節(jié)變化貢獻(xiàn)率來看，秋季的貢獻(xiàn)率最高，季節(jié)貢獻(xiàn)率由大到小依次為:秋季>春季>冬季>夏季。

(2) 在空間上，相對(duì)濕度呈現(xiàn)出從東部沿海向西部?jī)?nèi)陸遞減的分布特征，空間分布受到降水量的影響。近地面各氣象站的相對(duì)濕度整體呈下降的趨勢(shì)(部分站點(diǎn)的呈上升趨勢(shì))，全省各站點(diǎn)的變化率在-1.55%/10 a～0.96%/10 a之間，只有44%的站點(diǎn)的相對(duì)濕度變化趨勢(shì)未通過顯著性檢驗(yàn)(p>0.05)。近地面相對(duì)濕度下降趨勢(shì)呈“東快西慢”的特點(diǎn)。

(3) 1960—2012年，山東省高空相對(duì)濕度也呈現(xiàn)出下降趨勢(shì)。其中對(duì)流層中下層相對(duì)濕度變化趨勢(shì)顯著，速率為-2.16%/10 a。從變化貢獻(xiàn)率看，對(duì)流層中下層相對(duì)濕度變化的季節(jié)貢獻(xiàn)率由大到小依次為：秋季>冬季>春季>夏季；對(duì)流層上層貢獻(xiàn)率由大到小為：夏季>秋季>冬季>春季。

(4) 近地面和高空相對(duì)濕度對(duì)近地面干旱指數(shù)變化最為敏感。干旱指數(shù)增加1%，將分別導(dǎo)致近地面和高空相對(duì)濕度降低1.55%和1.96%。而相對(duì)濕度對(duì)氣溫和降水量變化的敏感性明顯小于干旱指數(shù)，敏感系數(shù)介于-0.15～0.09之間。

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Tempo-spatialVariationsofAerialandSubaerialAirRelativeHumidityinShandongProvinceDuring1960-2012

LIU Xiaodi, LI Baofu, LIAN Lishu

(CollegeofGeographyandTourism,QufuNormalUniversity,Rizhao,Shandong276826,China)

[Objective] The tempo-spatial change characteristics of aerial and subaerial air relative humidity and its responses to temperature and precipitation were explored, to provide basis for the research of climate fluctuation process in Shandong Province. [Methods] Based on the radio sounding and land surface observation data of Shandong Province during 1960—2012, we used regression analysis, IDW, Mann-Kendall non-parametric statistical test and sensitivity analysis to analyze the change characteristics of relative humidity. [Results] The annual subaerial air relative humidity exhibited an obvious decreasing trend (p>0.05) from 1960 to 2012 at a rate of -0.23% per 10 a. In spring, autumn and summer, the values were -0.45%, -0.42% and -0.18% per 10 a, respectively. On the contrary, the relative humidity increased in winter with a rate of 0.10% per 10 a. In spatial, subaerial air relative humidity decreased from the eastern coastal area to the western inland area. However, with regard to the change rate, it is fast in eastern area and slow inland. The aerial air relative humidity had similar spatial change. From the costal to the inland, the decreases in mid and lower troposphere were more obvious than that in the upper troposphere. The seasonal variations could interpret the annual change with different proportions, having an order as: autumn>spring>winter>summer. For mid and lower troposphere, the seasonal contributions ranked as: autumn>winter>spring>summer; For upper troposphere, the rank was summer>autumn>winter>spring. [Conclusion] Sensitivity analysis showed that if drought index changes by 1% during 1960—2012, could induce aerial and subaerial air relative humidity to change by -1.55% and -1.96% respectively; accordingly, if temperature or precipitation changes by 1%, relative humidity will change by -0.15% to 0.09%.

relativehumidity;subaerialair;aerialair;climatedroughtindex;ShandongProvince

A

1000-288X(2017)05-0218-06

P468.0+23

文獻(xiàn)參數(shù)： 劉曉笛, 李寶富, 廉麗姝.1960—2012年山東省近地面和高空相對(duì)濕度時(shí)空變化特征[J].水土保持通報(bào)，2017,37(5)：218-223.

10.13961/j.cnki.stbctb.20170823.001； Liu Xiaodi, Li Baofu, Lian Lishu. Tempo-spatial variations of aerial and subaerial air relative humidity in Shandong Province during 1960—2012[J]. Bulletin of Soil and Water Conservation, 2017,37(5)：218-223.DOI:10.13961/j.cnki.stbctb.20170823.001

2017-01-21

2017-03-12

山東省優(yōu)秀中青年科學(xué)家科研獎(jiǎng)勵(lì)基金項(xiàng)目“定量辨識(shí)氣候變化與人類活動(dòng)對(duì)沂河地表水資源的影響”(BS2014HZ022)；山東省自然科學(xué)基金(ZR2015DL001)；曲阜師范大學(xué)科研啟動(dòng)基金(BSQD20130102)

劉曉笛(1994-)，女(漢族)，山東省濰坊市人，碩士研究生，研究方向?yàn)闅夂蜃兓捌溆绊懷芯?。E-mail:lxd20120908@126.com。

李寶富(1983-)，男(漢族)，山東省臨沂市人，博士，副教授，主要從事氣候變化與水文水資源研究。E-mail:lenny006@163.com。