北京市門頭溝區(qū)不同地形氣候特征變化分析

張殿芳　曹久才　王芳

摘要 利用門頭溝區(qū)及齋堂國(guó)家氣象觀測(cè)站1981—2016年氣象觀測(cè)數(shù)據(jù)，采用一元線性回歸方程統(tǒng)計(jì)分析了日照時(shí)數(shù)、氣溫、降水量和極值的時(shí)間變化特征，利用其線性變化趨勢(shì)進(jìn)行判斷。結(jié)果表明，1981—2016年門頭溝區(qū)日照時(shí)數(shù)呈減少趨勢(shì)，冬季日照時(shí)數(shù)下降趨勢(shì)最明顯；年平均氣溫呈上升趨勢(shì)，但最近的6年變暖程度趨緩，春季平均氣溫上升趨勢(shì)較為明顯，一年之中最高氣溫一般出現(xiàn)在6月，占總月份的74%，最低氣溫一般出現(xiàn)在1月，占總月份的73%；年降水量呈上升趨勢(shì)，降水的季節(jié)變化明顯，主要集中在夏季，占年降水總量的63.2%，同時(shí)夏季降水量年際變化最顯著，結(jié)合日最大降水量呈上升趨勢(shì)這一特點(diǎn)，說(shuō)明門頭溝區(qū)極端天氣事件有增多的趨勢(shì)。

關(guān)鍵詞 日照時(shí)數(shù)；氣溫；降水；變化趨勢(shì)；北京市；門頭溝區(qū)

中圖分類號(hào) P462 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼 A 文章編號(hào) 1007-5739（2018）20-0202-03

我國(guó)氣象工作者對(duì)中國(guó)氣候變化特征做了許多研究，取得了很多重要的成果，結(jié)果表明，我國(guó)的氣候變化趨勢(shì)與全球氣候變化的總趨勢(shì)基本一致。丁一匯等[1]針對(duì)全國(guó)近百年來(lái)氣溫變化趨勢(shì)的研究進(jìn)展進(jìn)行了綜述。王遵婭等[2]對(duì)中國(guó)基本氣象要素變化特征做了較為全面的分析，揭示了近50年中國(guó)氣候變化的一些新特征。嚴(yán)中偉等[3]研究表明，氣候的變化不但具有全球性，而且具有局地性，因而研究某個(gè)區(qū)域的氣象要素變化規(guī)律是有意義的。榮艷淑等[4]研究表明，華北地區(qū)近50年變暖趨勢(shì)嚴(yán)重，而且存在明顯的干旱趨勢(shì)。全球升溫引發(fā)的負(fù)面影響已有目共睹，導(dǎo)致高溫、暴雨、洪水、泥石流等極端氣候事件逐漸增多。在20世紀(jì)全球氣候研究中，氣候變暖是一個(gè)重要的問(wèn)題，與之相關(guān)的研究也取得了長(zhǎng)足進(jìn)展[5]。

門頭溝區(qū)地處北京市西部，海拔一般在90～2 303 m之間，位于東經(jīng)115°25′00″～116°10′07″，北緯39°48′34″～40°10′37″之間。門頭溝城區(qū)（以下簡(jiǎn)稱門城區(qū)）位于平原地帶，海拔 85.5 m，齋堂氣象站位于門頭溝區(qū)深山區(qū)，屬于國(guó)家一級(jí)觀測(cè)站，海拔500 m，門城區(qū)與齋堂相距70 km左右。門城區(qū)地勢(shì)西北高、東南低，屬中緯度大陸性季風(fēng)氣候，春季干旱多風(fēng)，夏季炎熱多雨，秋季涼爽濕潤(rùn)，冬季寒冷干燥。門城區(qū)山地面積占98.5%，是北京市唯一的純山區(qū)，屬太行山余脈。西部山區(qū)與東部平原氣候呈明顯差異。門城區(qū)氣候特點(diǎn)為災(zāi)害種類多、頻率高、地域廣、強(qiáng)度大，林業(yè)極易受其影響，每年暴雨、大風(fēng)、高溫、雷電等氣象災(zāi)害時(shí)有發(fā)生。隨著現(xiàn)代科技水平的發(fā)展，各行業(yè)對(duì)氣象條件的需求越來(lái)越廣泛。本文對(duì)1981—2016年門頭溝區(qū)的日照時(shí)數(shù)、氣溫、降水量資料進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析，旨在揭示當(dāng)?shù)夭煌匦螀^(qū)域基本氣象要素的氣候變化特征，這對(duì)合理開(kāi)發(fā)利用本區(qū)氣象資料，科學(xué)指導(dǎo)農(nóng)業(yè)、林業(yè)、水利持續(xù)發(fā)展，服務(wù)當(dāng)?shù)匦夂颉⑷嗣衩篮蒙钚枨?，加速?dāng)?shù)亟?jīng)濟(jì)社會(huì)的發(fā)展均具有重要意義。

1 資料與方法

1.1 資料來(lái)源

本文所選資料來(lái)源于門城區(qū)及齋堂國(guó)家氣象站歷年逐日實(shí)時(shí)觀測(cè)數(shù)據(jù)，氣象要素包括日照時(shí)數(shù)、氣溫（平均氣溫、最低氣溫、最高氣溫）、降水量。

1.2 分析方法

利用統(tǒng)計(jì)學(xué)分析方法，以時(shí)間t為自變量，要素y為因變量，采用一元線性回歸方程描述氣象要素的變化趨勢(shì)，即y（t）=a+bt，其中，b×10為氣候變化趨勢(shì)傾向率，b值的符號(hào)反映上升或下降的變化趨勢(shì)[6]。文中著重對(duì)夏季6—8月的降水進(jìn)行了特殊分析。

2 結(jié)果與分析

2.1 年平均氣溫變化

由圖1可以看出，年平均氣溫門城區(qū)呈上升趨勢(shì)，與氣候變暖的特征基本一致。1981—2016年門城區(qū)平均氣溫的線性傾向率為0.3 ℃/10年，氣溫平均值為12.5 ℃；1997年之前的年平均氣溫多處于平均值之下，1997年之后的年平均氣溫多處于平均值之上；2008—2013年門城區(qū)與齋堂平均氣溫均偏低，表明最近6年門城區(qū)變暖程度趨緩。門城區(qū)氣溫變化較顯著，年平均氣溫最大值為2014年的13.6 ℃，最小值為1985年的11.1 ℃，兩者相差2.5 ℃；門城區(qū)與齋堂年平均氣溫相差2.3 ℃。齋堂年平均氣溫的線性傾向率很小，基本與平均氣溫持平，這是由于齋堂地處山區(qū)，受地形的影響，年平均氣溫趨于穩(wěn)定。

2.2 夏季平均氣溫變化

由圖2可以看出，門城區(qū)、齋堂氣象站夏季平均氣溫的變化趨勢(shì)基本相同，門城區(qū)呈一定的線性上升趨勢(shì)，線性傾向率為0.4 ℃/10年，齋堂變化趨勢(shì)不大。門城區(qū)夏季平均氣溫變化范圍在24.0～27.0 ℃之間，齋堂夏季平均氣溫變化范圍在22.0～24.0 ℃之間，平原與山區(qū)夏季平均氣溫相差2.0～3.0 ℃。齋堂夏季平均氣溫在2011—2015年呈下降趨勢(shì)，較門城區(qū)明顯。1981—2016年門城區(qū)與齋堂夏季平均氣溫在1994—2011年變化幅度較大。

2.3 氣溫日極值變化

四季當(dāng)中，冬季和夏季的大氣環(huán)流是2種有顯著差異的極端狀態(tài)[7]。

由圖3（a）可以看出，門城區(qū)、齋堂夏季最高氣溫均有一定的線性上升趨勢(shì)，其氣候傾向率分別為0.8、0.5 ℃/10年。門城區(qū)夏季日最高氣溫出現(xiàn)在1999年，為41.8 ℃，1985年極端最高氣溫僅為33.9 ℃；齋堂夏季極端最高氣溫出現(xiàn)在2000年，為40.6 ℃，1995年極端最高氣溫僅為34.8 ℃。由圖3（a）還可以看出，門城區(qū)出現(xiàn)極端最高氣溫比齋堂極端最高氣溫低的年數(shù)為19年，比齋堂高的年數(shù)為13年，基本持平為4年。

由圖3（b）可以看出，1981—2016年門城區(qū)與齋堂冬季極端最低溫度變化趨勢(shì)有所不同，氣候傾向率分別為0.3、-0.6 ℃/10年。齋堂冬季極端最低氣溫為下降趨勢(shì)。門城區(qū)極端最低值出現(xiàn)在2010年，為-19.8 ℃；齋堂極端最低值也出現(xiàn)2010年，為-22.6 ℃，相差2.8 ℃。門城區(qū)低于-15.0 ℃的年份占40%，齋堂除1992年為-14.7 ℃外，其余年份均低于-15.0 ℃。

2.4 年日照時(shí)數(shù)變化

由圖4可以看出，門城區(qū)與齋堂1981—2016年年日照時(shí)數(shù)呈減少趨勢(shì)，其氣候傾向率分別為-95.3、-80.2 h/10年。2012—2016年齋堂比門城區(qū)日照時(shí)數(shù)變化明顯。以2006年為界，分為2個(gè)階段，1981—2006年2站年日照時(shí)數(shù)均呈下降趨勢(shì)，2007—2016年2站年日照時(shí)數(shù)有所上升。2016年2站年日照時(shí)數(shù)相差最大，相差466.8 h。

2.5 年降水量變化

由圖5可以看出，1981—2016年門城區(qū)年降水量有很微弱的線性上升趨勢(shì)，氣候傾向率為3.6 mm/10年，年降水量氣候平均值為453.6 mm。門城區(qū)年降水量900 mm以上的年份為1994年、2012年；低于300 mm的年份為2014年。而齋堂年降水量最多年份為1995年、2016年，最少年份為1984年，降水量為260.7 mm。門城區(qū)有4年年降水量少于齋堂，其余年份均多于齋堂。

2.6 日最大降水量變化

由圖6可以看出，門城區(qū)日最大降水量年際變化比較顯著，線性上升趨勢(shì)較為明顯，氣候傾向率為7.8 mm/10年，日最大降水量為260.7 mm，出現(xiàn)在2012年；其次是2016年，為210.3 mm。齋堂日最大降水量變化趨勢(shì)較平穩(wěn)，日最大降水量出現(xiàn)在2016年，為178.0 mm；其次是2000年，為145.8 mm。

對(duì)門城區(qū)與齋堂1981—2016年日最大降水量資料進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析，結(jié)果發(fā)現(xiàn)，日最大降水量出現(xiàn)在7月，占47%；其次為8月，占31%。由日最大降水量出現(xiàn)月份的頻次百分比發(fā)現(xiàn)，出現(xiàn)在7月和8月的頻次最多，所占的比例達(dá)到78%。結(jié)合夏季降水量與日最大降水量呈上升趨勢(shì)這一特征，可以看出，門城區(qū)出現(xiàn)極端天氣事件的概率加大，洪澇災(zāi)害事件發(fā)生的可能性在上升。

3 結(jié)論

（1）門城區(qū)年平均氣溫線性傾向率為0.3 ℃/10年，齋堂年平均氣溫的線性傾向率很小，基本與年平均氣溫持平。門城區(qū)年平均氣溫呈上升趨勢(shì)，但最近6年的變暖程度趨緩。門城區(qū)與齋堂年平均氣溫相差2.3 ℃。門城區(qū)海拔比齋堂低600 m，受山區(qū)小氣候影響，齋堂氣溫明顯低于門城區(qū)。齋堂夏季平均氣溫在2009—2015年呈下降趨勢(shì)，而門城區(qū)僅2012年夏季平均氣溫下降。門城區(qū)極端最高氣溫出現(xiàn)年份明顯多于齋堂，齋堂冬季極端最低氣溫為下降趨勢(shì)。

（2）門城區(qū)年降水量超過(guò)900 mm的年份分別為1994年、2012年；低于300 mm的年份為2014年。齋堂年降水量最多年份為1995年，為676.8 mm，比門城區(qū)多67 mm；最少年份為1984年，降水量為260.7 mm。門城區(qū)有4年年降水量少于齋堂，其余年份均多于齋堂。門城區(qū)1981—2016年年平均降水量為574.5 mm，齋堂為452.5 mm，比齋堂多122 mm。門城區(qū)年最多降水量為957.6 mm，出現(xiàn)在2012年。

（3）門城區(qū)年日照時(shí)數(shù)少于齋堂，齋堂比門城區(qū)年日照時(shí)數(shù)多259.6 h，以2006年為節(jié)點(diǎn)，2006年之前呈減少趨勢(shì)，2006年之后呈上升趨勢(shì)。由于受海拔高度的影響，門城區(qū)日照時(shí)數(shù)少于齋堂。

（4）1981—2016年門城區(qū)年降水量上升趨勢(shì)不明顯；且年際變化較為顯著，7月、8月降水量占年降水量的78%，日最大降水量呈上升趨勢(shì)，且夏季降水量季變化較大，說(shuō)明門城區(qū)發(fā)生極端天氣事件概率有增多的趨勢(shì)。

（6）門城區(qū)的降水分布與山脈位置有直接關(guān)系，迎風(fēng)坡為降水集中地區(qū)，而背風(fēng)坡的降水量則明顯減少。門城區(qū)屬平原區(qū)，海拔較低，多年平均降水量為600 mm左右。山區(qū)的齋堂、清水河谷一帶，屬夏季風(fēng)的背風(fēng)坡，降水較少，年平均降水量不足500 mm。

（7）隨著地勢(shì)的增高，氣溫由平原向西北部山區(qū)逐漸降低。山前平原地區(qū)氣溫較高，年平均溫度為12.5 ℃，齋堂年平均溫度10.2 ℃，主要是由海拔高度、山區(qū)小氣候所決定的。

4 參考文獻(xiàn)

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