1961—2014年安徽懷遠縣氣候變化分析

徐淑米，劉肖肖，阮金帥，李永存，王 強，宋祖悅

(懷遠縣氣象局，安徽 蚌埠 233000)

自20世紀80年代以來，氣候變化越來越成為國內(nèi)外學者關注的焦點問題，劇烈的全球氣候變化給自然生態(tài)系統(tǒng)帶來了深遠的影響，干旱、洪澇等極端性天氣頻繁發(fā)生，影響整個人類的生存環(huán)境和經(jīng)濟發(fā)展。我國生態(tài)環(huán)境脆弱，不同的區(qū)域?qū)夂蜃兓捻憫煌?，敏感度和適應能力也不同，是遭受氣候變化不利影響最為嚴重的國家之一[1-2]。早在20世紀50年代，已有許多國外的學者對氣候變化進行了研究，重建了全球平均溫度序列，得出了全球在近百年來氣候有變暖趨勢的結(jié)論[3-4]。Mann等[5]研究發(fā)現(xiàn)，在過去的100年地球平均表面溫度上升0.3～0.6 ℃，同時最近的20年又是近100年來最溫暖的時期。Hulme等[6-7]研究近百年全球陸地的降水表明其略有增加。近年來，眾多學者也對我國氣候變化規(guī)律做了大量研究。林學椿等[8-9]對比分析了711個站點的溫度記錄，得出近百年的中國溫度序列，發(fā)現(xiàn)中國大部分地區(qū)的氣候均在變暖，然而四川盆地及其西南仍然維持著一個降溫區(qū)域[10-11]。近40年中國降水整體無明顯變化，但西部地區(qū)降水略有增大，東部及華北等地區(qū)則呈減少趨勢[12-13]。

綜上所述，20世紀40年代和90年代是中國氣溫的兩個變暖期，近半個世紀以來中國降水整體略有增加。就區(qū)域氣候而言，淮河流域變化與全球氣候變化有相似的地方，但作為一個環(huán)境單元，其內(nèi)部的演變特征也有其獨特性。近年來，淮河流域氣溫和降水均有不同程度的變化；總的來說氣溫明顯增高，其中冬季升溫最高，降水變化趨勢不明顯，但年際變率加大。懷遠縣位于淮河流域東南部，屬亞熱帶濕潤氣候區(qū)向暖溫帶半濕潤氣候區(qū)過渡地帶[14-15]。關于其氣候特征和變化趨勢的研究到目前為止尚未見過較為全面的研究。因此，文中從這一角度出發(fā)，結(jié)合已有的研究成果，利用懷遠縣1961—2014年氣溫、降水量、平均相對濕度、平均風速和日照時數(shù)資料，研究分析近55 a懷遠縣基本氣象要素變化趨勢，以便掌握懷遠縣氣候演變的基本規(guī)律，為科學應對和適應氣候變化、氣象防災減災和社會可持續(xù)發(fā)展提供理論參考和背景資料。

1 資料與研究方法

1.1 資料的收集

資料來源于安徽省氣象局提供的懷遠縣氣象觀測站1961—2014年的逐年平均和逐月平均資料，觀測資料記錄完全，經(jīng)過人為訂正，數(shù)據(jù)完整可靠。文中的季節(jié)劃分為春季3—5月，夏季6—8月，秋季9—11月，冬季12—2月。

1.2 分析方法

采用線性傾向估計和差值分析等方法分析氣候變化趨勢。其中，線性傾向估計方法是定量的研究氣候要素隨時間的變化程度，把氣候要素寫成時間t的線性函數(shù)y=at+b；差值分析方法是研究氣象要素各年代與氣候態(tài)之間的差值，更明顯的反映出氣候要素在各年代的變化情況。

2 結(jié)果與分析

2.1 氣溫變化趨勢

如圖1所示，近55 a來懷遠縣平均氣溫呈波動上升的變化趨勢，10 a氣候傾向率為0.17 ℃，遠高于全球的增溫率(0.07 ℃)，而略低于我國的0.22 ℃。歷年平均氣溫為15.7 ℃，2004年出現(xiàn)最高氣溫為16.7 ℃，14.5 ℃的最低氣溫出現(xiàn)在1969年，二者之間相差2.2 ℃。整體而言，年平均氣溫在60—80年代波動下降，90年代至2014年氣溫不斷升高。

圖1 懷遠縣年平均氣溫變化特征

1961—1969年的降溫階段。1961年氣溫為16.4 ℃，降至1969年的14.5 ℃；降溫幅度高達1.9 ℃，降溫成為該年代氣溫變化的主旋律，平均氣溫為15.5 ℃，略低于歷年平均值。

1969—1985年經(jīng)歷了一次前期升溫后期降溫的變化過程。1969年氣溫為14.5 ℃，1978年氣溫升至16.2 ℃，上升1.7 ℃，而到1985年氣溫降至14.8 ℃，降溫幅度為1.4 ℃，整個階段平均氣溫為15.3 ℃，低于歷年平均值。

1985—2014年的升溫階段。年平均氣溫由1985年的14.8 ℃升至2014年的16.3 ℃，二者相差1.5 ℃；平均氣溫為15.9 ℃，高于歷年平均值，尤其在1997—2007年，平均氣溫達到16.3 ℃，隨后幾年氣溫下降。但在2010—2014年氣溫不斷升高，表明近年來懷遠正處在氣溫相對偏暖期。

懷遠縣地面氣溫季節(jié)變化比較明顯(表1)，在1961—2014年春、秋和冬季，氣溫經(jīng)歷了一個持續(xù)增大的演變過程。四季平均氣溫變化的氣候傾向率有著明顯的差異，每10 a依次為0.29、0.01、0.20、0.21 ℃，表明懷遠縣四季氣溫均出現(xiàn)不同程度的增溫，夏季增溫幅度最小，春季是增溫最顯著時期，對年增溫貢獻率最大，冬季和秋季次之。就年代際變化而言，20世紀60—80年代整體上處于平均水平以下，90年代開始氣溫急劇上升，進入21世紀氣溫波動上升，較20世紀70、80年代增加0.7 ℃，“前冷后熱”特點十分明顯。

表1 1961—2014年懷遠縣不同年代平均氣溫 ℃

為了更明顯地看出各年代際氣溫變化趨勢，選取1971—2000年的氣候平均值作為參考，分析各年代與氣候態(tài)之間的差值。表2表明，相對于氣候態(tài)均值而言，20世紀90年代以來氣溫顯著升高，1991—2000年的年平均氣溫升高幅度達0.4 ℃，以冬季增溫幅度最大，為0.6 ℃；春季和秋季次之，夏季最小。2000年以后增溫幅度更大，年平均氣溫增幅為0.5 ℃，春季增溫最劇烈，高達0.8 ℃，秋季略小為0.6 ℃，其他兩季增幅較小。在21世紀10年代溫度持續(xù)增加，春季增幅高達1.3 ℃，相反冬季溫度出現(xiàn)負增長趨勢。

表2 1961—2014年懷遠縣季節(jié)平均氣溫年代變化 ℃

2.2 降水量變化趨勢

淮河流域是典型的中緯度副熱帶季風氣候區(qū)，降水豐沛，但降水量年際變率較大且有明顯的季性變化，使得淮河流域干旱、洪澇災害頻繁發(fā)生?；春恿饔蜓雌诮邓畬嶋H上就是東亞夏季風推進的產(chǎn)物，淮河流域降水主要集中在主汛期，主汛期平均降水量年際變率大，尤其是近10 a以來降水增加趨勢明顯，但其統(tǒng)計量未出現(xiàn)明顯的突變[16]。

懷遠年降水量的線性變化趨勢不明顯(圖2)，但年際變化明顯，尤其是相鄰年份間降水量差異較大，如1965和1966、1977和1978、1987和1988、1991和1992年以及2000和2001年，降水量相差均在500 mm以上，其中1987和1988年相差627 mm，為最大值。1977年懷遠年降水量達到歷史極小值，為455 mm；年降水量歷史極大值出現(xiàn)在1972年，為1 361.4 mm，極差為906.4 mm。從年代平均值來看，70年代(925 mm)和90年代(932 mm)降水量與歷年平均值(912 mm)近似，80年代為相對少雨期，僅為879 mm，21世紀初降水量則高達1 006 mm，雨量充沛。值得一提的是，2001年降水量值僅為541 mm，這與21世紀初平均值(1 006 mm)相差甚遠。總體而言，懷遠縣降水量20世紀60—90年代整體略有增加，年際變率較大；進入21世紀，降水顯著增加，這與淮河流域21世紀初8年5澇的結(jié)論一致[17]。

懷遠四季降水量呈現(xiàn)明顯季節(jié)性變化。圖3為1961—2014年四季降水量變化趨勢，春季降水明顯下降，10 a傾向率為-10.3 mm。其中，夏冬兩季降水量明顯增加，分別為9.5和5.4 mm，秋季降水量略有減少(-2.8 mm)。夏季作為年降水量的主要貢獻者，其變化趨勢與年降水量較為近似，60—70年代中葉降水量略小于歷年平均值，但年際變化明顯。其中1972年為近55 a來夏季降水最多年份，達到837 mm；70年代后期降水趨于平穩(wěn)，80年代為相對少雨期；90年代中后期到21世紀初期，降水量不斷增加，均值(563 mm)明顯大于歷年平均值(473 mm)。

圖2 安徽懷遠縣年降水量變化曲線

圖3 1961—2014年懷遠縣四季降水量變化趨勢

將1971—2000年30年平均降水量作為氣候平均態(tài)進行參考對比(表3)，對各年代與氣候態(tài)之間作差值分析。結(jié)果表明，懷遠年降水量大致呈低、高、低的年代際變化。20世紀70年代和80年代降水不斷減少，90年代和21世紀初降水不斷增加，但在21世紀10年代降水量又明顯減少。就季節(jié)變化而言，在降水量最多的21世紀初，春季降水量明顯小于20世紀60—70年代，而夏季降水量卻遠大于60—70年代，表明懷遠縣降水量越來越具有季節(jié)性，降水主要集中在主汛期(夏季)，其他季節(jié)的降水相對減少。

表3 1961—2014年懷遠縣季節(jié)降水量年代變化 mm

2.3 日照時數(shù)變化趨勢

日照時數(shù)是指日照時間的長短，一般用小時數(shù)來表示。王珂清等[18]研究表明，淮河流域年日照時數(shù)平均值約為2 177 h，年日照時數(shù)出現(xiàn)下降趨勢，其中夏季日照時數(shù)減少幅度最大。

由表4和圖4可見，懷遠近55 a來年日照時數(shù)整體呈線性減少的趨勢，10 a氣候傾向率為-79.9 h，年日照時數(shù)歷史極大值出現(xiàn)在1978年，數(shù)值達到2 466 h，極小值是2003年的1 530 h，極差為936 h。進一步分析得到，20世紀60和70年代的年日照時數(shù)減少不明顯，數(shù)值高于歷年平均值153 h，日照相對充足，90年代后期開始，年日照急劇減少，到21世紀初期，年平均日照時數(shù)減少到1 801 h，偏低歷年平均值151 h，處于日照時數(shù)相對偏少期。

圖4 安徽懷遠縣年日照時數(shù)變化曲線

表4 1961—2014年懷遠縣不同年代平均日照時數(shù) h

懷遠縣春、夏、秋、冬四季日照時數(shù)均呈現(xiàn)下降趨勢，10 a氣候傾向率分別為-42.0、-22.8、-13.3和-1.2 h。從多年平均來看，日照時數(shù)呈明顯的季節(jié)性變化，春、夏日照分別為548和589 h，時間較長，秋、冬則較短。結(jié)合表3可知，在20世紀90年代和21世紀初，夏季日照時數(shù)明顯減少。一方面因為夏季陰雨天氣增多，太陽輻射減少；另一方面隨降水的增加，大氣中水汽含量也明顯增加，其對太陽短波輻射的吸收率有所增加，日照時數(shù)減少。

2.4 其他基本氣象要素變化趨勢

2.4.1 相對濕度

近55 a來，懷遠縣的年平均相對濕度整體呈下降趨勢(圖5)，10 a氣候傾向率為-0.47%，從5年滑動平均曲線看出，各年代均出現(xiàn)了前期增加后期減少的周期性變化，2010—2014年相對濕度下降明顯，平均值為65.6%，總體明顯低于歷年平均值(71%)，2013年相對濕度達到極小值，僅為64%，低于歷年平均值7%；80年代相對濕度最高為72.4%，同時相對濕度最大的年份也出現(xiàn)在本年代，為1985年數(shù)值高達77%，比歷年平均值高6%，極差為13%。60年代到21世紀初，相對濕度圍繞歷年平均值在小范圍的波動變化，21世紀10年代以后開始明顯下降，相對濕度處于歷史偏少期。懷遠縣春、夏、秋三季平均相對濕度均呈現(xiàn)不同程度的減少，春季下降幅度最大，秋季次之，夏季最小，冬季卻略有增加，10 a四季傾向率分別為-1.26%、-0.72%、-0.21%和0.32%。春秋兩季相對濕度整體變化近似，20世紀60年代平均相對濕度整體減小，70—80年代變化相對穩(wěn)定，變化幅度不大，90年代波動變化劇烈，21世紀初期相對濕度明顯減少。同樣夏季也出現(xiàn)明顯下降的變化趨勢，冬季平均相對濕度波動幅度較大，與其他3個季節(jié)相較，相對濕度略有增加。

圖5 安徽懷遠縣年平均相對濕度變化曲線

2.4.2 風速

近55 a來，懷遠縣與全國的年平均風速下降趨勢相似，10 a傾斜率為-0.03 m·s-1，特別是60年代和21世紀10年代前期，風速減小最為明顯(圖6)。60年代平均風速減小，但總體處于相對較高的時期，其年代平均值為3.12 m·s-1，與歷年平均值(2.7 m·s-1)相比，高出0.42 m·s-1，20世紀80年代中期到90年代，年平均風速(2.43 m·s-1)相對偏小，低于歷年平均值，呈波動下降趨勢，21世紀初中期平均風速持續(xù)增大，在2006年達到近20年最大，為3 m·s-1，隨后又開始逐年減小。懷遠縣平均風速在四季均呈現(xiàn)持續(xù)下降的趨勢，10 a傾向率分別為-0.16、-0.10、-0.09、-0.13 m·s-1。其中春季下降幅度最大，冬季次之，夏季和秋季降幅近似。春冬兩季平均風速變化趨勢一致，20世紀60年代呈現(xiàn)明顯下降的趨勢，平均風速均在歷年平均值以上，70—90年代波動下降，平均風速在歷年平均值以下，到20世紀初期風速略有增加。

圖6 安徽懷遠縣年平均風速變化曲線

3 小結(jié)與討論

本文采用了懷遠縣1961—2014年氣溫、降水量、日照時數(shù)、相對濕度和風速資料，研究和分析近55 a懷遠縣基本氣象要素長期演變趨勢。

1961—2014年，懷遠縣氣溫整體呈波動上升趨勢，10 a氣候傾向率為0.17 ℃，“前冷后熱”特點十分顯著。四季平均氣溫也出現(xiàn)不同程度的增溫，夏季增溫幅度最小，春季是增溫最顯著時期，對年增溫貢獻率最大，冬季和秋季次之。

1961—2014年，懷遠縣年降水量整體略有增加，10 a傾向率為1.91 mm，20世紀60—90年代增加緩慢，進入21世紀，降水明顯增加，降水主要集中在夏季，其他季節(jié)的降水相對減少。

近55 a來，懷遠縣日照時數(shù)、相對濕度、平均風速均呈下降趨勢，10 a年氣候傾向率分別為-79.9 h、-0.47%、-0.03 m·s-1，對3個要素年下降貢獻率最大的季節(jié)分別為夏季、春季和春季。

近年來降水的增加和氣溫的升高，表明懷遠的氣候變化呈暖濕化的發(fā)展態(tài)勢，對本地區(qū)社會經(jīng)濟產(chǎn)生一定影響，尤其是高溫干旱等氣象災害的發(fā)生頻率和強度將會增強，對農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的影響更加明顯。