氣候變化對江門市高溫和旱澇災(zāi)害的影響

余興湛 何佳苗 劉升源 黃亦青

摘要 通過江門市1967～2016年的年平均溫度、降水和逐日氣象災(zāi)害資料，分析江門市高溫和旱澇災(zāi)害與氣候變化的聯(lián)系。結(jié)果表明：江門市從20世紀(jì)80年代后期開始緩慢增暖，90年代后期開始顯著上升，對溫度距平值進(jìn)行M-K突變檢驗(yàn)，發(fā)現(xiàn)溫度在1988年突變。溫度突變后，出現(xiàn)高溫次數(shù)明顯增大，高溫災(zāi)害風(fēng)險(xiǎn)升高，出現(xiàn)洪澇和干旱災(zāi)害風(fēng)險(xiǎn)無明顯變化。不過春、秋兩季降水量和小雨、中雨日數(shù)隨時(shí)間變化呈減少趨勢，意味著春、秋兩季干旱風(fēng)險(xiǎn)升高。此外，還發(fā)現(xiàn)在1983～2000年，氣候變化對江門市溫度變化的影響不明顯，在1983年前氣候變化對江門市溫度升高有抑制作用，在2000年后有促進(jìn)作用。

關(guān)鍵詞 全球變暖;高溫;洪澇;干旱;江門

中圖分類號(hào) P426.6 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼 A

根據(jù)IPCC第五次氣候變化評估報(bào)告指出[1]，全球地表持續(xù)升溫，1880～2012年全球平均溫度已升高0.85℃[0.65～1.06℃];在過去30年，每10年地表溫度的增暖幅度高于1850年以來的任何時(shí)期。在全球氣候變暖的背景下，因?yàn)閺?fù)雜的地理環(huán)境和氣候分布格局，使不同區(qū)域上的氣候變化存在著巨大的差異性[2]。廣東氣候變化的特征主要表現(xiàn)在：降水變率加大，旱澇災(zāi)害頻繁;極端天氣氣候事件及其引發(fā)的氣象災(zāi)害造成的經(jīng)濟(jì)損失顯著增大等[3]。江門市位于珠江三角洲西部，屬亞熱帶季風(fēng)型氣候，受到多種天氣系統(tǒng)的相互影響，降水比較充沛，但太陽輻射強(qiáng)、溫度高、土壤蒸發(fā)強(qiáng)烈、地形復(fù)雜，是氣候變化的敏感區(qū)域，多高溫、洪澇、干旱等災(zāi)害性天氣。2015年江門臺(tái)山市南部就出現(xiàn)嚴(yán)重的冬春連旱，生活生產(chǎn)用水嚴(yán)重缺乏，大部分農(nóng)田受旱;而在同年7月20日上川島出現(xiàn)了特大暴雨，日雨量高達(dá)770mm，相當(dāng)于年平均降水量的1/3，刷新了江門地區(qū)的日降水紀(jì)錄。這些現(xiàn)象表明，氣候變化已對區(qū)域經(jīng)濟(jì)和人民生活造成重大的危害。但到目前為止，并沒有相關(guān)的專業(yè)人員對氣候變化給江門地區(qū)高溫和旱澇災(zāi)害的影響進(jìn)行分析。本文重點(diǎn)討論氣候變化對江門市高溫、洪澇和干旱氣象災(zāi)害變化影響及其與氣候變化之間的可能聯(lián)系，為江門市天氣預(yù)報(bào)及防災(zāi)減災(zāi)提供參考。

1 研究對象和方法

本文研究利用1967～2016年江門市6個(gè)人工觀測站的平均降水和溫度資料、廣東省AGROS系統(tǒng)中逐日氣象災(zāi)害統(tǒng)計(jì)資料和取自美國國家海洋和大氣管理局氣候數(shù)據(jù)中心（National Climate Data Centre）的全球溫度距平序列資料[4]。采用線性趨勢分析、M-K突變檢驗(yàn)，一元線性回歸等方法[5]，探討氣候變化對江門市高溫、洪澇和干旱氣象災(zāi)害變化影響及其與氣候變化之間的可能聯(lián)系。

2 江門市氣候變化概況

2.1 溫度變化

總的來說，近50年來江門市的年平均溫度呈顯著上升的趨勢，速率為0.28℃/10a，其增暖趨勢與華南地區(qū)和全國的增溫趨勢比較一致，但速率明顯比它們大[6-8]。對江門市年平均溫度進(jìn)行M-K突變檢驗(yàn)，發(fā)現(xiàn)溫度在1988年出現(xiàn)突變（圖2）。以1988年作為分界，分析1967～1987年和1988-2016年的溫度變化趨勢，發(fā)現(xiàn)在1967～1987年溫度的變化趨勢不是很明顯，年平均溫度為21.9℃。1988年開始溫度緩慢上升，90年代后期升溫趨勢顯著，1988～2016年平均溫度為22.7℃，1999和2015年的平均溫度都為23.4℃，為歷史的最高值（圖1）。

2.2 降水變化

江門市年平均降水量隨時(shí)間未呈現(xiàn)出明顯趨勢（圖3），各個(gè)時(shí)間段的降水變化趨勢基本與廣東省的降水變化趨勢相似[8-10]，但年降水量為2029.5mm，明顯比廣東省年平均降水量偏多。另外，江門市年平均降水量分布呈現(xiàn)出明顯的南多北少的特點(diǎn)（圖4），其中西南部的恩平市年平均降水量為2536.2mm，為全省之最。50年平均降水日數(shù)為150.8d，總體呈顯著減少趨勢，趨勢系數(shù)達(dá)5.4次/10a，90年代后幾乎都是負(fù)距平（圖5）?？偟膩碚f，降水總量變化不大，但降水日數(shù)明顯減少，表明降水過程具有加劇的趨向，出現(xiàn)洪澇與干旱災(zāi)害可能性增大。

3 江門市氣象災(zāi)害的變化

3.1 高溫災(zāi)害

江門市的溫度突變出現(xiàn)在1988年，為了更加了解全球氣候變化對氣候?yàn)?zāi)害的影響，下面重點(diǎn)分析溫度突變前后高溫災(zāi)害發(fā)生次數(shù)的差異。

根據(jù)《廣東省農(nóng)業(yè)氣象災(zāi)害預(yù)警信息發(fā)布方法（暫行）》，把日最高溫度≥35℃或者日平均溫度≥30℃為一次高溫過程，持續(xù)天數(shù)1～2d為輕度，持續(xù)3～4d為中度，持續(xù)天數(shù)≥5d為重度。

根據(jù)統(tǒng)計(jì)，江門市發(fā)生高溫過程的次數(shù)隨時(shí)間未呈現(xiàn)出明顯趨勢。溫度突變后，江門市發(fā)生高溫過程的日數(shù)、各個(gè)等級(jí)的次數(shù)都明顯多于突變前，突變后平均每年出現(xiàn)高溫的次數(shù)為突變前2倍多，而出現(xiàn)重度高溫的次數(shù)更為顯著（表1）。近10年來，江門市出現(xiàn)高溫過程的次數(shù)明顯增多，與廣東省高溫日數(shù)的增長趨勢相似[11]。說明溫度突變后，江門市出現(xiàn)高溫過程的次數(shù)明顯增加，且過程還存在一定的強(qiáng)化趨勢，高溫災(zāi)害風(fēng)險(xiǎn)顯著上升。

3.2 洪澇災(zāi)害

根據(jù)《廣東省農(nóng)業(yè)氣象災(zāi)害預(yù)警信息發(fā)布方法（暫行）》，把1日降雨量≥100mm，<150mm或過程總雨量≥200mm，<250mm定為洪澇輕度;把1日降雨量150mm，<250mm或過程總雨量250mm，<350mm定為洪澇中度;把1日降雨量≥250mm或過程總雨量≥350mm，定為洪澇重度。

與高溫過程次數(shù)一樣，洪澇次數(shù)隨時(shí)間未呈現(xiàn)出明顯趨勢。溫度突變前后平均每年出現(xiàn)的過程日數(shù)和發(fā)生各個(gè)等級(jí)的洪澇的次數(shù)無太大差異，突變后平均每年出現(xiàn)洪澇的總次數(shù)比突變前多0.1次，主要表現(xiàn)為重度洪澇次數(shù)的略微增加。說明溫度突變后極端降水具有輕微加劇的趨向，洪澇災(zāi)害的風(fēng)險(xiǎn)無明顯變化。

3.3 干旱災(zāi)害

采用標(biāo)準(zhǔn)化前期降水指數(shù)（SAPI）和常年平均相對濕潤度指數(shù)（M）構(gòu)建的逐日氣象干旱指數(shù)（DI）[12]，把-0.5

3.4 旱澇變化趨勢

由上可知，江門市年降水總量變化不明顯，但是降水日數(shù)的頻率不斷的減小，為了找出造成江門市降水日數(shù)減少的原因，下面對各級(jí)降水日數(shù)的變化進(jìn)行分析。

從各級(jí)降水日數(shù)的變化來看（圖6～9）大雨、暴雨日數(shù)的年變化不大，比較平穩(wěn)，所以出現(xiàn)洪澇的風(fēng)險(xiǎn)沒有減少。不過小雨、中雨的日數(shù)則呈現(xiàn)出明顯減少趨勢，其中小雨更為明顯，減少趨勢達(dá)到-4.4d/10a。通過分析發(fā)現(xiàn)，小雨、中雨日數(shù)的減少是造成總降水日數(shù)減少的原因，它們約占總降水日數(shù)的82%，所以小雨、中雨日數(shù)的減少使得干旱的風(fēng)險(xiǎn)升高。這看似與干旱頻率統(tǒng)計(jì)分析的結(jié)果相矛盾。進(jìn)一步分析發(fā)現(xiàn)，夏、冬季節(jié)的雨量隨時(shí)間呈增加的趨勢，春、秋季節(jié)的雨量隨時(shí)間呈減少的趨勢，而小雨、中雨日數(shù)的減少主要也出現(xiàn)在春、秋兩季，表明江門市干旱災(zāi)害存在季節(jié)性差異，春、秋兩季的干旱災(zāi)害風(fēng)險(xiǎn)升高。

4 氣候變化對江門市氣候的影響

為了解氣候變化對江門市氣候影響的作用，將江門市溫度異常的原因解釋為氣候變化對江門市溫度的影響和江門市溫度的自身變率2部分，其關(guān)系表示如下：

T=T1+T2，

T2=aX+b，

式中，T表示江門市溫度異常，T1表示江門自身變率，T2表示全球氣候變率，X表示全球溫度異常系數(shù)[15]。

利用全球年平均溫度用一元線性回歸分析的方法排除掉氣候變化對江門市溫度的作用便得到江門市溫度的自身變率。用江門市溫度變化實(shí)況與自身變率進(jìn)行對照（圖9），發(fā)現(xiàn)它們隨時(shí)間變化的趨勢非常的相似，表明江門市自身變率是造成江門市溫度異常變化的主要因素。此外，在1983～2000年，它們的擬和程度非常的好，可見這一段時(shí)間氣候變化對江門市溫度的作用不明顯，江門市自身的變率對江門市溫度變化起主要作用。在1983年前，氣候變化對江門市溫度上升有抑制作用，但在2000年后，氣候變化對江門市溫度升高有促進(jìn)作用，而江門市自身變率依舊表現(xiàn)出繼續(xù)變暖的情況，表明21世紀(jì)后溫度的升高是由氣候變化和江門市自身變率一起影響造成的。

5 討論

（1）江門市在80年代后期溫度開始緩慢上升，90年代后期升溫趨勢顯著。另外，對溫度距平值進(jìn)行M-K突變檢驗(yàn)，發(fā)現(xiàn)溫度在1988年突變。據(jù)此進(jìn)一步分析了溫度突變前后極端高溫事件發(fā)生的次數(shù)，發(fā)現(xiàn)突變后江門市出現(xiàn)的高溫過程日數(shù)、各個(gè)等級(jí)的次數(shù)都明顯多于突變前，突變后平均每年出現(xiàn)高溫的次數(shù)為突變前的2倍多，重度高溫尤為明顯，表明溫度突變后出現(xiàn)高溫災(zāi)害風(fēng)險(xiǎn)明顯升高。

（2）江門市年降水量隨時(shí)間未呈現(xiàn)出明顯趨勢，但降水日數(shù)明顯減少，表明降水過程具有加劇的趨向，出現(xiàn)洪澇與干旱災(zāi)害可能性增大。溫度突變后，出現(xiàn)洪澇和干旱災(zāi)害風(fēng)險(xiǎn)無明顯變化。不過春、秋兩季降水總量和小雨、中雨日數(shù)都隨時(shí)間呈減少趨勢，表明春、秋兩季干旱災(zāi)害風(fēng)險(xiǎn)升高。

（3）將江門市溫度異常的原因解釋為氣候變化對江門市溫度的影響和江門市溫度的自身變率2部分。江門市自身變率是造成江門市溫度異常變化的主要因素;在1983年前，全球氣候變化對江門市溫度升高有抑制作用，但在2000年后，氣候變化對江門市溫度升高有促進(jìn)作用，而江門市自身變率依舊表現(xiàn)出繼續(xù)變暖的情況，表明21世紀(jì)后，溫度的升高是由氣候變化和江門市自身變率一起影響造成的。

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