近60年淮河流域典型等值界線時空分布特征研究

芮廣軍 張玲玲 楊會寧

摘 要：為揭示淮河流域典型等值界線時空分布規(guī)律，以淮河流域1959—2018年氣象觀測數(shù)據(jù)為基礎(chǔ)，選用1月0℃等溫線和800mm等降水量線，通過線性回歸、MK突變檢驗分析等時間序列分析方法，利用ArcGIS平臺，進行過渡帶等值界線年代尺度的時空特征分析。結(jié)果表明：（1）1959—2018年年均溫總體呈上升趨勢，氣溫變化范圍為13.3～15.8℃，氣溫傾向率為0.226℃/10a，1月氣溫變化范圍為-2.41～3.65℃，傾向率高于年均溫。（2）近60年降水量均值為878.64mm，呈現(xiàn)緩慢上升趨勢（2.97mm/10a），變化范圍為567.22～1243.93mm。（3）從空間年代際分布特征來看，等值線整體震蕩范圍位于淮河以北地區(qū)，0℃等溫線由中部向北部遷移，800mm等降水量線整體向西北移動。等降水量線從西向東呈放射狀分布，降水的空間變率較大。（4）MK突變分析表明研究區(qū)水熱變化趨勢不同步，降水量變化更為復(fù)雜。

關(guān)鍵詞：淮河流域;等值線;MK檢驗;變化趨勢

中圖分類號 P467文獻標識碼 A文章編號 1007-7731（2020）22-0139-06

Abstract：This study is based on the meteorological observation data of the Huaihe River basin from 1959 to 2018，choose 1 month 0 ℃ isothermal line and 800 mm rainfall，by linear regression，MK mutation test analysis，time series analysis methods，such as using ArcGIS platform，carries on the transitional zone contour line s scale characteristics of space and time analysis，reveals the Huaihe River Basin is a typical contour line space-time distribution rule.The results showed that ：（1）from 1959 to 2018，the average annual temperature showed an overall rising trend，the temperature range was 13.3～15.8℃，the temperature trend rate was 0.226℃/10a，the temperature change range in January was -2.41～3.65℃，the trend rate was higher than the average annual temperature.（2）In recent 60 years，the average precipitation was 878.64mm，showing a slowly rising trend（2.97mm/10a），and the variation range was 567.22～1243.93mm.（3）From the perspective of spatial decadal distribution characteristics，the oscillation range of the contour line as a whole is located in the area north of Huaihe River，the 0 ℃ isotherm migrates from the middle to the north，and the 800mm isothermal line moves to the northwest as a whole.The iso-precipitation line is radially distributed from west to east，and the spatial variability of precipitation is large.（4）MK mutation analysis showed that the hydrothermal change trend in the study area was out of sync，and the precipitation change was more complex.

Key words：Huaihe River Basin;Isoline;Mann-Kendal mutation test;Changing trend

氣候變化不僅是全球普遍關(guān)注的環(huán)境問題，也是影響世界政治經(jīng)濟的重要問題。由對IPCC第五次評估報告的分析可知，過去一個世紀，我國平均地表溫度上升了1.20℃，近半個世紀，我國地表溫度的上升趨勢為0.23℃/10a，總上升溫度和上升趨勢均高于全球平均水平（0.85℃和0.12℃/10a）[1]。同時，對我國水循環(huán)也造成了改變，對干濕條件下的氣候分布格局產(chǎn)生了重要影響，甚至可能引起重要轉(zhuǎn)變，從而影響到區(qū)域尺度的干濕格局和氣候邊界變化[2-5]。

淮河流域不僅是南北氣候過渡、海陸相和高低緯度3種過渡地帶的交疊地區(qū)，也是農(nóng)業(yè)耕作水田旱地的交錯分布區(qū)，水熱資源時空分布不均，地表水熱過程差異顯著。在全球變暖背景下，淮河流域氣候變化具有顯著的氣候響應(yīng)[6-8]。作為典型的南北氣候過渡帶，其水熱變化也是近年來的研究熱點[9-13]。對淮河流域氣溫和降水的研究也表明，流域年均溫普遍上升，年降水量略有減少，降水日數(shù)明顯減少[11，13]。然而，目前的研究大多集中在氣候變化的時空過程上，對某一氣候因子即溫度或降水的分析，對氣候變化的總體規(guī)律、變化趨勢、變化周期和未來變化規(guī)律的研究較少。

根據(jù)1959—2018年的降水等值空間分布（圖6），等降水量線值由東南向西北降低，與季風(fēng)降水方向一致。降水量最小值為開封的616mm，最大值為霍山的1370mm，相差754mm。從降水分布圖上可以看出，淮河流域南部地區(qū)受山地地形影響，等降水線密集，降水空間變化大;中部為平原，等降水線稀疏，空間變化小?；春恿饔蚩傮w氣候空間變化較小，部分地區(qū)受山地影響，氣候變化強烈。

3.2.2 等值線年代際空間分布特征 20世紀60年代1月0℃等溫線位于淮河流域中部，途經(jīng)鄭州、亳州、蘇州。受地形影響，山地附近等溫線向南突出，整體與緯線平行。與20世紀60年代相比，70年代1月0℃等溫線整體向北移動，并穿過平原地區(qū)，因此等溫線相對平緩。80年代，0℃等溫線繼續(xù)向北移動，經(jīng)過鄭州、開封、碭山、徐州附近。1990—1999年，0℃等溫線向北移動，曲線明顯彎曲。經(jīng)過日照，等溫線與東部邊緣區(qū)域一致。2000—2009年，0℃等溫線相比90年代西部及中部部分南移，東部發(fā)生北移，經(jīng)過碭山、日照，整體等溫線向南傾斜。2010—2018年，0℃等溫線向南傾部分發(fā)生北移，與90年代的0℃等溫線多次相交，呈W型曲線。從不同年份1月0℃等溫線分布來看，東北地區(qū)受山地地形影響，等溫線密集。整個等溫線向北移動，氣溫呈上升趨勢，反映了淮河流域?qū)θ蜃兣膮^(qū)域響應(yīng)，0℃等溫線自淮河流域中部向北移動。

1959—1969年的800mm等降水量線位于淮河流域北部地區(qū)，經(jīng)過碭山、沂源附近。與60年代相比，70年代的800mm等降水量線，發(fā)生南移，彎曲程度加大，經(jīng)過亳州、駐馬店、徐州附近。上世紀80年代，平衡水線進一步向南移動到淮河流域中部地區(qū)，曲線變緩，經(jīng)過西華、蘇州、贛榆。90年代的等降水量發(fā)生北移，與70年代的等降水量線發(fā)生部分重合，彎曲程度較大，經(jīng)過莒縣。2000—2009年的等降水量繼續(xù)北移，為各年代800mm等降水量位置最北部，西部曲線有彎曲，東部區(qū)域較為平滑。2010—2018年，800mm等降水量線發(fā)生南移，與20世紀90年代和60年代的曲線相似，彎曲程度一樣，經(jīng)過徐州、臨沂、莒縣附近?？偟膩碚f，800mm等降水量線整體向西北方向移動，等降水量線由西向東輻射。東南至西南地區(qū)受山區(qū)地形影響，雨量較大。等降水量水線密集，區(qū)域降水總體差異增大，降水空間變化增大。

3.3 溫度變化趨勢 根據(jù)1959—2018年1月均溫的Mann-Kendal突變檢驗圖（圖9a），1975—1985年之間UF和UB有5個曲線交點，表明1975—1985年流域1月氣溫呈突變上升和下降趨勢。1984年以后，流域氣溫呈上升趨勢。1959—2018年的均溫如圖9b所示，UF和UB的曲線交點在1998年出現(xiàn)。在置信區(qū)間內(nèi)，UF曲線在1998年以后向正方向變化，表示1998年后淮河流域的年均溫出現(xiàn)了突發(fā)性的氣溫上升，與全球氣候變暖相一致。由圖9b可知，UF與UB的曲線交點為8個，流域內(nèi)降水趨勢多次發(fā)生突變，呈現(xiàn)出上升與下降的交替狀態(tài)。

在1978年前，一月均溫和年均溫均為下降趨勢，在1988年后，一月均溫和年均溫均為上升趨勢，體現(xiàn)了氣溫變化的一致性。從圖9c可知，降水量處于上升下降的交替狀態(tài)，與氣溫變化不具有一致性，說明了淮河流域水熱變化復(fù)雜性的加劇，易造成旱澇災(zāi)害。

4 結(jié)論

（1）年均氣溫總體呈波動上升趨勢，1994年前后淮河流域年均氣溫距平差異較大，呈現(xiàn)出前低后高的趨勢。從1月氣溫來看，均值在2010—2018年之前整體呈上升趨勢，2010—2018年突然下降，總體為上升趨勢。

（2）年平均降水量呈緩慢上升趨勢，降水距平變化顯示流域年平均降水量并未產(chǎn)生明顯差異。

（3）從等值線空間分布來看，淮河流域整體氣候空間變化小，部分地區(qū)受山區(qū)地形影響，氣候變化劇烈。從不同年代的1月0℃等溫線分布來看，東北部地區(qū)受山區(qū)地形影響，等溫線密集。整體等溫線北移，氣溫呈上升趨勢，體現(xiàn)淮河流域?qū)θ驓夂蜃兣膮^(qū)域響應(yīng)，0℃等溫線由淮河流域中部移至北部。800mm等降水量線整體向西北移動，多條等降水量線呈現(xiàn)從西向東的放射狀，東南和西南地區(qū)受山地影響，多地形雨，等降水量線密集，整體區(qū)域降水差值變大，降水的空間變化加大。

（4）年均氣溫的升高，1月0℃等溫線的北移，體現(xiàn)了淮河流域?qū)θ驓夂蜃兣臍鉁仨憫?yīng)。降水的空間變化變大，且MK突變檢驗分析出降水量趨勢發(fā)生多次突變，處于突變上升和突變下降的交替狀態(tài)，說明了淮河流域水熱變化復(fù)雜性的加劇，體現(xiàn)了全球氣候變化的極端性。

參考文獻

[1]IPCC. Climate Change 2013：the physical science basis，the sum-mary for policymakers of the working group i contribution to the Fifth Assessment Report[M]. New York：Cambridge Univer-sity Press，2013.

[2]Iglesias A，Sánchez B，Garrote L，et al. Towards adaptation to climate change：water for rice in the coastal wetlands of Do?ana，southern Spain[J]. Water Resour Manag，2017：1-25.

[3]Mahlstein I，Daniel J S，Solomon S. Pace of shifts in climate regions increases with global temperature[J]. Nature Climate Change，2013，3（8）：739-743.

[4]胡琦，董蓓，潘學(xué)標，等.1961-2014年中國干濕氣候時空變化特征及成因分析[J].農(nóng)業(yè)工程學(xué)報，2017，33（6）：124-132.

[5]O'Gorman P A，Schneider T. The physical basis for increases in precipitation extremes in simulations of 21st-century climate change[J].Proceedings of the national academy of sciences of the united states of America，2009，106：14773–14777.

[6]葉正偉，紀旭，劉育秀.典型南北氣候過渡帶地區(qū)氣溫的時間變化特征——以淮河流域為例[J].中國農(nóng)業(yè)資源與區(qū)劃，2018，39（03）：122-131.

[7]葉正偉，劉育秀.南北氣候過渡視角下的淮河流域氣溫空間分布與演化特征[J].水電能源科學(xué)，2018，36（05）：1-5.

[8]田立鑫，韓美，徐澤華，孔祥倫，朱繼前.近50年淮河流域氣溫時空變化及其與PDO的關(guān)系[J].水土保持研究，2019，26（06）：240-248.

[9]顏雅瓊，申雙和.近50多年來淮河流域氣候水分盈虧時空變化[J].氣象科學(xué)，2019，39（04）：457-466.

[10]牛繼強，林昊，張婷婷.淮河流域水資源時空分布格局研究[J].河南學(xué)，2017，35（08）：1323-1329.

[11]趙丹，張葉暉，劉俊杰.淮河流域近58年降水特征分析[J].水電能源科學(xué)，2018，36（11）：9-13.

[12]陸陽，尹劍，鄒逸江，等.淮河流域近50年來氣候變化及突變分析[J].世界科技研究與發(fā)展，2016，38（04）：814-820.

[13]王懷軍，潘瑩萍，陳忠升.1960-2014年淮河流域極端氣溫和降水時空變化特征[J].地理科學(xué)，2017，37（12）：1900-1908.

[14]林冰.氣候變暖背景下的小區(qū)域氣溫變化特征分析[C].中國氣象學(xué)會.第35屆中國氣象學(xué)會年會 S6 應(yīng)對氣候變化、低碳發(fā)展與生態(tài)文明建設(shè).中國氣象學(xué)會：中國氣象學(xué)會，2018：279-288.

[15]程軍奇.近52年甘肅黃土高原極端降水事件的變化特征[D].蘭州：西北師范大學(xué)，2013.

[16]彭思晴.利用氣溶膠垂直廓線和地面水平能見度反演氣溶膠光學(xué)厚度的方法[D].昆明：云南大學(xué)，2016. （責(zé)編：王慧晴）