近38年(1982—2019)雷州半島近海氣候變化分析

彭美燕，許宇星，竹萬寬，杜阿朋，王志超

近38年(1982—2019)雷州半島近海氣候變化分析

彭美燕，許宇星，竹萬寬，杜阿朋，王志超

(1. 嶺南師范學(xué)院，生命科學(xué)與技術(shù)學(xué)院，廣東 湛江 524000；2. 國(guó)家林業(yè)和草原局桉樹研究開發(fā)中心，廣東湛江桉樹林生態(tài)系統(tǒng)國(guó)家定位觀測(cè)研究站，廣東 湛江524022)

為科學(xué)保護(hù)雷州半島近海海洋生態(tài)系統(tǒng)，為促進(jìn)當(dāng)?shù)亟?jīng)濟(jì)與海洋生態(tài)協(xié)調(diào)發(fā)展提供科學(xué)依據(jù)和理論指導(dǎo)。本文選取雷州半島1982—2019年的氣象資料，利用線性趨勢(shì)和累積距平方法，分析了雷州半島近38 a氣溫和降水的變化特征。結(jié)果表明：(1)雷州半島年平均氣溫呈上升趨勢(shì)，變化周期為2 a和3 a，且升溫速率低于全國(guó)平均升溫速率；(2)最高氣溫呈下降趨勢(shì)，夏季氣溫上升減弱；最低氣溫呈上升趨勢(shì)，暖冬現(xiàn)象明顯；(3)年降雨量呈上升趨勢(shì)，年際波動(dòng)與年代際波動(dòng)明顯。季節(jié)分布不均勻，降水主要集中在夏、秋季節(jié)，冬季的平均降水量最少，且夏秋季降水呈增加趨勢(shì)，而春冬季降水呈下降趨勢(shì)，表明秋旱減緩而春旱冬旱加劇的變化趨勢(shì)。

雷州半島；氣溫；降水；近海

雷州半島是我國(guó)的三大半島之一，地理位置優(yōu)越，港灣優(yōu)良，島嶼眾多，擁有長(zhǎng)約1 180 km的海岸線，占全國(guó)的8%以上。雷州半島海洋資源極其豐富，海洋生物種類繁多，其中常見的魚類有520余種，貝類547種，藻類有綠藻、藍(lán)藻、紅籬等10多種，紅樹林面積達(dá)2萬hm，珊瑚礁總面積14 378.5 hm，珊瑚礁區(qū)生物資源豐富。

氣候變化一直是全球較為關(guān)注的話題，由中國(guó)氣象局國(guó)家氣候中心發(fā)布的《中國(guó)氣候變化藍(lán)皮書2020》指出，與工業(yè)化前的全球平均氣溫相比，2019年的全球平均氣溫高出約1.1℃，1980年以來，每連續(xù)十年均比前一個(gè)十年更暖，全球變暖趨勢(shì)仍在繼續(xù)。

全球氣候變化主要是通過溫度和降水的變化來影響海洋生態(tài)系統(tǒng)。在海洋中珊瑚礁生態(tài)系統(tǒng)最為脆弱，受氣候以及各種環(huán)境因素的影響較大，珊瑚礁是氣候變化的第一個(gè)受害者。據(jù)統(tǒng)計(jì)，世界上20%的珊瑚礁遭到了不可逆轉(zhuǎn)的破壞，海面溫度升高引起的珊瑚白化是世界珊瑚礁數(shù)量迅速下降的重要原因。氣候變化影響海洋動(dòng)物的發(fā)育和繁殖，并改變生物的結(jié)構(gòu)。此外，氣候變化影響著紅樹林(Mangrove)的生長(zhǎng)和遷移，使紅樹林遭到大面積的破壞。

因此，本研究選取雷州半島氣象站1982—2019年的氣象數(shù)據(jù)，分析該區(qū)近幾十年來的近海氣候變化，有助于掌握該區(qū)的氣候變化趨勢(shì)及其規(guī)律，開展氣候變化成因分析和未來趨勢(shì)預(yù)測(cè)等的研究，為科學(xué)保護(hù)該區(qū)海洋生態(tài)系統(tǒng)提供科學(xué)依據(jù)并提出相應(yīng)的策略，促進(jìn)當(dāng)?shù)亟?jīng)濟(jì)與海洋生態(tài)協(xié)調(diào)發(fā)展。

1 材料與方法

1.1 資料來源

本文分析所用的1982—2012年的氣象資料來自于中國(guó)氣象科學(xué)數(shù)據(jù)共享服務(wù)網(wǎng)(選擇湛江站的觀測(cè)數(shù)據(jù))，2013—2019年的氣象資料來自氣象觀測(cè)臺(tái)站(湛江桉樹生態(tài)站實(shí)測(cè)數(shù)據(jù))。為分析雷州半島近38 a的近海氣候變化，選取的氣象指標(biāo)有氣溫和降雨量。

1.2 研究方法

1.2.1 線性趨勢(shì)

b是線性函數(shù)的斜率，表示氣候變量的傾向趨勢(shì)，b>0表示隨時(shí)間增加呈上升趨勢(shì)，b<0表示隨時(shí)間增加呈下降趨勢(shì)，b?10為氣候傾向率，用于定量描述氣候要素隨時(shí)間序列的趨勢(shì)變化特征，單位為某要素單位·10 a。

1.2.2 累積距平

對(duì)于序列，其某一時(shí)刻的累積距平表示為：

距平是某組數(shù)據(jù)中的某個(gè)數(shù)值與該組數(shù)據(jù)平均值的差值，若該差值為正則為正距平，反之則為負(fù)距平，距平值可以反映某一氣象要素在一定時(shí)期內(nèi)的數(shù)據(jù)與長(zhǎng)期平均值相比是處于高水平還是低水平。對(duì)n個(gè)時(shí)刻的距平值進(jìn)行累加，得到累積距平值，累積距平曲線呈上升趨勢(shì)，表示距平值增加，反之為距平值降低，根據(jù)曲線的波動(dòng)情況，能夠直觀地判斷氣象要素的變化趨勢(shì)。

2 結(jié)果與分析

2.1 氣溫變化特征

2.1.1 年平均氣溫的變化特征

由圖1可知，近38 a雷州半島的年平均氣溫為23.43℃，其中年平均氣溫最高為24.5℃(1998年)，年平均氣溫最低為22.4℃(2008年、2011年)，1982—2019年間雷州半島的年平均氣溫呈波動(dòng)上升的變化趨勢(shì)，變化周期為2 a和3 a，其平均氣溫傾向率為0.103℃·10 a?！吨袊?guó)氣候藍(lán)皮書(2020)》指出，1951—2019年中國(guó)年平均氣溫每年上升0.024℃，即平均氣溫傾向率為0.24℃·10 a，升溫速率明顯高于同期全球平均水平。整體而言，雷州半島的年平均氣溫變化趨勢(shì)與同期全國(guó)的年平均氣溫變化同步，且平均氣溫增長(zhǎng)率比全國(guó)低0.137℃·10 a。

圖1 1982—2019年雷州半島年平均氣溫線性變化趨勢(shì)

由圖2可知，以1996年為界，前期以負(fù)距平年為主，表明前期年平均氣溫低于多年平均值，氣溫上升趨勢(shì)緩慢，呈波動(dòng)上升趨勢(shì)；后期以正距平年為主，年平均氣溫高于多年平均值，氣溫上升趨勢(shì)較快。在2003—2014年間，累積距平線變化劇烈，12 a間累積距平值從2003年的5.5下降到2014年的3.3，年平均氣溫呈下降趨勢(shì)，而2014年以后，累積距平值的變化表現(xiàn)為上升趨勢(shì)，年平均氣溫上升。

圖2 1982—2019 年雷州半島年平均氣溫距平、累積距平變化趨勢(shì)

2.1.2 歷年最高、歷年最低氣溫的變化特征

圖3A和3B分別是1982—2019年間，雷州半島最高氣溫、最低氣溫線性變化趨勢(shì)圖。由圖3可知在1982—2019年間雷州半島最高氣溫傾向率為?0.027℃·10 a，最低氣溫傾向率為0.272℃·10 a。最高氣溫的變化趨勢(shì)與年平均氣溫、最低氣溫的變化趨勢(shì)不同，最高氣溫呈下降趨勢(shì)，表明在這38 a間雷州半島的夏季增溫減弱；年平均氣溫和最低氣溫均表現(xiàn)為上升的趨勢(shì)，最低氣溫的傾向率0.272℃·10 a高于平均氣溫的傾向率0.103℃·10 a，增溫幅度高于年平均氣溫，表明雷州半島近38 a暖冬現(xiàn)象比較明顯。

圖3 1982—2019年雷州半島最高氣溫、最低氣溫線性變化趨勢(shì)

2.2 降水的變化特征

2.2.1 年降水量變化特征

由圖4可知，雷州半島近38年的年平均降水量為1 704.03 mm，降水量?jī)A向率為43.962 mm·10 a，呈上升的變化趨勢(shì)。年際間的波動(dòng)和年代際變化較為明顯，1980年代降水量較少，雖然出現(xiàn)最大值，但總體呈下降趨勢(shì)的；1990年代降水量的波動(dòng)變化幅度最大，降水量相對(duì)較多；00年代降水量變化的幅度較大，出現(xiàn)最小值，是降水的低谷期；10年代降水量的變化比較平穩(wěn)，表現(xiàn)為小幅增加。

圖4 1982—2019年雷州半島年降水量線性變化趨勢(shì)

2.2.2 季節(jié)降水量的變化特征

按照春(3、4、5月)，夏(6、7、8月)，秋(9、10、12月)，冬(12、1、2月)對(duì)四季進(jìn)行劃分，對(duì)1982—2019年間雷州半島的季節(jié)降水量進(jìn)行線性趨勢(shì)分析，結(jié)果見圖5。近38 a雷州半島春季平均降雨量為123.8 mm，傾向率為?6.95 mm·10 a，下降趨勢(shì)明顯，年際間波動(dòng)較大，降雨量最低為52.4 mm(2015年)，最大為314.4 mm(1997年)；夏季平均降雨量為273.6 mm，傾向率為18.103 mm·10 a，上升趨勢(shì)明顯；秋季平均降雨量為134.6 mm，傾向率為10.65 mm·10 a，表現(xiàn)為上升的趨勢(shì)；冬季平均降水量為34.27 mm，傾向率為?2.38 mm·10 a，表現(xiàn)為下降的趨勢(shì)。

近38 a雷州半島降水在不同季節(jié)變化很大。降水主要集中在夏季和秋季，約占年降水量的72.09%，冬季平均降水量最少；各個(gè)季節(jié)的降水量均表現(xiàn)出明顯的年際波動(dòng)和年代際變化，波動(dòng)的幅度和趨勢(shì)與年降水量的變化基本同步，各個(gè)季節(jié)1990年代的降水量波動(dòng)幅度最大，降水量也是1980年代、1990年代、2000年代、2010年代四個(gè)年代中最多的；2010年代春、夏、秋季的降水量變化穩(wěn)定，而冬季的降水量變化較大，冬季的降水量變化在2000年代后期才相對(duì)穩(wěn)定。

圖5 1982—2019年雷州半島季節(jié)降水量線性變化趨勢(shì)

3 討論與結(jié)論

3.1 討論

從本文分析雷州半島的氣溫、降水兩個(gè)氣象要素來看，近38 a雷州半島的年平均氣溫呈上升趨勢(shì)，與全國(guó)同期的年平均氣溫變化同步，年平均氣溫的增長(zhǎng)速率低于全國(guó)的增長(zhǎng)率水平，屬全球氣候變化的背景下正常波動(dòng)。年降水量呈上升趨勢(shì)，年際間的波動(dòng)和年代際變化顯著，季節(jié)分布不均衡。

雷州半島位于中國(guó)大陸的最南端，地理位置優(yōu)越，海洋資源豐厚。年平均氣溫的升高可能會(huì)影響著海洋生物進(jìn)食和產(chǎn)卵的條件，從而進(jìn)一步影響著海洋生物的生長(zhǎng)發(fā)育。紅樹林屬于嗜熱的植物類群，氣溫的升高可能有利于紅樹林的生長(zhǎng)發(fā)育，改善原有紅樹林區(qū)的物種多樣性，促進(jìn)紅樹林的分布向著更高緯度的區(qū)域擴(kuò)張。近38 a雷州半島的氣溫具有夏季增溫減弱，冬季增溫加強(qiáng)的趨勢(shì)，這一現(xiàn)象可能有利于珊瑚的生長(zhǎng)，冬天比較溫暖，珊瑚被保護(hù)免于凍死，夏天氣溫下降，有利于珊瑚度夏。土壤中水的容量和鹽度影響紅樹植物和珊瑚的生長(zhǎng)；降水量的增加可使表層海水淡化，降低海水鹽度，攜帶大量沉積物堆積，改變珊瑚和紅樹林的生長(zhǎng)環(huán)境條件，從而影響珊瑚礁和紅樹林的生長(zhǎng)。但降水量年際間的波動(dòng)較大，難以形成較穩(wěn)定的生長(zhǎng)環(huán)境。

3.2 結(jié)論

通過以上分析，雷州半島近38 a氣溫和降水的變化規(guī)律如下：

(1)雷州半島年平均氣溫呈上升趨勢(shì)，與全國(guó)、全球年平均氣溫變化同步，升溫速率低于全國(guó)水平(0.24℃·10 a)，存在2 a和3 a的變化周期。

(2) 最高氣溫呈下降趨勢(shì)，夏季氣溫上升減弱；最低氣溫呈上升趨勢(shì)，增溫幅度高于年平均氣溫，暖冬現(xiàn)象顯著。

(3) 氣溫和降水在1990年代波動(dòng)較大，呈不穩(wěn)定趨勢(shì)。

(4) 年降水量呈上升趨勢(shì)，具有明顯的年際間的波動(dòng)和年代際變化，1990年代降水波動(dòng)最大，降水量較多，2000年代是降水的低谷期。

(5) 各個(gè)季節(jié)的降水量差異較大，降水主要集中在夏、秋季節(jié)，冬季的平均降水量最少，且夏秋季降雨呈增加趨勢(shì)，而冬春季降雨呈減小趨勢(shì), 表明秋旱減緩而春旱冬旱加劇的變化趨勢(shì)。

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Analysis of Changes in Leizhou Peninsula’s Offshore Climate Over the Past 38 Years (1982?2019)

PENG Meiyan, XU Yuxing, ZHU Wankuan, DU Apeng, WANG Zhichao

(1.;2.)

This study was carried out scientifically protect offshore marine ecosystems surrounding Leizhou Peninsula, and to provide a scientific basis and theoretical guidance for promoting the coordinated development of the local economy and marine ecology. Meteorological data of the Leizhou Peninsula from 1982 to 2019, were analysed using linear trend and cumulative anomaly methods to examine temperature and precipitation changes in this region over the past 38years. The results showed that: (1) annual average temperatures showed a rising trend whilst the rate of warming over this period was lower than China’s national average rate of warming, the change period were 2 and 3 years; (2) the highest annual temperatures showed a downward trend while rises in mean summer temperatures showed a weakening trend and lowest temperatures showed a rising trend with an obvious tendency for increasingly warm winters; (3) annual rainfall showed an upward trend with obvious inter-annual and inter-decadal fluctuations. The seasonal distribution of precipitation over this period showed no clear patterns of change, with precipitation mainly concentrated in summer and autumn. Winter precipitation was lower than that of the other three seasons, and both summer and autumn precipitation showed an increasing trend whilst spring and winter precipitation showed downward trends. The latter trends indicate that the autumn drought is becoming less severe while there is an increased tendency for occurrence of drier spells during spring and winter.

Leizhou Peninsula; temperature; precipitation; offshore

X16

A

10.13987/j.cnki.askj.2021.01.011

廣東省林業(yè)科技創(chuàng)新項(xiàng)目(2018KJCX014)；廣西科技重大專項(xiàng)(桂科AA17204087-9); 廣東省林業(yè)科技創(chuàng)新平臺(tái)項(xiàng)目(2020-KYXM-09)；廣東湛江桉樹林生態(tài)系統(tǒng)國(guó)家定位觀測(cè)研究站運(yùn)行項(xiàng)目(2020132008)

彭美燕(1998— )，女，大學(xué)，主要從事海洋資源開發(fā)技術(shù)研究，E-mail: 13680478636@163.com

王志超(1988— )，男，碩士，助理研究員，從事森林生態(tài)水文學(xué)研究，E-mail: wzc2254@163.com