上海浦東惠南鎮(zhèn)1956—2020年氣溫和降水的變化特征

陳掌明

(上海市浦東新區(qū)氣象局，上海 201399)

氣候是人類賴以生存的最重要的自然環(huán)境組成部分，氣候變化對(duì)自然生態(tài)系統(tǒng)和社會(huì)經(jīng)濟(jì)系統(tǒng)都會(huì)產(chǎn)生深遠(yuǎn)的影響。近百年來(lái)，氣候變暖以及暖冬被普遍關(guān)注，關(guān)于氣候變化的研究逐漸增多，氣候?qū)W家對(duì)我國(guó)近代氣候變化規(guī)律進(jìn)行研究認(rèn)為，自20世紀(jì)70年代后期，我國(guó)大部分地區(qū)氣溫升高明顯，降水呈減少趨勢(shì)[1-2]；上海奉賢地區(qū)2000年以來(lái)暖冬氣候趨勢(shì)較為明顯[3]。

惠南鎮(zhèn)地處浦東新區(qū)東南部的濱海地帶，比鄰上海臨港開(kāi)發(fā)區(qū)，因位于長(zhǎng)江三角洲東緣、北亞熱帶南緣，具有獨(dú)特的自然地理環(huán)境和氣候特色，既有海洋性氣候特色，也有亞熱帶季風(fēng)氣候特色，氣候溫暖濕潤(rùn)，溫度和降水變化基本同季，但氣候年際變化較大，臺(tái)風(fēng)、暴雨等災(zāi)害性天氣比較頻繁。因此，探明該鎮(zhèn)氣候變化規(guī)律具有重要的意義。利用浦東惠南氣象站1956年建站以來(lái)的氣象觀測(cè)資料，分析1956—2020年全年和各季氣溫和降水的年(代)際氣候變化特征，旨在為浦東惠南鎮(zhèn)工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)以及提升防災(zāi)減災(zāi)能力提供參考。

1 資料與方法

1.1 氣象資料

1956—2020年氣象資料來(lái)源于浦東惠南國(guó)家一般氣象站，包括逐日氣溫和降水量。春、夏、秋、冬四季的值分別為3—5月、6—8月、9—11月、12月至次年2月的合計(jì)平均。氣溫、降水量多年平均值如無(wú)特別說(shuō)明，是指1956—2020年65年觀測(cè)數(shù)據(jù)的統(tǒng)計(jì)值。

1.2 分析方法

采用線性回歸分析、趨勢(shì)分析、累計(jì)距平法等數(shù)理統(tǒng)計(jì)方法，分析統(tǒng)計(jì)惠南鎮(zhèn)近65年的氣溫、降水變化特征。

2 結(jié)果與分析

2.1 氣溫變化特征

2.1.1 氣溫分布及年際變化 1956—2020年年平均氣溫為16.0℃，最高17.5℃(2020年)，最低14.9℃(1957年、1972年、1976年)，極差2.6℃。年平均最高氣溫均值19.9℃，最高21.4℃(2020年)，最低18.3℃(1957年)，極差3.1℃。年平均最低氣溫均值12.8℃，最高14.5℃(2016年)，最低11.6℃(1962年、1972年、1980年)，極差2.9℃。從圖1看出，惠南鎮(zhèn)1956—2020年年平均最高氣溫、最低氣溫和年平均氣溫均同步呈極顯著上升趨勢(shì)，其中，平均最低氣溫上升最快，線性傾向率為0.35℃/10a；平均氣溫次之，線性傾向率為0.32/10a；最高氣溫增溫最小，線性傾向率為0.29℃/10a，三者傾向率均通過(guò)α=0.01水平的顯著性檢驗(yàn)，說(shuō)明惠南鎮(zhèn)近65年來(lái)氣候存在明顯的變暖趨勢(shì)。

圖 1 惠南鎮(zhèn)1956—2020年年平均氣溫、最高氣溫、最低氣溫的年際變化

2.1.2 氣溫距平變化 從圖2看出，惠南鎮(zhèn)年平均氣溫距平累計(jì)值呈“V”型變化，從1956年起氣溫距平累計(jì)值呈逐年下降，20世紀(jì)80年代末至90年代前期基本在負(fù)方向上增加，負(fù)距平累積值達(dá)到谷底(―19℃左右)，90年代中期開(kāi)始逐年回升，至2020年回升到0℃以上。說(shuō)明惠南鎮(zhèn)近65年年平均氣溫以1989年為界可分為2個(gè)變化階段，1989年之前偏冷，之后偏暖。對(duì)惠南鎮(zhèn)近65年年平均氣溫分段求線性趨勢(shì)，年平均氣溫1956—1989年34年的年平均氣溫總體呈上下波動(dòng)，氣候傾向率接近于0℃/10a，年平均氣溫大多低于多年平均值；1990—2020年31年的年平均氣溫呈明顯上升變化趨勢(shì)，氣候傾向率為0.38℃/10a，通過(guò)α=0.01水平的顯著性檢驗(yàn)，年平均氣溫大多高于多年平均。

圖 2 惠南鎮(zhèn)1956—2020年年平均氣溫距平累積曲線和分段趨勢(shì)變化

2.1.3 四季氣溫變化 從表1看出，惠南鎮(zhèn)近65年來(lái)，年和四季平均氣溫、最高氣溫、最低氣溫均表現(xiàn)出不同程度的上升趨勢(shì)，其趨勢(shì)系數(shù)均通過(guò)α=0.01水平的顯著性檢驗(yàn)。從氣候傾向率看，冬、春季平均氣溫氣候傾向率均達(dá)0.42℃/10a，春季最高氣溫、冬季最低氣溫氣候傾向率分別達(dá)0.50℃/10a和0.48℃/10a。表明，在氣候變暖背景下，春季以最高溫度、冬季以最低氣溫上升趨勢(shì)最為顯著，冬季表現(xiàn)為暖冬增多的氣候特征且溫差變化趨小。

表1 惠南鎮(zhèn)1956—2020年全年和四季的氣溫變化

2.2 降水量變化特征

從表2可看出惠南鎮(zhèn)1956—2020年全年和四季降水量的變化情況。

表2 惠南鎮(zhèn)1956—2020年全年和四季降水量

2.2.1 年降水量變化 惠南鎮(zhèn)1956—2020年年平均降水量為1 181.9 mm，最多年降水量達(dá)2 024.6 mm，最少年降水量?jī)H654.7 mm，極差達(dá)1 369.9 mm。從圖3看出，年降水量總體呈波動(dòng)略有增多趨勢(shì)，其氣候傾向率為52.37 mm/10a，趨勢(shì)系數(shù)為0.37，通過(guò)α=0.01水平的顯著性檢驗(yàn)。從年降水量年代際變化看，惠南鎮(zhèn)20世紀(jì)50年代后期降水量變化平緩，50年代后期平均年降水量1 163.1 mm，接近多年平均值；進(jìn)入60年代后年降水量減少，至70年代均處于偏少階段，60—70年代平均為1 045.4 mm，比多年平均值少1成左右；80—90年代年呈增多趨勢(shì)，平均1 222.8 mm，比多年平均值略偏多；進(jìn)入21世紀(jì)，年降水量波動(dòng)幅度加大且呈明顯增多趨勢(shì)，2001—2010年平均年降水量1 180.2 mm，與多年平均值持平，2011—2020年平均年降水量達(dá)1 384.2 mm，比多年平均值偏多近2成，為惠南鎮(zhèn)1956年建站以來(lái)降水量最多的年代。

圖 3 惠南鎮(zhèn)1956—2020年年降水量的年際變化

2.2.2 四季降水量變化 惠南鎮(zhèn)以夏季降水量最大，占全年降水量的37.8%；冬季最少，僅占14.1%；春季降水量(占比25.2%)略多于秋季(占比22.9%)。四季降水量中秋季的離散系數(shù)最大，其次是冬季和夏季，3個(gè)季節(jié)的降水量離散系數(shù)均超過(guò)40%，表明降水量變化幅度均較大。

從表3看出，惠南鎮(zhèn)1956—2020年四季降水量以夏季增多趨勢(shì)最明顯，氣候傾向率為48.49 mm/10a；冬季其次，呈略增多趨勢(shì)，氣候傾向率為11.87 mm/10a，夏季和冬季趨勢(shì)系數(shù)均通過(guò)α=0.01水平的顯著性檢驗(yàn)，春季降水量呈不顯著的減少趨勢(shì)，氣候傾向率為―10.49 mm/10a，秋季降水量則基本無(wú)變化。說(shuō)明降水量增多主要集中在夏季，并預(yù)計(jì)未來(lái)夏季降水量可能存在增多的變化趨勢(shì)。

表3 惠南鎮(zhèn)1956—2020年四季降水量的線性趨勢(shì)

2.2.3 四季降水量的年代際變化 從表4看出，春季20世紀(jì)50年代后期和80年代的降水量偏多，60—70年代呈逐年代減少變化，90年代至21世紀(jì)頭20年降水量又呈逐年代減少變化，特別是2011—2020年降水量為各年代最少。夏季從20世紀(jì)50年代后期至70年代降水量偏少，以60年代最少，80年代開(kāi)始偏多，90年代和2011—2020年降水量明顯偏多，2011—2020年達(dá)65年來(lái)最高值。秋季20世紀(jì)50年代后期至60年代降水量偏多，之后直到2001—2010年降水量以偏少為主，2011—2020年大幅增多，達(dá)近65年來(lái)最高值。冬季不同年代變化趨勢(shì)不同，20世紀(jì)50年代后期至80年代降水量經(jīng)歷正常-偏少的交替變化過(guò)程，90年代至21世紀(jì)頭20年降水量呈逐年代增多趨勢(shì)，2011—2020年達(dá)最高值。

表4 惠南鎮(zhèn)1956—2020年各季降水量距平年代變化值 mm

3 小結(jié)

惠南鎮(zhèn)1956—2020年年平均、最高、最低氣溫均呈極顯著上升趨勢(shì)，其中，最低氣溫上升最快，平均氣溫次之，最高氣溫相對(duì)較為緩慢。四季中冬、春季增溫最快，秋季次之，夏季最為緩慢，其中，冬季最低氣溫顯著升高，是導(dǎo)致21世紀(jì)以來(lái)暖冬氣候的最主要原因。1956—2020年65年中以20世紀(jì)80年代末(1989年)為界，之前年平均氣溫處于波動(dòng)偏冷周期，之后急劇升溫進(jìn)入變暖周期。平均氣溫線性傾向率為0.32℃/10a，略高于全國(guó)的增溫幅度(0.27℃/10a)，且明顯高于江南地區(qū)的增溫幅度(0.19℃/10a)。[4]

惠南鎮(zhèn)1956—2020年年降水量呈略有增多趨勢(shì)，具體表現(xiàn)為20世紀(jì)50年代后期偏少，60—70年代顯著減少，80—90年代平穩(wěn)略偏多，2000年之后降水大幅偏多，年際變化幅度也明顯加大，2011—2020年降水量達(dá)到最高值，預(yù)示未來(lái)年降水量存在增多趨勢(shì)。四季降水量以夏季最多，占全年降水量的近37.8%；冬季最少，占14.1%。夏季和冬季降水量總體均呈波動(dòng)上升趨勢(shì)，趨勢(shì)系數(shù)均通過(guò)α=0.01水平的顯著性檢驗(yàn)，夏季降水量增加幅度最多，其次是冬季，春季降水呈不顯著減少趨勢(shì)，秋季降水幾乎沒(méi)有變化。