張家川縣近40年氣溫、降水變化特征研究

馮祥

摘要 根據(jù)張家川國家氣象觀測站1980—2019年每月氣溫和降水資料，詳細(xì)分析了張家川近40年的溫度和降水量變化情況?；诖耍y(tǒng)計分析了張家川氣候變化的特征。結(jié)果顯示：張家川氣候在20世紀(jì)90年代出現(xiàn)過突變，張家川的氣溫逐漸升高，但是降水量開始減少。根據(jù)年平均最高氣溫和年平均最低氣溫天數(shù)可知，全年氣溫偏冷的概率逐漸降低，相反高溫概率逐漸上升，降水量偏少的概率與氣溫偏冷的概率變化存在相似的趨勢。

關(guān)鍵詞 氣候突變;氣溫;降水

中圖分類號：P468 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：B 文章編號：2095–3305（2021）07–0064–03

氣候?qū)θ藗兩詈蜕a(chǎn)具有重要影響，隨著全球氣溫升高，人們對氣候環(huán)境的關(guān)注日益增加。根據(jù)國內(nèi)一些氣候?qū)W家對我國氣候變化規(guī)律的研究，全國大部分地區(qū)氣溫出現(xiàn)升高趨勢，降水量則出現(xiàn)減少趨勢。例如，林學(xué)椿等[1]通過研究我國氣候變化規(guī)律可知，我國年平均氣溫以每10年0.04℃的傾向率上升，但降水量以每10年12.66 mm的速度減少。氣溫升高和降水減少不僅會導(dǎo)致人們的生活環(huán)境變得越來越惡劣，還會導(dǎo)致荒漠化，侵占農(nóng)作物種植土壤。因此，研究地區(qū)氣溫和降水量變化特征，有利于提高氣候預(yù)報的準(zhǔn)確率，同時還能防災(zāi)減災(zāi)。

1 資料與方法

1.1 工程概況

張家川回族自治縣位于甘肅省東南部、天水市東北部，平均海拔2 011.4 m，正常年景年降雨量約519.3 mm，年平均氣溫8.1℃左右[2]。基于張家川國家氣象觀測站近40年的統(tǒng)計數(shù)據(jù)，分析張家川地區(qū)氣溫和降水的變化特征，分析張家川不同季節(jié)和時段的氣溫與降水變化規(guī)律，分析氣溫和降水對當(dāng)?shù)剞r(nóng)作物的影響，為當(dāng)?shù)亻_展農(nóng)業(yè)活動提供一定的指導(dǎo)。

1.2 研究方法

本次研究的所有資料主要來自張家川國家氣象觀測站數(shù)據(jù)。統(tǒng)計方法如下：

（1）將張家川近40年的氣象數(shù)據(jù)按照季節(jié)統(tǒng)計分析，作出平滑曲線圖;

（2）以10年為一個階段，對張家川不同年代、不同季節(jié)的要素特征變化趨勢進(jìn)行統(tǒng)計作圖;

（3）對歷年變化趨勢采用多項式（3階）的非線性擬合，且計算得出趨勢線具體表達(dá)結(jié)果[3]。

2 氣溫、降水變化特征研究

2.1 氣溫變化特征

2.1.1 年平均最低氣溫 根據(jù)氣象站統(tǒng)計數(shù)據(jù)，將張家川近40年的年平均最低氣溫和每年的四季平均氣溫作圖（圖1）。整體來看，張家川年平均最低氣溫呈上升趨勢，冬季平均最低氣溫變化趨勢不明顯，而夏季平均最低氣溫明顯升高。張家川春秋兩季的最低平均氣溫相差不大，秋季平均最低氣溫要略高于春季。

2.1.2 年平均最高氣溫 根據(jù)張家川近40年平均最高氣溫變化趨勢圖（圖2）可知，張家川冬季平均最高氣溫波動較大，從整體上看，呈現(xiàn)微弱的升高趨勢。夏季平均最高氣溫則升高趨勢明顯，其平均最高氣溫在20世紀(jì)90年代后超過了25℃。與平均最低氣溫相反，張家川春季平均最高氣溫要稍高于秋季平均最高氣溫。

2.1.3 氣溫變化特征分析 結(jié)合圖1和圖2可知，張家川氣溫變化是逐漸上升的，且在20世紀(jì)80年中期開始出現(xiàn)劇變，升溫明顯。到90年代中期，張家川氣溫升高超過了0.05顯著性水平的臨界線，反映了張家川氣溫上升的趨勢非常明顯，特別是年平均最高氣溫，上升高達(dá)6℃。1994年前后是張家川氣溫突變的關(guān)鍵節(jié)點，通過與西北地區(qū)氣溫變化對比分析可知，其氣溫變化特征非常相似，但是張家川地區(qū)氣溫突變發(fā)生的時間要比西北地區(qū)晚5年左右[4]。進(jìn)一步分析張家川在氣溫突變前后的氣溫距平可知，1994年前的氣溫距平序列的均值為-0.3℃，而1994年后的平均氣溫距平的相應(yīng)值為0.7℃。結(jié)合對張家川年平均氣溫多項式擬合結(jié)果來看，其相關(guān)系數(shù)為0.806，在今后幾年，其氣溫還將會出現(xiàn)上升的趨勢[5]。

2.2 降水變化特征

2.2.1 降水的年際變化特征 根據(jù)張家川近40年降水量變化情況（圖3）可知，近40年來，張家川降水量呈下降趨勢，特別是冬季降水量，幾乎是逐漸減少。夏季降水量在不同的年份變化非常大，但可以看出，其降水總量在不斷下降。張家川秋季降水量要大于春季，處于夏季與冬季之間。

2.2.2 降水量變化特征分析 根據(jù)降水量變化趨勢圖可以看出，在1986年、1992年、2013年，張家川降水量發(fā)生了明顯的突變。在近40年內(nèi)，張家川降水量呈現(xiàn)出鋸齒狀的變化趨勢，20世紀(jì)90年代整體出現(xiàn)下降趨勢，但21世紀(jì)初期，其降水量又開始增加。結(jié)合降水量距平數(shù)據(jù)可知，1994年超過了0.05顯著性水平的臨界值，說明90年代張家川降水量下降趨勢非常明顯，且該地區(qū)開始進(jìn)入降水異常減少時期，直到1998年才開始出現(xiàn)增加趨勢[6]。張家川位于天水市北部，其降水突變持續(xù)時間將近5年。根據(jù)氣溫變化趨勢可知，在變暖之前，張家川降水距平百分率的均值為3.9%，而變暖后的降水距平百分率均值為-10%。此外，張家川地區(qū)的降水距平百分率自20世紀(jì)90年代后開始逐漸下降，變暖前后的降水距平百分率相差高達(dá)14%。這反映了張家川在氣候變暖后，降水量也開始減少。但是在進(jìn)入21世紀(jì)后，張家川降水又開始增加，根據(jù)多項式擬合趨勢可知，自2003年以后，張家川年總降水量逐漸增加。因此，張家川今后幾年的降水量還會持續(xù)增加，同時隨著氣溫的上升，該地區(qū)將會出現(xiàn)濕熱化的趨勢[7-9]。

3 結(jié)束語

20世紀(jì)90年代初期，張家川氣溫和降水都發(fā)生了突變，該地區(qū)開始進(jìn)入顯著變暖時期，且變暖后的平均氣溫較之前要高1℃～2℃;此外，降水量的變化使張家川地區(qū)開始進(jìn)入降水顯著減少時期，且降水距平百分率降低接近14%，持續(xù)時間長達(dá)5年之久。這表明張家川地區(qū)氣溫和降水的概率出現(xiàn)了顯著變化。

氣候變化會對地區(qū)的農(nóng)業(yè)生產(chǎn)造成一定的影響。特別是北方地區(qū)，氣溫升高，天氣變暖，會縮短冬小麥和油菜的生長周期。根據(jù)當(dāng)?shù)剞r(nóng)業(yè)生產(chǎn)數(shù)據(jù)分析，20世紀(jì)90年代后，張家川地區(qū)冬小麥平均生長周期要比80年代少10 d左右，而冬油菜等農(nóng)作物的整個生長周期減少了1個月左右。由于變暖，冬油菜在冬季生長周期縮短了約24 d。隨著氣溫升高，冬小麥和冬油菜的死亡率也逐漸下降，冬油菜能夠在不利的氣候條件下縮短生長周期，農(nóng)民開始對其進(jìn)行推廣種植。但是，暖冬也會導(dǎo)致冬小麥等作物的春化作用不足，發(fā)育不良，影響作物產(chǎn)量。不僅如此，氣候變暖為田間病、蟲等提供了良好的滋生條件，加重了田間管理任務(wù)。隨著氣溫升高，降水量也逐步增加，張家川地區(qū)的濕熱化問題加劇，對人們的生活環(huán)境和農(nóng)作物生長均造成一定的影響。

參考文獻(xiàn)

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責(zé)任編輯：黃艷飛

Study on the Change Cha-racteristics of Temperature and Precipitation Changes in Zhangjiachuan County in the past 40 years

FENG Xiang （Zhangjiachuan County Meteorological Bureau， Tianshui， Gansu 741500）

Abstract Based on the monthly tempe-rature and precipitation data of Zhangjiachuan National Meteorological Observatory from 1980 to 2019， the changes of temperature and precipitation in Zhangjiachuan in recent 40 years are analyzed in detail. Based on this， the characteristics of climate change in Zhangjiachuan are statistically analyzed. The results show that there was a sudden change in the climate of Zhangjiachuan in the 1990s. The temperature of Zhangjiachuan gradually increased， but the precipitation began to decrease. According to the number of days of annual average maximum temperature and annual average minimum temperature， the probability of annual cold temperature gradually decreases， on the contrary， the probability of high temperature gradually increases， and the probability of less precipitation has a similar trend with the probability of cold temperature.

Key words Climate mutation; Wei River basin; Temperature; Precipitation