鄒城市生態(tài)氣候資源分析研究

張寧馨

鄒城市氣象局，山東鄒城 273500

鄒城市位于山東省西南部，東倚沂蒙山區(qū)，西臨魯西平原，地貌類型大體分為低山丘陵和山前傾斜平原兩類，四季分明、降水集中，雨熱同步，屬暖溫帶大陸性季風(fēng)氣候。作為著名教育家、思想家孟子的故鄉(xiāng)，鄒城市既是中國優(yōu)秀旅游城市，又是國家歷史文化名城[1]，歷史遺產(chǎn)眾多，包括7處國家級(jí)文物保護(hù)單位，28處省級(jí)文物保護(hù)單位等[2]。轄內(nèi)不僅文化底蘊(yùn)深厚，自然資源也極為豐富，農(nóng)業(yè)基礎(chǔ)較好，尤其是鄒東山區(qū)近1 000 km2，森林、山岳、濕地、湖泊、果園、農(nóng)場(chǎng)等生態(tài)資源種類齊全[3]。尤其是鄒西太平鎮(zhèn)曾是山東最大的采煤塌陷區(qū)，而近年來政府秉持可持續(xù)發(fā)展的生態(tài)理念，將“綠水青山就是金山銀山”在實(shí)踐中變?yōu)楝F(xiàn)實(shí)。通過大力治理，于2018年建成了太平國家濕地公園[4-5]。依托其文化、資源交相輝映的自身優(yōu)勢(shì)，打造優(yōu)秀旅游城市、生態(tài)宜居城市成了鄒城城市規(guī)劃目前和未來的發(fā)展目標(biāo)，而生態(tài)氣候資源則是首要大環(huán)境[6]。

因此，擬從降水、氣溫、風(fēng)等3個(gè)方面對(duì)鄒城市生態(tài)氣候資源進(jìn)行分析，以期歸納鄒城地區(qū)生態(tài)氣候資源特征，為鄒城市生態(tài)氣象保障服務(wù)提供理論基礎(chǔ)，為城市規(guī)劃建設(shè)提供參考依據(jù)。

1 資料與方法

采用鄒城轄區(qū)內(nèi)國家氣象觀測(cè)站，16個(gè)區(qū)域站2009—2021年降水、氣溫、風(fēng)等日觀測(cè)數(shù)據(jù)資料。數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)分析采用Excel 2019軟件進(jìn)行，氣溫和降水的空間分布采用GIS反重力加權(quán)插值方法，利用ArcGIS平臺(tái)處理，風(fēng)玫瑰圖通過Origin 2017軟件繪制。

2 鄒城市生態(tài)氣候資源分析

2.1 氣溫變化特征分析

鄒城市2009—2021年的年平均氣溫為15.1℃，年平均日最低氣溫為10.4℃，年平均日最高氣溫為20.5℃。圖1為鄒城市年平均氣溫、年平均日最高氣溫及年平均日最低氣溫變化，整體表現(xiàn)為多波動(dòng)趨勢(shì)，年平均氣溫、年平均日最高氣溫、年平均日最低氣溫的線性趨勢(shì)擬合都呈現(xiàn)出顯著的上升趨勢(shì)，R2分別達(dá)到了0.797、0.807、0.734，其中，以年平均日最高氣溫的傾向率最大，R2最大，上升趨勢(shì)最為明顯。這表明在近13年內(nèi)鄒城市氣溫顯著上升，這與全球變暖的大背景趨勢(shì)相吻合。

圖1 鄒城市年平均氣溫、年平均日最高氣溫及年平均日最低氣溫的變化趨勢(shì)

分析鄒城市月平均氣溫、月平均日最高氣溫及月平均日最低氣溫變化可知（圖2），2009—2021年，鄒城市月平均氣溫、月平均日最高氣溫及月平均日最低氣溫最高值均出現(xiàn)在7月，分別為27.7℃、32.5℃、23.7℃；最低值均出現(xiàn)在1月，分別為0.6℃、5.6℃、-3.8℃。全年氣溫夏季最高，呈現(xiàn)出春季逐漸升溫，至夏季溫度最高，之后溫度又降低的趨勢(shì)。

圖2 鄒城市月平均氣溫、月平均日最高氣溫及月平均日最低氣溫的變化趨勢(shì)

2.2 降水變化特征分析

2009—2021年，鄒城市年平均降水量為663.8 mm。從近13年鄒城市降水量逐年變化可以發(fā)現(xiàn)（圖3），降水量變化波動(dòng)劇烈。降水量最高的年份在2021年，達(dá)到了970.9 mm，降水量最低的年份在2012年，只有512 mm。對(duì)逐年降水量做線性擬合發(fā)現(xiàn)，近13年降水量呈現(xiàn)出微弱的上升趨勢(shì)，但變化并不明顯。

圖3 鄒城市年降水量變化

圖4為2009—2021年鄒城市逐月平均降水量的變化趨勢(shì)，可以看出各月的降水量差異巨大，降水量最多的月份為7月，降水量達(dá)202.4 mm，最低為1月，降水量只有1.0 mm。總體來說，鄒城市的降水主要集中在夏季（6—8月）3個(gè)月，曲線呈現(xiàn)出先增再減的趨勢(shì)。夏季降水量占全年的50%以上，為51.1%。

圖4 鄒城市月降水量的變化趨勢(shì)

圖5為2009—2021年鄒城市年降水量的空間分布情況。從圖5可以看出，年降水量由西至東呈現(xiàn)逐漸增加的趨勢(shì)，年降水量最高的地區(qū)包括鄒城市區(qū)，出現(xiàn)在降水普遍較少的西部地區(qū)，這是由于城市化發(fā)展造成城區(qū)下墊面不透水面積增加，蒸發(fā)小、耗熱小，城區(qū)建筑材料易儲(chǔ)熱、不利散熱，人類生活、生產(chǎn)活動(dòng)向空中釋放大量熱量形成城市熱島，促使城區(qū)上空的大氣層結(jié)變得不穩(wěn)定，易產(chǎn)生熱力對(duì)流。此時(shí)，空氣中水汽充足，容易產(chǎn)生降水。因此，城區(qū)的降水量大于郊區(qū)。而張莊鎮(zhèn)至城前鎮(zhèn)一帶也屬于較高降水量地區(qū)是因?yàn)闁|部為丘陵地區(qū)，容易形成地形雨。

圖5 鄒城市年降水量的空間分布

2.3 風(fēng)的變化特征分析

2009—2021年鄒城市年平均風(fēng)速為1.3 m/s，年平均日最大風(fēng)速為3.8 m/s，風(fēng)速較小。從鄒城市年平均風(fēng)速及年平均日最大風(fēng)速的變化（圖6）可以看出，逐年風(fēng)速呈波動(dòng)式變化，年平均風(fēng)速和年平均日最大風(fēng)速的變化趨勢(shì)是一致的，最大值均在2021年，分別為1.6和4.5 m/s，最小值均出現(xiàn)在2011年，分別為1.1和3.4 m/s。從線性擬合趨勢(shì)來看，年平均風(fēng)速和年平均日最大風(fēng)速均呈現(xiàn)微弱的上升趨勢(shì)，但趨勢(shì)并不顯著。從圖7可以看出，月平均風(fēng)速和月平均日最大風(fēng)速逐月變化的趨勢(shì)是一致的。月平均風(fēng)速和月平均日最大風(fēng)速最大值均出現(xiàn)在3月，分別為1.8和4.0 m/s，最小值均出現(xiàn)在9月，分別為0.9和2.3 m/s。總體呈現(xiàn)出“增加—減少—增加”的趨勢(shì)，即春季風(fēng)速最大，隨后夏秋季風(fēng)速減小，到冬季風(fēng)速又增大。

圖6 鄒城市年平均風(fēng)速及年平均日最大風(fēng)速變化

圖7 鄒城市月平均風(fēng)速及月平均日最大風(fēng)速變化

圖8為鄒城地區(qū)2009—2021年風(fēng)向風(fēng)速頻率風(fēng)玫瑰圖，可以發(fā)現(xiàn)，鄒城市的日最大風(fēng)主風(fēng)向?yàn)槲鞅憋L(fēng)，2～4 m/s的風(fēng)占比最大，為52.8%；其次為0～2 m/s的風(fēng)，占比為25.4%。

圖8 鄒城市日最大風(fēng)玫瑰圖

根據(jù)2009—2021年鄒城市年平均風(fēng)速和年平均日最大風(fēng)速的空間分布可以發(fā)現(xiàn)，年平均風(fēng)速和年平均日最大風(fēng)速較大的區(qū)域面積小，分布零散，主要集中在城區(qū)，這是由于城區(qū)植被少，下墊面主要為鋼筋混凝土水泥建筑物、柏油路面等，比熱容小，加上城區(qū)人類活動(dòng)頻繁，放熱大，因此容易引起近地層大氣迅速升溫，形成對(duì)流，增加空氣流動(dòng)。而郊區(qū)下墊面主要為植被，比熱容高，人類活動(dòng)相對(duì)少，釋放熱量較少，空氣流動(dòng)相對(duì)慢。

3 結(jié)論

（1）鄒城市年平均氣溫、年平均日最高氣溫、年平均日最低氣溫的線性趨勢(shì)擬合均呈現(xiàn)出顯著的上升趨勢(shì)，其中年平均日最高氣溫的傾向率最大，上升趨勢(shì)最為明顯。年平均氣溫、年平均日最高、最低氣溫均呈現(xiàn)從西至東逐漸降低的趨勢(shì)，最高值都出現(xiàn)在鄒城城區(qū)，其中，年平均氣溫最高氣溫出現(xiàn)在鄒城城區(qū)；年平均日最低氣溫最高值出現(xiàn)在鄒城城區(qū)、嶧山鎮(zhèn)西南部及香城鎮(zhèn)東北部。

（2）鄒城市的降水主要集中在夏季（6—8月）3個(gè)月，曲線呈現(xiàn)出先增再減的趨勢(shì)。夏季降水量占全年的50%以上。年降水量由西至東呈現(xiàn)逐漸增加的趨勢(shì)，年降水量最高的地區(qū)包括鄒城市區(qū)和張莊鎮(zhèn)至城前鎮(zhèn)一帶。但東部丘陵地區(qū)水分易流失，干旱情況較西部地區(qū)明顯，應(yīng)增加水利設(shè)施建設(shè)，種植耐旱作物。

（3）鄒城市月平均風(fēng)速和月平均日最大風(fēng)速最大值均出現(xiàn)在3月，最小值均出現(xiàn)在9月?？傮w呈現(xiàn)出“增加—減少—增加”的趨勢(shì)，即春季風(fēng)速最大，隨后夏秋季風(fēng)速減小，至冬季風(fēng)速又增大的過程。鄒城市的日最大風(fēng)主風(fēng)向?yàn)槲鞅憋L(fēng)，城區(qū)的風(fēng)速要大于郊區(qū)。