吉林省40年来气温和降水的变化_廉毅
第8卷 第2期 1997年5月
应用气象学报
Q U A RT ER L Y JO U RN A L O F AP PL IED M ET EOR OL O GY
Vol. 8, No. 2 M ay 1997
吉林省40年来气温和降水的变化廉 毅 安 刚 王 琪
(吉林省气象科学研究所, 长春130062)
X
倪超玉 袭祝香
(吉林省气候中心, 长春130062)
提 要
选用吉林省有代表性的10个测站, 用功率谱方法分析其40年来季节降水和气温趋势变化. 结果表明, 吉林省气候短周期变化与东亚季风的年际振荡准3. 5年(Q T O ) 和准2年(Q BO ) 周期基本是一致的. 10年际季节气温变化表明, 冬季较50年代明显变暖, 升温2℃左右, 而夏季升温较弱, 但与50～70年代的夏季低温周期相比, 80年代以来则进入一个相对暖的周期. 夏季副热带季风进退对吉林省的夏季气温和降水影响很大. 关键词:气温 降水 振荡周期
引 言
吉林省地处中纬度, 位于40°45′～46°10′N , 东有长白山与日本海毗邻, 总地势由东部海拔2700m 下降到西部大兴安岭脚下的130m, 其间为广大的松辽平原, 平原区与山区面积比率约为1∶1. 5, 也是我国高度差较大的省份之一. 吉林省位于我国东北区中部, 属大陆温带季风气候区[1], 冬夏温差很大. 董敏利用美国国家气象中心(NM C ) 的格点风资料对全球及热带平均环流研究表明, 吉林省850和1000hPa 水平流场盛行风, 冬季为西北风, 夏季为西南风. 陈隆勋等对于东亚季风气候年际振荡特征, 已做了专门论述, 并将这种气候振荡对吉林省的影响进行了抽样分析. 本文选用了有代表性的白城、双辽、前郭、三岔河、四平和长春(代表中西部松辽平原区) , 吉林、通化、松江和延吉(代表东南部山区) 等10个测站, 用功率谱方法分析其40年左右季节降水总量和季节平均气温趋势变化. 并试图从观测入手分析吉林省气候低频振荡与东亚季风年际振荡的关联, 从而为深入了解吉林省气候变化规律提供一种途径, 亦便于与我国季风气候显著的省份进行比较, 使我国季风气候研究更细划一些.
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应 用 气 象 学 报 8卷198
1 降水季节总量的年际变化主要特征
1. 1 夏季降水总量年际短周期振荡特征
从10个测站的夏季(6～8月) 降水总量功率谱分析, 有7个站年际振荡以准3. 5年(QTO ) 为主, 其次是准2年(QBO ) , 均通过95%信度检验. 从图1可见, 四平、长春、通化和延吉等4个站QTO 是最显著的, 余下的周期还有5年左右、准2年、7年左右和11年左右. 夏季降水总量是东亚季风最主要的特征量之一, 吉林省上述10个站年际振荡周期与东亚季风年际振荡周期是相同的
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图1 夏季降水总量功率谱(a) 四平(b) 长春(c) 延吉(d) 通化(实线为功率谱周期, 虚线
为通过95%信度检验值)
Fig . 1 Po wer spectr um o f t otal pr ecipitation in summer at (a ) Siping (b ) Changchun
(c ) Y anji, and (d ) T o ng hua (solid line:power s pectr um, dash ed line:95%
confidence)
1. 2 冬季降水总量年际振荡特征
功率谱曲线表明吉林、通化、白城、延吉和双辽QBO 最为显著. 长春和四平也具有QBO 特征, 信度也通过95%, 但功率谱值较小, 主周期则表现为11年(QEO). 10个测站有7个测站功率谱信度通过95%, 它们亦仍有Q TO 特征, 但功率谱值较小(图略). 1. 3 春、秋季降水总量年际振荡特征
由10个站的春季和秋季降水总量的功率谱分析, 可以得出7年和11年(QEO) 振荡为主要周期的特征.
1.
2期 廉 毅等:吉林省40年来气温和降水的变化 199
10个测站夏季降水总量10年际的变化表明, 90年代以来绝大多数站的降水量比50年代减少了20～70mm (见表1). 70年代和90年代前期均相对处于少雨期, 但1994、1995年两年夏季吉林省中南部某几个地区集中暴雨的强度却陡增, 仍然造成东辽河和第二松花江上游的洪涝灾害. 从图2(a ) 可见, 以长春为代表的吉林省中部平原夏季降水总量的年际变化及时间序列拟合趋势表明, 70年代前多雨年占主导地位; 而70年代和90年代少雨年占主导地位. 从图2(b ) 可见, 以通化为代表的吉林省中南部长白山区夏季降水总量的年际变化及时间序列拟合趋势表明, 它与长春的情况基本一致, 但唯独1995年夏季降水总量剧增, 造成了建国以来罕见的集中暴雨洪峰灾害. 其成因是西北太平洋副高脊线北跳到30°N 以北且持续了近二周的时间, 其后部辐合带较强的上升运动区与副热带季风暖湿气流(850hPa 上H se 值为348K) 锋生区相叠置, 引发了吉林省中南部4场持续性和重复性大暴雨[5]. 而位于吉林省西部的白城, 1995年夏季降水量则陡降为113m m(见图2(c) ) , 反映了1995年吉林省夏季降水时空分布差异是十分显著的.
表1 吉林省10站1951～1994每10年夏季降水量(mm )
Table 1 Ten -year averaged summer rainfall (mm ) of 10stations in Jilin during 1951～1994
1952～1960
白城前郭三岔河四平双辽长春吉林
通化延吉松江
317*346*417459*[1**********]1*288**435
1961～1970
[***********][1**********]9
1971～1980
[***********][1**********]3
1981～1990
[***********][1**********]3
1991～1994
[***********][1**********]3
平均[***********][1**********]4
90s-50s -15
4-38-52-11-23-46-72
5-22
注:*资料从1954年开始**资料从1959年开始
1. 5 东亚副热带季风对吉林省夏季降水的影响
陈隆勋等指出, 1979年6月影响我国大陆的季风主要有两支, 一支是来自印度和孟加拉湾的西南季风, 另一支是副热带高压西侧转向的西南季风, 两支气流各附有一个H se 大值带[6]. 吉林省主要受副高西侧转向的西南季风影响, 选定850hPa 上336～340K 的H se 作为影响吉林省副热带夏季风的前沿. 作了1985年5～9月沿120°E 和110°E 附近的850hPa 上二张H se 候平均时空剖面图, 并与文献[2]所作的1979年4～10月沿着110°E 850hPa 候平均H se 时空剖面图(图略) 相比较发现, 1979年吉林省夏季气温稍低且降水少, 而1985年吉林省夏季气温比1979年稍高, 大多数测站夏季降水是建国以来的极大值或次极大值年(见图2). 另外还发现, 1979年336K 线越过40°N 有1候, 最北界到达43°N, 而1985年336K 线越过40°N 却有11个候, 最北界超过43°N (图略). 1985年沿120°E 的剖面图(见图3) 表明, 336K 线从7月第2候开始已明显进入吉林省境内, 接近长春南部43°N 附近, 7月第5候已越过长春并持续到7月第6候, 340K 线在7月第5候到达吉林省南部(与沈阳同一个纬度). 1985年7月第2候到8月第2候, 吉林省共降5,
应 用 气 象 学 报 8卷200
图3 1985年5～9月沿120°E 附近850hPa H se 候平均时空剖面图(细实线为等H se 线, 间隔
为4K)
Fig . 3 Cr oss -sectio n o f 5-day av erag ed H se ov er 850hPa along 120°E dur ing M ay -Septem-ber , 1985(interval:4K)
另外, 还计算了1951～1980年各年夏季风强度指数S MI 与吉林省几个测站夏季降水相关系数. 结果表明, 四平和吉林2个测站相关系数0. 43～0. 44, 置信度均在95%[6]
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出夏季风强度指数S MI 与吉林省的夏季降水相关较好.
2 冬夏季气温的年际变化主要特征
2. 1 冬季升温明显, 夏季升温微弱
由10个测站40年左右季平均气温10年际变化(见表2和表3) 可见, 1991～1994年冬季平均气温(12～2月) 比50年代大都上升了2℃左右(除松江反而下降外, 因50年代资料短, 缺少可比性) , 吉林省中西部平原地区大都比东部升温明显; 夏季平均气温1991～1994年同50年代相比上升幅度则小得多, 大都在0. 5℃范围内(除西北部白城反而下降外). 夏季升温幅度比冬季约小3倍. 从表2和图4(b) 可知, 50～70年代夏季基本处于低温期, 30年中有12年是正距平, 18年是负距平, 而且低温极值年都出现在50～70年代中. 自进入80年代以后, 相对为一个较暖期, 高温极值年均在其中. 即使是低温年, 绝大多数距平值小于0. 5℃, 吉林省中西部平原区基本上没有发生严重低温冷害灾害.
表2 吉林省10站1951～1994每10年夏季平均气温(℃)
Table 2 Ten -year averaged summer temperature (℃) of 10stations in Jilin during 1951～1994
1951～1960
白城前郭三岔河四平双辽长春吉林通化延吉松江
21. 8821. 6121. 1622. 0122. 3021. 4721. 4120. 6920. 0418. 00
1961～197021. 8121. 9021. 1822. 1122. 3221. 5121. 4120. 6820. 2118. 07
1971～198021. 8022. 0221. 0521. 9522. 1821. 3721. 3320. 5820. 0817. 99
1981～199021. 8322. 1821. 2922. 2222. 2721. 6521. 4120. 7319. 9818. 47
1991～199421. 8022. 2121. 5322. 6322. 5121. 9421. 6920. 8320. 3618. 82
平均21. 8321. 9821. 2122. 1222. 2921. 5421. 4220. 6820. 1018. 24
90s -50s -0. 080. 600. 360. 630. 210. 470. 280. 140. 320. 82
注:前郭、三岔河资料从1954年开始, 松江资料从1959年开始
表3 吉林省10站1951～1994每10年冬季平均气温(℃)
Table 3 Ten -year averaged winter temperature (℃) of 10stations in Jilin during 1951～1994
1951～1960
白城前郭三岔河四平双辽长春吉林通化延吉松江
-14. 78-15. 19-16. 11-13. 00-12. 90-14. 08-15. 11-13. 67-12. 21-14. 10
1961～1970-15. 38-15. 55-16. 78-12. 88-13. 64-14. 46-15. 76-13. 97-12. 65-16. 49
1971～1980-14. 74-14. 54-15. 61-11. 63-12. 66-13. 25-14. 67-12. 32-12. 03-15. 89
1981～1990-14. 13-13. 90-15. 35-11. 27-12. 22-12. 77-14. 78-12. 11-11. 50-15. 52
1991～1994-12. 83-11. 61-14. 49-10. 36-11. 29-11. 81-14. 47-10. 51-10. 34-14. 52
平均-14. 59-14. 45-15. 81-12. 03-12. 71-13. 48-15. 03-12. 79-11. 94-15. 70
90s-50s 1. 953. 581. 622. 641. 612. 270. 643. 161. 87-0. 42
,
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图4 长春冬、夏季平均气温年际变化曲线与时间序列拟合(a) 冬季(b) 夏季 (斜实线
为时间序列拟合)
Fig. 4 Inter annual var iation of av erag e temperat ur e at Changchun in (a) w inter a nd (b)
sum mer (tilled line :fitting line )
2. 2 长春和延吉两站的冬、夏季平均气温特征
从功率谱计算表明, 夏季平均气温以3年为主要振荡周期, 仍具有准3. 5年(QT O ) 周期特征, 2～3年的短周期振荡也较明显, 5～6年为稍长周期振荡(见图5(a ) (c ) ) ;
从
图5 长春和延吉夏季、冬季平均气温功率谱(a ) 长春夏季(b ) 长春冬季(c ) 延吉夏季
(d) 延吉冬季
Fig. 5 Po wer spectr um o f av er age temperat ur e at Chang chun (a ) summer (b) w inter
and at Yanji (c ) summer (d ) w inter
图5(b) (d) 可见, 冬季均以QTO 为主要年际振荡周期, QBO 亦较明显, 以上周期均通过95%信度检验.
3 结 论
(1) 以冬季气温、夏季降水作为季风显著的气候特征量的功率谱分析表明, 吉林省有代表性的10个测站均具有QBO 和QTO 特征, 冬季气温和夏季降水总量均以QTO 为主要振荡周期, 其次是QBO, 均通过95%以上的置信度检验, 与东亚季风年际振荡主要特征量是完全一致的. 它揭示了吉林省气候年际振荡周期主要受东亚季风影响, 也表征了大气中两种甚低频振荡QT O 和QBO 对吉林省气候变化趋势影响是很明显的. (2) 近40年气候观测资料表明, 吉林省与北方各省一样, 冬季变暖较50年代明显, 升温约2℃左右. 而夏季升温较弱, 大都在0. 5℃以内, 比冬季升温幅度约小3倍. 但与50～70年代的夏季低温周期相比, 80年代以来则进入一个相对暖周期, 高温极值年均在其中. 到目前为止, 还未出现过全省大规模的严重的夏季低温冷害年, 为吉林省粮食增产提供了良好的气候背景.
(3) 近40年气候资料还表明, 吉林省夏季总降水量在70年代及进入90年代以来相对处于少雨期, 但1994、1995两年夏季出现集中暴雨的强度在松花江上游和东辽河却陡增, 仍造成第二松花江上游和东辽河的洪涝灾害, 也使吉林省降水在1995年南北分布差异十分显著. 经初步分析1995年的洪涝与西北太平洋副高脊线偏30°N 以北并在经向的准双周期低频振荡有关.
(4) 吉林省夏季降水总量年际振荡主要原因之一, 是受夏季副高西侧转向的西南季风影响, 其主要标志是以850hPa 候平均图上336K 作为西南副热带季风的前沿, 入侵的纬度越北且时间维持长, 表明吉林省夏季易多雨(如1985年) , 反之, 则降水少, 气温也不高(如1979年). 夏季风强度指数SM I 与吉林省测站夏季降水总量相关较好.
参考文献
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春:吉林科学技术出版社, 1996.
6 陈隆勋, 朱乾根, 罗会邦, 等. 东亚季风. 北京:气象出版社, 1991. 171～175.
VARIATIONS OF TEMPERATUER AND PRECIPITATION
DURING THE LAST FORTY YEARS
IN JILIN PROVINCE
Lian Yi An Gang Wang Qi
(J ilin R esear ch I nstitute of M eteor olog ical S cience , Changchun 130062)
Ni Chao yu Xi Zhuxiang
(J ilin Climatic Center , Changchun 130062)
Abstract
Using data set of ten representative statio ns in Jilin Prov ince for 40year s and the po w er spectral method, the seasonal variations o f pr ecipitation and tem peratur e w ere analy esed, respectiv ely. The r esults show that the period of a short-term climatic change in Jilin is almo st consistent w ith that of the interannual o scillation o f quasi-3. 5-year (QTO ) and quasi -biennial (QBO ) of East Asia m onsoon . Furtherm ore , it is found that the seasonal tem peratur e got w ar m clear ly about 2℃higher than that of the 1950s in w inter , but w eakly in summer. As com pared w ith the low temperature period in sum-mer fro m the 1950s to the 1970s , the temperature w as a r elative w ar m during the per io d of 1980s . Also , progr ession or retrog ression of subtro pical sum mer monsoon has a g reat effect on the temperature and precipitation of the summ er in Jilin. Key words :T em perature Precipitation Oscillation period