1960―2012年铜陵地区气候特征及变化分析

　　摘要 为了解大范围气候变暖背景下铜陵地区气候变化趋势，选取铜陵近53年（1960―2012年）逐日气象观测资料，采用线性趋势拟合，结合滑动平均等统计量分析铜陵地区气候变化要素特征。结果表明：53年来铜陵年平均气温、年平均最高及最低气温均呈上升趋势，气候在变暖，其变暖幅度分别为0.20、0.19、0.24 ℃/10年，增温贡献最大的是最低气温。53年来年降水量呈略减少趋势，变化倾向率为 -3.4 mm /10年；年平均风速随时间变化呈减小趋势，减小速率为0.33 m/s・10年；日照时数整体呈减少趋势，气候倾向率达-54.81 h/10年。 　　关键词 探测资料；气候变化；特征分析；安徽铜陵；1960―2012年 　　中图分类号 P468.1 文献标识码 A 文章编号 1007-5739（2016）09-0238-03 　　Abstract To understand climate change trend in Tongling under the background of a wide range of climate warming，select nearly 53 years （1960-2012） daily meteorological data to analyze element characteristic of climate change in Tongling by using linear trend fit combined with moving average.The results showed that nearly 53 years annual average temperature，annual average maximum and minimum temperatures presented a trend of increasing，climate was in warming，the warming rate were 0.20 ℃ per 10 years，0.19 ℃ per 10 years，0.24 ℃ per 10 years，the biggest contribution for warming was the minimum temperature.Annual average precipitation presented a trend of slightly decreasing，the change trend rate was -3.4 mm per 10 years； annual average wind speed presented a trend of decreasing， the reducing rate was 0.33 m/s per 10 years； sunshine hours showed a trend of decreasing as a whole， the change trend rate was -54.81 h per 10 years. 　　Key words soundings data；climate change； characteristic analysis；Tongling Anhui；1960-2012 　　气候变化是社会持续关注的热点问题之一。王绍武等[1]研究表明，近100年来中国气温上升了0.5 ℃左右，略低于全球平均气温上升值（0.6 ℃）。任国玉等[2]研究发现：1951―2004年中国年平均气温上升趋势明显，变暖幅度约为1.3 ℃，增温速率达0.25 ℃/10年。由于各地小区域范围内的气候变化研究还不够全面深入，其变化的趋势与强度也并不完全一致，因此分析铜陵地区近几十年的气候变化要素呈现的特征，对有效预防自然灾害，合理利用当地资源，科学制定适应性农业发展规划，具有重要的现实意义。 　　铜陵地区近53年（1960―2012年）气候概况：铜陵地区秋冬季盛行东北偏东风，春夏季盛行西南偏西风，属于北亚热带湿润季风性气候。年平均气温16.4 ℃，年平均最高气温20.7 ℃，年平均最低气温13.1 ℃。历年平均降水量1 368.0 mm，年最大降水量2 173.7 mm（1983年），最小降水量767.8 mm（1978 年），降水量逐月变化分布呈“单峰型”特点，降水量最大出现在6月；年平均日照时数为1 906 h，年日照百分率为43 %。 　　1 资料及方法 　　选取铜陵气象观测站近53年（1960―2012年）逐日观测资料（日平均气温、最高最低气温、降水量、风速、日照），加工成逐年平均资料，计算出距平值，做年际变化曲线、滑动平均曲线、线性拟合趋势线，进行气候要素变化特征分析。其中，利用线性拟合方法进行气候倾向分析，将气候要素写成时间t的线性函数 y=at+b（a、b为经验常数），利用最小二乘法计算出a和b，a为线性趋势，把一阶系数a乘以 10 称为该气象要素变化倾向率，a为正（ 负） 表示增加（ 减小） 趋势，0 表示趋势无变化[3-4]。 　　2 结果与分析 　　2.1 气温变化特征 　　铜陵地区近53年（1960―2012年）年平均气温及年平均最高、最低气温在20世纪60―80年代均呈下降趋势（表1），到80年代降至最低，分别低于近53年平均值0.4、0.6、0.4 ℃；90年代至2012年均呈上升趋势，到2000―2012年升至最高，均高出近53年平均值0.7 ℃。年平均气温，年平均最高、最低气温21世纪初期（2000―2012年）比20世纪60年代分别升高了0.8、0.6、1.0 ℃，可见变暖幅度最明显的是最低气温，从另一角度也说明了近53年铜陵地区夜间增温明显，白天增温速度略低。 　　从铜陵地区近 53年月平均气温（表2）可以看出，月平均最高气温出现在7月（28.7 ℃），最低出现在1月（3.5 ℃），全年最热月与最冷月温差25.2 ℃。在月平均气温变化中，1―3月升温较慢，3―5月升温较快，6―8月气温变化平稳，8―12月降温较快。 　　由图 1可知，年平均气温距平为负的相对偏冷年份有 27 年，占51%，年平均气温为正常（零距平）的年份有2年，占4%。年平均气温距平为正的相对偏暖年份有24年，占45%。图1中年平均气温距平的5年滑动平均线将气温划分为1个相对冷期和1个相对暖期，表现为“前冷后暖”的趋势。20世纪60年代初期至90年代初期气温距平的5年滑动平均为负值，气温大多在53年平均值以下，是相对较冷期，其中冷中心有2个，1980年附近为最冷时期，1969年附近为次冷时期；1990年之后铜陵转入偏暖期，5年滑动平均值为近53年来最大值，气温升高明显，且年平均气温维持在53年平均值以上。2007年正距平达1.4 ℃，是53年中最暖的一年，1980年负距平达-0.9 ℃，是最冷的一年。 　　由图2可知，近53年来铜陵地区年平均气温、年平均最高、最低气温整体均呈波动上升趋势，变化节奏基本一致，线性拟合增长率分别为0.20、0.19、0.24 ℃/10年。年平均气温升温速率（0.20 ℃/10年）低于全国的升温速率（0.25 ℃/10年）[2]。最低气温升温速度明显加快，升温速率大于平均气温和最高气温的升温速率，对增温变暖贡献最大。最高气温升温速率最小，没有显著的变暖现象。 　　2.2 降水变化特征 　　由图3可知，铜陵地区近53年来降水量以波动变化为主，但没有通过信度检验，序列线性趋势较为平稳，呈-3.4 mm/10年减少趋势，这一结果与我国1951―1989年（39年）降水倾向率-12.69 mm/10年类似[5]。降水距平百分率的年际变化在-44%～59%之间，除1983年（降水距平百分率59%）偏涝以外，其余年份降水量相对比较稳定。从10年滑动平均来看，年降水量阶段性变化历经了1个相对多雨期和2个相对少雨期，60年代中期到70年代初期是相对少雨期，70年代中期到90年代初期是相对多雨时期，90年代初期至2001年是相对少雨时期，2002―2012年降水量最为稳定且趋于常年平均值。多雨期和少雨期交替变化，少雨期中有多雨波动，多雨期中有少雨波动，出现了3个年降水量大于2 000 mm以上“峰值年”（1983年、1991年、1999年）和3个年降水量小于1 000 mm的“谷值年”（1968年、1978年、2001年）。经统计，近53年铜陵平均年降水量1 368.0 mm，年最大降水量出现在1983年（2 173.7 mm），最小降水量出现在1978年（767.8 mm）。 　　2.3 风速变化特征 　　由图4可知，铜陵地区近53年来年平均风速总体呈波动减小趋势，减小速率为0.33 m/s・10年。1962―1969年平均风速呈增长趋势，在1966―1969年达到最大值（3.8 m/s）；1970―2000年平均风速呈减弱趋势，在2000年达到最小值（1.6 m/s）；1969―2000年平均风速减小了2.2 m/s。21世纪初风速经历了一个“N”型的变化，即2001―2006年呈增长趋势，2007―2011年呈减弱趋势，2012年风速又呈增长趋势。 　　从20世纪70年代开始铜陵地区的风能储量进入逐年减小状态，直至21世纪开始减弱趋势放缓。研究认为，城市化发展、测站迁址及测风仪器的变更会对平均风速的长期变化产生一定影响，但大气环流的变化才是造成平均风速显著减小的最可能原因[6-9]。铜陵地处中纬地带，长江下游南岸，位于亚热带季风湿润气候区，受东亚大气环流影响，季风环流控制，气压带、风带的季节移动，海陆热力性质差异等也会对风速造成影响。 　　2.4 日照时数年变化特征 　　由图5可知，近53年铜陵地区日照时数整体呈显著减少趋势，气候倾向率达-54.81 h/10年。年日照时数最大值出现在1978年（2 304 h），最小值出现在1977年（1 629h）。从年日照时数5年滑动平均趋势可以看出，20世纪60年代初至70年代初呈减少趋势，70年代中末期呈上升趋势，80年代呈减少趋势，90年代呈上升趋势。21世纪初经历了一个“V”型的变化，在2000―2009年日照时数减少明显，成为有记录以来的历史新低，2010年以后年日照时数又呈上升趋势。 　　从铜陵日照时数年代际变化（表3）可以看出，铜陵地区年平均日照时数为1 906 h，60年代日照时数最大，70年代开始日照时数一直呈减少趋势，2000―2009年日照时数减至最低，为近53年来日照时数最小值。 　　影响日照时数变化的因子很多，主要因子有晴天日数、降水量、平均气温、台站探测环境等。 　　3 结论 　　（1）近53年来铜陵地区年平均气温，年平均最高、最低气温整体均呈波动上升趋势，变化节奏基本一致，线性拟合增长率分别为0.20、0.19、0.24 ℃/10年。最低气温升温速率大于平均气温和最高气温的升温速率，对增温变暖贡献最大。最高气温升温速率最小，没有显著的变暖现象。 　　（2）近53年来铜陵年降水量序列线性趋势较为平稳，呈-3.4 mm/10年减少趋势，阶段性变化经历了1个相对多雨期和2个相对少雨期，降水距平百分率的年际变化在-44%～59%之间，除1983年偏涝以外，其余年份降水量较稳定。 　　（3）铜陵地区近53年来年平均风速总体呈波动减小趋势，减小速率为0.33 m/s・10年，在1966―1969年达到最大值（3.8 m/s），2000年时达到最小值（1.6 m/s），1969―2000年间风速减小了2.2 m/s 。21世纪开始风速减弱趋势放缓[10]。 　　（4）近53年铜陵日照时数在波动中总体呈显著减少趋势，气候倾向率为-54.81 h/10年，到2009年降到最低，2010年后减少趋势放缓。 　　4 参考文献 　　[1] 王绍武，龚道溢.全新世几个特征期的中国气温[J].自然科学进展， 2000，10（4）：325-332. 　　[2] 任国玉，初子莹，周雅清，等.中国气温变化研究最新进展[J].气候与环境研究， 2005，10（4）：701-716 　　[3] 丁一汇，戴晓苏.中国近百年来的温度变化[J].气象，1994，20（12）：19-26. 　　[4] 叶瑜，苏永秀，李政，等.近 50 年广西日照时数时空变化特征分析[J]中国农学通报，2013，29（14）：196-201. 　　[5] 林学椿，于淑秋.近四十年我国气候趋势[J].气象，1990，16（10）：16-21. 　　[6] 王遵娅，丁一汇，何金海，等.近50年来中国气候变化特征的再分析[J].气象学报，2004，62（2）：228-236. 　　[7] 魏凤英.现代气候统计诊断与预测技术[M].北京：气象出版社，2007：37-39. 　　[8] 高国栋，陆渝蓉.气候学[M].北京：气象出版社，1990：238. 　　[9] 吴昊�F，廖良清.浙江省日照时数时空分布特征[J].中国农学通报，2011，27（32）：294-298. 　　[10] 刘康平.什邡 50 年降水变化特征分析[J].甘肃科技，2011，27（22）：74-76.