江川站近50a观测要素变化与探测环境变化浅析

刘 峰，张瑾文

(1. 云南省江川县气象局，云南 江川 652600;2. 云南省气象科学研究所，云南 昆明 650034)

1 引言

在全球气候变暖的大背景下，许多学者的研究表明近百年来我国气候变化趋势和全球气候变化趋势基本一致［1－2］。程建刚等［3］的研究表明，云南近50 a 气温变化与全球、北半球、中国变化趋势基本一致，而且以20世纪90年代后期增温最为明显。20世纪以来的全球变暖已是公认的气候变化事实，但这种变暖存在很大的地域性和突变性［4］。气候变化不仅直接影响局地天气气候的变化，也对当地工业、农业以及社会经济发展产生巨大的影响。观测资料的保存和积累是研究一个地区气候变化的基础，作为一名观测员，在日常观测工作中可以感受到近年来观测要素的明显变化，为近一步分析和揭示这种变化的特征，我们对江川站近50 a的观测要素进行了统计分析，说明江川各气象要素对全球气候变化的响应，以期为江川气候分析和气候资源的利用提供一定的科学依据。

2 研究区域概况

江川站始建于1958年10月，地理位置为102°46'E，24°17'N，处于云南省中部偏东，观测场拔海高度1 731.1 m，江川县国土面积850 m2，县区四周高、中部低，其中山区、半山区占国土面积的71.67%，坝区占15.96%，高原湖泊占12.37%，形成“七山一水二分田”的格局。江川属中亚热带半干燥高原季风气候，夏无酷暑，冬无严寒，四季如春。多年平均气温15.6℃，极端最高气温33.0℃，极端最低气温－5.9℃。降水受地形影响分布不均，且干湿季分明，雨季(5—10月)平均雨量727.8 mm，最多1 009 mm(1971年)，干季(11—次年4月)平均雨量134.0 mm，最多285 mm(1968年)，多年平均降水量为864.7 mm。

3 资料和分析方法

选用江川站1961—2010年共50 a 的气温、地温及降水量资料，其中地温采用了0 cm、5 cm、10 cm、20 cm 4个不同深度的资料。主要采用线性分析方法、10 a 滑动平均及相关资料的分析，并对观测资料的多年平均值、最值等特征量进行统计分析，得出气温、降水量、地温的季节和年的变化规律。通过这些要素值的变化来说明气候变化对江川的影响。

气象要素的变化特征采用线性趋势方程［5］表示，即:Y=a1×t+b。

式中，Y 为气象要素，t 为时间，a1为线性趋势项，a1＞0 表示呈上升趋势，a1＜0 表示呈下降趋势，a1绝对值的大小可以衡量上升、下降的幅度。a1×10 表示气象要素每10 a 的倾向率，倾向率单位为:℃/10 a、mm/10 a。

4 结果与分析

4.1 气温变化

4.1.1 年、年代平均气温变化 1961—2010年江川年平均气温升高趋势明显(见图1)，上升倾向率为0.19℃/10 a。1998年以前，年均气温在15～16℃间波动，多年平均为15.6℃，上升趋势不明显;1998 以来，年平均气温升至16～17℃，多年平均为16.3℃，且逐年升高，近2 a 更是跃升至17～18℃。从气温10 a 滑动平均可见，20世纪70年代有一降温期，其后不断升温;气温升高并非逐渐缓慢变化，虽然60—80年代气温变率都不大，但在90年代后气温变率逐渐加大，近10 a 上升趋势尤为明显。

图1 江川1961—2010年平均气温变化趋势、年代气温变化趋势

江川站累年(1961—2010)平均气温为15.8℃，近50 a 江川站年平均气温变化可以分为2个时期:第1个时期(1961—1997年)为偏冷期，平均气温为15.6℃，低于累年平均值0.2℃，呈先降后升的趋势，且变化幅度不大;第2个时期(1998—2010年)为偏暖期，平均气温为16.3℃，高于历年平均值0.5℃，这一时期的气温变化呈快速上升趋势，变化幅度加大。年均气温最低出现在1971 和1992年，为14.9℃(距平为－0.9℃);最高则出现在2010年，为17.6℃(距平为+1.8℃)，最高与最低差值达2.7℃。高温年份多出现在1998年以来，有10 a≥16.0℃，1998年之前仅有2 a≥16.0℃，近2 a 更是≥17.0℃(见表1)。2001年以来，气温连续10 a 高于累年平均值。4.1.2 季节的气温变化 进行气温的季节变化分析时，3—5月、6—8月、9—11月分别代表春、夏、秋季，12月—次年2月为冬季。季平均气温均呈上升趋势(见图2):冬季升高最显著，高达0.31℃/10 a，远高于其它季节，夏季、秋季升温率分别为0.18℃/10 a、0.17℃/10 a，略低于全年平均气温增幅，春季升温率最低，仅为0.1℃/10 a。表明冬季增温贡献最大，春季对年平均气温升高起滞缓作用。

表1 近50 a 江川高温年份年均温

4.2 地温变化

下垫面与大气的相互作用影响着各种尺度的天气气候变化，而在陆气相互作用中，地表反照率、土壤温度和湿度对大气环流和气候变化有重要的影响［6］。土壤温度是太阳辐射平衡、土壤热量平衡和土壤热学性质共同作用的结果。下垫面温度和不同深度的土壤温度统称地温，浅层地温指离地面5 cm、10 cm、15 cm、20 cm 的地中温度［7］。在陆气相互作用中，气候变化、气温升高对地温有着重要的影响，许多研究均表明，地温呈上升趋势，与气温变化保持一致［8－9］。

江川0 cm、5 cm、10 cm、20 cm 4个层次地温的逐年变化(见图3)，浅层地温的年平均值均呈上升趋势，与气温的变化趋势一致;0 cm、5 cm、10 cm、20 cm 地温的上升倾向率分别为0.32℃/10 a、0.21℃/10 a、0.20℃/10 a、0.19℃/10 a，地温的增温幅度基本大于气温的变化，说明浅层地温对气候变暖的响应比气温更强;0 cm 地温受太阳辐射影响上升趋势最大，最小是20 cm，说明增幅随深度增加而减少。地温与气温的相关系数分别是0 cm(0.41)、5 cm(0.46)、10 cm(0.47)、20 cm(0.46)，浅层地温与气温变化相关更密切。0 cm 的升温率最大;气温升高和降水减少对地温上升的影响较大。

图3 江川1961—2010年地温变化趋势

4.3 降水量变化

4.3.1 年降水量变化 1961—2010年江川的降水量资料表明，多年平均降水量为864.7 mm，最大降水量出现在1968年(1 220.6 mm)，最小降水量出现在1969年(591.1 mm)。通过对年平均降水量的趋势分析表明年降水量呈减少趋势(见图4)，减少的倾向率为－21.85 mm/10 a;通过10 a 滑动平均表明，降水量在20世纪60年代和90年代中后期有2个上升期，其它时期为下降期;其变化的特征是前期多雨，中期少雨，后期先多后少，近10 a 的减少趋势明显。

图4 江川1961—2010年降水量变化趋势

4.3.2 干季、雨季降水量变化 由于属半干燥高原季风气候，江川降水量有明显的季节变化，干、雨季节明显。进行降水量季节变化分析时，根据当地气候特点仅做干、雨两季的分析，5—10月代表雨季，1—4月和11—12月代表干季。雨季降水占全年降水量的84%左右，干季降水量仅占16%，雨季和干季降水量均呈下降趋势(见图5)。雨季的下降趋势(倾向率－ 21.29 mm/10 a)大于干季(倾向率－0.56 mm/10 a)。对比干季、雨季降水情况表明，干季对年降水量变化影响较小(相关系数0.52)，雨季对年降水量的变化影响较大，密切相关(相关系数0.92)，说明雨季降水的变化决定年降水量的变化，降水量减少主要由雨季降水量的减少造成的。

图5 江川1961—2010年雨季、干季降水量变化趋势

5 结论与讨论

①近50 a 江川站气温呈上升趋势，年平均气温以每0.19℃/10 a 的速率上升。20世纪70年代有一个降温期，其后不断升温;90年代后期以来增温趋势逐渐加大，近10 a 上升趋势明显，这一时期增温趋势与观测到的测站周围城镇化建设同步。

②浅层地温的变化与气温一致，均呈上升趋势。4个层次地温的上升倾向率分别为0.32℃/10 a、0.21℃/10 a、0.20℃/10 a、0.19℃/10 a，地温的增温幅度比气温更强;0 cm 地温的上升趋势最大，20 cm 地温的上升趋势最小。

③近50 a 江川站年降水量总体表现为减少趋势，减少速率为－21.85 mm/10 a。降水量在20世纪60年代和90年代中后期有2个上升期，其它时期为下降期，近10 a 的减少趋势明显。江川年降水量的减少主要是雨季降水量的减少。

④随着城市化进程的加快，如今观测站已和县城连成一片，城市规模的扩大对观测要素的影响是除气候变化外另一个不能忽视的影响因子，这还有待进一步研究。

［1］陈隆勋，周秀骥，李维亮，等. 中国近80 a 来气候变化特征及其形成机制研究［J］. 气象学报，2004，62(5):634－346.

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［5］盛骤，谢式千，潘承毅. 概率论与数理统计［M］. 北京:高等教育出版社，2001:299－305.

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