泾阳县近58年气候变化特征分析

尚小宁,赵新莹,高 峰,张益兴,马 莉

(泾阳县气象局,陕西泾阳 713700)

泾阳县近58年气候变化特征分析

尚小宁,赵新莹,高 峰,张益兴,马 莉

(泾阳县气象局,陕西泾阳 713700)

利用陕西泾阳站近58a的常规地面资料,分析了该县温度、降水及日照的长期气候变化特征及其周期变化特征,结果显示:温度的长期变化特征表现为较为明显的上升趋势,气候倾向率为0.14℃/10a,降水和日照时数则呈现减少的趋势,气候倾向率分别为-13.8mm/10 a和-41.8h/10a。小波分析表明温度具有较为单一的28～30a的长时间尺度周期;降水则是以5～6a的短时间尺度周期为主;日照时数的周期变化不甚明显,存在一个22～23a左右的弱周期。

气候变化;小波分析;泾阳

自20世纪80年代以来,气候变化及其影响成为全球关注的热点。根据IPCC(联合国政府间气候变化委员会)第四次评估报告指出,过去100年(1906—2005年),全球地表平均温度升高0.74℃,变暖幅度自20世纪90年代以来明显加速。研究表明[1-5],我国大部分地区气温升高明显,降水则呈现减少趋势。泾阳是陕西主要的粮食和蔬菜生产基地,研究该县的气候变化对经济发展和农业生产合理布局具有重要的意义[6]。利用泾阳县近58a(1955—2012年)的长期观测资料,对该县的气候变化规律进行了分析,以期对该县的气候变化趋势及气象防灾减灾提供科学的参考[7]。泾阳县地处关中平原中部,泾河下游。全县总面积780km2,耕地4.5万hm2,总人口50万。泾阳县属暖温带大陆性季风气候,四季冷暖、干湿分明。年平均气温13.3℃,历史极端最低-20.8℃,最高41.4℃。年平均降水量460.7mm,年平均日照时数为2071.5h,月最多(8月)为241.6h,月最少(2月)为146.2h。无霜期年均213d。泾阳气象站位于城镇远郊,观测环境变化小,能够反映本地自然环境的演变,可以代表气候变化的基本事实。

1 资料与方法

气象要素选取逐日平均气温、降水量和日照时数等原始资料,资料时段为1955—2012年。

采用5点滑动平均和线性趋势拟合方法对泾阳站近58a的气温、降水和日照的年际变化趋势规律及倾向率进行研究,利用小波分析方法对其周期性变化特征进行研究。

2 年际变化

2.1 温度变化趋势

近58a,泾阳县的气候平均温度为13.3℃,极大值为14.6℃(2006年),极小值为12.3℃(1984年),变化趋势表现为较明显的震荡上升趋势,气候变化倾向率为0.14℃/10a,但年代际间的变化趋势和变化幅度有所不同,表现为“上升—震荡下降—强烈上升—震荡回落”4个较为明显的变化区间(图1)。1955年至1960年温度逐年上升,增温趋势较为明显;20世纪60年代至80年代中期则总体表现为震荡回落过程,虽然在70年代温度略有回升,但在这25a间总体表现为变冷;80年代中期至2006年,温度上升趋势最为明显,这一时期的温度气候倾向率达0.69℃/10a,尤其是在90年代后期,1996年(12.8℃)至2006年(14.6℃)温度上升了1.8℃;2006年至2012年,温度有所回落,但近几年的年均温度仍高于气候平均温度。

图1 泾阳县1955—2012年年平均温度气候变化趋势

2.2 降水变化趋势

泾阳县年平均降水量为460.7mm,极大值年份为1958年(829.7mm),极小值年份为1997年(290.1mm),58a间年降水量总体表现为减少趋势,气候倾向率为-13.8mm/10a,年代际间变化趋势变化表现为 “减少—增多—减少—增多”4个较为明显的变化阶段 (图2)。1955—1970年年降水量呈现减少的变化趋势; 1971—1980年则呈现上升趋势;1981—1999年降水量的减少趋势较为明显,极小值年份也出现在这一阶段内;从2000年开始,年降水量又逐年增多,但年际间的变化较大。

2.3 日照时数变化趋势

图3为1955—2012年泾阳县年日照时数变化趋势。年平均日照时数为2071.5h,最大值为2512.6h(1965年),最小值为1405.9h (1993年),总体变化表现为减少的趋势,气候变化倾向率为-41.8h/10a。在58a间的变化中表现为4峰4谷的曲线形式,20世纪50年代中期、60年代中期左右、70年代末期及本世纪初是泾阳县年日照时数相对较大的4个峰值时段,与其对应60年代初期、70年代中期、90年代中期及21世纪00年代后期是4个谷值时段。相对于温度和降水的4个变化阶段,日照时数则经历了 “减少—增多—减少—增多—减少”5个变化阶段。1955—1961年表现为一个短时期的减少阶段,1962—1965年为增多阶段,其后的1965—1993年近30a间则表现为一个长时期的年日照时数减少时段,1994—1998年又是一个短时期的增多阶段,随后呈总体减少趋势仍较为明显,1990—2000年的峰值和谷值也是58a间的极大值和极小值。2000—2005年年日照时数略有上升,但之后又开始震荡减少。

图2 泾阳县1955—2012年年降水量气候变化趋势

图3 泾阳县1955—2012年年日照时数气候变化趋势

3 周期变化

通过以上分析,可以看出泾阳县在1955—2012年的58a间温度、降水及日照时数有明显的周期变化趋势。为了研究气象要素的长期变化过程中的周期变化特征,采用小波分析对温度、降水和日照时数进行周期特征的研究。

3.1 小波实部等值线分析

由图4可看出,泾阳县温度在1955—2012年的长期变化过程中,存在一个较为明显单一的主周期,即28～30a的长时间尺度周期,这个周期较为稳定,没有明显的增强或者减弱趋势。降水的周期则表现为一个5～6a的短时间尺度主周期和一个12a左右的次周期,但这两个周期在长期变化过程中存在较为明显的变化。5～6a主周期在20世纪70年代中期以前表现并不明显,之后开始加强并有稳定增强的趋势。12 a左右的次周期在70—90年代表现最为强烈,这个时期前后都表现不甚明显,但在58a的长期变化过程中周期的时间尺度逐渐缩短,在50年代后期为16～18a左右,之后逐渐缩短, 70—90年代周期能量较强的时段内基本维持在12a左右,进入21世纪后进一步缩短,基本在10a左右。日照时数的的长期变化周期没有温度和降水的周期明显,周期能量也不强,但还是可以看出存在一个较弱的22～23a的周期变化趋势。

图4 温度、降水和日照时数时间序列小波系数实部等值线图

3.2 主周期变化趋势分析

对泾阳县温度、降水及日照时数在58a间长期变化过程中存在的主周期进行分析,结果见图5。对温度的长期变化过程中存在的28～30a的长时间尺度周期进行叠加分析,目前为该周期的上升转下降的转折时期。降水长期变化过程中5～6a的短时间尺度周期变化较为明显,对该尺度周期和12a的次周期进行叠加统计绘图。目前泾阳县降水处于短时间周期的降水减弱期,未来2～3a降水将是减少趋势,之后又会有所增多。日照时数的变化周期并不明显,从弱长时间尺度的22～23a周期的叠加分析可知,目前泾阳县日照时数是该周期的波峰期间,在未来1～2a日照时数仍略有增多,但之后将会有10a左右的回落期。

图5 泾阳县温度、降水和日照时数主周期变化趋势

4 结论

从年际变化特征来看,泾阳气温呈现明显的上升趋势,而降水和日照时数则呈减少趋势,其倾向率分别为0.14℃/10a、-13.8mm/10a和-41.8h/10a。从周期性变化规律来看,温度具有较为单一的30a的长时间尺度周期,降水为5～6a的短时间周期,而日照时数的周期变化不太明显。

[1] 丁一汇,王守荣.中国西北地区气候与生态环境概论[M].北京:气象出版社,2001:77-154.

[2] 气候变化对农业影响及其对策课题组.气候变化对农业影响及对策[M].北京:北京大学出版社,1992.

[3] 王绍武.近百年气候变化与变率的诊断研究[J].气象学报,1994,52(3):261-273.

[4] 杨文峰,李星敏,鲁渊平,等.陕西省近50年气候变化及其对水资源的影响 [J].陕西气象, 2002(6):1-4.

[5] 秦大河,陈振林,罗勇,等.气候变化科学的最新认知[J].气候变化研究进展,2007,3(2): 63-73.

[6] 丁一汇.中国的气候变化与气候影响研究[M].北京:气象出版社,1997:530-534.

[7] 吴胜勇.神木县近55年气候特征及变化分析[J].陕西气象,2013(2):20-22.

P467

:A

尚小宁,赵新莹,高峰,等.泾阳县近58年气候变化特征分析[J].陕西气象,2014(1):1-4.

1006-4354(2014)01-0001-04

2013-07-24

尚小宁(1977—),男,汉族,陕西长武人,工程师,从事气象基础业务研究。