博白县近30年气候变化特征分析

2015-01-12 01:49吴剑芳黄永东
气象研究与应用 2015年1期
关键词:博白县蒸发量日照时数

吴剑芳,黄永东

(博白县气象局,广西 博白 537600)

1 引言

气候变化对地球和人类的影响既有正面的,也有负面的。其中对农业生产和人类健康所构成的威胁最为严重。随着气候的持续变化,导致暴风雪、寒流、暴雨、热浪、干旱等极端天气事件频发,对整个社会造成了严重的经济损失和人员伤亡。近年来,已有很多学者和气象专家对我国各地气候变化进行了研究,研究表明气候变化对我国各个地区的影响并不完全相同[1]。本文通过对博白县气候变化特征的分析,利用分析结果为当地的农业生产、经济发展、生态坏境保护、气候预测和评估、气象防灾减灾等提供参考,保证人民的生活和当地的农业发展等方面均具有重要意义。

2 资料来源及分析方法

气象资料来源于博白国家一般气象站,(东经109°59′, 北纬 22°16′, 海拔高度 66.2m)1981~2010年的气象观测(3次定时观测)资料,选取日照、气压、相对湿度、蒸发量等要素作为研究对象,采用一元线性回归方程和数理统计的方法分析其变化趋势,通过对气候趋势的变化分析,揭示在全球气候变化大背景下博白县的气候变化特征,为博白县防灾减灾工作提供决策参考。

3 日照时数气候变化特征

3.1 日照时数年代际变化

从博白县年代间平均日照时数阶段性变化来看(图 1),1981-2010 年 近 30a 平 均 日 照 时 数 为1719.7h,总体呈下降趋势[2],其中 80 年代年平均日照时数最多,为1773.4h。90年代年平均日照时数最少,为 1673.8h,比 80 年代少 99.6h。 00 年代比 90 年代略显上升趋势[3],比 90 年代多 38.2h,但与 80 年代相比,略倾下降,比80年代少61.4h。总体而言,博白县年代际的日照时数变化呈明显减少趋势[4],并通过了信度为α=0.001的显著性检验。

图1 博白县1981-2010年各年代平均日照时数变化趋势

3.2 日照时数年际变化

从图2可以看出,1981~1982年两年的年平均日照时数比累年平均日照时数明显偏少,1983-1993年连续11年每年的平均日照时数均高于累年的年平均日照时数,为年平均日照时数偏多期。1994~2002年九年的年平均日照时数为1587.1h,低于30a的累年年平均日照时数1719.7h,为年平均日照时数偏少期,连续9年中只有1999年一年高于累年平均值。至2003-2004年年平均日照时数略有上升,2005-2006年又略倾下降的趋势,2007-2010年又缓慢上升,从总的气候趋势看,博白县近30a来平均日照时数虽然呈下降趋势,但下降不明显。年日照时数最多为 1983年的 1994.8h, 最少为 1982年的1371.5h,两者相差 623.3h,超过了历年平均值的 l/3。

图2 博白县近30a(1981-2010)平均日照时数变化趋势

3.3 日照时数季节变化特征

从表1中可以分析得出,博白县近30a各季度的日照时数分别为春季8808.1h,占30a总日照时数的17.1%。夏季日照时数为17156h,占30a总日照时数的 33.3%。秋季日照时数为 16706.3h,占 30a总日照时数的 32.4%。 冬季日照时数为 8889.3h,占30a总日照时数的17.2%。从季节特征来看,冬春季节太阳辐射强度明显低于夏秋季节,近30a来以夏季的日照时数为最多,其次为秋季,但秋季的日照时数与夏季不相伯仲,基本上持平。冬季排第三,春季日照时数最少,但春季与冬季的日照时数也不相伯仲,基本持平。冬春两个季度的日照时数比较少,冬春两个季节的日照时数总和基本上与夏季的日照时数持平,这也与博白夏季晴热高温天气,冬春季雾霾阴雨天气较多相吻合。

表1 博白县近30a(1981-2010)各季度日照时数变化趋势

3.4 冬季日照时数变化特征

从图3中可以看出,博白县近30a(1981~2010)冬季日照时数稍微呈下降趋势,其线性倾向率为-0.2216,表明近30年冬季的日照时数下滑不明显,基本上保持平稳状态。线性与30a冬季的平均值296.3h的直线几乎在重叠。历年冬季的日照时数沿平均值上下振荡,冬季日照时数最多的年份是2008年的 453.5h,最少的年份是 1997 年的 144.9h。 80 年代冬季平均值为 303.6h,90 年代为 286.7h, 略有下降,但下降程度不明显,与上一年代相比只有16.9h的差距。到00年代又上升到298.7h,但还是略少于80年代,与80年代相比只有4.9h的差距。综上所述,近30a冬季的日照时数总体趋势呈缓慢下滑,效果不明显。

图3 博白县近30a(1981~2010)冬季日照时数变化趋势

3.5 春季日照时数变化特征

从图 4 可以看出,博白县近 30a(1981~2010)春季日照时数总体呈振荡上升趋势,其线性倾向率为1.4483,从一元回归方程线性相关性可以看出近30a春季的日照时数上升明显。春季日照时数最多的年份是 1991 年的 374.8h,其次是 2003 年的 371.5h,最少的年份是1982年的173.2h。最多年份与最少年份的季度日照时数相差201.6h,差值比最少年份的季度日照时数还要多,是最少年份季度日照时数的1.2倍。从图中还可以看出,80年代春季日照时数的平均值为 280.6h,90 年代上升至 296.3h,90 年代比 80年代增加了15.7h,上升显著。00年代日照时数的平均值为304h,略多于90年代,与80年代相比增加了23.4h。综上所述,近30a春季日照时数总体呈明显上升趋势。

图4 博白县近30a(1981~2010)春季日照时数变化趋势

3.6 夏季日照时数变化特征

从图 5 可以看出,博白县近 30a(1981~2010)夏季日照时数总体呈明显下降趋势,其线性倾向率为-2.91,从一元回归方程线性相关性还可以看出近30a夏季的日照时数下降较为显著。从30a夏季日照时数变化趋势线和30a夏季日照时数平均值线可以看出,1983-1990连续8年夏季的日照时数高于30a夏季日照时数的平均值。1994-1999连续6年夏季的日照时数低于30a夏季日照时数的平均值。夏季日照时数最多的年份是1983年的730.1h,其次是1984 年的 705.5h。 最少的年份是 1997 年的 396.1h,其次是1994年的408.2h。最多年份与最少年份的季度日照时数相差334h,差值是最少年份季度日照时数的0.8倍。从图中还可以看出,80年代夏季日照时数的平均值为 629.3h,90 年代下降至 529.1h,90 年代比80年代减少了100.2h,下降较为显著。00年代夏季日照时数的平均值为557.3h,与90年代相比略有上升,10a仅增加了28.2h。但00年代与80年代相比夏季平均日照时数减少了72h,下降较为显著。综上所述,近30a夏季日照时数总体呈明显下降趋势。

图5 博白县近30a(1981~2010)夏季日照时数变化趋势

3.7 秋季日照时数变化特征

从图 6 可以看出,博白县近 30a(1981~2010)秋季日照时数总体呈稍微下降的趋势[5],其线性倾向率为-0.4374,表明近30年秋季的日照时数下滑不明显,基本上保持平稳状态。30a秋季日照时数变化趋势线与30a秋季日照时数的平均值线几乎重叠。历年秋季的日照时数沿平均值线上下振荡,从一元线性回归方程线性相关性还可以看出近30a秋季的日照时数下降不显著。基本上保持平稳状态。秋季日照时数最多的年份是1984年的650.9h,最少的年份是1981年的430.7h。最多年份与最少年份的季度日照时数相差220.2h,差值是最少年份季度日照时数的0.5倍。从图中还可以看出,80年代秋季日照时数的平均值为 558.9h,90 年代上升至 561.4h,90 年代比80年代略有上升,增加了2.5h,但上升不明显,基本保持平稳状态。00年代秋季日照时数的平均值为550.4h,与90年代相比略有下降,10a仅减少了11h。但00年代与80年代相比秋季平均日照时数减少了8.5h,下降不明显。综上所述,近30a秋季日照时数总体呈稍微的下降趋势,但下降不显著,基本保持平稳状态。

图6 博白县近30a(1981~2010)秋季日照时数变化趋势

4 气压变化特征分析

4.1 气压年际变化特征

从图7给出的气压年际变化趋势可以看出,博白县近30a来的平均气压为1004.1hpa,最大值年平均气压值出现在1995年为1005.1hpa,比平均值偏多1hpa,最大值与平均值基本持平。最小值出现在2010 年为 1001.9hpa,比平均值偏低 2.2hpa。30a 来气压的最大值与最小值偏差为3.2hpa。从图中可以分析出,30a来的年平均气压整体呈略下降趋势,下降并不明显,其线性倾向率为-0.024/a。从年平均气压变化趋势可以看出,博白县年平均气压呈上下波动变化。80年代平均气压为1004.2 hpa,比历年年平均气压多0.1hpa,与历年平均气压基本持平。90年代平均气压为1004.3hpa,与历年平均气压相比多0.2hpa,与历年平均气压基本持平。00年代年平均气压为 1003.9hpa,比历年年平均气压少 0.2hpa,与历年平均气压基本持平。从年代的变化来看,80年代、90年代和00年代三个年代的平均气压与历年平均气压基本持平,年代值相差不超过0.2hpa。以上数据可以分析出博白县近30a来虽然年平均气压呈略下降趋势,但下降不明显,基本保持平稳状态。从图中还可以分析出,1987-1993年连续6年的年平均气压值高于30a平均气压值,1994年略有所下降,但下降幅度不大,比30a平均值偏低0.1hpa,至1995-1997三年连续保持高于30a平均值的趋势,之后又继续四年(1998-2001)保持低于30a平均值的下降趋势,随后又继续保持了四年(2002-2005)高于30a平均值的上升趋势。其余各年的年平均气压值在30a平均值线上下振荡。从以上资料分析得出,历年平均气压值总体呈现为前后小振荡,中间大振荡的上下波动趋势。综上所述,博白县近30a的年平均气压值虽然总体呈下降趋势,但下降不明显,30a来基本保持一致。

4.2 气压月际变化特征

图7 博白县近30a(1981-2010)气压年际变化趋势图

从图8给出的气压月变化趋势可以看出,博白县近30a来的各月平均气压呈“V”型结构,总体表现为两端高中间低的趋势,从1月份开始至6月份呈下降趋势,6-8月保持平稳状态,从9月份开始一直上升至12月。从图中还可以看出,1月份年均气压为 1011.8hpa, 与 12月份的平均气压 1012.2hpa相差0.4hpa,基本保持平衡。2月份年均气压为1009.5hpa, 与 11 月份的平均气压 1009.7hpa 相差0.2hpa,也基本保持平衡。3月份年均气压为1006.6hpa, 与 10 月份的平均气压 1006.1hpa 相差0.5hpa,也大致保持平衡。5月份年均气压为1000.1hpa, 与 9 月份的平均气压 1000.8hpa 相差0.7hpa,不超出1个百帕,也大致保持平衡的趋势。从图中可以直接看出,全年月平均气压最大值出现在 12月 份 为 1012.2hpa, 其 次 是 1月 份 的1011.8hpa。最低月平均气压出现在 6、7、8三个月,分别为 996.7hpa、996.4hpa、996.7hpa。 最大月平均值与最小月平均值相差15.8hpa。数据分析表明冬季各月的平均气压值比夏季各月的平均气压值要高,这是因为冬季受西伯利亚的高压控制,而夏季经常受海洋性季风气候低压控制有关。冬季1月份和2月份平均气压较高,这2个月份是受西伯利亚高压控制。从春季3月份开始逐渐受海洋性季风气候的影响,月平均气压开始下降,一直到6月份。夏季6月份至8月份完全无西伯利亚高压影响,月平均气压一直保持较低。从秋季9月份开始至11月份除受海洋性季风气候的影响外,又逐步受西伯利亚高压的影响,各月平均气压有所回升。从12月份开始至次年2月份整个冬季又完全回到了受西伯利亚高压完全控制的高压状态。

图8 博白县近30a(1981-2010)气压月变化趋势图

5 相对湿度年际变化特征分析

从图9给出的相对湿度年际变化趋势可以看出,博白县近30a来的平均相对湿度为79%,最大值出现在1982年为83%,比平均值偏多4%,最小值出现在2009年为74%,比平均值偏少5%。30a来相对湿度的最大值与最小值偏差9%。从图中可以分析出,30a来的历年平均相对湿度整体呈下降趋势,线性倾向率为-0.1449/a。从年平均相对湿度变化趋势可以看出,博白县年平均相对湿度呈现波动式变化,80年代平均相对湿度为80%,比30a平均相对湿度多1%,与30a平均相对湿度基本保持一致。90年代平均相对湿度为79%,与30a平均相对湿度一致。00年代平均相对湿度为78%,比30a平均相对湿度少1%,与30a平均相对湿度基本持平。从年代的变化来看,80年代、90年代和00年代三个年代的平均相对湿度与30a平均相对湿度基本持平,年代值相差不超过1%。以上数据可以分析出博白县近30a来虽然年平均相对湿度呈下降趋势,但下降不明显,基本保持平稳状态。从图中还可以分析出,1981-1988年连续8年的年平均相对湿度高于30a平均值。1989-2002年年平均相对湿度在30a平均值线上下振荡,2003-2009年呈下降趋势,连续6年低于30a平均值,至2010年又有所上升,上升至与30a平均值一致。综上所述,博白县近30a的年平均相对湿度虽然呈下降趋势,但下降不明显[8],30a来基本保持一致。

图9 博白县近30a(1981-2010)相对湿度年际变化趋势图

6 蒸发量变化特征分析

6.1 蒸发量年际变化特征

从图10给出的蒸发量年际变化趋势可以看出,博白县近30a来的平均蒸发量为1538.6mm,年最大蒸发量出现在2000年为1776.7mm,比30a平均值偏多238.1mm。最小蒸发量出现的年份是在2008年为 1257.2mm,比平均值偏少 281.4mm。 近 30a来年蒸发量的最大值与最小值之间相差519.5mm,最大年蒸发量与最小年蒸发量相差较明显。从图中一元线性方程倾斜程度可以分析出,30a来的历年蒸发量整体呈下降趋势[9],线性倾向率为-1.771/a。 从年蒸发量的变化趋势可以看出,博白县近30a的历年蒸发量均在1200-1800mm范围内并且沿着30a平均值线上下振荡,前期(1981-1997)波动较小,后期(1998-2010)波动较大。从蒸发量的波动情况分析,整个30a中有15个年份的蒸发量高于30a的平均蒸发量,有15个年份的蒸发量低于30a的平均蒸发量,各占一半。80年代平均蒸发量为1541.4mm,比30a平均蒸发量多 2.8mm, 平均每年多 0.28mm,变化不明显,基本保持一致。90年代平均蒸发量为1578.4mm,比 30a 平均蒸发量多 39.8mm,平均每年多3.98mm,有所上升,但上升趋势也不是很明显。00年代平均蒸发量为1496.1mm,比30a平均蒸发量少42.5mm,平均每年减少 4.25mm,有所下降,但下降趋势也不明显。但90年代与00年代的蒸发量相比,相差82.3mm,下降较为显著。以上分析表明90年代是近30a蒸发量最大的10a,其次是80年代,蒸发量最小的是00年代,表明90年代空气干燥程度要比80年代和00年代要高。从年代的变化来看,80年代、90年代和00年代三个年代的平均蒸发量与30a平均蒸发量变化不甚明显,最大的年代值与最小的年代值相差不超过90mm。综上所述,博白县近30a来虽然年蒸发量整体呈下降趋势[9],但下降幅度不大,表明近30a来空气干燥程度没有明显的变化。

图10 博白县近30a(1981-2010)蒸发量年际变化趋势图

6.2 蒸发量月际变化特征

从图11给出的历年蒸发量月变化趋势可以看出,月平均蒸发量最大的是 7月份,为169.6mm,其次是8月份,为166.0mm。月平均蒸发量最小的是2月份,只有 70.0mm,只占最大月份的 41.3%,不到一半。从图中还可以看出,从2月份开始,月平均蒸发量呈上升趋势,一直上升至7月份。然后以7月份为分界线,7月份后月平均蒸发量开始呈下降趋势,一直下降至次年1月份。从图中还可以看出,7-10月份共四个月的月平均蒸发量最大,四个月的月平均蒸发量均在160mm以上,表明全年中数7-10月份的空气最干燥。1-3月份共三个月的月平均蒸发量最小,均在90mm以下,表明全年中数1至3月份的空气最饱和。如果以季度进行划分,蒸发量最大的是夏季,为 485.8mm。其次是秋季,蒸发量为 456.9mm。蒸发量最小的是冬季和春季,分别为260.4mm和335.5mm。蒸发量最大的夏季比蒸发量最小的冬季多225.4mm,占整个冬季蒸发量的86.6%。综上所述,博白县近30a来月平均蒸发量整体以7月份为分界线,先呈上升趋势,后呈下降趋势,月平均蒸发量变化趋势较明显。

图11 博白县近30a(1981-2010)蒸发量月变化趋势图

7 小结

(1)博白县近 30a (1981-2010)平均日照时数总体呈下降趋势,30a的日照时数季节分布特征为夏秋两个季节的日照时数比较多,冬春两个季度的日照时数比较少。

(2)博白县近30a的年平均气压值和年平均相对湿度虽然总体呈下降趋势,但下降不明显,30a来基本保持一致。

(3)博白县近30a来虽然年蒸发量整体呈下降趋势,但下降幅度不大,表明近30a来空气干燥程度没有明显的变化。近30a来月平均蒸发量整体以7月份为分界线,先呈上升趋势,后呈下降趋势,月平均蒸发量变化趋势较明显。

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