北京市门头沟区不同地形气候特征变化分析

张殿芳　曹久才　王芳

摘要 利用门头沟区及斋堂国家气象观测站1981—2016年气象观测数据，采用一元线性回归方程统计分析了日照时数、气温、降水量和极值的时间变化特征，利用其线性变化趋势进行判断。结果表明，1981—2016年门头沟区日照时数呈减少趋势，冬季日照时数下降趋势最明显；年平均气温呈上升趋势，但最近的6年变暖程度趋缓，春季平均气温上升趋势较为明显，一年之中最高气温一般出现在6月，占总月份的74%，最低气温一般出现在1月，占总月份的73%；年降水量呈上升趋势，降水的季节变化明显，主要集中在夏季，占年降水总量的63.2%，同时夏季降水量年际变化最显著，结合日最大降水量呈上升趋势这一特点，说明门头沟区极端天气事件有增多的趋势。

关键词 日照时数；气温；降水；变化趋势；北京市；门头沟区

中图分类号 P462 文献标识码 A 文章编号 1007-5739（2018）20-0202-03

我国气象工作者对中国气候变化特征做了许多研究，取得了很多重要的成果，结果表明，我国的气候变化趋势与全球气候变化的总趋势基本一致。丁一汇等[1]针对全国近百年来气温变化趋势的研究进展进行了综述。王遵娅等[2]对中国基本气象要素变化特征做了较为全面的分析，揭示了近50年中国气候变化的一些新特征。严中伟等[3]研究表明，气候的变化不但具有全球性，而且具有局地性，因而研究某个区域的气象要素变化规律是有意义的。荣艳淑等[4]研究表明，华北地区近50年变暖趋势严重，而且存在明显的干旱趋势。全球升温引发的负面影响已有目共睹，导致高温、暴雨、洪水、泥石流等极端气候事件逐渐增多。在20世纪全球气候研究中，气候变暖是一个重要的问题，与之相关的研究也取得了长足进展[5]。

门头沟区地处北京市西部，海拔一般在90～2 303 m之间，位于东经115°25′00″～116°10′07″，北纬39°48′34″～40°10′37″之间。门头沟城区（以下简称门城区）位于平原地带，海拔 85.5 m，斋堂气象站位于门头沟区深山区，属于国家一级观测站，海拔500 m，门城区与斋堂相距70 km左右。门城区地势西北高、东南低，属中纬度大陆性季风气候，春季干旱多风，夏季炎热多雨，秋季凉爽湿润，冬季寒冷干燥。门城区山地面积占98.5%，是北京市唯一的纯山区，属太行山余脉。西部山区与东部平原气候呈明显差异。门城区气候特点为灾害种类多、频率高、地域广、强度大，林业极易受其影响，每年暴雨、大风、高温、雷电等气象灾害时有发生。随着现代科技水平的发展，各行业对气象条件的需求越来越广泛。本文对1981—2016年门头沟区的日照时数、气温、降水量资料进行统计分析，旨在揭示当地不同地形区域基本气象要素的气候变化特征，这对合理开发利用本区气象资料，科学指导农业、林业、水利持续发展，服务当地小气候、人民美好生活需求，加速当地经济社会的发展均具有重要意义。

1 资料与方法

1.1 资料来源

本文所选资料来源于门城区及斋堂国家气象站历年逐日实时观测数据，气象要素包括日照时数、气温（平均气温、最低气温、最高气温）、降水量。

1.2 分析方法

利用统计学分析方法，以时间t为自变量，要素y为因变量，采用一元线性回归方程描述气象要素的变化趋势，即y（t）=a+bt，其中，b×10为气候变化趋势倾向率，b值的符号反映上升或下降的变化趋势[6]。文中着重对夏季6—8月的降水进行了特殊分析。

2 结果与分析

2.1 年平均气温变化

由图1可以看出，年平均气温门城区呈上升趋势，与气候变暖的特征基本一致。1981—2016年门城区平均气温的线性倾向率为0.3 ℃/10年，气温平均值为12.5 ℃；1997年之前的年平均气温多处于平均值之下，1997年之后的年平均气温多处于平均值之上；2008—2013年门城区与斋堂平均气温均偏低，表明最近6年门城区变暖程度趋缓。门城区气温变化较显著，年平均气温最大值为2014年的13.6 ℃，最小值为1985年的11.1 ℃，两者相差2.5 ℃；门城区与斋堂年平均气温相差2.3 ℃。斋堂年平均气温的线性倾向率很小，基本与平均气温持平，这是由于斋堂地处山区，受地形的影响，年平均气温趋于稳定。

2.2 夏季平均气温变化

由图2可以看出，门城区、斋堂气象站夏季平均气温的变化趋势基本相同，门城区呈一定的线性上升趋势，线性倾向率为0.4 ℃/10年，斋堂变化趋势不大。门城区夏季平均气温变化范围在24.0～27.0 ℃之间，斋堂夏季平均气温变化范围在22.0～24.0 ℃之间，平原与山区夏季平均气温相差2.0～3.0 ℃。斋堂夏季平均气温在2011—2015年呈下降趋势，较门城区明显。1981—2016年门城区与斋堂夏季平均气温在1994—2011年变化幅度较大。

2.3 气温日极值变化

四季当中，冬季和夏季的大气环流是2种有显著差异的极端状态[7]。

由图3（a）可以看出，门城区、斋堂夏季最高气温均有一定的线性上升趋势，其气候倾向率分别为0.8、0.5 ℃/10年。门城区夏季日最高气温出现在1999年，为41.8 ℃，1985年极端最高气温仅为33.9 ℃；斋堂夏季极端最高气温出现在2000年，为40.6 ℃，1995年极端最高气温仅为34.8 ℃。由图3（a）还可以看出，门城区出现极端最高气温比斋堂极端最高气温低的年数为19年，比斋堂高的年数为13年，基本持平为4年。

由图3（b）可以看出，1981—2016年门城区与斋堂冬季极端最低温度变化趋势有所不同，气候倾向率分别为0.3、-0.6 ℃/10年。齋堂冬季极端最低气温为下降趋势。门城区极端最低值出现在2010年，为-19.8 ℃；斋堂极端最低值也出现2010年，为-22.6 ℃，相差2.8 ℃。门城区低于-15.0 ℃的年份占40%，斋堂除1992年为-14.7 ℃外，其余年份均低于-15.0 ℃。

2.4 年日照时数变化

由图4可以看出，门城区与斋堂1981—2016年年日照时数呈减少趋势，其气候倾向率分别为-95.3、-80.2 h/10年。2012—2016年斋堂比门城区日照时数变化明显。以2006年为界，分为2个阶段，1981—2006年2站年日照时数均呈下降趋势，2007—2016年2站年日照时数有所上升。2016年2站年日照时数相差最大，相差466.8 h。

2.5 年降水量变化

由图5可以看出，1981—2016年门城区年降水量有很微弱的线性上升趋势，气候倾向率为3.6 mm/10年，年降水量气候平均值为453.6 mm。门城区年降水量900 mm以上的年份为1994年、2012年；低于300 mm的年份为2014年。而斋堂年降水量最多年份为1995年、2016年，最少年份为1984年，降水量为260.7 mm。门城区有4年年降水量少于斋堂，其余年份均多于斋堂。

2.6 日最大降水量变化

由图6可以看出，门城区日最大降水量年际变化比较显著，线性上升趋势较为明显，气候倾向率为7.8 mm/10年，日最大降水量为260.7 mm，出现在2012年；其次是2016年，为210.3 mm。斋堂日最大降水量变化趋势较平稳，日最大降水量出现在2016年，为178.0 mm；其次是2000年，为145.8 mm。

对门城区与斋堂1981—2016年日最大降水量资料进行统计分析，结果发现，日最大降水量出現在7月，占47%；其次为8月，占31%。由日最大降水量出现月份的频次百分比发现，出现在7月和8月的频次最多，所占的比例达到78%。结合夏季降水量与日最大降水量呈上升趋势这一特征，可以看出，门城区出现极端天气事件的概率加大，洪涝灾害事件发生的可能性在上升。

3 结论

（1）门城区年平均气温线性倾向率为0.3 ℃/10年，斋堂年平均气温的线性倾向率很小，基本与年平均气温持平。门城区年平均气温呈上升趋势，但最近6年的变暖程度趋缓。门城区与斋堂年平均气温相差2.3 ℃。门城区海拔比斋堂低600 m，受山区小气候影响，斋堂气温明显低于门城区。斋堂夏季平均气温在2009—2015年呈下降趋势，而门城区仅2012年夏季平均气温下降。门城区极端最高气温出现年份明显多于斋堂，斋堂冬季极端最低气温为下降趋势。

（2）门城区年降水量超过900 mm的年份分别为1994年、2012年；低于300 mm的年份为2014年。斋堂年降水量最多年份为1995年，为676.8 mm，比门城区多67 mm；最少年份为1984年，降水量为260.7 mm。门城区有4年年降水量少于斋堂，其余年份均多于斋堂。门城区1981—2016年年平均降水量为574.5 mm，斋堂为452.5 mm，比斋堂多122 mm。门城区年最多降水量为957.6 mm，出现在2012年。

（3）门城区年日照时数少于斋堂，斋堂比门城区年日照时数多259.6 h，以2006年为节点，2006年之前呈减少趋势，2006年之后呈上升趋势。由于受海拔高度的影响，门城区日照时数少于斋堂。

（4）1981—2016年门城区年降水量上升趋势不明显；且年际变化较为显著，7月、8月降水量占年降水量的78%，日最大降水量呈上升趋势，且夏季降水量季变化较大，说明门城区发生极端天气事件概率有增多的趋势。

（6）门城区的降水分布与山脉位置有直接关系，迎风坡为降水集中地区，而背风坡的降水量则明显减少。门城区属平原区，海拔较低，多年平均降水量为600 mm左右。山区的斋堂、清水河谷一带，属夏季风的背风坡，降水较少，年平均降水量不足500 mm。

（7）随着地势的增高，气温由平原向西北部山区逐渐降低。山前平原地区气温较高，年平均温度为12.5 ℃，斋堂年平均温度10.2 ℃，主要是由海拔高度、山区小气候所决定的。

4 参考文献

[1] 丁一汇，戴晓苏.中国近百年来的温度变化[J].气象，1994，12（1）：19-26.

[2] 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.

[3] 严中伟，季劲钩，叶笃正.60年代北半球夏季气候跃变（Ⅰ）降水和温度变化[J].中国科学（B辑），1990，20（1）：97-103.

[4] 荣艳淑，薛文亮.华北地区近50年气候变化的再分析[C]//第五届长三角气象科技论坛论文集，2008：646-650.

[5] 谢志辉，王绍武.百年全球气温变化的第一近似[M]//气候变化与气候变异、生态-环境演变及可持续发展.北京：气象出版社，2005：219-222.

[6] 魏凤英.现代气候统计诊断预测技术[M].北京：气象出版社，1999：63-75.

[7] 门头沟区气象局.门头沟区农业气象服务手册[Z].2014：7.