西北地区近50 a气温和降水极端事件的变化特征

汪宝龙，张明军，魏军林，等

目的：近百年来，全球气候正经历一次以变暖为主要特征的显著变化，温度的升高不仅直接影响温度极端值的变化，而且导致高温干旱和暴雨洪涝等极端气候事件的发生频率加快与强度加剧的趋势。因此，研究极端气候的变化特征、探讨其变化机理并且预测未来变化趋势对减少极端事件的发生显得尤为重要。本研究采用1960—2009年西北地区 124个气象站点的逐日最高气温、最低气温和日降水量资料，选取8个极端气温指标和6个极端降水指标，对该地区极端气候变化进行了研究探讨，并在此基础上尝试预测了未来该地区极端气候变化的情形。研究选取的这些指数能够反应出极端气候不同方面的变化，具有较弱的极端性、噪声低、显著性强的特点。方法：依据资料的连续性及最长时段性等标准，共选取符合条件的气象站124个。地面气象站的日均气温、日最高气温、日最低气温、日降水量、日最大降水量、年总降水量资料为中国气象局国家气象信息中心（http://www.nmic.gov.cn）提供，并且经过了较为严格的质量控制，包括极值检验和时间一致性检验。数据质量控制检验主要包括3个方面：数据记录日期是否和现实一致；日降水量是否小于 0、日最低气温是否大于最高气温等；台站迁移和当地环境变化是否造成了观测记录的非均一化。采用线性倾向估计法分析气候变化趋势，计算采取最小二乘法进行估计，用其线性倾向率来分析要素的年际变化率。在 ArcGIS环境下通过反距离加权插值法绘制出极端气候事件的空间分布图，进行极端气候事件的空间差异和相关性分析。并在此基础上应用R/S分析法尝试预测了未来该地区极端气候变化的情形，该分析法近年来在地学等领域已被广泛应用。根据郭志华等聚类分析和综合评价结果把我国划分为 4个气候区域，即亚热带季风气候区、温带大陆性季风气候区、西北干旱区、青藏高寒区。西北地区气候类型复杂，涵盖了以上4种气候区。本文对西北全区及其包涵的4种不同气候区的极端气候变化进行了讨论。结果：通过对我国西北地区极端气候的研究结果表明：（1）近 50年以来，西北地区结冰天数、最大连续霜冻天数、低温天数分别以－2.51、－1.79、－3.62 d·（10 a）－1的趋势在显著减少，都通过了显著性检验；并且结冰天数、最大连续霜冻天数、低温天数与年份的相关系数分别为－0.503、－0.612、－0.806，表明气候显著变暖，以低温天数减少最显著。极端冷指标在青藏高寒区减少幅度最大，亚热带季风气候区减少幅度最小；其中结冰天数和最大连续霜冻天数在亚热带季风气候区与年份的相关不明显，且未通过现在性检验。（2）夏季天数、生物生长季、热夜天数、高温天数分别以2.31、2.98、1.07、0.45 d·（10 a）－1的速度显著增加；并且极端暖指标与年份有都很好的相关性，以生物生长季增加非常显著。极端暖指标在各气候区年际变化趋势不同。（3）极端气温年较差也以－0.39℃·（10 a）－1的速度在减少，在西北干旱区极端气温年较差下降幅度最大，温带大陆性季风气候区最小。（4）除极端气温年较差外，极端温度和年平均气温有很好的相关性；极端冷指标与年平均气温之间相关系数为一致的负值；极端暖指标与年平均气温之间相关系数以正值为主。（5）最大的1和5天降水总量、逐年平均降水强度和持续干旱天数呈增加趋势，而中雨天数和持续降水天数呈减少趋势；从西北整体和各气候区来看，大部分极端降水指数与年份的相关性不显著，且未通过显著性检验；年降水总量与持续干旱天数没有很好的相关性，但与其它极端降水指标有很好的相关；（6）从空间分布和各气候区来看，极端气候增加或减少的趋势以及其与年平均气温或年总降水量相关性不尽相同。（7）年极端冷指标、极端气温年较差在未来将继续下降，“暖冬”事件可能增多，极端暖指标在未来将继续上升；中雨天数在西北地区未来可能逆转为增加，但强度不大。各极端气温和降水指标在西北整体和各气候区持续性强度不同，且同一指标在各气候区持续性强度也不尽同。结论：由时间尺度变化分析表明，随着全球变暖，极端冷指标、极端气温年较差呈下降趋势，即严寒天和极端低温事件明显减少，极端暖指标均呈明显的上升趋势，表现为气温变暖趋势，与全球变暖一致。极端降水的增加和减少趋势没极端气温那样明显。从西北总体和各气候区平均来看，极端暖指标明显趋于增多，一些地区增加趋势最为明显；与此同时，极端冷指标明显趋于减少，这种减少趋势出现在西北大部分地区。西北地区极端降水事件发生频次的空间差异明显，且同降水量的分布有很大的差异。除中雨天数外，未来其他极端气温和降水表现为持续性，即未来一段时间内与过去变化趋势一致。

来源出版物：自然资源学报, 2012, 27(10): 1720-1733

入选年份：2015