1961—2014年安徽怀远县气候变化分析

徐淑米，刘肖肖，阮金帅，李永存，王 强，宋祖悦

(怀远县气象局，安徽 蚌埠 233000)

自20世纪80年代以来，气候变化越来越成为国内外学者关注的焦点问题，剧烈的全球气候变化给自然生态系统带来了深远的影响，干旱、洪涝等极端性天气频繁发生，影响整个人类的生存环境和经济发展。我国生态环境脆弱，不同的区域对气候变化的响应不同，敏感度和适应能力也不同，是遭受气候变化不利影响最为严重的国家之一[1-2]。早在20世纪50年代，已有许多国外的学者对气候变化进行了研究，重建了全球平均温度序列，得出了全球在近百年来气候有变暖趋势的结论[3-4]。Mann等[5]研究发现，在过去的100年地球平均表面温度上升0.3～0.6 ℃，同时最近的20年又是近100年来最温暖的时期。Hulme等[6-7]研究近百年全球陆地的降水表明其略有增加。近年来，众多学者也对我国气候变化规律做了大量研究。林学椿等[8-9]对比分析了711个站点的温度记录，得出近百年的中国温度序列，发现中国大部分地区的气候均在变暖，然而四川盆地及其西南仍然维持着一个降温区域[10-11]。近40年中国降水整体无明显变化，但西部地区降水略有增大，东部及华北等地区则呈减少趋势[12-13]。

综上所述，20世纪40年代和90年代是中国气温的两个变暖期，近半个世纪以来中国降水整体略有增加。就区域气候而言，淮河流域变化与全球气候变化有相似的地方，但作为一个环境单元，其内部的演变特征也有其独特性。近年来，淮河流域气温和降水均有不同程度的变化；总的来说气温明显增高，其中冬季升温最高，降水变化趋势不明显，但年际变率加大。怀远县位于淮河流域东南部，属亚热带湿润气候区向暖温带半湿润气候区过渡地带[14-15]。关于其气候特征和变化趋势的研究到目前为止尚未见过较为全面的研究。因此，文中从这一角度出发，结合已有的研究成果，利用怀远县1961—2014年气温、降水量、平均相对湿度、平均风速和日照时数资料，研究分析近55 a怀远县基本气象要素变化趋势，以便掌握怀远县气候演变的基本规律，为科学应对和适应气候变化、气象防灾减灾和社会可持续发展提供理论参考和背景资料。

1 资料与研究方法

1.1 资料的收集

资料来源于安徽省气象局提供的怀远县气象观测站1961—2014年的逐年平均和逐月平均资料，观测资料记录完全，经过人为订正，数据完整可靠。文中的季节划分为春季3—5月，夏季6—8月，秋季9—11月，冬季12—2月。

1.2 分析方法

采用线性倾向估计和差值分析等方法分析气候变化趋势。其中，线性倾向估计方法是定量的研究气候要素随时间的变化程度，把气候要素写成时间t的线性函数y=at+b；差值分析方法是研究气象要素各年代与气候态之间的差值，更明显的反映出气候要素在各年代的变化情况。

2 结果与分析

2.1 气温变化趋势

如图1所示，近55 a来怀远县平均气温呈波动上升的变化趋势，10 a气候倾向率为0.17 ℃，远高于全球的增温率(0.07 ℃)，而略低于我国的0.22 ℃。历年平均气温为15.7 ℃，2004年出现最高气温为16.7 ℃，14.5 ℃的最低气温出现在1969年，二者之间相差2.2 ℃。整体而言，年平均气温在60—80年代波动下降，90年代至2014年气温不断升高。

图1 怀远县年平均气温变化特征

1961—1969年的降温阶段。1961年气温为16.4 ℃，降至1969年的14.5 ℃；降温幅度高达1.9 ℃，降温成为该年代气温变化的主旋律，平均气温为15.5 ℃，略低于历年平均值。

1969—1985年经历了一次前期升温后期降温的变化过程。1969年气温为14.5 ℃，1978年气温升至16.2 ℃，上升1.7 ℃，而到1985年气温降至14.8 ℃，降温幅度为1.4 ℃，整个阶段平均气温为15.3 ℃，低于历年平均值。

1985—2014年的升温阶段。年平均气温由1985年的14.8 ℃升至2014年的16.3 ℃，二者相差1.5 ℃；平均气温为15.9 ℃，高于历年平均值，尤其在1997—2007年，平均气温达到16.3 ℃，随后几年气温下降。但在2010—2014年气温不断升高，表明近年来怀远正处在气温相对偏暖期。

怀远县地面气温季节变化比较明显(表1)，在1961—2014年春、秋和冬季，气温经历了一个持续增大的演变过程。四季平均气温变化的气候倾向率有着明显的差异，每10 a依次为0.29、0.01、0.20、0.21 ℃，表明怀远县四季气温均出现不同程度的增温，夏季增温幅度最小，春季是增温最显著时期，对年增温贡献率最大，冬季和秋季次之。就年代际变化而言，20世纪60—80年代整体上处于平均水平以下，90年代开始气温急剧上升，进入21世纪气温波动上升，较20世纪70、80年代增加0.7 ℃，“前冷后热”特点十分明显。

表1 1961—2014年怀远县不同年代平均气温 ℃

为了更明显地看出各年代际气温变化趋势，选取1971—2000年的气候平均值作为参考，分析各年代与气候态之间的差值。表2表明，相对于气候态均值而言，20世纪90年代以来气温显著升高，1991—2000年的年平均气温升高幅度达0.4 ℃，以冬季增温幅度最大，为0.6 ℃；春季和秋季次之，夏季最小。2000年以后增温幅度更大，年平均气温增幅为0.5 ℃，春季增温最剧烈，高达0.8 ℃，秋季略小为0.6 ℃，其他两季增幅较小。在21世纪10年代温度持续增加，春季增幅高达1.3 ℃，相反冬季温度出现负增长趋势。

表2 1961—2014年怀远县季节平均气温年代变化 ℃

2.2 降水量变化趋势

淮河流域是典型的中纬度副热带季风气候区，降水丰沛，但降水量年际变率较大且有明显的季性变化，使得淮河流域干旱、洪涝灾害频繁发生。淮河流域汛期降水实际上就是东亚夏季风推进的产物，淮河流域降水主要集中在主汛期，主汛期平均降水量年际变率大，尤其是近10 a以来降水增加趋势明显，但其统计量未出现明显的突变[16]。

怀远年降水量的线性变化趋势不明显(图2)，但年际变化明显，尤其是相邻年份间降水量差异较大，如1965和1966、1977和1978、1987和1988、1991和1992年以及2000和2001年，降水量相差均在500 mm以上，其中1987和1988年相差627 mm，为最大值。1977年怀远年降水量达到历史极小值，为455 mm；年降水量历史极大值出现在1972年，为1 361.4 mm，极差为906.4 mm。从年代平均值来看，70年代(925 mm)和90年代(932 mm)降水量与历年平均值(912 mm)近似，80年代为相对少雨期，仅为879 mm，21世纪初降水量则高达1 006 mm，雨量充沛。值得一提的是，2001年降水量值仅为541 mm，这与21世纪初平均值(1 006 mm)相差甚远。总体而言，怀远县降水量20世纪60—90年代整体略有增加，年际变率较大；进入21世纪，降水显著增加，这与淮河流域21世纪初8年5涝的结论一致[17]。

怀远四季降水量呈现明显季节性变化。图3为1961—2014年四季降水量变化趋势，春季降水明显下降，10 a倾向率为-10.3 mm。其中，夏冬两季降水量明显增加，分别为9.5和5.4 mm，秋季降水量略有减少(-2.8 mm)。夏季作为年降水量的主要贡献者，其变化趋势与年降水量较为近似，60—70年代中叶降水量略小于历年平均值，但年际变化明显。其中1972年为近55 a来夏季降水最多年份，达到837 mm；70年代后期降水趋于平稳，80年代为相对少雨期；90年代中后期到21世纪初期，降水量不断增加，均值(563 mm)明显大于历年平均值(473 mm)。

图2 安徽怀远县年降水量变化曲线

图3 1961—2014年怀远县四季降水量变化趋势

将1971—2000年30年平均降水量作为气候平均态进行参考对比(表3)，对各年代与气候态之间作差值分析。结果表明，怀远年降水量大致呈低、高、低的年代际变化。20世纪70年代和80年代降水不断减少，90年代和21世纪初降水不断增加，但在21世纪10年代降水量又明显减少。就季节变化而言，在降水量最多的21世纪初，春季降水量明显小于20世纪60—70年代，而夏季降水量却远大于60—70年代，表明怀远县降水量越来越具有季节性，降水主要集中在主汛期(夏季)，其他季节的降水相对减少。

表3 1961—2014年怀远县季节降水量年代变化 mm

2.3 日照时数变化趋势

日照时数是指日照时间的长短，一般用小时数来表示。王珂清等[18]研究表明，淮河流域年日照时数平均值约为2 177 h，年日照时数出现下降趋势，其中夏季日照时数减少幅度最大。

由表4和图4可见，怀远近55 a来年日照时数整体呈线性减少的趋势，10 a气候倾向率为-79.9 h，年日照时数历史极大值出现在1978年，数值达到2 466 h，极小值是2003年的1 530 h，极差为936 h。进一步分析得到，20世纪60和70年代的年日照时数减少不明显，数值高于历年平均值153 h，日照相对充足，90年代后期开始，年日照急剧减少，到21世纪初期，年平均日照时数减少到1 801 h，偏低历年平均值151 h，处于日照时数相对偏少期。

图4 安徽怀远县年日照时数变化曲线

表4 1961—2014年怀远县不同年代平均日照时数 h

怀远县春、夏、秋、冬四季日照时数均呈现下降趋势，10 a气候倾向率分别为-42.0、-22.8、-13.3和-1.2 h。从多年平均来看，日照时数呈明显的季节性变化，春、夏日照分别为548和589 h，时间较长，秋、冬则较短。结合表3可知，在20世纪90年代和21世纪初，夏季日照时数明显减少。一方面因为夏季阴雨天气增多，太阳辐射减少；另一方面随降水的增加，大气中水汽含量也明显增加，其对太阳短波辐射的吸收率有所增加，日照时数减少。

2.4 其他基本气象要素变化趋势

2.4.1 相对湿度

近55 a来，怀远县的年平均相对湿度整体呈下降趋势(图5)，10 a气候倾向率为-0.47%，从5年滑动平均曲线看出，各年代均出现了前期增加后期减少的周期性变化，2010—2014年相对湿度下降明显，平均值为65.6%，总体明显低于历年平均值(71%)，2013年相对湿度达到极小值，仅为64%，低于历年平均值7%；80年代相对湿度最高为72.4%，同时相对湿度最大的年份也出现在本年代，为1985年数值高达77%，比历年平均值高6%，极差为13%。60年代到21世纪初，相对湿度围绕历年平均值在小范围的波动变化，21世纪10年代以后开始明显下降，相对湿度处于历史偏少期。怀远县春、夏、秋三季平均相对湿度均呈现不同程度的减少，春季下降幅度最大，秋季次之，夏季最小，冬季却略有增加，10 a四季倾向率分别为-1.26%、-0.72%、-0.21%和0.32%。春秋两季相对湿度整体变化近似，20世纪60年代平均相对湿度整体减小，70—80年代变化相对稳定，变化幅度不大，90年代波动变化剧烈，21世纪初期相对湿度明显减少。同样夏季也出现明显下降的变化趋势，冬季平均相对湿度波动幅度较大，与其他3个季节相较，相对湿度略有增加。

图5 安徽怀远县年平均相对湿度变化曲线

2.4.2 风速

近55 a来，怀远县与全国的年平均风速下降趋势相似，10 a倾斜率为-0.03 m·s-1，特别是60年代和21世纪10年代前期，风速减小最为明显(图6)。60年代平均风速减小，但总体处于相对较高的时期，其年代平均值为3.12 m·s-1，与历年平均值(2.7 m·s-1)相比，高出0.42 m·s-1，20世纪80年代中期到90年代，年平均风速(2.43 m·s-1)相对偏小，低于历年平均值，呈波动下降趋势，21世纪初中期平均风速持续增大，在2006年达到近20年最大，为3 m·s-1，随后又开始逐年减小。怀远县平均风速在四季均呈现持续下降的趋势，10 a倾向率分别为-0.16、-0.10、-0.09、-0.13 m·s-1。其中春季下降幅度最大，冬季次之，夏季和秋季降幅近似。春冬两季平均风速变化趋势一致，20世纪60年代呈现明显下降的趋势，平均风速均在历年平均值以上，70—90年代波动下降，平均风速在历年平均值以下，到20世纪初期风速略有增加。

图6 安徽怀远县年平均风速变化曲线

3 小结与讨论

本文采用了怀远县1961—2014年气温、降水量、日照时数、相对湿度和风速资料，研究和分析近55 a怀远县基本气象要素长期演变趋势。

1961—2014年，怀远县气温整体呈波动上升趋势，10 a气候倾向率为0.17 ℃，“前冷后热”特点十分显著。四季平均气温也出现不同程度的增温，夏季增温幅度最小，春季是增温最显著时期，对年增温贡献率最大，冬季和秋季次之。

1961—2014年，怀远县年降水量整体略有增加，10 a倾向率为1.91 mm，20世纪60—90年代增加缓慢，进入21世纪，降水明显增加，降水主要集中在夏季，其他季节的降水相对减少。

近55 a来，怀远县日照时数、相对湿度、平均风速均呈下降趋势，10 a年气候倾向率分别为-79.9 h、-0.47%、-0.03 m·s-1，对3个要素年下降贡献率最大的季节分别为夏季、春季和春季。

近年来降水的增加和气温的升高，表明怀远的气候变化呈暖湿化的发展态势，对本地区社会经济产生一定影响，尤其是高温干旱等气象灾害的发生频率和强度将会增强，对农业生产的影响更加明显。