沈阳市1951—2013年气候变化特征及其区域蒸发的响应分析

郭 锐

(辽宁省水文局，辽宁 沈阳 110003)

气候变化对区域水资源的影响是当前研究的热点问题。而气象要素的演变特征分析是气候变化的关键。蒸发是区域水资源的重要输入来源，气象要素的变化直接影响区域的蒸发。为了对沈阳市的气候变化进行分析，结合沈阳市1951—2013年的气象要素数据，分析沈阳市近63年的气象变化特征，此外，为分析气候变化对蒸发的影响，结合区域蒸发数据，分析气象要素变化和区域蒸发的相关性，研究成果对于气候变化下沈阳市水资源评估具有重要的参考价值。

1 研究方法

采用非线性趋势检验方法对气象变化特征进行检验，该方法假设时间数据序列(x1，x2，…，xn)为独立、随机同变量分布的样本序列，检验统计变量S计算方程为：

(1)

(2)

(3)

(4)

式中，S—正态分布的检验统计变量；xi和xj—分别为同一样本中不同分布的两个系列，其中1≤j≤i≤n；σs—标准方差；sign—运算符号；n—样本的总个数；Z—检验值，若Z>0，检验的时间序列为上升变化趋势，Z<0，检验的时间序列为下降变化趋势；Z的绝对值大于或等于2.32，1.64，1.28，表示通过置信度分别为99%，95%以及90%的显著性检验水平。在分析气象要素突变特征时，主要采用累积距平方法进行各个气象要素的突变分析，各气象累积距平曲线的转折点一般为气象要素突变点。

2 研究成果

2.1 气象要素演变分析

结合沈阳市1951—2013年气象要素数据，分析近63年气象演变趋势，并结合趋势检验方法对节的气象要素变化特征进行趋势分析，分析结果如图1所示，详见表1。

图1 各气象要素年变化过程分析

表1 各气象要素不同季节变化趋势性分析结果

从图1中可看出，沈阳市近63年日照时数、平均风速、平均气压呈现明显递减变化趋势，递减率分别为41.7/10·a，-0.26/10·a，-0.20/10·a，平均气温、平均水汽压呈现明显上升趋势，递增率分别为0.20/10·a，0.50/10·a，相对湿度无明显变化。从各季节气象要素趋势检验结果可以看出，在夏季，各气象要素均可通过90%的显著性检验，具有明显变化趋势，而冬季各气象要素变化趋势的显著性较弱，各气象要素在春节和秋季变化趋势的显著性差异性较大。

2.2 气象要素突变分析

结合累积距平分析方法对各气象要素的累积距平进行分析，分析结果如图2所示，结合图2判断转折点来分析各气象要素的突变特征。

从各气象要素的累积距平分析结果可看出，各气象要素的突变年份差异性较大，但从各气象要素的变化可看出，各气象要素主要的突变年份均出现在20世纪70年代以后，除平均气压突变年份出现在90年代外，其他气象要素的突变年份均出现在1970—1989之间，可见，70年代后，沈阳市的气候出现一定程度的变化。

2.3 气象要素与区域蒸发相关性分析

结合各气象要素和区域蒸发数据，分析各气象要素和蒸发的相关关系，如图3所示，并定量分析各季节气象要素和蒸发的相关性，详见表2。

表2 各气象要素与区域蒸发季节相关性分析结果

图2 各气象要素突变年份分析

图3 各气象要素与区域年蒸发相关性分析

从图3中可看出，日照时数和气温是区域主要两个影响气象因素，相关系数分别为0.652和0.621，其他要素和蒸发的相关性不高，从表2中可看出，夏季各气象要素和蒸发的相关性均较年相关性有明显提高，夏季气温和日照时数依然是影响蒸发的两个重要因素。冬季，各气象要素和蒸发的相关性逐步减弱，这主要是因为冬季蒸发较低，因此受气象要素变化影响较弱。

3 主要结论

(1)除相对湿度外，沈阳市各气象要素变化较为明显，夏季气温下降趋势显著性高于其他要素，区域各气象要素突变转折主要出现在20世纪70年代后，可以以1969年作为沈阳市气候变化的转折点。

(2)气温和日照时数是影响沈阳蒸发的主要两个因素，而这两要素递减变化也是区域蒸发递减变化的主因。