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气候变化的趋势十篇

发布时间:2024-04-26 01:16:26

气候变化的趋势篇1

1国际气候谈判的路径和轨迹

自《联合国气候变化框架公约》(以下简称公约)1994年3月21日正式生效,20年来国际气候谈判形成了以《京都议定书》(以下简称议定书)、《巴厘路线图》、《哥本哈根协议》和《坎昆协议》为代表的成果,这个阶段见证了不同缔约方力量的消长、谈判集团的“碎片化”和国际减排机制的“退化”。2012年底达成的德班增强行动平台(以下简称德班平台),在某种意义上希望“拨乱反正”,使气候变化谈判回归到应有的轨迹上。

1.1议定书确立了发达国家“自上而下”强制减排机制,谈判集团逐步“碎片化”

议定书落实了公约“共同但有区别的责任”原则,它规定附件i缔约方的二氧化碳(Co2)等6种温室气体的年均排放量在2008年到2012年承诺期内必须比1990年降低至少5%。议定书还参考了各国的不同能力和国情差异,为附件i名单中的不同国家或区域一体化组织设置了有差别的减排承诺,以整体实现上述5%的减排目标。发展中国家缔约方在议定书下不需承担此类强制性的减排目标,但附件i国家可以通过“清洁发展机制(CDm)”以资金和技术支持在发展中国家开展项目级别的合作减排。议定书标志着在公约框架下正式形成了发达国家“自上而下”(首先制订总量控制目标,之后在附件i缔约方进行分解)、发展中国家不承担强制减排义务的温室气体减排机制。在联合国气候变化框架公约第四次缔约方大会(Cop4)上,一直以整体出现的发展中国家集团出现分化:环境脆弱、易受气候变化影响,自身排放量很小的小岛屿国家联盟(aoSiS)提出愿意自愿承担减排目标。这一分化对后续谈判的影响越来越严重,直接削弱了发展中国家整体谈判实力。随着谈判的不断进展和关注角度、立场的不同,发展中国家内部的“小集团”越来越多,2012年达到14个之多;两个传统阵营之外更出现了“环境整体性”和“卡塔赫纳”两个“跨阵营”集团,谈判集团呈现“碎片化”趋势。

1.2《巴厘路线图》坚持已有减排机制但发展中国家的义务有所增加

进入21世纪之后,发展中国家的整体实力和排放开始快速上升,不满议定书的发达国家极力转嫁责任开始呼吁新的减排安排。2007年底在巴厘会议(Cop13)上通过的巴厘路线图是20年谈判的一个转折点。整体上,巴厘路线图延续了公约和议定书精神,尤其是“共同但有区别的责任”原则,既响应ipCC第四次气候变化评估报告要求全球立即行动起来大幅度减少温室气体排放量的呼吁,也为发达国家和发展中国家缔约方之间有区别的义务性质和履约方式定下了总体基调。但是,巴厘路线图要求发展中国家采取“可测量、可报告和可核实”(mRV)的适当国家行动(namas)以减缓温室气体排放,非附件i国家的履约义务开始增加。

1.3哥本哈根协议使现有减排机制面临挑战

虽然没有法律约束力,但哥本哈根协议不仅首次在公约文件中认可了2℃度全球目标,更隐晦地提出了一个“统一的减排机制”,即发达国家和发展中国家都采取“自下而上”的方式自主提出减排/减缓目标,但对发达国家实施类似于议定书下的“三可”制度,对发展中国家进行“国际磋商和分析”。这种新的“自下而上的减排保证”(pledge)+“统一核查机制”(review)的全球减排机制逐渐显现,原有的发达国家“自上而下”、发展中国家自愿承诺的减排机制受到很大挑战并开始动摇。随后的《坎昆协议》将《哥本哈根协议》内容部分正式化,正式承认了2℃全球目标,2012-2020年间的减排安排框架基本尘埃落定。

1.4德班平台直指2020年后全球气候治理新安排

2011年公约大会通过德班平台,2012年多哈气候变化大会结束了历时五年的“巴厘路线图”谈判,从法律上确定了《京都议定书》第二承诺期,公约长期合作特设工作组结束谈判,德班平台工作计划。国际社会应对气候变化进程在多哈实现了平稳过渡。从2013年起国际气候谈判将转入到以“德班平台”为主的“一轨谈判”,目标是到2015年底形成适用于所有缔约方的“议定书(protocol,法律约束力强)”、“其他法律文件(legalinstrument,法律约束力未知但应该弱于前者)”或“经同意的具有法律约束力的成果(agreedoutcomewithlegalforce,法律约束力最弱)”,2020年生效实施[1],气候变化谈判由此进入转折期。

2未来国际气候机制走向分析

为构建新的全球气候治理框架,将温升幅度控制在2℃之内,在过去20年谈判经验基础上,随着研究和谈判的进展,不同的设想纷纷出现。总体而言,这些构想可以大体划分为“自上而下”和“自下而上”两类以及两类之间的某种过渡形式。

2.1“自上而下”机制与“自下而上”机制

“自上而下”和“自下而上”用来涵盖一系列不同的国际气候政策构想。从理论上讲,严格的“自上而下”机制应包含很强的全球协调性、得到普遍认可和追求的总体目标、分阶段目标和时间进程表、共同遵守的规则机制(如市场机制)、严格的进度报告和核查机制以及遵约机制;“自下而上”机制则相反,没有或很少涉及到全球协调(或者所谓的协调仅局限在少数国家),各国自行安排相关行动,进展情况由国内核查制度来确定而不接受国际核查,也没有国际遵约机制约束[2-3]。总体而言,《京都议定书》是“自上而下”机制的代表(虽然它的覆盖面一直备受争议),而《哥本哈根》以及《坎昆协议》所确定的“减排保证”+“审评”的机制是一种近似的“自下而上”机制。

议定书为发达国家缔约方规定了一定时间段内具有法律约束力的总体减排目标和国别减排责任,并通过市场机制的介入降低减排成本。此外,议定书为发达国家缔约方制定了严格的温室气体排放核算、报告和核查制度以及相应的遵约机制[4]。

美国在哥本哈根会议提出的“减排保证”+“审评”的机制主张各国自主提出减缓目标和行动,接受略有不同的核查机制,无国际遵约机制。至于所达成协议的法律约束力,美国强调“对称性”(legalsymmetry),即最不发达国家之外的国家都应该接受相同的约束力[5]。此外,美国一直努力将气候变化纳入公约外多边机制对话之中,并倡导建立了“主要经济体能源与气候论坛(meF)”、八国集团(G8)、20国集团(G20)、亚太经济合作组织(apeC)、国际海事组织(imo)、国际民用航空组织(iCao)、气候与清洁空气联盟等国际集团和组织也纷纷涉及气候变化议题,通过集团共同立场或国际组织决议对联合国框架下的气候变化机制形成影响[6]。通过这些公约外机制发挥影响和作用,也是“自下而上”机制的重要内容。

2.2主要缔约方关于“2015年协议”的总体立场动态

2013年4月德班平台第二次会议之前,各缔约方应主席要求就谈判内容提交提案。根据这些提案,主要缔约方对“2015年协议”的立场如下:

欧盟:以气候变化进程引领者自居的欧盟一直倡导建立覆盖所有缔约方的“具有法律约束力的全球统一减排框架”[7],并将其作为接受议定书二期的首要条件[8]。德班平台达成后,在广大发展中国家的压力下,以欧盟为主的部分发达国家接受了议定书二期,使议定书在法律上延续下去。2013年3月以来,欧盟开始就2020年后国际气候制度广泛征求意见。在欧盟提案中[9],欧盟重申2015年达成的协议成果应该是一个覆盖100%排放的具有法律约束力的议定书,同时,最不发达国家(LDCs)、小岛屿国家联盟、独立美洲和加勒比海国家联盟(aiLaC)等众多集团与欧盟一样,支持制定新的议定书,甚至强调其在覆盖范围、减排强度、实施力度上均要超过《京都议定书》。此外,欧盟也认可各缔约方的减排承诺应该根据“共同但有区别的责任”和“各自能力”原则确定,有所区别的“光谱式”(spectrum)多元化国家减排承诺是可以考虑的。

美国:一如既往,美国反对“自上而下”的减排安排,提倡“自下而上”的“光谱式”多元化国家减排许诺结构,同时,美国提出了“轴辐式协议(从中心向外辐射状,hubspokes)”概念[10],即构建一个所有缔约方参与的、相对恒定的、包括关键设计要素的“轴协议”(hubagreement),围绕这一作为核心的“轴协议”,就细节问题达成一系列具体、可实施、不一定所有缔约方参与、便于修改的“辐决定”(spokedecisions),共同构成一揽子协议体系。“轴决定”强调国内的地区、企业、nGo等非国家行为体参与国际减排合作,并高度重视公约外多边机制的作用。“辐决定”游历于公约之外,既不要求所有缔约方参与,也不需要遵守公约原则,其参与行为体可以是主权国家之外的行为主体,实施内容也可以和现有的各种公约外机制紧密结合。

因此,未来减排机制的设计方面,欧美之间的根本分歧依然存在。欧盟以达到2℃温控目标为前提,提出自上而下分配减排任务,强调全经济范围和全体国家的参与,希望通过强有力的体制约束达到目标。而美国则提出减缓需要加强现实世界的力度(promoterealworldambition),2℃温控目标仅能作为参考而不具有强制力,减缓仍应建立在各国自愿性贡献上。围绕这一问题的讨论将成为下阶段谈判的主线之一。然而,这种分歧并不影响欧美在针对发展中国家时的“联合一致”,如强调全体缔约方、不区分发达国家与发展中国家“二分法”等,矛头直指中国、印度等发展中国家排放大国。此外,澳大利亚提出了具有三层结构的新协定,中心是具有法律约束力的承诺,辅以各种有或没有法律约束力的补充性条款和制度,并将国家时间表作为附录,该方案在某种意义上结合了欧美的主要观点,有可能弥补欧美之间的分歧,值得进一步关注。同时,立场相近发展中国家(LmDC)也在众多问题上保持了相对一致,正在成为气候谈判中一股重要力量。

2.3应对气候变化的紧迫性决定公约下的“自上而下”机制应发挥主导作用

气候变化是全球问题,必须由全球行动来解决。已有科学认知告诉我们全球长期浓度目标越低,越要求更快的减排速度和更广泛的参与,而且越早行动相应的减排代价就越低[11]。尽管尚存不确定性,政府间气候变化专门委员会(ipCC)认为总体上实现2℃温升目标很可能要求本世纪末将大气中的温室气体浓度稳定在450ppmCo2当量上下,相应全球温室气体排放尽快达到峰值并持续下降。“自下而上”的松散机制远远不能保证此目标的实现。议定书二期所覆盖的排放量占2010年附件i缔约方排放量的35%(全球总量的14%),锁定的减限排承诺相比1990年降低18%-19%,远远低于ipCC所提出附件i缔约方到2020年整体减排25%-40%的目标;即使考虑其它附件1缔约方和非附件i缔约方的自主减缓目标和行动,到2020年,距离实现2℃目标要求的差距仍有80-130亿tCo2当量[12]。这种趋势如果不能及时得到扭转,全球升温将超过4℃[13],人类可能面临不能承受的灾难性后果。如果我们认真对待2℃共识,那么一个强有力的“自上而下”机制才能为所有国家提供足够的互信并激励尽早开展实质性减排活动。

实际上“自上而下”机制(京都议定书)在过去20年取得了不容忽视的减排成效,引领了世界低碳发展潮流。首先,议定书激励、加速了承诺强制目标国家的低碳产业和市场机制发展。可再生能源产业、新能源技术成为经济危机中创造新的经济增长点、扩大就业的新领域。欧盟2009年通过了“Directive20-20-20”,第一次为可再生能源发展确定了强制国别目标;议定书所确定的灵活机制为欧盟排放权交易体系的建立提供了国际法律依据,同样在议定书下承诺减限排目标的澳大利亚、新西兰和日本也都在排放权交易、碳税等方面进行积极的探索和尝试。第二,议定书促进了减缓气候变化国际合作。截止2013年6月,在CDm执行理事会注册的CDm项目超过7000个,签发的经核证的排放量(CeRs)近13-6亿tCo2当量。欧盟成员国投资了超过50%的CDm项目,日本投资的项目个数超过10%。一些CDm项目在促进发展中国家农村脱贫、改善室内空气质量、提高农民健康水平等方面进行了有益的尝试。第三,大多数承诺强制目标国家的国内整体排放都出现了明显下降,完成京都目标没有悬念。以欧盟为例,积极应对气候变化已经渗入欧盟社会经济发展全局之中,2011年其温室气体排放量已经比1990年下降17%,人均排放也在逐年下降。通过履行国际承诺,这些国家的低碳发展取得长足进步,国际竞争力不断增强。其他发达国家缔约方通过参加灵活机制也基本能完成目标,而从来没有批准议定书的美国和退出议定书的加拿大,其2011年排放分别比1990年上升8.4%和17.4%。

2.4德班平台谈判下的其他关键问题

除关于德班谈判成果框架、原则和减缓这一系列焦点问题外,适应、资金、技术和能力建设等议题作为发展中国家一直以来的重大关切,是共区原则的具体体现之一,也是目前谈判的关键问题。很多发达国家将资金、技术转让和能力建设统一归为实施手段,以此形式与减缓、适应等问题并列,其旨在把资金和技术转让问题作为一般性实施手段,而弱化其作为发达国家对发展中国家主要支持承诺的实质。同时,发达国家强调私营部门在提供资金支持和技术转让方面的重要作用,希望将其对发展中国家的援助义务转化成市场化行为,从而使发达国家免于承担其责任义务。在2013年4月的波恩会议上,几乎所有缔约方都不否认适应是“2015年协议”的重要内容,发展中国家认为适应行动应在现有适应机制基础上继续加强,继应对气候变化不利影响的损失与危害问题在多哈会议突然升温以后,这一议题依然是波恩会议的重点之一,这一问题对推动发达国家承担历史责任和维护发展中国家团结具有重要意义。发达国家做出的到2020年每年动员1000亿的长期资金承诺依然没有见到任何具体计划,相反,oeCD最新公布的数据显示2011年oeCD国家用于发展中国家应对气候变化的资金额呈现下降趋势[14],绿色气候基金依然面临无米之炊。德班会议初步建立了以技术执行委员会和气候技术中心为基础的技术机制,在多哈会议上技术机制谈判模糊触及知识产权问题,部分发展中国家表示满意。波恩会议尚未就德班平台下的技术转让进行进一步谈判,但可以想象随着新技术机制在2013年全面实施,应对气候变化领域中的知识产权问题将更加复杂,发展中国家对该问题的谈判诉求仍将长期存在,发达国家的立场和态度也很难妥协。

3中国的战略选择

在公约谈判进行的20年中,中国的经济总量增长到世界第二,温室气体排放总量更快速上升到世界第一的位置,2011年我国Co2排放占全球28.6%,已经超过欧美之和[15];1990-2011年我国的Co2排放增量占全球增量的比例超过60%,人均排放已接近部分发达国家。随着这种结构性力量的增强,中国在全球气候治理中特别是气候公约谈判中越来越具有举足轻重的地位[16]。

在公约谈判中,中美欧仍是决定未来谈判走向的三股重要力量,任何二者的联手都会对谈判格局带来极为重大的影响。对2015年协议的内容和形式,欧美之间的分歧越来越明显:欧盟虽然暂时同意从“自下而上”的“自主许诺+审评”模式入手,逐渐按照一定的标准提高各国减排力度,但其实际上追逐的仍是通过公约体制最终实现“自上而下”全球统一行动机制,这与美国的“去中心化”或“虚中心化”的松散机制立场仍有本质性不同。中国虽然还没有很明确地表示立场,但在避免国际气候变化机制对国家发展造成硬性约束这一点看,中美态度比较接近,这也成为奥巴马政府推崇气候领域“中美共治”的原因之一。

2013年4月在美国的倡议下中美签署《中美应对气候变化联合声明》:认识到“气候变化危害和全球应对努力的不足”,中美两国应“采取强有力的国内适当行动,包括大规模的合作行动”,并承诺将在2013年建立气候变化工作组。美国在中国外交战略中始终居于首要位置,将气候变化纳入中美整体外交中是完全有必要和有意义的。但是由于中国仍是发展中国家,维护发展中国家阵营的团结不仅在气候变化领域,在整个中国的外交战略上同样具有不可动摇的地位。另一方面,从应对气候变化的紧迫性和世界低碳发展趋势看,欧盟倡导“自上而下”的全球治理模式(议定书模式扩大化)也值得中国认真思考。

中国还没有将发展战略与气候变化大背景和全球经济技术发展大趋势密切联系起来。全社会对低碳发展的紧迫性认识不足,共识不够,对绿色低碳发展的内容和道路没有透彻了解和深入分析,“低碳”这个概念远远没有纳入到社会经济生活的各个方面,许多地方打着“低碳”的旗号,走的仍是“高碳”的老路。统筹国际国内两个大局,以外促内应成为推动我国发展模式转型的巨大动力[17]。党的十八大将生态文明建设纳入社会主义现代化建设总体布局。生态文明建设的理念不应该仅仅局限于“美丽中国”,还应该在“人类命运共同体”意识的引导下逐步为全球环境保护做出与大国地位和形象相称的贡献。

4结论

气候变化的趋势篇2

气候生产力模型考虑到资料的获取和方法实用,本文采用Lieth提出的可以明确表达气候变化对气候生产力影响的thornthwaitememorial模型[4]来计算气候生产力。该模型为:(式略)其中,pv是以实际蒸发散量计算得到的植物净第一性生产力[kg/(hm2?a)];e为自然对数;3000是Lieth经统计得到的地球自然植物在每年每平方米上的最高干物质产量(kg);v是年平均实际蒸发散量(mm);R为年平均降水量(mm);L为年平均最大蒸散量,它是年均温度t(℃)的函数。气温变化特征为榆林市年平均气温随时间的趋势变化状况。由图1可知,近50年来榆林年平均气温呈现明显的增长趋势。年平均气温的气候倾向率为0.40℃/10a,趋势系数通过了α=0.001极显着水平俭验,榆林气候变暖现象显着。尤其是20世纪90年代以来气温上升速率大大增加,年均气温值远大于多年平均值,20世纪90年代之后较90年代之前年平均气温增长了14.2%,上升幅度明显。,近50年来榆林市四季平均气温均呈现明显的增长趋势。冬季气温的升幅最明显,气候倾向率为0.75℃/10a;秋季、春季次之,气候倾向率分别为0.35和0.33℃/10a;夏季最小,气候倾向率为0.18℃/10a。对四季平均气温的趋势系数进行检验,发现春、秋、冬季气候趋势系数均通过了α=0.001极显着水平检验,夏季气温趋势系数也通过了α=0.05显着水平检验,表明榆林气候变暖现象十分明显。通过全年及四季平均气温5年滑动平均曲线可以看出,榆林市年平均气温和四季平均气温表现出很强的相似性。20世纪60~80年代各气温均在平均值附近波动,年际变化不大。90年代中期,各曲线均出现急剧上升的变化趋势。进入21世纪以后,各气温均在一个相对高值附近波动,气温居高不下。结合表1分析可知,全年及四季平均气温20世纪90年代明显高于60~80年代,上升速率明显加快。进入21世纪以后表现更为明显,2001~2010年的年均气温及四季平均气温分别比20世纪60年代升高了1.6、1.3、0.6、1.5、2.9℃。

近50年来榆林市年降水量的线性增长率为-9.964mm/10a,与时间序列的趋势系数为-0.138,未通过显着性检验。这说明近50年来榆林市全年降水量呈现微弱的减少趋势。但降水量的逐年分配不均衡,近50年来,降水量最少的是1965年,为159.1mm;降水量最多的是1964年,为692.6mm,远大于多年平均降水量。近50年来榆林市四季降水量的线性增长率分别为1.00、-8.61、-2.73和0.47mm/10a,与时间序列的趋势系数分别为0.044、-0.150、-0.094和0.121,均未通过显着性检验。这说明近50年来榆林市夏、秋季降水量也呈现微弱的减少趋势,尤以夏季明显,而春、冬季降水量呈微弱增加趋势。总的来说,近50年来榆林市降水量趋势变化不明显。榆林市降水量存在明显的年代际特征。20世纪60年代,榆林市年降水量波动上升,平均值为449.8mm,为近50年最高值,春、夏、秋季降水量均高于多年平均值,表明60年代明显为降水偏多期。70年代全年及春、夏季降水量低于多年平均值,秋、冬季高于多年平均值。80年代初除春季降水量略高于多年平均值以外,全年及夏、秋、冬季降水量均低于多年平均值,表明80年代为明显的降水偏少期。90年代全年及四季降水量均低于多年平均值,但在90年代后期,各5年滑动平均曲线均有明显的上升趋势,表明降水从90年代后期开始进入偏多期。事实上,进入21世纪以来,全年及四季降水量均高于多年平均值,降水量有所增加,相比于20世纪70~90年代降水量增加了23.0%。干燥度变化特征:近50年榆林干燥度平均值为21.4,总体呈下降趋势,下降速率为1.029%/10a,通过α=0.05水平的显着性检验。20世纪60年代干燥度波动剧烈,最低值为1965年的8.6,最高值为1967年的40.3。70~90年代中期干燥度大体在平均值上下波动,年际变化不大。90年代中后期干燥度有明显的下降趋势。

根据demartonne对干燥度的定义,干燥度值小于10,表明严重干旱,河流断流,农作物需要强制人工灌溉;干燥度值在10~30之间,表明中等干旱,河流暂时性有水,流量中等,植被类型为草原[11]。纵观榆林市近50年来,除1964、1965、1967、1988年以外,其余年份干燥度均介于10~30之间,但20世纪90年代以来干燥度变化波动明显剧烈,这与年平均气温和降水量的变化有关。20世纪90年代年平均气温明显升高,高温有利于地面的蒸发,当降水减少时,高温将加剧干旱的发生或发展,甚至导致异常干旱,干燥度随之降低。进入21世纪后,气温继续上升但降水量有所增加,导致干燥度也随之略有回升。近50年来,由于气温显着升高,而降水量变化不明显,因此榆林市气候表现出明显的暖干化特点。2.2气候生产力变化特征由图6可知,近50年榆林气候生产力呈现微弱的增长趋势,但不明显(未通过显着性检验),平均每10年增加1.9kg/hm2。其多年平均值为754.55kg/(hm2?a);最大值出现在1964年,为968.9kg/(hm2?a);最小值出现在1965年,为379.9kg/(hm2?a)。图7a给出了榆林市气候生产力的各年代值,虚线表示近50年平均值。由图7a可知,榆林气候生产力以20世纪90年代最低,为714.6kg/(hm2?a);以2000~2010年最高,为807.2kg/(hm2?a)。气候生产力具有明显的年代际变化。20世纪60年代气候生产力为780.8kg/(hm2?a),略高于多年平均值;而20世纪70、80、90年代均低于多年平均值。气候生产力累积距平曲线(图略)显示,榆林气候生产力从20世纪70年代初开始呈现快速下降趋势,直到20世纪末,在21世纪初又呈现快速上升势头,其中2001年达到历史次高峰[气候生产力为962.4kg/(hm2?a)]。2001~2010年榆林气候生产力呈现先下降后上升的变化趋势。气候因子对气候生产力的相关性分析及二元回归模型榆林市年气候生产力与年平均气温间的相关系数为0.029,未通过显着性检验;与年降水量间的相关系数为0.951,通过0.001水平显着性检验;与年相对湿度间的相关系数为0.420,通过α=0.05水平显着性检验。因此,决定榆林气候生产力变化的主要因素是年降水量的变化,与年平均气温的相关性不显着。从20世纪60年代和近10年的距平百分率变化可以看出,在降水变化不大的情况下,气候生产力随气温的增加而表现出增加趋势。从90年代和近10年的距平百分率变化可以看出,在气温变化不大的情况下,气候生产力随降水量的增加也表现出增加趋势。可见,一定程度上的气候变暖是有利于提高榆林市气候生产力的,但长期的气候变化可能导致作物因高温缺水而减产,对农业生产造成威胁。据预测,未来50年我国北方可能呈“暖湿型”的气候类型[14],在这种气候类型成功转型之前,榆林市变暖增湿的气候可能使作物生产潜力增大,但随着气候日益变暖、降水减少,榆林市的作物反而会因为高温3结论近50年来榆林市年平均气温以0.40℃/10a的速度上升,高于全国增温速率,并通过了α=0.001水平显着性检验;四季平均气温均也呈现显着的上升趋势,气候变暖趋势十分明显。年降水量年际变化波动剧烈,但总体变化不大,夏、秋季降水量呈现微弱的减少趋势,春、冬季降水量呈微弱增加趋势,其长期变化趋势均未通过显着性检验。榆林市近50年相对湿度每10年下降了1.343,通过了α=0.01水平显着性检验;demartonne干燥度每10年下降了1.029,通过了α=0.05水平显着性检验。榆林气候表现出较强的暖干化特点。榆林市气候生产力呈现微弱的增长趋势,决定其变化的主要因素是年降水量,两者间的相关系数达0.951,通过了0.001极显着水平检验。利用气温、降水量和气候生产力所建立的评判模型表明:当榆林年平均气温上升1℃、年降水量上升1mm时,榆林气候生产力将上升21.5kg/(hm2?a)。随着气候日益变暖、降水减少,榆林市的作物反而会因为高温缺水而减产。

气候变化的趋势篇3

关键词气候变化;农业生产;累积距平;滑动t-检验法;四川昭觉

中图分类号S162.5文献标识码a文章编号1007-5739(2016)04-0240-01

1气候变化特征分析

1.1气温变化特征

昭觉县44年的年平均气温呈逐渐上升趋势(相关系数r=0.4943>r0.01=0.3843),年气温变化倾向率为0.18℃/10年,多年平均气温11.1℃,最大年平均气温(12.0℃)与最小年平均气温(10.1℃)相差1.9℃,前30年(1971―2000年)平均气温(10.9℃)比后30年(1981―2010年)平均气温(11.4℃)偏低0.5℃。最大极端最高气温33.1℃出现在1991年,最小极端最高气温28.2℃出现在1978年,2002年以后极端最高气温均在30.0℃以上;最小极端最低气温-20.6℃出现在1977年,最大极端最低气温-4.8℃出现在1995年,二者相差15.8℃。

1.2降水量变化特征

昭觉县44年降水量的线性变化并不明显(相关系数r=0.0219

1.3日照时数变化特征

由昭觉县44年日照时数3项多项式拟合趋势线可以看出,年日照时数线性增多趋势明显(r=0.44497>r0.01=0.38434,通过0.01显著性检验)。20世纪90年代中后期以来上升趋势明显。44年平均日照时数1890.0h,大于多年平均值的有28年,占64%;小于多年平均值的有16年,占36%。冬、春季日照时数线性变化不明显,夏季线性变化相对明显,秋季最为明显,秋季日照时数在20世纪90年开始有明显的增多趋势,春、夏、冬季变化平缓。

2气候变化对农作物的影响

由于冬、春季降水量减少,土壤墒情较差,大春作物播种、出苗期延迟,而收获期的秋季气温较高,作物生育期缩短,对农作物产量和品质都有较大影响。随着气温的升高、无霜期增长,作物复种指数有所增加,冬闲农田得到充分利用。气候变暖使农业的不稳定性增加,气候变化对农业生产的影响利弊并存[1-2]。

3应对气候变化的农业措施

一是综合考虑气候变化特点,确定适宜栽培季节,尽可能避开农作物生长关键期和对产量、品质形成影响较大时期可能出现的灾害性天气。二是根据光、温、水资源匹配情况及农业气象灾害、病虫害特点,调整作物、品种种植结构,达到趋利避害的目的。三是在选择作物种植品种时,不仅要考虑产量和品质,还应根据气候变化特点综合考虑栽培作物品种对农业气象灾害和病虫害的抗逆性。四是完善灌溉和排水等农业基础设施,提高农业生产对气候变化不利影响的抵御能力,增强农业抗灾能力,最大限度地减少损失[3-4]。

4结论

(1)年平均气温呈逐渐上升趋势,年气温变化倾向率为0.18℃/10年,年际标准差0.49℃。20世纪70年代年平均气温变化最为明显,70年代至90年代中期气温呈下降趋势,90年代后期以来气温持续上升,在90年代出现气温突变,1997年是突变点。四季分析结果表明,春、秋2季升温趋势最为明显,夏、冬2季变化趋势平缓。

(2)年降水量线性变化并不明显,降水日数呈减少趋势,但强降水日数增多,2000―2014年年降水量变差系数最大,年降水量变化最明显,年际间差异最大。20世纪90年代出现降水量突变,1996年为突变点。进入20世纪90年代以来,冬、春季年降水量呈减少趋势,而夏、秋季呈增多趋势。

(3)年日照时数线性增多趋势明显,20世纪90年代年日照时数变差系数最大,变化最明显,年际间差异最大。20世纪90年代日照时数出现突变,1998年是突变点。20世纪90年代中后期以来上升趋势明显,其中秋季日照时数呈增多趋势,而春、夏、冬季变化平缓。

(4)无霜期呈增多趋势,20世纪80年代无霜期变差系数是最大的,无霜期变化最明显,年际间差异最大。2000―2014年变差系数最小,表明该时段无霜期变化平稳,年际间差异最小。

5参考文献

[1]王馥棠.气候变化对我国农业影响的研究[m].北京:气象出版社,1996.

[2]冯秀藻,陶炳炎.农业气象学原理[m].北京:气象出版社,1991.

气候变化的趋势篇4

(天水市气象局,甘肃天水741000)

摘要:为研究气候变暖对天水极端温度的影响,利用天水观测站1951—2013年逐年极端温度资料,运用气候倾向率、趋势系数、百分位法、滑动t检验等统计方法,分析极端温度对气候变暖的响应特征。结果表明:天水年极端最高(低)温度均呈显著性升高趋势,极端最高气温上升0.2℃/10a,极端最低气温上升0.3℃/10a,都通过了α=0.01的显著性检验;通过百分位法定义了极端温度的阈值,分析发现,极端最高气温与阈值的差值随时间序列的增加逐步增大,极端最低气温与阈值的差值随时间序列的增加逐步减少,对极端最高温度和极端最低温度利用滑动t检验法进行突变检验,在α=0.01显著性水平下,极端最低温度没有发生突变,而极端最高温度在1983年和1993年发生了2次十分明显的突变。

关键词:极端温度;阈值;百分位法;滑动t检验

中图分类号:p468.0+2文献标志码:a论文编号:2014-0407

extremetemperatureVariabilityintianshuioverthepast63YearsYaoYanfeng,Zhuenchao,anJing,LiYue,wangHongbin

(tianshuimeteorologicalBureau,tianshui741000,Gansu,China)

abstract:evaluationofextremetemperaturechangesintianshuiunderglobalwarmingisstudiedbasedonannualextremetemperaturedatafrom1951to2013.tobetterunderstandthevariabilityandlong-termtrendofextremetemperature,variousmathematicalstatisticsmethods,includingtheclimatetendencyrate,climatetendencycoefficient,percentilethresholdvaluemethodandslidingt-testmethod,havebeenused.Resultsindicatethatannualextremetemperatureshowedasignificantincreasetrendoverthepast63years.theextremehigh-temperaturerateofincreaseisestimatedas0.2℃/10a,whiletheextremelow-temperatureincreasedby0.3℃/10a,whichareallstatisticallysignificantat99%confidencelevel.thethresholdvaluesoftemperatureextremeshavebeendeterminedusingthepercentilethresholdvaluemethod,wefindthatthedifferencebetweentheextremehigh-temperature(extremelow-temperature)andthecorrespondingthresholdvalueincreased(decreased)withthelengthoftimeseries.thetemporalcharacteristicsofextremehightemperatureandextremelow-temperaturetrendsareanalyzedbyusingslidingt-testmethod.thereisnosignificantabruptchangeinextremelow-temperatureat99%confidencelevel.incontrast,theextremehightemperaturechangesabruptlyin1983and1993.

Keywords:extremetemperature;threshold;percentilethresholdValuemethod;Slidingt-testmethod

0引言

气候变暖已成为不争的事实。大量研究表明,在全球气候变暖的情况下,极端气候事件所造成的经济损失以及给社会带来的影响非常巨大,政府间气候变化专门委员会(ipCC)第4次评估报告指出,1906—2005年全球平均气温升高(0.74±0.18)℃,且各区域对全球变化存在不同程度的区域响应[1-10]。许多研究[11-14]指出,中国热日和暖夜的频数显著增加,冷日和冷夜的日数明显减少,由此引起的极端气候事件的频率和强度在增加[15-19],造成的灾害损失也在日益加剧,因此研究极端温度的变化[18-20]十分必要。近年来,一些学者对天水降水、气温等变化特征已经有了一些分析[21],但是围绕极端温度对气候变暖的响应研究甚少,笔者以极端温度作为研究对象,利用逐日最高、最低温度资料,探讨气候变暖对极端温度的影响及变化趋势[22],为进一步认识气候变暖提供科学依据。

1资料与方法

1.1研究区概况

天水地处西北地区东南部,处于中国地形和气候过渡带,气候复杂,该地区四季分明,冬冷干燥,雨雪稀少;夏热无酷暑,雨热同季,降水集中;春季升温快,冷暖多变;秋季降温迅速,常出现连阴雨天气。极端最高温度出现在1997年7月21日,达38.2℃,极端最低气温为-19.2℃,出现在1955年1月10日。

1.2资料来源及说明

本研究使用的极端最高温度和极端最低温度资料来源于天水市国家气象观测站1951—2013年的观测数据。查阅历史资料发现,天水观测站曾于1952、1954、2004年出现过3次迁站,对比搬迁的位置,温度资料不影响代表性和对比性。

1.3研究方法

1.3.1线性倾向估计一般来讲,降水的气候趋势用一次直线方程或二次曲线方程就能满足,本研究采用一次直线方程来评价降水的变化趋势:

y(t)为第t年的观测值,t为时间序列,b=dy(t)/dt,把b×10作为降水每10年的气候倾向率,单位为mm/10a和d/10a,回归系数b和常数a可用最小二乘法或经验正交多项式来确定,其中b表征了降水的变化趋势,b>0,表示随时间t的增加呈上升趋势,b<0,表示随时间t的增加呈下降趋势。1.3.2趋势系数趋势系数r表征t与y之间线性相关的密切程度:

σy和σt为降水序列和自然序列的均方差,r与b的符号相同,|r|越趋近于1,表示t与y之间线性相关越大,|r|越趋近于0,表示t与y之间线性相关越小。1.3.3百分位法极端温度阈值采用普遍使用的百分位定义法,将n个变量值从小到大排列,X(j)表示此数列中第j个数。设(n+1)p%=j+g,j为整数部分,g为小数部分,当g=0时:p百分位数=X(j);

当g≠0时:p百分位数=g×X(j+1)+(1-g)×X(j)=X(j)+g×[X(j+1)-X(j)]。

1.3.4滑动t检验法利用10年滑动t检验法对极端最高温度和极端最低温度进行突变分析,设置显著性水平为0.01。

2结果与分析

2.1年极端气温的变化趋势

研究表明,极端最高温度的升高将带来热浪、高温等灾害性天气,同时对城市运行、电力运行、野外作业等造成重大的影响,极端最低气温的升高将出现暖冬,对越冬作物、病虫害等有不利影响。分析1951—2013年逐年的极端最高(最低)气温变化趋势发现(图1和图2,虚线为平均值),极端最高气温和极端最低气温都呈上升趋势,极端最高气温上升0.2℃/10a,趋势系数r为0.306,极端最低气温上升0.3℃/10a,趋势系数r为0.332,都通过了α=0.01的显著性检验,极端最低气温的上升趋势较极端最高气温的上升趋势明显,进一步说明,在全球气候变暖的情况下,天水地区出现高温的频率在日益增加,出现冷事件的概率日益减小。

以10年为单位分析平均极端最高气温和最低气温发现,极端最高气温呈现波动上升趋势,回归系数b为0.25,趋势系数r为0.61,通过了α=0.01的显著性检验,20世纪50年代至21世纪00年代,呈现“下降—上升—下降—上升—上升”,特别是20世纪80年代开始上升趋势非常明显,90年代比80年代平均极端最高气温上升了近2℃;极端最低气温呈现上升趋势,回归系数b为0.42,趋势系数r为0.92,通过了α=0.01的显著性检验,几乎是呈直线上升态势,21世纪00年代比20世纪50年代平均极端最低气温上升了近2℃,进一步证明了在气候变暖的情况下,极端最高、极端最低气温呈显著性上升。

2.2极端最高(低)气温阈值的分析

为进一步研究气候变暖对温度的影响,采用普遍使用的百分位定义法来研究极端温度阈值,首先将1951—2013年逐年的极端最高(低)温度资料按照降序排列,将第5(95)个百分位值定义为该站的极端最高(低)气温的阈值。然后分析逐年的极端最高(低)气温与阈值的差值(图略),分析其差值与实践序列的关系,计算得知极端最高温度的阈值为32.53℃,极端最低气温的阈值为-9.91℃,分析极端最高温度与阈值的差值发现,只有1989年(-0.83)、1992年(-0.13)、1993年(-0.23)为负值,其他年份全部为正值,正值最大在1997年(5.67),差值随时间序列为上升趋势,分析极端最低温度与阈值的差值发现,只有1985年(0.31)、1999年(0.51)、2000年(0.91)为正值,其他年份全部为负值,负值最大在1955年(-9.29),差值随时间序列为上升趋势,上升趋势(b=0.03)较极端最高温度的差值上升趋势(b=0.02)明显。说明,极端最高气温与阈值的差值随时间序列的增加逐步增大,极端最低气温与阈值的差值随时间序列的增加逐步减少。

2.3极端温度突变检验

对天水市1951—2013年的极端最高温度和极端最低温度利用滑动t检验法进行突变检验(图3和图4)发现,在α=0.01显著性水平下,极端最低温度没有发生突变,而极端最高温度在1983年和1993年发生了2次十分明显的突变。分别计算1983年之前、1983—1993年、1993年之后共3个时段的极端最高温度平均值、线性倾向系数后发现,3个时段的平均值分别为:34.4、33.3和35.6℃,第2时段比第1时段减少1.1℃,第3时段比第2时段增加2.3℃,3个时段的回归系数分别为0.06、-0.08、0.17,趋势系数分别为0.49、-0.25、0.35,都通过了99%的显著性检验,3个时段内的变化趋势分别为:增加、减少和增加,1993年以来的增加趋势较为明显。

3结论

通过对天水极端最高温度的分析得知,天水极端最高温度、极端最低温度呈显著性升高趋势,上升幅度分别为0.2和0.3℃/10a,极端最低温度的上升趋势较极端最高温度上升明显。

采用百分位定义得到天水地区极端温度的阈值分别为32.53℃和-9.91℃,分析极端温度与阈值的差值发现,极端最高气温与阈值的差值随时间序列的增加逐步增大,极端最低气温与阈值的差值随时间序列的增加逐步减少。

极端最高温度在1983年和1993年发生了2次十分明显的突变,1983年之前、1983—1993年、1993年之后3个时段变化趋势分别为增加、减少和增加,1993年以来的增加趋势较为明显;极端最低温度没有发生突变。

参考文献

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[20]陈晓光,苏占胜,郑广芬,等.宁夏气候变化的事实分析[J].干旱区资源与环境,2005,19(6):43-47.

气候变化的趋势篇5

关键词:气温功率谱线性回归方法变化趋势变化周期

中图分类号:p467文献标识码:a文章编号:1672-3791(2012)12(a)-0213-02

全球气候变暖是指地球-大气系统平均温度较长时期的升高现象,以得到人类的共识。全球变暖会引发海平面上升、降水量重新分配,冰川和冻土消融等,进而导致资源危机、环境危机,甚至引发人类的冲突,对人类的生存造成了严重威胁。ipCC(政府间气候变化专门委员会——intergovernmentalpanelonClimateChange)第四次评估报告指出[1-2]:1906-2005年,全球变暖现象明显,趋势为0.074℃/10a;有研究表明[3]近50年期间辽宁朝阳的气温递增趋势显著,为0.8~1.9℃·a-1;张翠艳[4]的研究发现近50年期间锦州地区的气温也呈显著性逐年现行递增,趋势为0.028℃·a-1。本文利用地面观测资料,采用一元线性回归方法、功率谱分析等方法,对丹东地区气温的长期变化趋势、变化周期等进行深入研究,希望可以为研究和应对全球气候变化做贡献。

1气温特征分析

1.1逐年变化趋势

将丹东地区的气温从1951-2010年取逐年平均,利用一元线性回归方法,分析近60年期间丹东地区气温的逐年线性变化趋势,见图1。近60年期间,丹东地区的气温变化趋势的相关系数为0.65,通过了95%的信度检验,线性趋势回归系数为0.0258,即近60年丹东地区的气温以0.0258℃·a-1的速度显著性逐年线性递增。

1951-1959年期间,气温震荡剧烈,也递增显著;1959-1983年期间,该地区的气温变化趋势较为平缓,年平均气温在8.5℃上下波动,而后迅速递减,直至1985年为一相对波谷;1985-1989年,递增趋势比较显著,而后表现出缓慢的变化趋势,直至现在。

1.2逐季变化趋势

本文还将丹东地区的地面气温从1951-2010年取逐春季、逐夏季、逐秋季、逐冬季平均,利用线性回归方法,分析近60年期间该地区不同季节地面气温的变化趋势,见图2。

春季,相关系数为0.44,通过了95%的信度检验,线性递增趋势显著,回归系数为0.0292,即近60年丹东逐春季的气温以0.0292℃·a-1的速度显著性线性递增;夏季,相关系数为0.15,没有通过了95%的信度检验,变化趋势不显著,即近60年丹东逐夏季的气温无显著性变化趋势;秋季,相关系数为0.28,通过了95%的信度检验,线性递增趋势显著,回归系数为0.02,即近60年丹东逐秋季的气温以0.02℃·a-1的速度显著性线性递增;冬季,相关系数为0.38,通过了95%的信度检验,线性递增趋势显著,回归系数为0.0452,即近60年丹东逐冬季的气温以0.0452℃·a-1的速度显著性线性递增。

对比不同季节的变化趋势发现,丹东的地面气温以春季和冬季两季的递增趋势较为强劲,递增趋势远强于年平均气温的递增趋势,其次是秋季,夏季则无显著性变化趋势,详见表1。

1.3变化周期

将丹东气温从1951-2010年取逐年平均,利用功率谱分析该地区气温的变化周期,当谱密度大于红噪音检验标准谱的时候,说明存在该显著性周期。由图1可见,近60年期间,丹东地区的气温存在显著的2.5年、3.08年、3.64~5.71年的变化周期以及40年以上的长周期震荡。

2结论

(1)1951-2009年,丹东地区的气温以0.0258℃·a-1的速度显著性逐年线性递增。1951-1959年期间,气温震荡剧烈,也递增显著;1959-1983年期间,该地区的气温变化趋势较为平缓,年平均气温在8.5℃上下波动,而后迅速递减,直至1985年为一相对波谷;1985-1989年,递增趋势比较显著,而后表现出缓慢的变化趋势,直至现在。

(2)对比不同季节的变化趋势发现,丹东的地面气温以春季和冬季两季的递增趋势较为强劲,递增趋势远强于年平均气温的递增趋势,其次是秋季,夏季则无显著性变化趋势。

(3)近60年期间,丹东地区的气温存在显著的2.5年、3.08年、3.64~5.71年的变化周期以及40年以上的长周期震荡。

参考文献

[1]ipCC(intergovernmentalpanelonClimateChange).2007.ClimateChange2007:Synthesisreport.Cambridge:CambridgeUniversitypress.

[2]ZHenGChong-wei,ZHUanGHui,LiXi,etal.windenergyandwaveenergyResourcesassessmentintheeastChinaSeaandSouthChinaSea[J].SCiCHinateCHSCi,2012,55(1):163-173.

气候变化的趋势篇6

关键词:气候变化;济南市;特征分析

中图分类号:p467文献标识码:a文章编号:16749944(2013)12000903

1引言

近1个世纪以来,全球气候处于激烈变化中,气温的持续升高、极端气候的频繁出现,给社会发展和人类的日常生活造成极大影响[1~3]。各国政府均加大对全球气候研究的投入和重视程度,以期详细了解解决这一难题。ipCC\[4\]第四次评估报告中指出过去100年(1906~2005年)全球平均地表气温升高0.74℃,比上一次评估报告的百年平均地表气温0.6℃又有所升高,全球进入了加速变暖中。我国在过去100年时间内增暖幅度为0.79℃,平均增温速率约为0.08℃/10a,略高于同期全球平均\[5\]增温。目前研究对于大尺度范围气候变化特征进行了广泛的研究和讨论,但小尺度研究较少\[6\]。因此,本文参照吴建梅\[7\]的诸城市气候变化分析以济南市1990~2012年气温、降水数据进行研究,找出其变化规律,用于有效防御气象灾害,更好地服务于社会。

2资料来源与处理方法

研究资料来源于中国气象科学数据库共享服务网所公布的济南市1990~2012年气象数据。选取气温和降水资料,计算出其季、年平均值的时间序列,采用线性倾向趋势估计、3年滑动平均等统计分析方法,对近25年来济南气候变化趋势进行研究。

3气候变化特征分析

3.1气温变化趋势分析

3.1.1年变化

由图1可知,1990~2012年济南市近25年平均气温为14.96℃,且以0.153℃/5a的速度下降,每5年之间的波动标准差为0.3136。1994~2002年为高温阶段,年平均气温大部分为正距平,极端高温为16.3℃,出现在1998年,相较历年平均气温高了1.34℃;其余年份为低温阶段,极端低温出现在2003年,年均温为14.1℃,相较历年平均气温低了0.86℃,极端最高值和极端最低值之间相差2.2℃。这与大部分地区近几十年气温不断上升的趋势相反,其原因需要进一步分析论证,说明了地区之间的差异性,但在较长时间尺度1951~2012年气温整体还是呈上升趋势\[8\]。

3.1.2季节变化

通过表1可见,近25年济南市各季节平均气温变化不一,春季呈现先上升后下降趋势,夏季和冬季下降趋势明显,秋季呈现m型变化,其中整体降温幅度冬季>夏季>秋季>春季,而且秋季、冬季气温季节波动要远大于春、夏季节,比值约为2倍左右。春季平均气温为15.74℃;1990~2012年之间春季30%年份处于负平均,50%处于平衡值附近,20%年份高于平均值,最低温为13.8℃,出现在2010年,最高温度为16.8℃,出现在2001年;两极值之差为3℃。夏季平均气温为26.67℃;其中有7年夏季气温相对较低,极端最低值为25.23℃,出现在2004年;1994、1997、2006这3年气温值远高于平均水平,最高值为1997年的28.87℃,夏季两极值之差为3.64℃。秋季平均气温为15.61℃,整体趋势降温幅度不大,但20多年内波动幅度较大,出现极端最高值在1998、2005年,分别为18.3℃、18.45℃,最低值出现在1992年,低温为14.5℃。冬季平均气温为1.64℃,在1990~1998年之间,气温整体稳定,无大的波动,但在1998~2012年之间变化较为剧烈,上下浮动大,最低值出现在2004年,温度为-1.1℃,最高温度为3.3℃,出现在1998年;两极端值相差达到4.4℃。我们可以看出夏、秋、冬季出现最高温度的时间均在1998年左右,其原因与当年极端气候天气是有密切联系的。

3.2.1年变化

从图2中可知,近25年来济南市年降水量平均值为850.58mm,以22.86mm/5a的速率递减。1995~2002、2006~2012年为降水相对偏少阶段(除1989年略偏多),1992~1994、2003~2005年是降水相对较多的年份。最多年降水量为1271.5mm,出现在1993年,最少降水量554.4mm,出现在2002年,年最多与最少降水之间差距为717.1mm,其余年份为上下波动变化,其标准差为188.72,波动幅度很大。

3.2.2季节变化

从表2可见,济南市近25年来秋季和冬季降水量整体趋于平衡,平均值分别为53.81mm、9.02mm,并且以1.02mm/5a和0.654mm/5a的速率减小、增加;春季降水量呈现明显增大趋势,以3.56mm/5a速率上升;夏季降水量呈现明显减小趋势,以6.47mm/5a速率下降,其减少量最明显。春季降水量平均值为43.47mm,占年降水量的15.3%;2002~2009年为降水相对较多阶段,1992~1996年为降水相对较少时期(除去1993年外);最多降水量为81.96mm,出现在2009年,1996年出现降水量最低值12.53mm,两者相差69.43mm,降水量年波动为10.9。夏季降水量均值为177.93mm,占年总量62.6%;以波动状态持续下降,极大值与极小值分别出现在2004、2002年,其降水量为274.9mm、87.71mm,相差达到187.2mm。秋季、冬季降水占年降水量比例分别为18.9%、3.2%,可见对降水量变化呈下降趋势贡献最大的是夏季降水量。

4结论

(1)山东济南市近25年平均气温为14.96℃,且以0.153℃/5a的速度下降;平衡线附近波动变化明显,长时间均一状态较少。各季节平均气温变化不一,春季呈现先上升后下降趋势,夏季和冬季下降趋势明显,秋季变化呈现m型趋势,其中整体降温幅度冬季>夏季>秋季>春季。

(2)山东济南市近25年降水量平均值为850.58mm,以22.86mm/5a的速率递减;1995~2002、2006~2012年为降水相对偏少阶段。秋季和冬季降水量整体趋于平衡,春季降水量呈现明显增大趋势,夏季降水量呈现明显减小趋势,以6.47mm/5a速率下降,其减少量最大。

(3)济南市近25年来气候变化与全球变暖趋势不一致,处于不断下降状态,其原因可能是局部气候差异引起,需进一步论证。

参考文献:

[1]郭志梅,繆启龙,李雄.中国近50年来气温变化特征的研究[J].地理科学,2005,265(4):448~454.

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[6]张国胜,于凤英.鲁西北近50年气候变化趋势分析[J].山东气象,2002,22(3):22~23.

气候变化的趋势篇7

关键词气温;降水;日照时数;气候倾向率;变化特征;甘肃镇原

中图分类号S162.2文献标识码a文章编号1007-5739(2016)14-0226-02

自20世纪90年代以来,全球气候变暖幅度明显加速[1]。中国近百年来温度变化与全球平均情况基本相似[2-3]。采用线性回归的数理统计分析方法,对温度、降水和日照资料进行分析,总结气候变化特征及规律,对充分利用气候潜力,趋利弊害,指导农业生产,发展当地经济具有重要的现实意义。

镇原县位于甘肃省东部,地处黄河中游黄土高原沟壑区,是陇东黄土高原的重要组成部分,属北温带大陆性气候,四季分明,日照充足,雨热同季,温差大,降水季节分布不均。干旱、洪涝、冰雹、霜冻等灾害性天气频发,是全县农业生产和经济发展的重要影响因素。本文对镇原县近55年气候变化特征进行分析,总结气候变化规律,旨在为指导当地农业生产提供科学依据。

1资料来源和分析方法

选取1961―2015年镇原县气温、降水量资料,分年、月、季绘制三线图(平均、线性趋势、5年滑动),同时计算出线性趋势函数y=ax+b(系数a,b由最小二乘法求得)。通过曲线特点及倾向率来分析镇原县气候年际、年代变化特征[4]。

2气温变化特征

2.1平均气温变化特征

对镇原县1961―2015年历年平均气温线性变化趋势分析(图1),结果表明:镇原55年平均气温呈极显著上升趋势,气候倾向率为0.39℃/10年。55年平均气温为9.7℃,最高气温11.1℃,分别出现在2006年和2013年,最低气温7.3℃,出现在1967年。55年来镇原县气温在缓慢上升过程中有3个明显的时段:20世纪60年代前期,1961―1967年是一个低温阶段,年平均气温最高为1966年的9.0℃,最低点为1967年的7.3℃;1968―1993年,年平均气温稳定上升到了9.0℃以上,仅有2年(1976年8.8℃、1984年8.6℃)低于9.0℃,最高点达到1987年的10.4℃;1994―2015年,年平均气温急剧上升到10.0℃以上,最高点在2006年和2013年,均达到11.1℃。在1997年之前,年平均气温低于55年平均值,呈负距平,自1998年以后,气温明显上升,呈正距平,高于55年平均值。

用3―5月、6―8月、9―11月、12月至次年2月分别代表春、夏、秋、冬季,分析近55年来镇原县各个季节气温变化的趋势。由表1可以看出,四季温度均持续上升,春季气温上升趋势更为明显。近5年平均气温与20世纪60年代相比,春季增温最大,平均气温升幅达2.2℃,气候倾向率为0.50℃/10年,其他3季升温幅度分别为1.6、1.8、1.3℃,气候倾向率分别为0.34、0.35、0.34℃/10年,冬季气温上升幅度最小。20世纪90年代以前,四季气温均呈负距平,60年代的低温特点极为明显,距平值达-1.1℃;70年代与60年代相比,年代间四季气温均上升1.0℃以上,上升幅度最大;90年代与80年代相比气温上升趋势较为缓慢,不同年份变化波动较大;自90年代以后,四季气温均为正距平,气候逐年变暖趋势极为明显。

2.2气温极值的变化特征

由表2可以看出,55年来高温极值上升幅度较大,年平均最高气温和年极端最高气温的气候倾向率分别为0.61、0.49℃/10年,而低温极值上升幅度较小,年平均最低气温和年极端最低气温的气候倾向率分别为0.28、0.29℃/10年。年极端最高气温的极值达38.3℃,出现在1997年。年极端最低气温的极植为-23.3℃,出现在1991年。

3降水量变化特征

3.1年降水量变化特征

镇原县55年平均年降水量为501.2mm,年平均降水量最多为865.1mm(1964年),最少为323.5mm(1997年)。由图2可以看出,55年来降水量在波动中减少,线性趋势变化率为-23.6mm/10年。20世纪60年代为一个多雨时段,其后,在70、80年代,降水缓慢减少,在90年代出现了一个集中少雨阶段,1991―2001年,仅有2年降水量偏多,为正距平,其余年份连续多年为负距平,降水量极为偏少。2004―2009年,再次出现降水量连年偏少的情况。镇原县降水量最多年份比最少年份多出541.6mm,55年降水正距平的年份共23年,平均正距平量较大,为113.8mm;负距平的年份共有32年,平均负距平量为-81.7mm。

3.2降水季节变化特征

由表3可以看出,降水时空分布不均是镇原县降水的一个显著特征,年降水量主要集中在夏季的7―9月,夏季降水量占全年降水量的57%以上。1961―2015年,镇原县春、夏、秋3季降水量均呈下降趋势,气候倾向率分别为-5.87、-10.70、-7.80mm/10年,夏季降水量减少最显著,是导致年降水减少的主要原因。冬季降水呈上升趋势,气候倾向率为7.26mm/10年。冬季降水量的增加,使春季旱情得以减缓,近几年镇原县的春季干旱比20世纪90年代有减轻。

4结论

55年来,镇原县平均气温以0.39℃/10年的趋势变化率上升,春季气温和高温极值的升幅最为显著,是导致气候变暖的主要因素,其他季节和低温极值的变化率相对较小;年降水量以-23.6mm/10年的趋势减少,其中夏季降水量的减少是主要原因。

5参考文献

[1]何云玲,鲁枝海.近60年昆明市气候变化特征分析[J].地理科学,2012,9(9):1119-1124.

[2]王绍武,龚道溢.对气候变暖问题争议的分析[J].地理研究,2001(2):153-160.

气候变化的趋势篇8

关键词气温变化;特征分析;辽宁大连;金州区;1961—2010年

中图分类号p426.61文献标识码a文章编号1007-5739(2013)17-0256-03

自然环境的变化,特别是全球气候的变化,日益成为世界各国关注的问题。气候学家对此做了大量的研究,分析表明近40年来我国气温变化十分复杂,与全球增温趋势并不完全一致。增暖只表现在东北、华北和西北西部地区[1]。吉奇等[2]对东地区北近50年温度研究结果表明,年平均气温趋于升高,各季变化不一。大连市金州区地处辽东半岛南部,东临黄海,西濒渤海,属暖温带大陆性季风气候,有海洋性气候特点,由于处于北半球中纬度地带,一年四季所受太阳辐射比较大,又因为受地理位置一面依山、三面靠海的影响,所以金州区的气候特点是四季分明、气候温和、空气湿润、降水集中[3]。大连专家王秀萍等[4]研究表明,近45年来,无论是年还是季,大连地区年平均最高、年平均最低气温均呈变暖的趋势。气象工作者从不同角度进行相关研究[1-15],本文在以上的大背景下,依本文参考文献为依据,探讨分析金州区1961—2010年来气温的变化。

1资料来源与研究方法

1.1资料来源

本文使用的气象资料为大连市金州区气象局1961—2010年月、年平均气温。以月平均气温资料为基础,形成冬季(12月至翌年2月)、春季(3—5月)、夏季(6—8月)和秋季(9—11月)时间资料序列,然后进行距平化处理,得到年和各季距平序列。距平基于1971—2000年30年的标准值为基础。

1.2研究方法

采用趋势分析法,对不同气温的时间序列进行趋势分析。对气温资料序列用线性函数t=at+b来进行拟合(t=1,2,…,n),按最小二乘法可得系数a和常数b,其中系数a是趋势项。

a=■

式中,a值的正负表示该积温序列随时间变化的方向,正值表示积温随时间有增加的趋势,负值则表示趋于减小;a的绝对值大小表示变化的快慢程度。把a×10年称作气候倾向率(℃/10年)。

2金州区气温变化特征

2.1金州区年气温变化趋势

从图1可以看出,金州区平均气温随时间有明显增温的总趋势,相对于平均气温的年变化,多年滑动平均曲线能够更加清晰地显示出增温时间,由此可知,20世纪80年代中后期气温开始明显上升,在此之前,温度变化保持平稳态势150年平均值为10.7℃,变化幅度为1.61℃/10年,1961—1986年温度明显偏低,1969年达最小值9.1℃,但从1987年起温度开始大幅上升,1999年达到最大值12℃,为了更清晰地看出温度开始增长的时间,把50年划为2个部分,即1961—1986年和1987—2010年。在图1中,温度变化很不明显,变化率只有0.02℃/10年,平均值为10.3℃/10年。较近50年平均值低,由此可见,此段时间是较冷的时期,而在图1中可以看到温度增长趋势非常明显,变化率达0.05℃/10年,高于50年的增长率,平均温度11.05℃,高于50年平均值。由此可见,金州区变暖期是从1987年开始,至今温度仍在起伏中有增高趋势。金州区年气温变化趋势方程为:y=0.0323x-53.526。F检验:F=42.91>Faa=7.29,显著水平达到1%。由气候倾向率定义可知,金州区气温变化的倾向率为0.323℃/10年。也就是说金州区1961—2010年气温变化为升高趋势,50温度升高了1.615℃。

2.2利用累计距平方法分析气温的突变

累积距平也是一种常用的、由曲线直观判断变化趋势的方法。对于序列x,其某一时刻t的累积距平表示为:■i=■(xi-■),t=1,2,…,n,其中,■=■■xi,将n个时刻的累积距平值全部算出,即可绘出距平曲线进行趋势分析。

累积距平曲线呈上升趋势,表示距平值增加,呈下降趋势则表示距平值减小。从曲线明显的上下起伏,可以判断其长期显著的演变趋势及持续性变化,还可以诊断出发生变化的时间。

分析气温的变化趋势结果,可以得出如下结论:1961—2010年金州区气温增加了1.615℃,且以1987年为突增点。从图1明显可以看出,1987年以后的22年平均气温为11.2℃,较前24年平均气温高出1℃。

金州区气温累积距平曲线(图2),清晰地展示出1961—2010年来经历了1次显著的波动。气温累积距平曲线于1987年发生突变。1987年前气温累积距平曲线呈下降趋势;1987年后气温累积距平曲线开始增长,且上升趋势至今未减。

3金州区气温的年代际变化

从1960年开始,将金州区每10年划为1个年代,具体如下:20世纪60年代(1960—1969年)、20世纪70年代(1970—1979年)、20世纪80年代(1980—1989年)、20世纪90年代(1990—1999年)、21世纪前10年(2000—2009年)。分别统计每个年代的平均气温(表1)。

金州区气温年代际分析可以看出,金州区气温呈年代上升的趋势,但上升的幅度不同,20世纪60—80年代气温的距平值为负,20世纪90年代开始气温的距平值超过平均值,呈正距平。由表1分析可知,金州区气温在1961—2010年的变化中,20世纪80—90年代气温上升明显,在年代际的变化中,贡献突出。

4金州区气温的季节变化

本文的季节划分为:春季(3—5月);夏季(6—8月);秋季(9—11月);冬季(12月至翌年的2月)。季平均气温为所在季的3个月气温的平均值。

4.1春季变化

春季气温在20世纪80年代皆低于平均水平,80年代开始春季温度急剧上升,并且在80年代中期达到最高峰。金州区春季平均气温随时间有明显增温的总趋势,60—80年代低于多年平均水平,80年代中后期气温开始明显上升,在此之前,温度变化保持平稳态势,1961—2010年平均值为9.2℃,1971年气温突变,达最小值5.6℃,但从1973年起温度开始大幅上升,1985年达到最大值11.5℃,1991年以后,温度变化幅度不明显,变化率只有0.02℃/10年,平均值为10.2℃/10年。由此可见,这段时间气温变化平稳,温度在70年代初和80年代中后期有明显起伏,温度增长趋势非常明显,变化率达0.05℃/10年,高于1961—2010年的增长率,平均温度10.2℃,高于1961—2010年平均值,金州区变暖期是从1987年开始,至今温度仍在起伏中有增高趋势。金州区春季气温变化趋势方程为:y=0.0464x-82.476。经F检验,显著性达到1%。由此得出,金州区春季气候倾向率为0.464℃/10年,1961—2010年春季气温升高了2.32℃。

4.2夏季变化

夏季气温在20世纪80年代以前变化不大,其中60年代和70年代温度较低,自80年代以来,气温呈持续上升趋势,且在90年代中期温度急剧上升达到最高峰。

金州区夏季平均气温随时间有明显增温的总趋势,相对于平均气温的年变化,90年代中后期气温开始明显上升,在此之前,温度变化保持平稳态势,1961—2010年平均值为22.8℃,1961—1986年温度明显偏低,1964年和1976年达最小值21℃,但从1987年起温度开始大幅上升,1997年达到最大值24.7℃,70年代后期至90年代前期温度变化很不明显,60年代初期至80年代初期较1961—2010年平均值低,由此可见,这段时间是较冷的时期。可以看出,在90年代初开始温度增长趋势高于1961—2010年平均值,由此可见,金州区变暖期是从1987年开始,至今温度仍在起伏中有增高趋势。金州区夏季气温变化趋势方程:y=0.0332x-43.031。经F检验,显著性达到1%。金州区气温夏季气候倾向率为0.332℃/10年,由此可知,金州区1961—2010年夏季气温升高了1.66℃。

4.3秋季变化

金州区20世纪60年代秋季气温稍高于平均水平,70年代前期气温低于平均水平,达到最低值,80年代和90年代气温变化不大。

金州区秋季平均气温随时间有明显增温的总趋势,相对于平均气温的年变化,从20世纪60年代开始至21世纪气温没有明显的大起大落,温度在1973年达到最低值8.4℃,整体来说,金州区秋季气温1961—2010年来变化不大。金州区秋季气温变化趋势方程为:y=0.0298x-46.171。经F检验,显著性达到了5%。由趋势方程可知,金州区秋季气候变化趋势率为0.298℃/10年,即1961—2010年金州区秋季温度升高了1.49℃。

4.4冬季变化

冬季气温在20世纪60—80年代低于多年平均水平,自90年代后迅速上升并且在21世纪前几年达到最高值,远远超过了20世纪60年代水平。

金州区冬季平均气温随时间有明显增温的总趋势,相对于平均气温的年变化,80年代中后期气温开始明显上升,在此之前,温度变化保持平稳态势,1961—2010年平均值为-3.3℃,1961—1986年温度明显偏低,1969年达最小值-6℃,但从1987年起温度开始大幅上升,2007年达到最大值0.1℃,70年代初至80年代初温度变化幅度不很明显,60年代后期气温明显偏低,由此可见,这段时间是较冷的时期,从1987年开始温度明显有升高趋势,高于1961—2010年平均值,由此可见,金州区冬季变暖期是从1987年开始,至今温度仍在起伏中有增高趋势。金州区冬季气温变化趋势方程为:y=0.0375x-77.386。经F检验,显著性达到了1%。由趋势方程可知:金州区冬季气温变化气候趋势率为0.375℃/10年,即金州区冬季气温升高了1.875℃。

综上分析可知:在四季变化中,春季升温趋势率最大,为0.464℃/10年,冬季次之,为0.375℃/10年,秋季升温趋势率为0.298℃/10年,夏季升温趋势率为0.332℃/10年。也就是说,在1961—2010年金州区气温升温变化过程中,春季对升温贡献最大,冬季仅随其后。金州区在春、冬季的增温大于秋、夏季增温,春季增温最显著。金州区年平均气温在20世纪80年代前期处于平均水平以下,与春、冬季气温变化趋势相似,进入90年代以来,气温急剧上升,变化尤为明显,21世纪前几年平均气温已远远高于常年水平,表示金州区20世纪90年代以来气温在全年和四季都明显呈上升趋势。

5结语

本文利用大连市金州区近50年的月平均气温资料,分析研究50年气温变化、年际代及春、夏、秋、冬季各不同时期气温的变化趋势规律。金州区气温变化率为0.323℃/10年,50年金州区气温升高了1.615℃,1961—2010年金州区气温经历了1次显著的波动,其突变点为1987年,前期为冷时段,1987年以后为暖时段。金州区气温的年代际变化表明:气温随年代呈上升的趋势,上升的幅度不同,20世纪80—90年代气温上升明显,在年代际的变化中,贡献突出。金州区气温四季变化表明:春季变化突出,冬季次之。

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气候变化的趋势篇9

1资料来源和分析方法

1.1资料来源采用敦煌国家基准气候站1971-2010年蒸发量、干旱次数资料,降水量资料主要是1981-2010年,同时对相关气候要素资料进行校正和标准化处理。季节划分采用气象学上的标准:3-5月为春季,6-8月为夏季,9-11月为秋季,12月-次年2月为冬季。

1.2分析方法

1.2.1时间序列滑动平均法对样本容量为n的序列X,滑动平均序列表示为。式中k为滑动长度。通过滑动平均可以滤去原始数值上的较大波动,从而可以呈现出在较长时间的基本发展趋势。

1.2.2线性回归法通过对降水量、蒸发量、干旱次数建立线性回归方程y=a+bt,可以显示出在30a的时间尺度上各个气象要素呈现出是上升趋势还是下降趋势。使用线性回归方法的优点是可以直观地将时间序列上递增或者是递减的趋势呈现出来。另外,线性方程的斜率可以代表时间序列的平均趋势变化率。

2近30a敦煌市年降水变化特征分析

2.1年降水量变化趋势敦煌市近30a的年降水量波动比较大,呈现出振荡变化的趋势。敦煌市年降水倾向率为3.03mm/10a。年降水量平均值为39.90mm,年降水量呈现出逐年递增的趋势。敦煌市30a间的最大降水量出现在2007年,全年降水量为87.40mm;最小降水量为2008年,全年降水量只有11.60mm。最大降水量是最小降水量的7.5倍。年降水量变化一元线性回归方程为:y=3.0336x-5654.3。敦煌市30a降水可以分为4个阶段,从20世纪80年代初-90年代初,敦煌市年降水量呈现出逐年递增的趋势,90年代降水量开始呈现出下降趋势,从20世纪90年代末-21世纪00年代降雨量开始增加,而后降水量开始小幅度下降。1981-1989年和2006-2007年的5a滑动平均曲线都在平均降水量值以下,说明在这些时间段内敦煌市降水量和往年相比较小,是相对枯水期。而2000-2005年和2008-2010年5a滑动平均曲线在平均降水值曲线的上方,说明这些时间段内敦煌市处于相对丰水期。

2.2四季降水变化特征分析敦煌市近30a的年平均降水量为39.90mm,降水主要集中在春季和夏季,春季平均降水量为10.13mm,夏季平均降水量为22.50mm。敦煌市1981-2010年四季降水量变化呈现出不同的波动趋势,其中春季降水量的气候倾向率为3.66mm/10a,夏季为-3.50mm/10a,秋季为2.43mm/10a,冬季为1.06mm/10a。通过降水倾向率不难看出,敦煌市春季和秋季的降水量呈现出波动上升的趋势,夏季降水呈现出波动下降的趋势,而冬季的降水量变化的上升趋势不明显。敦煌市春季、秋季及冬季为上升趋势,夏季为下降趋势,春季和夏季气候倾向率的绝对值最大,趋势变化比较明显。其次是秋季的变化趋势,而冬季的趋势变化幅度最小,四季的5a滑动平均值均在平均降水量均值线上下波动。

3敦煌市年蒸发量变化特征分析

3.1年蒸发量变化趋势敦煌市年蒸发量也呈现出振荡变化的趋势。1997年的平均蒸发量最大为2384.00mm,1976年的平均蒸发量最小为1825.00mm,最大蒸发量和最小蒸发量之间的变幅达到了559.00mm,近30a敦煌市的平均蒸发量为2087.30mm。敦煌市蒸发量倾向率为120.14mm/10a,年蒸发量呈现出逐年递增的趋势,年蒸发量的一元线性回归方程为y=12.1370x-22011.0。敦煌市近30a的蒸发量可以分为5个阶段:从20世纪70年代初-70年代中期敦煌市的蒸发量呈现出逐年上升的趋势,而后开始下降直至到20世纪80年代初期,从80年代开始蒸发量上升幅度比较明显,从80年代中后期-90年代初蒸发量小幅度下降,最后又开始上升。从1971-1978年敦煌市5a滑动平均曲线都在平均蒸发量均值线以下,说明在这个时间段内敦煌市的蒸发量要小于平均蒸发量,从1979-2000年敦煌市5a滑动平均曲线都在平均蒸发量均值线以上,说明在此时间段内敦煌的蒸发量要大于平均蒸发量。

3.2四季蒸发量变化特征分析敦煌市近30a的年平均蒸发量为2087.30mm,在春季和夏季蒸发量较大,春季平均蒸发量为2772.00mm,夏季平均蒸发量为3475.00mm。由敦煌市1971-2010年四季蒸发量量变化趋势图可以看出四季的蒸发量变化呈现出不同的波动趋势。其中,春季蒸发量的气候倾向率为85.10mm/10a,夏季为264.50mm/10a,秋季为109.00mm/10a,冬季为24.10mm/10a。通过蒸发量倾向率不难看出,敦煌市四季的蒸发量呈现出波动上升的趋势,其中冬季蒸发量变化的上升趋势比较明显,其次是秋季和春季,冬季的蒸发量上升趋势不太明显。敦煌市春季的蒸发量总体呈现出小幅度上升趋势,春季的蒸发量的变化趋势基本处于蒸发量均值线上下波动,夏季和秋季蒸发量的上升趋势比较明显,冬季蒸发量变化趋势一致处于波动不稳定的状态,虽然气候倾向率为正值,但是由于数值较小,因此增长趋势不明显,冬季的蒸发量可以分为4个阶段,从1971-1978年敦煌市蒸发量呈现出上升趋势,1979-1980年下降,从1981-1986年呈现出上升的趋势,从1987年往后的上升趋势不太明显。由于夏季的蒸发量变化对年蒸发量变化影响较大,所以夏季蒸发量趋势的变化对年蒸发量的趋势变化影响是最明显的。

4干旱次数变化趋势分析

4.1干旱次数分析敦煌市每年的干旱次数也呈现出振荡变化的趋势。1995年出现的干旱次数最多,达到了9次;1982年出现的干旱次数最少,只有2次。降水量多少也在很大程度上影响敦煌市干旱出现的次数,近30a敦煌市出现干旱的次数呈现出逐年递增的趋势,但是递增趋势不太明显。敦煌市近30a干旱出现的次数可以分为3个阶段,1971-1977年干旱次数呈现出逐年递增的趋势,1978-1982年干旱出现的次数呈现出逐年递减,1983-2000年干旱出现的次数呈现出波动状态,但是总体是增加趋势,增加趋势较小。由此可以说明,1971-1977年敦煌市的降雨量较少,1978-1982年降雨量稍微有所增加,1983年至今降雨量呈现出小幅度上升趋势。

4.2干旱化对敦煌市文物保护的影响敦煌市平均降水量、蒸发量、干旱次数都呈现出增加的趋势,但是蒸发量的增多趋势要远远高于降水量,会在很大程度上造成敦煌市的温度上升,干旱化趋势日益明显。

5结论

气候变化的趋势篇10

关键词日照;变化规律;山东莒县;1960—2009年

中图分类号p422.11文献标识码a文章编号1007-5739(2013)15-0271-01

随着人类活动的加剧,越来越多的学者密切关注其对天气气候变化的影响[1-2]。莒县气象站为国家基准气候站,也是鲁东南地区唯一的国家基准气候站,其位于暖温带亚湿润气候区,探测环境保护较好,资料序列时间长,对研究该地区的气候变化具有很好的代表性。为了给莒县当地农业生产的健康发展提供气象科技支持,研究1960—2009年莒县日照时数变化规律,揭示莒县气候变化特征,探讨其对农作物生长情况的影响。现将研究结果总结如下。

1资料来源及研究方法

研究所用的资料为1960年1月至2009年12月莒县国家基准气候站各月的日照时数等数据。利用日照数据分析其各个季节的变化规律特征[3-5],其中季节划分如下:冬季(12月至翌年2月)、春季(3—5月)、夏季(6—8月)、秋季(9—11月)。采用线性倾向的最小二乘法对日照时数的季节变化和年变化进行趋势倾向模拟。由于世界气象组织将日照时数定义为在一定时间太阳直接辐照度达到或超过120w/m2的那段时间的总和[6]。本文依据莒县太阳总辐射资料,分析了该地区太阳总辐射、各季度总辐射的变化趋势。

2结果与分析

2.1日照时数变化特征

2.1.1年日照时数变化。采用最小二乘法对年日照时数的气候变化趋势进行估算,并建立如下线性倾向方程:

f(t)=at+b(1)

式(1)中,f(t)为日照时数逐年变化值;a为年日照时数的线性趋势(a0表示年日照时数呈上升趋势);t为变化年数。

将各月日照时数数据进行计算,模拟年日照时数的变化趋势,求得其气候倾向方程如下:

f(t)=-13.9t+2726.5(t=0,1,2,3,…,49)(2)

计算结果表明:近50年来,莒县的年日照时数呈明显下降趋势,该时间段内年平均日照时数达2385.9h,年平均递减13.9h,降幅近0.6%。1998年以来年日照时数在明显的波动中呈下降趋势,1960年的日照时数为近50年最多年份(2827.8h),较平均值偏多441.9h,而2008年的日照时数为近50年最少年份(1864.3h),较平均值偏少521.6h。从5年日照时数滑动曲线(图1)可以看出,1960—1985年莒县年日照时数均高于50年平均值,而1986—2009年的年日照时数均低于50年平均值。

近年来,日照时数的减少不但受天气变化的影响,还受到大气垂直能见度降低的影响。尤其是生产中大量排放工业粉尘污染物,增加了大气浑浊度,直接影响光照强度的变化。日照时数的骤减必定影响到农作物的生长发育,导致农作物贪青现象的发生,甚至影响到农业种植结构的调整。

2.1.2各季度日照时数变化。通过各月日照时数求得各季度日照,再用线性倾向的最小二乘法模拟各季度日照时数的变化趋势,分别求得各季度日照时数气候倾向方程如下:

f(t春)=-2.31t+738.9(3)

f(t夏)=-5.02t+739.9(4)

f(t秋)=-2.95t+644.9(5)

f(t冬)=-3.28t+585.9(6)

式(3)~(6)中,f(t春)、f(t夏)、f(t秋)、f(t冬)分别表示春、夏、秋、冬日照时数季节变化值,t=0,1,2,3,…,49。比较各季度日照的变化可知:日照季节线性倾向变率在春、夏、秋、冬季4个季节均为负值,即春、夏、秋、冬季4个季节的平均日照时数均呈连续递减规律变化。其中夏季日照年变化率最大为-5.02h,春季日照年变化率最小为-2.31h,这说明春、夏、秋、冬季4个季度日照时数都有不同程度的减少趋势,尤其夏季年日照时数减少最明显。从莒县近50年各月平均日照时数的变化(图2)中可以看出,春季日照时数明显多于其他季节,夏季7月的日照明显少于其他2个月,这主要与春季降水少、7月是当地主汛期有关。

2.2太阳辐射变化分析

在水平面上,天空2π立体角范围内接收到的太阳直接辐射和散射辐射之和称为太阳总辐射。近年来莒县的年平均曝辐量达到5051.92mJ/m2,太阳总辐射线性变率为-19.74mJ/m2(年平均递减19.74mJ/m2,降幅达到近0.4%);从各季度辐射量的变化来看,夏季呈明显的下滑趋势,年变化率最大为-16.26mJ/m2,这与年日照时数的变化趋势相同,同时也排除了人为因素的影响,如日照纸质量对日照迹线的影响。

3结论与讨论

分析结果表明,1960—2009年近50年来,莒县年日照时数呈现明显下降趋势,尤其是20年代80年代中、后期以来,年日照时数在明显的波动中呈下降趋势,年平均递减13.9h,降幅近0.6%。从日照时数的季节性变化来看,春、夏、秋、冬4个季节的日照时数均呈连续递减规律变化,尤其夏季年日照时数的递减最明显。日照时数的骤变必然会影响农作物的生长,导致部分农作物“贪青”现象的发生,甚至影响到农业生产种植结构的调整。总辐射年变化趋势与日照时数的变化趋势相同,也呈明显的下降趋势。

4参考文献

[1]任国玉,初子莹,周雅清,等.中国气温变化研究的最新进展[J].气候与环境研究,2005,10(4):701-716.

[2]时兴合,张国胜,唐红玉,等.黄河上游地区降水对水资源的影响[J].气象,1999,25(9):7-10.

[3]庞成,郑学金.1955~2009年张掖市甘州区日照时数气候变化特征分析[J].安徽农业科学,2011(2):1005-1007,1015.

[4]王晓梅,田惠平,刘卫平.乌鲁木齐市1955—2007年日照特征变化分析[J].沙漠与绿洲气象,2008,2(5):38-40.