陇南近五十年气温和降水变化特征分析及影响

陇南近五十年气温和降水变化特征分析及影响摘要: 利用 19592008 年陇 南气温降水资料，利用直线回归方程、图表，分析陇南 50 年来的气温变化趋势。结果表明：年平均气温和春、夏、秋、冬四季气温变化均呈上升趋势；各季节变化幅度不同，冬季上升幅度最大，夏季最小；以 80 年代后期为界分为 冷暖两个阶段。降水变化明显，全球气候变暖趋势越来越明显，随之而来的气象灾害增多，从而产 生一系列社会和经济问题。陇南是农业地区，气候变化直接影响到农业生产和粮果安全，因此，研究气温降水变化趋势，对指导农业生产具有重要意义。关键词: 陇南 气温 降水 变化 影响现在讨论气候变化已经成了人们的 热点问题，在全球气温变暖趋势越来越明显的大背景下，而在小地区也已经凸显。气温和降水的变化，将会影响到人类的生产生活，从而产生一系列的社会和经济问题。陇南是一个资源丰富，气候怡人的山区 ，主要以种植业为主，气候变化对农业生产影响很大。因此，研究气温降水变化特征，具有很重要的意义 。1陇南气温变化特征全区气候在横向分布上分北亚热带、暖温带、中温带三大类型，在纵向分布上，由于受山脉的走向、山势的高度、山坡的坡度和坡向等地形因素的影响，光、热、水、气和生物资源等农业诸要素，具有明显的垂直分布特点，耕作区垂直高差一般在 50 一 120 米左右。特别是气象条件的垂直差异极为明显,俗话说：“山上积雪皑皑，山下春暖花开” ， “一眼看四季，十里不同天 ”。利用 19592008 年陇南气象站的资料,对陇南、四季季平均最高、最低气温变化趋势的空间分布状况和时间变化特征进行了分析。结果表明近 50 年来,我国平均最高气温的变化特征呈现北方增暖明显，年平均最低气温全国各地基本一致,呈明显的变暖趋势; 无论是春季还是冬季,平均最低气温的增暖幅度明显大于平均最高气温的增幅;平均日较差多呈下降趋势 ,并在陇南东南部方地区尤为明显,各季平均日较差亦均呈下降趋势,并以冬季的下降幅度为最大;年平均最高气温和最低气温的变化在年代际变化上基本呈现较为一致的步伐,即 50年来主要的变暖均是从 20 世纪 80 年代中期开始,均在 90 年代。据统计 2010 年 1 月，陇南市各县（区）平均气温普遍偏高 2-3，是陇南市有气象记录 67 年来同期平均气温最高和最暖的一月。根据陇南市气象局资料统计，今年 1 月平均气温：武都 5.7，高于 1987 年出现的 5.4的历史同期最高记录；礼县-0.5，高于 1987 年出现的-0.9的历史同期最高记录；宕昌 0.1，高于 1987 年出现的-0.5 的历史同期最高记录；西和-1.0，高于 1987 年出现的-2.1的历史同期最高记录；两当 2.3，高于 1990 年出现的 0.8的历史同期最高记录；康县1.8，高于 1987 年出现的 1.4的历史同期最高记录；成县 1.7，高于 1987 年出现的 0.8的历史同期最高记录；徽县 2.1，高于 1972 年出现的 1.3的历史同期最高记录；文县 5.9，仅低于 1987 年出现的 6.0的历史同期最高记录。其中，武都今年 1 月 31 日极端最高气温 16.2，也突破历年 1 月极端最高气温记录，从资料统计与对比分析来看，今年全市 1 月平均气温已接近常年 2 月的平均气温。近五五十年陇南四季平均气温变化（） 年份季节195919601961197019711980198119891990199920002008春季 15.33 14.23 16.27 16.03 15.30 16.70夏季 24.25 24.13 24.67 22.90 23.60 24.63秋季 20.11 20.15 21.35 21.44 22.34 23.35冬季 14.82 14.51 14.74 14.35 14.80 15.06现在人人都说，气温在变，据老人说：“在五十年代，冬天冷的把水缸都冻破，在夏天不需穿衬衣，”不统计这话还真不有些不让人相信，一统计，确实在变，基本趋势是逐渐上升，从 19592008 年，在这期间平均气温将近增长 1 摄氏度，一年四季都在增长。导致气温增长已经是世界关注的问题了，这种现象会带来许多危害。1.1 平均气温 利用 19592008 年陇南气温资料，采用直线回归方程和滑动平均方法，分析陇南 50 年来的气温变化趋势。结果表明：年平均气温和春、夏、秋、冬四季气温变化均呈上升趋势；各季节变化幅度不同，冬季上升幅度最大，夏季最小；以 80 年代后期为界分为冷暖两个阶段。 近五十年来，陇南市年平均气温总体呈上什趋势，从线性拟合来看期增长率为 0.15每 10 年，增幅达 4.12%。从图上可以看出，20世纪 70 年代出到 80 年代前期气温偏低，其中 70 年代中期以中期以前和 80 年代均为负距平，90 年代开始气温明显上什，且曲线好振幅增大。可以以 80 年代中期为界分冷暖两个阶段，80 年代中期以前为冷期，期后为暖期。夏季情况和全年十分相似，其曲线性拟合增长率为 0.07 摄氏度每 10 年，增幅为 1.18%。冬季气温和全年相比变幅较大，总体呈教明显上什趋势，其线性拟合增长率为 0.20 每 10 年，增幅达 12.22%。图 1 为 1957 年至 2004 年陇南市年平均气温距平随时间的变化。由图可见，近 50 年来陇南市气温总体上呈上升趋势，近50 年约上升了 2.8，比全国的气温上升幅度要大得多。统计资料得出，10 年气温距平平均值（19612000 年）分别为-1.1、0.6、 0.1、0.7,由 10 年气温距平平均值变化可以看出，每 10 年气温距平平均值差值在 0.60.7左右，即陇南市的年代气温呈稳定上升趋势。由图还可以看出，1970 年代以前为陇南的较冷时期，温度均为负距平，而 1988 年以后为较暖时期，气温均为正距平，这与全国的气温增暖时间基本一致。 12(图 1)19572004 年陇南市年平均气温距平曲线气候突变是普遍存在于气候系统中的一个重要现象，它表现为气候在时空上从一个统计特性到另一个统计特性的急剧变化。由于均值突变能够较好地反映气候基本状况的变化，着重分析气温的均值突变。-30-25-20-15-10-501957 1962 1967 1972 1977 1982 1987 1992 1997 2002(图 2)19572004 年陇南市年平均气温累积距平曲线由累积距平曲线（图 2）可以看出，1987 年以前，陇南市年平均气温呈波动式变化趋势，87 年后气温呈直线上升趋势，1987 年为突变点。MTT 法中取 =5 年，选n取信度 ，查表得 为 3.355，如 ，则认为在第 年前、后 年两时01.t tTj0j段可能会有突变。图 2 为 =5 时 MTT 法计算出的 随时间的变化曲线，可以看出，n0有两个点通过信度检验，1987 年为突变点，即 1987 年前后的 5 年陇南市的年平均气温可能存在突变。由 M-K 法计算出的 随时间的变化曲线（图略）可以清楚)(kdu地看到近 50 年来陇南市的气温具有显著的增暖趋势，曲线 和 的交叉点位于信度1c2线之外的 1982 年，结合 CA 法和 MTT 法结果可以看出该点不是突变点。综上分析得出近 50 年陇南市气温的冷暖交替具有突变特征，突变点为 1987 年。 3 4图 1 为 19592008 年陇南年平均气温变化趋势。近 50 年陇南年平均气温为9.5；最大值为 10.7，分别出现在 1998、1999 和 2002 年；最小值为 7.9，出现在 1969 年。 1987 年平均气温变化具有明显的阶段性特征，分为两个阶段， 19561987 年平均气温为 9.1，19862005 年为 10.1，较前阶段上升 1.0，近 18 年升温明显。陇南地区这个小范围的气温变化，可以想到全球气温的变化，它会带来很大的危害。近年来，许多气候学家研究表明，全球气候变暖趋势越来越明显，随之而来的气象灾害增多，从而产生一系列社会和经济问题。陇南是农业地区，气候变化直接影响到农业生产和粮果安全，因此，研究气温变化趋势，对指导农业生产具有重要意义。人们在日常工作生活中，对环境温度升降 1，似乎不太关心，但是气象经济学家发现，气温变化 1，不仅事关全球气候变化，还跟经济发展，特别是农业生产息息相关。美国气象学家对全球平均气温变化 1的评价是：气温上升 1，经济效益也跟着上升；气温下降 1，经济效益也跟着下降。世界平均气温下降 1，全球产值就减少 70 亿美元。气温变化 1，对农业生产有着更惊人的影响。美国达尔奇教授认为：若全球气温比 20 世纪 70 年代平均气温下降 1时，玉米在全球 60%的地区增加收成 2100 万美元；棉花在全球范围内歉收，损失约 22 亿美元；水稻 65%的地区损失 9.56 亿美元。中国气候学家张家诚研究论述了若气温升降 1，对中国粮食作物的影响：据测试，气温变化 1，大体相当于农作物变化一个熟级。每变化一个熟级，产量变化 10%，意即气温上升或下降 1，粮食产量具有增产或减产 10%的潜力。例如，我国著名商品粮生产基地东北地区，若当年平均气温出现了“凉夏”，则粮食肯定减产 200 亿至 300 亿斤。反之，若出现了“热夏”，则粮气温升高 1虽然会使农作物增产，经济有所增长，但是气温升高所带来的环境及社会问题也着实令人担忧。专家预测：到 2030 年，中国海平面可能上升 1 厘米到 16 厘米，黄河三角洲、长江和珠江三角洲等地区洪水泛滥的机会增大，风暴潮的危害也会加重。由于气温上升，导致黄河和内陆河地区的蒸发量可能增长 15%左右，北方水资源短缺以及南方的旱涝等灾害出现频率也会增加。 1.2 温 变 暖 的 原 因（ 1） 人 口 剧 增 因 素 ； （ 2） 大 气 环 境 污 染 因 素 ； (3)森 林 资 源 锐 减 因 素 ； (4)酸 雨 危 害 因 素 酸 ； (5)物 种 加 速 灭 绝 因 素 ； (6)水 污 染 因 素 2 降 水 变 化 的 特 征 据 2005 年 1 月 31 日报讯，据市气象局消息，武都、文县山区已 70 天未出现有效降水，长时间的寒冷干燥天气使得森林火险等级处于中、高危险状态，同时，武都、文县阳山等地土壤相对湿度偏低，达到或接近土壤轻旱指标，旱象出现。据了解，2008 年 11 月 21 日起，武都、文县基本无降水，与历年同期相比，除宕昌地区降水略偏多外，全市大部降水偏少 610 成。近期，降水持续偏少致使全市大部地区墒情略有下降，但由于气温较高，蒸发量加大，墒情下降加快。据最新墒情观测资料显示，1 月 28 日土壤墒情分析，1020 厘米土壤相对湿度，文县现有测墒点土壤表墒(010 厘米)21%，武都 41%，宕昌 45%，出现旱象。7 月 21 日夜间到 22 日早晨，我市出现了全市性的强降水天气过程,两当雨量达52.5mm，出现暴雨，宕昌、康县、礼县（盐关、白关、洮坪雨量点观测降水量分别为 37.0mm、46.0mm、130.0mm）、徽县、成县、西和（长道、大桥、西高山雨量点观测降水量分别为 26.0mm、26.5mm、17.8mm）出现大雨，武都、文县降雨量相对较小。对这次降水过程，全市气象部门密切监视，综合分析各种资料，作出了准确的预报，市县局联合开展了人工增雨作业，此次降水对目前的严重旱情有所缓解,基本解除了近期全市性的高温酷暑天气,现将各县雨量提供如下，（陇南市气象台）7 月 21 日 08 时至 22 日 08 时各县降水量（单位：毫米）从这两个报讯可以看出，陇南降水变化很大，分布不均。降水情况：近五十年陇南市各地降水量时空分布不均，北片正常略偏少，其余大部分地方正常略偏多，各县（区）年平均降水量为：文县 3641mm，武都 3744mm，两当、成县、徽县 5057mm，宕昌 3944mm，礼县 2833mm，西和 3036mm，康县 6070mm。 降水分布图2.1 陇南降水量比常年同期偏多 49%，是近 10 年来同期降水最多的年份。与 2004年同期相比，陇南南部和陇南东部偏少 210mm、陇东南部偏少 24mm，陇中、陇南东北部、陇南西部偏多 28mm，省内其余地方与 2004 年持平。县 名 武都 文县 宕昌 礼县 西和 成县 徽县 康县 两当降水量（mm）10.1 10.5 26.9 31.6 9.5 44.6 41.8 33.4 52.5陇南降水平距百分率年际变化图（%）降水：采用降水距平百分率（R%）按下面的标准评价降水。R% 80 异常偏多 1 级50R%80 显著偏多 2 级20R%50 偏多 3 级-20R%20 正常 4 级-50R%-20 偏少 5 级-50R%-80 显著偏少 6 级R%-80 异常偏少 7 级 5近五十年来，陇南降水总体呈上什趋势，从 1959-1967 年变化趋势不大约在450.25mm。在 1968 年降水急据增加，年平均降水量达到 4523.125mm，从上图看出，降水量达到 68%左右，之后降水有所减少，1971 年降水只有 225.23mm，这一年大旱，据老人说，当时好多庄稼颗粒无收，之后有所回升，1990 年降水量大到最大值507.75mm,。进入 20 世纪降水量基本趋于平缓。根据降水距平百分率，可以看出 50末年代降水偏少（-20% ） ， 70 年代降水逐渐上什，偏多（20%-50%） ，80 年代变化很大，两个低谷，一个高峰，90 年代降水量显著偏多。 61959-2008 年近五十年降水变化图1960519705198051905205-84-20681204 年近 五 十 年 陇 南 降 水 变 化 图0%20%40%60%80%100%1 4 7 1013161922252831343740434649年 份日 降 水 量 =0.1mm日 数(V13011_000)最 大 日 降 水 量 出 现 日(V13052_001)最 大 日 降 水 量 (V13052)降 水 距 平 百 分 率 (V13212) 降 水 量 (V13011)2.2 影响降水的因素降水的因素主要有：地理位置、气旋台风的途径、地形、森林和水面，人类活动。 而陇南位于山区，受高达山脉的阻隔，主要受地形的影响， 在地形因素中一些大的山脉对降水影响很大，这是由于山脉使气流抬升，气流在抬升过程中因冷却而使部分水蒸汽凝结形成降水，从而使迎风坡的降水增加。降水的增加程度在不同的地区，随山脉的坡度、高度和空气中水蒸汽的含量而变，一般情况下，离海洋较近的地区，空气中水蒸汽含量高，在地形的影响下增加的雨量较多，而在离海洋较远的地区空气中水蒸汽含量少，在地形的抬升作用下增加的降水量相对较少。当空气中水蒸汽含量一定时，山脉的坡度越陡，抬升作用越强，增加的降水越多。地形增加降水的作用有一定的限度，并不是能够无限度的增加，当空气中的水蒸汽含量降低到某一值时，随地形的抬升，降水不会再增加。森林对降水的影响作用是人们争论的一个焦点，有人认为森林能够增加降水，也有人认为森林不能增加降水。到目前为止，已经普遍得到认可的是森林能够增加水平降水。我个人认为，由于森林有着较大的蒸发作用，降雨时林木拦蓄的大部分降水重新通过林木的枝叶蒸发到空气中，从这一点上说，森林通过其强大的蒸发作用增加了林区的空气湿度，因此，林内很容易出现露、霜、雾、等水平降水。另外正因为森林通过其强大的蒸发作用增加了林区的空气湿度，这些蒸发出来的水蒸汽加入了内陆的水分循环，从而促进了内陆水分的小循环，虽然对林区当地的降水没有太大的影响，但对增加其它地区空气中的水汽含量起到了积极作用，这就有可能增加其他周边地区的降水。因此说，森林虽然不能直接增加林区的降水，但它可以提高水分的循环次数，为内陆其他地区输送更多的水蒸汽。 水面如湖泊、大型水库等等，由于水面蒸发量大，对促进水分的内陆循环有积极作用，但是水面上很容易形成逆温，从而不利于水汽的上升，因此不易形成降水。白水江自然保护林区，碧口大水坝等就比其它地方容易降水。2.3 降水对生产生活的影响。降水对人的生产和生活有很大的影响，水是人类赖以生存的物质基础，是社会发展的前提，对农业生产起到主导作用，近 五 十 年 陇 南 农 作 物 收 产 量 图010000020000030000040000050000060000070000080000090000010000001 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13年 份总 产 量粮 食小 麦稻 谷玉 米薯 类棉 花油 料甜 菜蔬 菜水 果 总 产 量从 1987-2007 年，陇南总体上粮食产量逐渐上升，在 2007 年总产量达到 895472 吨，小麦趋于稳步上升，油菜产量增幅不大，玉米、薯类、稻谷蔬菜种植在有些年份没有收成，尤其蔬菜在近二十几年才大量种植。降水对农业的影响是非常大的。陇南降水以少为主，大部分地方有伏旱，部分地方将出现干热风。67 月是秋粮产量形成的关键时段。此期间，水稻，玉米为拔节抽穗期，马铃薯为分枝至开花期。部分地方初夏干旱、墒情差，将对秋粮造成严重影响。通过本文的阐述，可以得出近五十年来陇南气温降水变化的主要特征：在时间上呈现的周期变化，阶段性特征明显。进 50 年来陇南市气温的冷暖交替具有突出特征，在 90 年代初期降水丰富。年平均气温和春、夏、秋、冬四季气温变化均呈上升趋势；各季节变化幅度不同，冬季上升幅度最大，夏季最小；以 80 年代后期为界分为冷暖两个阶段。降水变化明显，全球气候变暖趋势越来越明显，随之而来的气象灾害增多，从而产生一系列社会和经济问题。陇南是农业地区，气候变化直接影响到农业生产和粮果安全。参考文献：1王绍武. 近百年气候变化与变率的诊断研究J. 气象学 报， 1994，52（3）：261273.2洪文平;江西 贵溪市 50 年气候特征分析 J;气候变化研究进展;2005 年 02 期：125132.3符淙斌，王强. 气候突变的定义和检测方法J. 大气科学，1992，16（4）：482 493.4林振山，邓自旺. 子波气候诊断技术的研究M. 北京：气象出版社，1999. 3643.5王志伟，瞿盘茂；中国北方近 50 年干旱变化特征J；地理学报；2003 年 S1 期：8694.6王大钧;中国西部降水的气候变化特征D;南京气象学院;2003 年 05 期：5678.7 本文所有数据来源武都气象局（1959-2008 ）.Nearly five decade longnan changes in temperature and precipitation characteristics and impactAbstract：In use 1959-2008longnan te