辽宁西部地区的气候变化及干湿状况年代际变化特征
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辽宁省西部地区干旱规律及作物抗旱节水高产技术探讨作者:郝春英来源:《现代农业科技》2017年第12期摘要本文分析了辽宁省西部地区的干旱规律,提出了该地区抗旱减灾与节水高产的主要障碍与关键技术问题,阐述了该地区作物抗旱节水技术研究现状,包括轮作平衡调水技术;肥水耦合,以肥调水技术;中耕深松,秸秆还田,蓄水保墒技术;地膜覆盖栽培技术;化学制剂节水技术;抗旱免耕精量播种技术等方面内容,以期为更好地调控雨水资源,保障该地区粮食安全和经济发展提供理论依据。
关键词干旱规律;抗旱节水;问题;研究现状;辽宁省西部地区中图分类号 F323.213 文献标识码 A 文章编号 1007-5739(2017)12-0174-02辽宁省西部地区是辽宁省重要的粮食作物产区,包括阜新、朝阳、锦州与葫芦岛等城市。
上述4个市的面积占全省总面积的34.80%,该区域自然条件优越,具有丰富的耕地资源、光照资源以及降水资源。
根据气象数据统计,全区年雨水资源总量高达270亿m3,耕地区域年雨水资源总量达103.29亿m3,正常情况下,年平均降水量高于500 mm,可见水资源充沛,具有巨大的生产潜力。
目前,我国1 m3水资源的平均粮食产量为0.83 kg,根据该标准计算,上述4个城市的粮食产能应当在857.3万t,而目前实际产能大约为 500万t,远没有达到我国平均水平。
另外,农业发达国家单方水资源的粮食生产水平高达2 kg 以上,而在上述4个城市该指标为0.51 kg,二者相差甚远。
因此,了解该地区作物抗旱节水生产问题与研究现状势在必行,可为将来更好地调控雨水资源、保障该区粮食安全和经济发展提供理论依据。
1 研究区干旱规律分析1.1 降雨量与蒸发量降水量与蒸发量是影响粮食作物生产的重要因素,也是衡量干湿程度的重要依据。
通常情况下,以年降水量500 mm为干湿地区的划分标准,对于上述辽宁省西部地区的4个城市来说,该区域的年平均降水量在500 mm左右,呈现西北部降水较少、东南部降水较多的趋势,其中,西北部年平均降水量在450~500 mm之间,东南部通常在500~600 mm之间。
Journal of Agricultural Catastropholgy 2020,Vol 10,No 9:28-29辽西地区近50年降水趋势分析刘安然,李普庆,张 楠,李抒泽,余克勤,苏长新辽宁省朝阳市气象局,辽宁朝阳 122000摘要 降水作为衡量一个地区干湿程度的重要指标,有助于了解地区气候变化,可提前对灾害性天气做好防护措施,减少损失。
利用1965—2014年辽西地区(阜新市、朝阳市、锦州市、建昌县、绥中县、兴城市)6个气象观测站的日降水量资料,通过线性趋势分析研究了辽西地区近50年降水的年度及季节变化特征。
结果表明:辽西地区年降水以及夏季、秋季、冬季降水均呈不显著的减少趋势,其中夏季减少幅度最大,气候倾向率为-6.73 mm/10年,春季降水趋于增加,气候倾向率为2.98 mm/10年。
关键词 辽西地区;多时间尺度;降水趋势中图分类号:S3 文献标识码:A 文章编号:2095–3305(2020)09–028–02DOI:10.19383/ki.nyzhyj.2020.09.014辽西地区作为辽宁省降水量最少的地带,干旱频发,农业用水困难,生态环境异常脆弱[1-3]。
因此,研究辽西地区降水变化规律对辽西地区农业生产、防灾减灾具有重要意义。
1 资料与方法1.1 资料来源资料来源于中国气象局气象信息数据共享服务中心,从中选取处于辽宁西部的阜新、朝阳、锦州、建昌、绥中、兴城6个站点1965—2014年的逐日降水资料,数据完好无缺。
通过Excel软件统计,得到逐季、逐年的降水数据及相应的距平值。
季节的划分标准定为: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 研究方法采用线性回归法估算降水量的长期变化趋势。
为得到降水的趋势变化,采用一元线性回归模型描述,即:y(t)=bt+a(1)式中y(t)表示降水距平序列,t表示时间序列,b为线性趋势项;10b为气候倾向率,即每10年的降水变化率,用于定量分析降水的线性趋势。
浅谈辽西地区气温与地形特征关系作者:赵振宇陶倩辛艳辉史洪杰范野杨晓彤来源:《科学导报·学术》2018年第22期摘要:辽西地区指辽宁西部地区的五个市,分别是阜新、锦州、朝阳、葫芦岛和盘锦。
在历史上,因地势平坦成为了一个兵家必争之地,辽西地区广义上指辽河以西与内蒙古河北接壤的部分,侠义上指河西走廊。
本文将主要研究辽西地区的气温特征、地形特征、以及两者之间的关系。
关键词:辽西地区;气温;地形辽西地区处于东经119度~122度,北纬40度~42度,海拔高度400m~1200m,位于欧亚大陆东岸,属于沿海地区。
一、辽西地区的气温特征辽西地区属于半干旱大陆性季风气候,地处暖温带和中温带的交汇处,在气候上属于半湿润向半干旱过渡地带,由于受地形、环流、沿海种种因素的影响,各个地区的气温有所差异。
辽西地区的气候特点主要是:冬天气温低、夏季气温高、降水比较少、风沙比较大。
辽西地区昼夜温差大,年温差也大,年平均温度5.5℃~8.4℃,绝对最高气温38.2℃~40.2℃,绝对最低气温-25.5℃~36.8℃。
由此可见,辽西地区的气温主要呈现夏季温度高,冬季温度低,白条温度高,晚上温度低,并且温差大的特点。
辽西地区的降水整体情况都比较低,阜新以东的年降水量都在600mm左右,阜新以西的地区年降水量都低于500mm。
辽西地区的降水量分布非常不均匀,主要是夏季降水,并且占总降水量的百分之70左右,秋季占百分之20左右,冬春只占百分之10左右。
二、辽西地区的地形特征。
辽西地区的地形非常复杂,各种地形都有分布,主要呈现中山、低山、丘陵、平原等地形,并且河流和风沙在辽西地区也有分布,其中丘陵占百分之70。
辽西地区的地形以大凌河为分界线,呈现南北两种不同地形地貌。
大凌河以北有风沙侵蚀,气候干旱、降水集中,因此改地区形成了各种各样的冲沟。
因为改地区多风沙,在集中降水之后,造成大量水土流失,地表水携带泥沙不断堆积形成了像鸡爪状的宽谷地貌。
辽宁省气候特征曲晓波、陈艳秋、赵春雨、戴廷仁、刘文明、赵连伟、李广霞辽宁省气象台气候特征概述一、年气候特征辽宁省全年平均气温,大部地区在6~10℃之间,自沿海向内陆逐渐递减,温差可达6℃。
辽东半岛及沿海地区在9℃以上,而西丰至新宾一带不足6℃。
日平均气温小于0℃的寒冷期可达100~145天。
年降水量大部地区在500~900毫米之间,由东南向西北逐渐减少,东南部的丹东、凤城、宽甸一带降水量最多,达926~1051毫米,是辽宁和东北地区的最大雨量中心;西北部边界附近降水量最少,仅为450~500毫米。
降水量主要集中在夏季(6~8月),占全年降水量的60%~75%。
年日照时数,大部地区在2300~3000小时之间。
沿海和平原大部地区,年平均大风(等于或大于8级)日数可达30~66天。
二、四季气候特征1、春季气候特征:春季回暖迅速,风大少雨。
入春以后,侵入辽宁的冷空气已逐渐减弱,各地气温回升较快。
春季各地气温在7~11℃之间。
4月中、下旬大部地区终霜先后结束。
5月极端最高气温可达30℃以上,辽西地区已达35~40℃。
但个别年份有强寒潮入侵,极端最低气温除沿海地区外,仍可达0℃以下。
季降水量在60~150毫米之间,仅占全年降水量的10%~17%。
降水量的分布由东南向西北逐渐减少,辽西地区具有“十春九旱”的气候特征,春季冷暖空气交替频繁,常出现南北大风,平原和沿海大部地区大风日数可达10~24天,辽宁西北部地区有时可出现风沙或沙尘暴天气,年平均沙尘暴日数在1~3天。
2、夏季气候特征:夏季雨量充沛、高温潮湿。
入夏以后,东南季风盛行,从海上带来大量暖湿空气,辽宁常出现大片雨区,雨量集中,易出现暴雨洪涝灾害。
季雨量大部地区在300~600毫米之间。
夏季各地平均气温在21~25℃之间。
大部地区以7月平均气温最高,达22~25℃,8月次之。
极端最高气温除丹东地区和长海低于35℃之外,其余地区均超过35℃,辽西大部地区在40℃以上,朝阳最高达43.3℃,但高温持续时段较短,昼夜温差较大,一般并不酷热。
辽宁省各城市自然地理情况及气候条件辽宁省各城市自然地理情况一、沈阳市沈阳位置在41.8N°、123.4°E。
位于中国东北地区南部,辽宁省中部,以平原为主,山地、丘陵集中在东南部,辽河、浑河、秀水河等途经境内。
属温带半湿润大陆性气候,全年气温在-35℃~36℃之间,平均气温8.3℃,极端最高气温为38.3℃(1952年7月18日),中心城区极端最低气温为-32.9℃(2001年1月15日),近郊近年来最低气温为-35.4℃(沈北新区2001年1月11日);之前沈阳还观测到39.3℃(1920年)的高温,和-33.1℃(1950年)的低温。
全年降水量600~800毫米,1951年至2010年市区年平均降水量716.2mm,全年无霜期183天。
受季风影响,降水集中,温差较大,四季分明。
二、大连市大连位置在东经120度58分至123度31、北纬38度43分至40度10分之间。
位于欧亚大陆东岸,中国东北辽东半岛最南端。
具有海洋性特点的暖温带大陆性季风气候,冬无严寒,夏无酷暑,四季分明。
年平均气温10.5℃,极端气温最高37.8℃,最低-19.13℃。
年降水量550-950毫米,全年日照总时数为2500-2800小时。
三、鞍山市鞍山位置在辽东半岛中部,地处中纬度的松辽平原的东南部边缘,属于温带季风性气候区。
主要气候特点是:四季分明,雨热同期,干冷同季,降水充沛,温度适宜,光照丰富,大风、冰雹、旱涝、霜冻等灾害性天气在不同年份和季节均有不同程度的发生。
年降水量为640—880毫米,自东南向西北逐次减少;年平均气温平原地区为8.0—9.0℃,而东部和东南部山区为6.3—7.0℃;日照小时数年平均为2350—2700小时,西北部多于东南部。
四、抚顺市抚顺位置在东经123度39分至125度28分和北纬41度41分至42度38分。
位于辽宁省东部,一年四季分明,气候宜人,雨量充沛,年平均降雨量在750--850毫米,无霜期150 天左右,年均气温6.6℃,属北温带季节风性大陆气候。
沙漠与绿洲气象Desert and Oasis Meteorology第14卷第4期2020年8月极端气象问题引发的气象灾害引起全社会广泛关注,气候变暖[1-2]加剧了干旱、大风、冰雹、高温、低温冷害等极端天气概率[3-5],并直接影响着农业生产和粮食生产安全。
研究极端气象灾害,掌握发生灾害的变化规律,提高风险防控能力,减轻灾害对农业的威胁,才能确保粮食生产安全。
近半个世纪以来受全球气候变化的影响,除西藏等极少数地区外降水量呈减少趋势[6-8],致使干旱频率和强度增加,干旱、半干旱面积呈扩大趋势[9-11]。
据王春乙[12]2007年统计研究,中国气象灾害受灾面积高达40%,损失粮食约120×109kg ,平均每年因干旱受灾面积在2200×104km 2以上。
干旱是一直以来所面临的气象灾害,东北地区半干旱区域扩大趋势,在未来40a极端干旱的频率、干旱强度将更为明显[13-14]。
辽宁西部位于东北地区的西南部,是东北地区干旱灾害最为严重的区域,该区域农业生产主要以种植业为主,对气候变化尤为敏感。
根据尹洪涛[15]、戴海燕[16]研究辽宁西部地区降水量呈阶段性减少,降水量的农作物满足度逐渐下降,魏凤英[17]、张淑杰[18]从较大范围研究了东北地区的干旱,总体呈干收稿日期:2019-08-31;修回日期:2020-02-03基金项目:科技部农业科技成果转化资金项目“农田土壤含水量监测预报技术推广应用”(05ESN217400412);辽宁省自然科学基金项目(2013020072)作者简介:刘振宏(1985—),男,工程师,从事农业资源利用研究,E-mail :****************通信作者:孙艳云(1972—),女,高级工程师,从事气候资源开发利用研究。
E-mail :***************辽宁西部农作物生长季干旱风险及降水满足度研究刘振宏1,李娇2,孙艳云1*,林中冠3,马林1,王若男1,王一1(1.辽宁省气象装备保障中心,辽宁沈阳110166;2.沈阳市气象局,辽宁沈阳110168;3.辽宁省气象服务中心,辽宁沈阳110166)摘要:利用辽宁西部11个国家气象站1951—2017年气象观测数据,选用干湿指数作为干旱指标及其积分湿润指数方法,采用气候诊断分析方法,研究农作物生长季干旱变化特征,干旱风险程度,降水量对农作物的满意程度,并分析气象要素与干湿指数的相关性。
江西农业学报㊀2018,30(9):86 93ActaAgriculturaeJiangxi㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀http://www.jxnyxb.comDOI:10.19386/j.cnki.jxnyxb.2018.09.191981 2010年辽宁省气候变化区划王涛,王乙舒,侯依玲,沈力都,赵连伟,顾正强,张海娜㊀㊀收稿日期:2018-04-08基金项目:中国气象局2016年气候变化专项 东北区域高分辨率气候场构建和评估 (CCSF201608);辽宁省科技农业攻关及产业化项目 辽宁省气象干旱中长期预测评估技术研究 (2015103038)㊂作者简介:王涛(1985─),男,工程师,硕士,主要从事气候变化㊁气候预测及其机理研究㊂(辽宁省沈阳区域气候中心,辽宁沈阳110166)摘㊀要:根据辽宁省61个站1981 2010年日气象观测数据,连续两次利用一元线性回归方法,分析日平均气温稳定ȡ10ħ的日数㊁年干燥度以及7月平均气温时空分布特征㊂在年际变化上,3种气候区划指标总体呈缓慢上升(减小㊁上升)趋势,波动强度呈缓慢减弱(减弱㊁上升)趋势;但亦存在较明显的空间分布差异,辽南㊁辽西地区ȡ10ħ积温日数变化趋势(波动强度)呈缓慢下降(减弱)趋势,其他大部分地区呈缓慢上升(加强)趋势㊂辽西㊁辽南地区干燥度(波动强度)呈缓慢减小(减弱)趋势,其他地区变化趋势(波动强度)呈交错分布特征㊂7月平均气温全区呈缓慢增加趋势,南部地区波动强度呈缓慢增强趋势,其他大部分地区呈缓慢减弱趋势㊂参照郑景云的气候区划三级指标体系,对辽宁省1981 2010年气候状况进行区划,将辽宁省分为2个温度带㊁3个干湿区㊁10个气候区㊂辽宁中西部大部地区属暖温带,东部地区属中温带;西北部属半干旱区,中部属半湿润区,东部属湿润区㊂关键词:气候区划;辽宁省;变化趋势;波动特征中图分类号:P463.1㊀文献标志码:A㊀文章编号:1001-8581(2018)09-0086-08ClimaticChangeRegionalizationinLiaoningProvincefrom1981to2010WANGTao,WANGYi-shu,HOUYi-ling,SHENLi-du,ZHAOLian-wei,GUZheng-qiang,ZHANGHai-na(ShenyangRegionalClimateCenterofLiaoningProvince,Shenyang110166,China)Abstract:Basedonthedailymeteorologicaldataof61stationsinLiaoningprovincefrom1981to2010,theannualdryness,thedaynumberwithdailyaverageairtemperatureequaltoormorethan10ħ(DN10),andthespatialandtemporaldistributioncharacteristicsofaverageairtemperatureinJulywereanalyzedbyusinglinearregressionmethodtwice.Theinterannualvariationsintheabovethreeclimaticregionalizationindexesgenerallyshowedslowrising(decreasing,rising)trend,andtheirfluctuationintensityrevealedthetrendofslowweakening(weakening,strengthening).Buttherewereobviousdifferencesinthespatialdistri⁃butionamong3indexes.Thevariationtrend(fluctuationintensity)ofDN10wasslowlydecreased(weakened)insouthernandwesternLiaoning,andwasslowlyincreased(strengthened)intheothermostareasofLiaoning.Thevariationtrend(fluctuationintensity)ofannualdrynesswasslowlydecreased(weakened)insouthernandwesternLiaoning,andshowedstaggereddistribu⁃tioncharacteristicsintheotherareasofLiaoning.TheaverageairtemperatureinJulyinthewholeprovinceshowedaslowincreas⁃ingtrend,anditsfluctuationintensitystrengthenedslowlyinsouthernLiaoningandweakenedslowlyintheothermostareasofthisprovince.Accordingtothethree-levelclimaticregionalizationindexsystemproposedbyZHENGJing-yun,thisstudyregionalizedtheclimateofLiaoningprovincefrom1981to2010,anddividedthisprovinceinto2temperaturezones,3arid/humidregionsand10climatesub-regions.ThecentralandwesternmostpartsofLiaoningbelongedtowarmtemperatezone,theeasternpartbe⁃longedtomiddletemperatezone,thenorthwesternpartbelongedtosemi-aridregion,thecentralpartbelongedtosemi-humidre⁃gion,andtheeasternpartbelongedtohumidregion.Keywords:Climaticregionalization;Liaoningprovince;Variationtrend;Fluctuationcharacteristics㊀㊀在全球变暖背景下,对区域气候的区划是目前国际上需要解决的科学问题之一㊂辽宁省位于欧亚大陆东岸,深受东亚季风气候影响,地形复杂,自然景观丰富多样,因而对其进行气候区划有利于充分认识其气候规律,为各行各业制定生产发展方案提供参考依据,而且在科学上亦有重要意义㊂近些年来,国内外对气候区划的研究已经广泛开展[1-9],取得了大量成果㊂郑景云等[10-12]提出中国气候区划新方案,结果表明在1981 2010年和19512010年两个时期,我国气候区划指标值和范围出现变化㊂车秀芬等[13]参照气候区划三级指标体系,结合海南岛实际气候特征进行气候区划㊂然而在全球变暖的背景下,在过去60多年中我国气候已发生许多显著变化,这将导致相应的气候特征发生变化㊂许多学者[14-21]主要分析了我国气候区划指标及其分界线的变化,但这些研究成果多侧重中国范围内的气候特征,缺乏针对辽宁省气候状况研究,且资料站点数相对较少,无法深入揭示辽宁省气候状况特征,因而进行辽宁省气候区划不论在科学研究上还是应用服务上,都具有重要意义㊂当前气候研究多以19812010年气候平均态为标准,为此,本文分析气候区划指标的变化趋势与波动特征,完成1981 2010年辽宁省气候状况区划㊂1㊀资料与方法1.1㊀资料处理资料来自辽宁省52个站1961 2014年气象观测日值数据集,包括日平均气温㊁平均风速㊁最低气温㊁最高气温㊁降水量㊁日照时数及平均水气压共7个观测要素(气象台站空间分布见图1)㊂该数据经严格的数据质量控制,其中站点分布见图1㊂㊀㊀有关气象资料缺测的处理方法:1个月中日值存在ȡ7d缺测,即认为该月值为缺测;1年中存在ȡ1月缺测,即认为该年值缺测㊂对缺测的月㊁年值采取剔除的处理方法㊂5日滑动平均法:从统计方法㊁统计结果以及对农作物危害程度看,5日滑动平均法比较符合辽宁省农业实际情况[22]㊂图1㊀气象站点空间分布图1.2㊀计算方法气候变化主要包括上升㊁下降㊁不明显3种变化趋势以及增强㊁减弱㊁不明显3种波动趋势,因此可划分为9种模态[23](图2)㊂本文利用ȡ10ħ积温日数㊁干燥度以及7月平均气温时间序列的变化趋势值和波动特征值进行气候变化的识别,并以此作为气候变化区划分析基础㊂图2㊀气候变化的主要模态㊀㊀变化趋势值的计算方法如下[23-24]:对于样本量为n的序列yj,用tj表示所对应的时刻,建立yj与tj之间的一元线性回归方程:^yj=a+btj其中b的符号表示变量的线性趋势,b>0(b<0)表明随时间增加,y呈上升(下降)趋势㊂波动特征值的计算方法如下:a和b,将上一步得到的a和b代入残差绝对值计算公式zj:zj=yj-a-btj,j=1,2, ,n计算变量的波动平均值:zj=1nðnj=1zj建立zj与tj之间的一元线性回归方程:^zj=c+dtj同理,d>0(d<0)表明随时间增加呈上升(下降)趋势,即变量波动增强(减弱)㊂1.3㊀区划方法和指标体系本文参照国家标准采用的气候区划方法[25],对辽宁省1981 2010年的三级气候区进行划分㊂具体区划指标如下:1.3.1㊀温度带㊀在日常农业生产及其气候资源评价中,日平均气温是否稳定达到10ħ日数对农作物生长发育具有重要的意义㊂因此本文将5日滑动平均气温稳定ȡ10ħ积温日数作为温度带划分的主要指78㊀9期㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀王涛等:1981 2010年辽宁省气候变化区划标㊂同时考虑某些冬季农作物生长发育制约因子,因此选用1月平均气温作为辅助指标㊂表1㊀温度带划分指标及其标准温度带主要指标(日平均气温稳定ȡ10ħ的日数)/d辅助指标(1月平均气温)/ħ中温带100 170-30至-12 -6暖温带170 220-12 -6至01.3.2㊀干湿区㊀年干燥度是控制农作物种植类型和植被类型的重要因子,主要取决于多年平均蒸散量与多年平均降水量的比值大小,因此以年干燥度值作为辽宁省干湿区划分的首要指标;同时考虑当地的水分来源主要是降水,故以年降水量作为区划的辅助指标㊂本文在计算蒸散量时,根据1998年联合国粮农组织改进FAO56–Penman–Monteith模型[26],并考虑我国实际,确定模型有关参数[27]㊂表2㊀干湿区划分指标及其标准干湿状况主要指标(年干燥度指数)辅助指标(降水量)/mm湿润ȡ1.00>600 650(东北)半湿润1.00 1.50400 600(东北)半干旱1.50 4.00200 250至400 5001.3.3㊀气候区㊀一地的气候差异主要有地带和非地带性两种差异,本文对温度带和干湿区划分主要体现在前者,而7月平均气温空间分布可以显著地体现后者的影响作用㊂而且在中高纬度地区,7月气温高低是决定喜温作物能否种植以及农作物生长发育优差的重要因子,因此将7月平均气温作为辽宁省气候区划分的指标㊂2㊀结果与分析2.1㊀气候区划指标年际变化规律2.1.1㊀ȡ10ħ积温日数变化趋势㊀图3a给出辽宁省ȡ10ħ积温日数变化特征,可以得出以下信息:(1)平均值:辽宁省年均ȡ10ħ积温日数平均值为176.4d;(2)变化趋势值:辽宁省年均ȡ10ħ积温日数变化趋势值为0.57d/10年;(3)波动平均值:辽宁省年均ȡ10ħ积温日数波动平均值为5.66d;(4)波动特征值:辽宁省年均ȡ10ħ积温日数波动特征值为-0.49d/10年㊂表3㊀气候区划分指标(7月平均气温)及其标准气候区7月平均气温/ħTc20 22Td22 24Te24 262.1.2㊀干燥度变化趋势㊀从辽宁省年均干燥指数序列(1981 2010年)的变化曲线(图3b)上显示如下信息:(1)平均值:辽宁省年均干燥指数平均值为1.31;(2)变化趋势值:辽宁省年均干燥指数变化趋势值为-0.02/10年;(3)波动平均值:辽宁省年均干燥指数波动平均值为0.25;(4)波动特征值:辽宁省年均干燥指数的波动特征值为-0.03/10年㊂2.1.3㊀7月平均气温变化趋势㊀从辽宁省年均7月平均气温序列(1981 2010年)的变化曲线(图3c)上显示如下信息:(1)平均值:辽宁省年均7月气温平均值为24ħ;(2)变化趋势值:辽宁省年均7月气温变化趋势值为0.26ħ/10年;(3)波动平均值:辽宁省年均7月气温波动平均值为0.74ħ;(4)波动特征值:辽宁省年均7月平均气温波动特征值为0.004ħ/10年㊂图3㊀辽宁省ȡ10ħ积温日数(a)㊁干燥指数(b)以及7月平均气温(c)变化特征(1981 2010年)2.2㊀气候区划指标的区域规律2.2.1㊀ȡ10ħ积温日数变化趋势㊀通过对60个可用气象站ȡ10ħ积温日数时间序列进行计算,得到各个站点的ȡ10ħ积温日数变化趋势值(图4a),结果显示全省ȡ10ħ积温日数呈不显著变化趋势:大部分地区(43站)ȡ10ħ积温日数呈缓慢增加趋势,增长率在0 6d/10年之间,其中苏家屯站增长率最高,在4d/10年以上;辽西㊁辽南部分地区(17站)呈缓慢减少趋势,增长率在-4 0d/10年之间,其中营口㊁羊山㊁凌源㊁建昌站增长率最低,在-4d/10年以下㊂2.2.2㊀干燥指数变化趋势㊀通过对47个可用气象站干燥指数时间序列进行计算,得到各个站点干燥指数变化趋势值(图4b),结果表明全省干燥指数呈不88江㊀西㊀农㊀业㊀学㊀报㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀30卷显著变化趋势,并呈相互交错分布特征:北部㊁东南部以及环渤海地区干燥指数总体上呈增加趋势,增长率在0 0.15/10年之间,其中阜新站增长率最高达到0.10/10年以上;中部㊁东部㊁西部以及南部地区大体上呈减少趋势,增长率在-0.17 0/10年之间,其中建昌㊁旅顺站增长率最低,在-0.15/10年以下㊂2.2.3㊀7月平均气温变化趋势㊀通过对60个可用气象站7月平均气温时间序列进行计算,得到各个站点7月平均气温变化趋势值(图4c),结果表明全省大部站点7月平均气温均呈缓慢增加趋势,增长率在0 0.8ħ之间,其中苏家屯㊁大石桥站增长率最高,达到0.6ħ以上㊂2.2.4㊀ȡ10ħ积温日数波动特征㊀通过对60个可用气象站ȡ10ħ积温日数时间序列进行计算,得到各个站点的ȡ10ħ积温日数波动特征值(图4d),结果表明辽宁省东部大部地区ȡ10ħ积温日数呈波动强度不显著减弱,西部大部地区呈强度不显著增强的分布特征㊂东部地区波动增强率在-4 0d之间,其中抚顺㊁新宾㊁桓仁站增强率最低,为-2d以下;西部地区波动增强率在0 4d之间,其中建平站波动增强率最大,达到2d以上㊂2.2.5㊀干燥指数波动特征㊀通过对47个可用气象站干燥指数时间序列进行计算,得到各个站点干燥指数波动特征值(图4e),结果表明辽宁省西部(东部)地区干燥指数呈波动不显著减弱(增强)的分布特征㊂西部地区波动增强率在-0.13 0/10年之间,其中凌源站波动增强率最低,在-0.10/10年以下;东部地区波动增强率在0 0.05/10年之间㊂2.2.6㊀7月平均气温波动特征㊀通过对60个可用气象站7月平均气温时间序列进行计算,得到各个站点7月平均气温波动特征(图4f),结果表明辽宁省北部(南部)地区7月平均气温呈波动不显著减弱(增强)的分布特征㊂北部地区波动增强率在-0.2 0ħ/10年之间,其中朝阳㊁抚顺局部地区波动增长率最低,在-0.1ħ以下;南部地区波动增长率在0 0.2ħ之间,其中大连㊁营口局部地区波动增长率最高,在0.1ħ以上㊂2.3㊀气候区划指标置信度检验在对3个变量时间序列进行一元线性回归的同时,根据显著性水平计算得到置信度,基于对应的置信度对气象站点数通过检验的情况进行统计,对站点进行分类(表4),其中 未通过检验 表示在该置信度下气象站某项指标不能通过检验,即无显著变化趋势或无显著波动特征㊂从结果看出,在一级指标中,大部分气象站点的3个变量时间序列均呈不显著变化趋势,没有通过置信度检验,其中对应的上升趋势站点数为43(72%)㊁21(45%)㊁60(100%),下降趋势站点数为17(28%)㊁26(55%)㊁0(0%)㊂在二级指标中,大部分气象站点3个变量时间序列亦均呈不显著波动特征,没有通过置信度检验,波动增强与减弱站点数各占50%左右,其中对应的波动增强站点数为26(43%)㊁22(47%)㊁28(47%),波动减弱站点数为34(57%)㊁25(53%)㊁32(53%)㊂总之,辽宁省大部分站点的变化趋势和波动强度呈不显著变化,没有通过置信度检验,因此在19812010年气候区划指标基本上保持稳定的特征,没有显著变化和波动㊂2.4㊀区划指标的地理分布ȡ10ħ积温日数总体呈西多东少特征㊂据此大部分地区属于暖温带,中温带主要分布在辽宁省西北部㊁东部地区(图5a)㊂其中中温带与暖温带的分界线包括东㊁西两段㊂西段分界线主要呈纬向延伸,界线以北地区为中温带,主要包括建平县地区,界线以南地区为暖温带;东段分界线呈经向延伸,界线北起铁岭西北角,向南穿过铁岭西部,抚顺西部边缘,本溪西北角,辽阳东南角,鞍山东北角,最后向东横穿丹东中部,一直延伸到鸭绿江沿岸,界线以东地区为中温带,仅包括抚顺㊁本溪㊁丹东北部以及铁岭大部地区,界线以西以南地区为暖温带区域㊂辽宁省干燥度总体上呈现自东南向西北增加趋势,主要分为3个干湿区,分别为半干旱区㊁半湿润区和湿润区(图5b)㊂半干旱区与半湿润区的边界北起铁岭西北角,向西南穿过沈阳北部㊁锦州北部,一直延伸到葫芦岛西北角,界线以北区域为半干旱区,界线以南区域为半湿润区㊂半湿润区与半干旱区的边界北起铁岭东部边缘,向南穿过抚顺西部边缘㊁沈阳东南角㊁辽阳中部㊁鞍山南部,一直延伸到大连西北角,界线以东地区为湿润区,界线以西地区为半湿润区㊂图5c显示7月平均气温总体呈西高东低分布特征㊂主要分为两个气候区Td与Te,其中边界线包括东㊁西两段㊂西段边界线主要横穿朝阳北部地区,界线以北地区为Td,界线以南地区为Te㊂东段边界线北起沈阳北部,向南穿过铁岭西南部边缘㊁抚顺西部边缘㊁本溪西北角㊁辽阳东南角㊁鞍山南部,一直延伸到大连西北角㊂边界线以东地区为Td,界线以西地区为Te㊂2.5㊀分区简述依据上述气候区划原则㊁指标体系和分区等级系统,将辽宁省分为2个温度带㊁3个干湿区㊁2个气候98㊀9期㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀王涛等:1981 2010年辽宁省气候变化区划区(图6);各区的位置及代表站的气候指标值见表5㊂其中在划分温度带和干湿区时,分别以各站的主要指标值为依据进行划分,当由于主要指标值差异较小而不能明确表示该站所属区域,或由于地形作用影响而导致个别站点的主要指标值与其他多数站点差异较大时,则利用辅助指标来进行区域划分㊂在进行划定区划界线时,依据指标的等值线确定界线总体走向;并根据取大放小与保证区域气候特征空间分布连续性原则,参照地形(如山地㊁丘陵等)确定界线的具体位置㊂图4㊀辽宁省ȡ10ħ积温日数(a)㊁干燥指数(b)㊁7月平均气温(c)变化趋势值及其波动特征值(d㊁e㊁f)分布(1981 2010年)2.5.1㊀西北部中温带半干旱区(ⅠATd)㊀本区主要包括建平县区域㊂该区域全年平均气温7.6ħ,最高气温37ħ,最低气温-36.9ħ,年均日照时数2850 2950h,年降水量平均614.7mm,无霜期120 155d㊂主要地貌为辽西山地丘陵区,努鲁尔虎山脉横贯中部,自东北延伸西南㊂2.5.2㊀西北部暖温带半干旱区(ⅡATe)㊀本区主要包括朝阳市大部㊁阜新市㊁义县部分地区㊂该区域全年平均气温5.4 8.7ħ,年均日照时数2840 2950h,年降水量450 580mm,无霜期120 175d㊂土地自然类型多样,山地㊁丘陵㊁岗地㊁川地㊁平地交错分布㊂2.5.3㊀北部暖温带半干旱区(ⅡATd)㊀本区主要包括康平县地区㊂该区域面积较小,地处辽河流域,年平均气温6.9ħ,年平均日照时数2867.8h,无霜期在150d左右,年降水量540mm左右㊂主要地貌为北部为科尔泌沙地东南缘,东部为辽河冲积平原,包括低山丘陵㊁黄土丘陵沟壑㊁低丘平岗㊁低洼平原㊂09江㊀西㊀农㊀业㊀学㊀报㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀30卷2.5.4㊀北部暖温带半湿润区(ⅡBTd)㊀本区域主要包括法库县以及铁岭市西部地区㊂该区域年平均气温为6.7ħ,7月份平均气温23.8ħ,1月平均气温为-13.4ħ,极端最高温度35.1ħ,极端最低温度为-30.6ħ,多年平均降雨量为600mm,平均日照时数2800h,无霜期150d左右㊂主要地貌为丘陵平原区,西部和西北部山区属医巫吕山支脉,山丘在400m以下,辽河及其支流秀水河㊁拉马河贯穿全境,形成较大面积的冲积平原㊂表4㊀不同置信度下气象站点分类统计结果类别项目趋势置信度0 100%75% 100%90% 100%95% 100%99% 100%站点总数变化趋势ȡ10ħ积温日数上升43(72%)7(12%)0(0%)0(0%)0(0%)60下降17(28%)4(7%)1(2%)0(0%)0(0%)未通过检验49(81%)59(98%)60(100%)60(100%)干燥指数上升21(45%)2(4%)0(0%)0(0%)0(0%)47下降26(55%)3(6%)0(0%)0(0%)0(0%)未通过检验42(90%)47(100%)47(100%)47(100%)7月平均气温上升60(100%)31(52%)9(15%)3(5%)2(3%)60下降0(0%)0(0%)0(0%)0(0%)0(0%)未通过检验29(48%)51(85%)57(95%)58(97%)波动特征ȡ10ħ积温日数增强26(43%)4(7%)1(2%)1(2%)0(0%)60减弱34(57%)5(8%)2(3%)2(3%)0(0%)未通过检验51(85%)57(95%)57(95%)60(100%)干燥指数上升22(47%)2(4%)0(0%)0(0%)0(0%)47下降25(53%)3(6%)3(6%)1(2%)0(0%)未通过检验42(95%)44(94%)46(98%)47(100%)7月平均气温上升28(47%)4(7%)1(2%)0(0%)0(0%)60下降32(53%)0(0%)0(0%)0(0%)0(0%)未通过检验56(93%)59(98%)60(100%)60(100%)㊀注:左侧数字代表气象站数量,右侧括号内数值代表该类气象站占气象站总数的百分比㊂图5㊀辽宁省温度带(a)㊁干湿度(b)以及气候区(c)区划图(1981 2010年)2.5.5㊀东北部中温带半湿润区(ⅠBTd)㊀本区域主要包括铁岭中部以及北部地区㊂该区域全年日照为2700h左右,年平均降雨量为700mm,年平均气温6.3ħ,最低气温-31ħ,最高气温34.4ħ,封冻期150d左右,无霜期127 162d㊂主要地貌为辽河平原,地势平坦㊂19㊀9期㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀王涛等:1981 2010年辽宁省气候变化区划2.5.6㊀东部中温带湿润区(ⅠCTd)㊀本区域自北向南主要包括铁岭南部㊁抚顺㊁本溪㊁丹东北部地区㊂该区域年平均气温5.0 8.0ħ,无霜期为130 160d,年平均降水量为740 1200mm,日照时数为2200 2700h㊂该区域属辽宁东部山区,属长白山余脉,多山地丘陵,间有大小不均的谷地㊂2.5.7㊀东南部暖温带湿润区(ⅡCTd)㊀本区域主要包括大连东北角,丹东中南部以及鞍山南部地区㊂该区域年平均气温多在8 9ħ,年降水量750 1100mm,年日照时数在2300 2500h,无霜期在156 182d,最高气温36.6ħ,最低气温-29.3ħ㊂该区域属辽东山地丘陵的一部分,地势由东北向西南逐渐降低,以山地和丘陵为主,局部还有阶地㊁盆地㊁台地㊁沿海平原㊂2.5.8㊀南部暖温带湿润区(ⅡBTd)㊀本区域主要包括大连地区㊂该区域年平均气温10.5ħ,极端气温最高37.8ħ,最低-19.13ħ,年降水量550 950mm,日照总时数为2500 2800h,无霜期165 220d㊂地形地貌主要为山地丘陵,平原低地少,整个地形为北高南低㊂2.5.9㊀中部暖温带湿润区(ⅡCTe)㊀本区域主要包括辽阳东部㊁抚顺西部边缘㊁本溪西北角以及岫岩西北角地区㊂该区域年平均降水量在680 900mm之间,年平均气温6 8ħ,无霜期140 170d㊂地形地貌主要为丘陵山区,是长白山的余脉㊂2.5.10㊀中部暖温带半湿润区(ⅡBTe)㊀本区域主要包括沈阳中南部㊁辽阳西部㊁鞍山中北部㊁营口㊁盘锦㊁锦州南部以及葫芦岛大部地区㊂年平均气温8 10.4ħ,无霜期144 182d,年降水量550 800mm,日照时数为2468 2880h㊂主要地貌为平原丘陵,大部分地区为辽河冲积平原,辽西部分地区为低地丘陵㊂图6㊀辽宁省气候区划图表5㊀辽宁省1981 2010年的气候区划结果温度带干湿区气候区代码所在位置代表站点主要气候指标值站点名称编号海拔/mȡ10ħ日数/d年干燥度7月气温/ħⅠ中温带A半干旱区ⅠATd努鲁尔虎山中温带半干带旱区建平54321661.8152.51.722.3B半湿润区ⅠBTd辽北丘陵波状平原中温带半湿润区昌图54243165.1167.51.323.7C湿润区ⅠCTd辽东低山丘陵中温带湿润区清原54259237.2156.60.823.1Ⅱ暖温带A半干旱区ⅡATe大凌河谷暖温带半干旱区朝阳54324174.3183.21.925.0ⅡATd辽河冲积平原暖温带半干旱区康平54244118.6173.21.623.9B半湿润区ⅡBTe浑河冲积平原暖温带半湿润区沈阳5434249.0175.81.124.6ⅡBTd辽南丘陵暖温带半湿润区普兰店5456911.7184.51.123.9C湿润区ⅡCTd辽东丘陵暖温带湿润区丹东5449713.8180.20.723.1ⅡCTe辽东丘陵暖温带湿润区本溪54346185.4171.00.924.03㊀结论与讨论(1)本文分析了气候区划指标的时空变化趋势和波动特征,结果显示3种气候区划指标总体趋向稳定,但仍然显示出一些变化特征:在年际变化上,辽宁省ȡ10ħ积温日数(干燥度㊁7月平均气温)总体呈缓慢上升(减小㊁上升)趋势,波动强度呈缓慢减弱(减弱㊁上升)趋势;在空间分布上,除辽南㊁辽西地区外,其他大部分地区ȡ10ħ积温日数呈缓慢上升趋势,辽南㊁辽西以及环渤海地区波动强度呈减弱趋势,其他大部分地区呈加强趋势㊂辽西㊁辽南地区干燥度呈缓慢减小趋势,有利于气候条件趋湿,其他地区变化趋势交错分布㊂辽西㊁辽南地区干燥度波动强度呈缓慢减弱趋势,其他地区为交错分布㊂7月平均气温大部分站点呈缓慢增加趋势,其中中部地区较明显;南部地区波动强度呈缓慢增强趋势,其他地区呈缓慢减弱趋势㊂(2)气候区划指标分级置信度分析中,绝大部分站点没有通过0.1以上置信度检验,表明1981 2010年气候区划指标变化和波动基本上是保持稳定的,呈缓慢变化趋势特征㊂(3)气候区划结果表明辽宁省划分为2个温度带㊁3个干湿区㊁10个气候区㊂辽宁中西部大部地区属暖温带,东部地区属中温带;西北部属半干旱区,中部属半湿润区,东部属湿润区㊂10个气候小区气29江㊀西㊀农㊀业㊀学㊀报㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀30卷候均有所差异,区划结果与辽宁省气候状况较一致㊂(4)与郑景云的气候区划结果相比,中温带界线偏南,半干旱区的界线有较明显的南移,半湿润区的界线有所东移㊂在本区划中,建平县属中温带,沈阳北部㊁锦州北部㊁阜新㊁朝阳地区属半干旱区,大连东北角以东以北地区属湿润区㊂而郑景云的区划结论中,建平县属暖温带,仅沈阳北部地区属半干旱区,其他大部分地区属于半湿润区,大连中部以东以北地区属湿润区㊂(5)辽宁省面积较小,地形较复杂,区划结果基本上反映了辽宁省气候区划特征㊂但本文研究还有许多不足:缺乏辽宁省周边陆地和海洋上气象资料信息,可能对气候区划结果产生影响;虽然本文使用的辽宁省气象站点数量达到61个,但是西北部㊁东部站点数分布密度仍然较低㊂因此在以后的区划研究中要改进上述不足,提高气候区划精细化水平㊂参考文献:[1]PeterA.Bieniek,UmaS.Bhatt,RichardL.Thoman,etal.Climatedivisionsforalaskabasedonobjectivemethods[J].JournalofAppliedMeteorologyandClimatology,2012,51(7):1276-1289.[2]D.BrentMcroberts,JohnW.Nielsen-gammon.Anewhomog⁃enizedclimatedivisionprecipitationdatasetforanalysisofcli⁃matevariabilityandclimatechange[J].JournalofAppliedMeteorologyandClimatology,2011,50(6):1187-1199.[3]I.D.Stewart,T.R.Oke.Localclimatezonesforurbantem⁃peraturestudies[J].BulletinoftheAmericanMeteorologicalSociety,2012,93(12):1879-1900.[4]PeterA.Bieniek,JohnE.Walsh,RichardL.Thoman,etal.Usingclimatedivisionstoanalyzevariationsandtrendsinalaskatemperatureandprecipitation[J].JournalofClimate,2014,27(8):2800-2818.[5]KirstiJylhä,HeikkiTuomenvirta,KimmoRuosteenoja,etal.Observedandprojectedfutureshiftsofclimaticzonesineuropeandtheirusetovisualizeclimatechangeinformation[J].Weather,Climate,andSociety,2010,2(2):148-167.[6]RussellS.Vose,ScottApplequist,MikeSquires,etal.Im⁃provedhistoricaltemperatureandprecipitationtimeseriesforu.s.climatedivisions[J].JournalofAppliedMeteorologyandClimatology,2014,53(5):1232-1251.[7]丘宝剑.中国农业气候区划再论[J].地理学报,1983(2):154-162.[8]陈咸吉.中国气候区划新探[J].气象学报,1982(1):35-48.[9]毕宝贵,孙涵,毛留喜,等.中国精细化农业气候区划:方法与案例[M].北京:气象出版社,2014.[10]郑景云,尹云鹤,李炳元.中国气候区划新方案[J].地理学报,2010,65(1):3-12.[11]郑景云,卞娟娟,葛全胜,等.中国1951-1980年及1981-2010年的气候区划[J].地理研究,2013,32(6):987-997.[12]郑景云,卞娟娟,葛全胜,等.1981-2010年中国气候区划[J].科学通报,2013,58(30):3088-3099.[13]车秀芬,张京红,黄海静,等.海南岛气候区划研究[J].热带农业科学,2014,34(6):60-65+70.[14]QianWH,QinA,Precipitationdivisionandclimateshiftinchinafrom1960to2000[J].TheoreticalandAppliedCli⁃matology,2008,93(1-2):1-17.[15]尹云鹤,吴绍洪,郑度,等.近30年我国干湿状况变化的区域差异[J].科学通报,2005(15):1636-1642.[16]张永,陈发虎,勾晓华,等.中国西北地区季节间干湿变化的时空分布:基于PDSI数据[J].地理学报,2007(11):1142-1152.[17]尹云鹤,吴绍洪,戴尔阜.1971-2008年我国潜在蒸散时空演变的归因[J].科学通报,2010,55(22):2226-2234.[18]缪启龙,丁园圆,王勇.气候变暖对中国亚热带北界位置的影响[J].地理研究,2009,28(3):634-642.[19]沙万英,邵雪梅,黄玫.20世纪80年代以来中国的气候变暖及其对自然区域界线的影响[J].中国科学(D辑:地球科学),2002(4):317-326.[20]王菱,谢贤群,李运生,等.中国北方地区40年来湿润指数和气候干湿带界线的变化[J].地理研究,2004(1):45-54.[21]杨建平,丁永建,陈仁升,等.近50年中国干湿气候界线波动及其成因初探[J].气象学报,2003(3):364-373+387.[22]王树廷.关于日平均气温稳定通过各级界限温度初终日期的统计方法[J].气象,1982(6):29-30.[23]史培军,孙劭,汪明,等.中国气候变化区划(1961 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辽宁西部地区降雨规律与土壤水分变化研究摘要根据辽宁西部地区1961—2009年降雨气象资料,对该地区自然降水的变化规律进行了分析,并对常年土壤水分的变化进行了研究,为制定合理的耕作制度和充分利用有限的降水资源提供科学依据。
关键词降水规律;土壤水分;变化;辽宁西部地区辽宁西部位于中纬度地区,地处亚洲东部沿海和太平洋西北岸,属温带半湿润和干旱的季风气候区。
冬季受西伯利亚—蒙古高压干冷大陆气流控制,盛行北风和西北风,气温低,降水量少;夏季多受来自低纬度热带季风环流的暖湿气流影响。
气温高,降雨分布不均。
山地生草棕色森林土分布在朝阳地区,土壤水蚀强烈,水土流失严重;河流含沙量大,气候干旱,且暴雨集中,洪水来时陡涨陡落;自然降雨得不到充分利用,是辽宁省内严重的资源性缺水地区。
该区农业生产以旱作为主,农作物所需水分主要依靠自然降水,而自然降水又必须转化为土壤水才能被作物吸收利用。
因此,了解和掌握该地区自然降水规律及农田土壤水分变化规律,可为制定合理的耕作制度和充分利用有限的降水资源提供科学依据。
近几年经过人工治理,森林覆盖率达到20%,水土流失现象有所改变。
1自然降水变化分析根据对朝阳地区平均降雨资料系列的统计,朝阳地区多年平均降水量多在450 mm左右,而且多集中在夏季,6—8月降水占全年降水总量的70%以上,而且多为暴雨。
由于降雨强度大,时间短,大部分降水在土壤表面流失,很难渗透到土壤深层,土壤中的水分得不到充分的补充[1-3]。
1.1干旱指数分析由于受气候因素的影响,该地区气候干燥,相对湿度减少至50%左右,年日照时数达到2 800~3 000 h,平均蒸发量在2 140 mm以上,最大蒸发量出现在5月,占年蒸发量的19%,6月次之,5—6月蒸发量占年蒸发量的27%~34%。
最小月蒸发量一般出现在1月,最大月蒸发量为最小月的6~13倍。
由于该地区的蒸发量远远大于降雨量,属于干旱地区。
通过对该地区干旱指数的分析,会对该地区的干旱程度有更进一步的了解。
辽宁西部地区的气候变化及干湿状况年代际变化特征孙凤华1 , 吴志坚2, 李丽光1(1.中国气象局沈阳大气环境研究所,辽宁 沈阳 110016; 2.沈阳建材地质工程勘察院,辽宁 沈阳 110016)摘要:辽西是气候及生态环境脆弱区,因其特殊性使之成为相关科研人员关注的焦点,在全球气候变暖背景下增温显著的辽西地区气候及地表干湿气候界线如何变化是本文研究的问题。
应用1961~2004年辽宁省内52个气象站的温度、降水、湿度、风、日照等气候资料,分析了辽西近50年来的气候变化特点,采用改进的Penman 模型计算潜在蒸发量,讨论了其时空代表性及分布特征;进一步计算了干燥度指数,并在10年代际尺度上详细分析了辽西干湿气候变化特征。
研究表明:辽西地区近44年的总体气候变化趋势是气温升高、降水减少。
20世纪60年代以来该区域干湿气候界线波动显著,呈现出整体移动、南北异相波动的特征。
干湿气候年代际变化特征为60年代最湿润;70年代北部明显变干,南部不明显;80年代干湿气候存在一次突变,半干旱与半湿润界线明显东移,为最干期;90年代又跳跃性西移,明显变湿,尤其在北部表现更为显著,接近60年代。
辽宁西部的气候干湿年代际变化与西太平洋副热带高压和东南季风波动有较好的对应关系。
关键词:辽宁西部;气候变化;干湿状况;年代际波动中图分类号: P467文献标识码: A辽西位于辽宁、内蒙古及河北3省交界处,北起阜新,南到锦州,濒临渤海湾,东起黑山,西至凌源。
按地势可划分为辽西走廊和辽西北部低山丘陵2个区域:辽西走廊包括沿海狭长的平原和丘陵地,海拨低于200m,年降水量500 mm左右,土壤脊薄;辽西北部低山丘陵区域属高丘陵山地,气候干燥,年降水量400mm左右,北部风沙较大。
历史上的辽西北地区,曾是风景宜人、林草丰美、山清水秀的好地方[1],但近几十年来由于降水少,气候条件差,该地区沙漠化趋势加剧,生态环境恶化[2-5]。
辽西地区沙漠化土地面积已经达到1000多万亩,占辽宁省沙漠化土地的90%。
部分地区已由科尔沁沙地的南缘转为南端。
总之,地处农牧交错带的辽西地区是气候变化敏感区和生态环境脆弱区[6-10]。
土地沙漠化已经成为严重制约辽宁西部地区生产建设和人民生活水平提高的主要环境问题。
要有效地改造利用沙漠,防治沙漠化发展,研究辽西地区气候变化和干湿状况年代际变化这些重要要素对其生态环境的可能影响非常必要。
对历史时期生态环境恶化、沙漠化发展迅速的成因分析,已经证实了气候变化是最重要的原因之一[11-12]。
在全球气候变暖的大背景下变暖幅度存在着很大的区域差异,比较一致的看法是北半球中高纬度地区的增温最强[13-16],辽西处于强增温区域,初步分析表明该地区的气候具有向暖干化发展的趋势[17-20]。
这种影响归根到底是由地表水分状况的变化所造成的,而这种变化是多种气候要素综合作用的结果,而不仅仅是温度或者降水。
辽宁西部地区由东南向西北气候由温带的半湿润向半干旱过渡[21]。
本地区属我国气候变化最敏感的区域之一,变暖幅度远远大于全球和全国的平均增温幅度,而气温升高会使水分循环加快,也会使地表(包括植被)及水体蒸发蒸散加强,从而有利于干旱趋势的发展。
在此背景下,研究其气候干湿状况如何变化非常必要,且对预测该区域未来气候的干湿变化也具有一定的理论价值。
此外,由气候变化引起的水资源短缺是农业生产防灾减灾的重要研究课题,而正确评价和认识由于辽宁西部地区的气候变暖而导致的该区域水资源的时空变化特征和规律,是合理利用现有水资源、趋利避害的基础。
收稿日期:2006-02-14 ; 改回日期:基金项目:科技部社会公益类项目(2002DIB20069);辽宁省自然科学基金项目(20042041)共同资助.作者简介:孙凤华(1963-),女(汉族),辽宁沈阳市人,副研究员,主要从事气候变化与生态环境研究。
E-mail:sfh3910839@以往对中国干湿状况的研究[3,4]也涉及到本地区,但基本使用国家基本基准气象站资料,使用辽宁站点一般在20个左右,辽西站点更是少之又少,对该区域的分析比较粗略,满足不了服务于当地的农业生产和生态环境建设的需要。
鉴于此,本文将以更为详尽的数据,采用干燥度指数、蒸发比等多种干湿指标并结合本地的气候和地理状况,在10年际尺度上详细地研究了其半干旱半湿润分界线的波动情况,从宏观上探讨界线波动的可能原因,以期对本区域气候的干湿变化及其影响因素有一个全面而又详细的了解。
1 资料与方法1.1 资料基于气候带波动研究需要,使用资料扩大了范围,月温度、降水、湿度、风、日照等为全省52个气象观测站资料,除个别站点观测年代太短剔除外,基本包括了区域内所有的气象站(包括国家基准基本站和一般站)。
年平均气温和年降水量数据使用了整个东北(东北三省和内蒙古东部)120站。
研究区域为东经118.5°~126°,北纬38°~44°,研究区域及资料站点分布情况见图1(略)。
由于我省大多数测站是在50年代陆续建起来的,60年代初基本全部建设完成,且为增加研究的可靠性尽量不使用插补资料,研究时段确定为1961年~2004年。
使用的要素有年和月平均的气温、水汽压、风速、日照百分率和年降水量等,资料来源于辽宁省气象局。
1.2 研究方法采用一元回归、趋势系数等方法分析气候变化趋势。
在以往有关干湿气候区划和干湿气候分类研究中,使用了多种干湿指标。
归纳起来主要有3种:一是直接使用年降水量划定分界线。
在全球气候变暖的背景下,这种方法可能不能真实反映气候变化较显著的地区的干湿变化。
因为降水本身的变化和气温升高加大蒸发量等诸气象因素都影响到某一区域的干湿状况;二是使用干燥度指数(D=E/R )或湿润度指数,两者互为倒数。
它们是建立在大气水分平衡方程基础之上,能较为客观的反映实际气候的干湿状况。
三是使用蒸发比,既地面实际蒸发量与蒸发力之比。
这种方法实际上就是以实际蒸发量代替了第二种方法中的降水量,由于实际蒸发量相当于降水量与径流量的差值,更能代表实际地面供水水平。
这一指标对于径流量较大的高原山地地区更为适用。
根据所研究区域的地理环境和气候状况,本文选用了第二项指标做为干湿气候指标进行分析。
潜在蒸散量采用改进的Penman 计算公式计算,即:其中:该式为McCulloch 在Penman 公式原型基础上,根据Ripley 认为Δ与γ随海拔高度、R a 随纬度不同有明显变化的研究结论而改进。
张新时先生在1989年又改进了γ和R a 的计算方法,使得该模型适用于任何海拔高度、任何纬度的地区[22-23]。
式中符号意义:T a -绝对温度;φ-纬度;h-海拔)])(100/1)(2000/1(26.0)[/()08.056.0()/90.010.0()[/()]/52.0cos 29.0)(1()[/(2/140d a d a a e e u h e N n T N n r R E −++∆++−++∆∆−+−+∆∆=γγδγφγ)1043353.500566.3(51000061.0h ×−×−×=γ)10174209108.491602808.55.6790(//88.130220304.02a a T a T a a a T T T e −−×+××+−×=∆)9.241/(6326.710108.6t t a e +×=210301.001679.0289.846φφ−−=a R高度;R a -无大气时达到单位面积地面上的太阳总辐射;Δ-温度为T a 时的饱和水汽压曲线斜率;γ-干湿球公式常数;r -下垫面反射率;n/N-日照百分率;δT a 4-气温为T a 时的黑体辐射;e a -温度为T a 时的饱和水汽压;e d -实际平均水汽压;u-2m 高度处的风速。
据《中国土壤系统分类(修订方案)》规定,在缺乏直接的土壤水分观测资料情况下,以Penman 经验公式计算得到的干燥度指数(D)作为划分土壤水分状况的干湿定量指标。
按其更为细致的划分,有3大类土壤水分区,每大类又细分为2个亚区。
在本研究中,对于辽宁西部地区涉及到的有半湿润亚区(ⅡA),1.0≤D<2.7,相当于偏湿润的半干润土壤水分状况;半干旱亚区(ⅡB), 2.7≤D<3.5,相当于偏干旱的半干润土壤水分状况[24-25];干燥度的算式为:P E D 0=其中E 0为年潜在蒸散量,P 为年降水量。
某一地区的干燥度值越大,则该表明该区气候越干燥;反之,干燥度值越小,则气候越湿润。
2计算结果分析2.1 辽西主要气候因子变化特点及对干湿程度贡献靳立亚等[26]曾分析了主要气候因子与潜在蒸发量之间的关系,结果为气温与潜在蒸发量有较小的正相关,风速和日照百分率为较大的正相关,湿度和降水为负相关。
以下在分析这些主要气候因子的变化特征基础上,结合这一结论分析气候因子变化对干湿程度影响。
图2(略)给出了东北地区近44年来气温(a)和降水量(b)气候趋势系数的区域分布情况,方框内标志为辽西地区。
趋势系数定义为n 年某气象要素序列与自然数列的相关系数,正值代表该序列有增加趋势,负值代表该序列有减少趋势。
可见,辽西地区气温趋势系数为正值,但增温幅度处于东北地区增温相对较弱的区域内,趋势系数基本在0.5以下。
降水趋势系数全区均为负值,为减少趋势,趋势系数一般在-0.1~-0.2之间。
因此,近44年来辽西地区气候变化特点为气温增加,降水量减少。
但从气温和降水的这种气候变化趋势来看可能会加大本地区的干燥程度。
以辽西区域内11个气象站年平均气温、水汽压、风速、小型蒸发量、日照百分率和年降水量的平均值代表辽西地区的各要素年变化序列,得到各时间序列的一元线性回归方程列于表1。
表1 辽西地区近44年各气象要素变化趋势及对干湿气候影响Table 1. The tendency of each weather element and its effect on in Western LiaoningProvince in the last 44 years 要 素 名 称 一元线性回归方程 年均变化率(%) 对干湿影响气 温 y = 0.0277x + 7.367 0.43 变干降 水 量 y = -0.6435x + 481.13 -0.13 变干小型蒸发量 y = -12.277x + 2226.3 -0.64 变湿日照百分率y = -0.1031x + 67.478 -0.16 变湿 水 汽 压y = 0.0181x + 7.7525 0.22 变湿 风 速 y = -0.0359x + 3.261 -1.56 变湿 云 量 y = -0.02x + 41.51 -0.05 变干辽西地区1961年以来气温为增加趋势,平均每10a 增加0.277℃;降水为减少趋势,平均每10a 减少6.435mm;小型蒸发皿测得的蒸发量为减少趋势,平均每10a 减少122.77mm,减少比较明显; 日照百分率为减少趋势,平均每10a减少1.031%;水汽压为增大趋势,平均每10a增加0.181hpa;风速为减小趋势,平均每10a减小0.359m/s;云量为减少趋势,平均每10a减少0.2%。