通辽市近50年气候变化分析
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l8 内蒙古气象 2010年第6期 文章编号:1005—8656(2010)06—0018—05 通辽市近50年气候变化分析 王俊 ,申广立 ,李春云 ,刘亚玲 ,姜秀萍 ,夏莹t (1.通辽市气象局,内蒙古通辽028000;2.开鲁县气象局,内蒙古开鲁县028400) 摘要:利用通辽市7个气象台站1959--2008年平均气温、降水量、日照时数资料,用趋势分析和累积距 平、信噪比、F检验等方法,分析通辽市近50年的气候变化特征。结果表明:(1)年平均气温上升趋势显著.近50 年增温1.9℃,且通过0.001显著检验,突变发生在1988年,近10年是最温暖时期。其中南部、西部升温较少.北 部、东部升温较多。四季均温变化与年均温趋势一致,但略有差异。增温幅度最大为冬季,其次为春季,最小为夏 季;突变时间最早为秋季、发生在1987年,最晚为夏季、发生在1994年。(2)年降水量呈减少趋势.近50年约减 少71mm,且通过0.10信度检验,南部的库伦和北部的鲁北减少最为显著。四季降水量的变化不同步,夏、秋季减 少,冬、春季稍有增加。年降水量呈阶段性变化,目前是降水量最少时期。年日照时数西南部及扎旗北部是增多 的,其余地区明显减少。 关键词:气候变化;气温;降水量;日照时数;趋势:地区差异 中图分类号:P467 文献标识码:A 气候变化对国计民生有着重要的影响,因而,气 候变暖问题愈来愈受到各国政府和广大民众的关 注。我国许多科技工作者对中国气候变化规律及气 候变化对区域气候影响作了深入的研究.取得了丰 硕成果。其研究主要针对气温变化ll_ 1、降水变化 [1O-l ̄、以及生态对气候变化的响应 ,等等。指出我 国气温变化趋势基本与北半球一致,但存在阶段性 差异,表现在最冷、最暖出现时期并不完全相同嘲。 有关总降水量研究指出,华北地区由上世纪五六十 年代的多水期向70年代中期以后的少水期转变 “ ;辽河流域夏季五六十年代与9O年代前期降水偏 多,以雨涝多见,7O年代和80年代以干旱多见『I 5l。 通辽市位于内蒙古自治区东南部(1 19。14 ~123o 43 E,42。l5 ~45。59 N),总面积6 ̄104km ,北部为大 兴安岭余脉,南部为辽西低山和丘陵,西辽河平原横 贯中央。通辽市为东北与华北的结合部,属科尔沁沙 地主体。该地区的气候变化及其对生态环境的影响. 不仅可制约和影响当地,而且对东北、华北有至关重 要的影响;再者,通辽市是国家重要粮食生产基地之 一。所以,深入分析通辽市气温、降水量、日照时数近 半个世纪以来的变化,对于合理利用农业气候资源. 改善生态环境和经济的持续发展具有重要意义 1资料与方法 1.1资料 本文采用内蒙古通辽市境内科尔沁、开鲁、鲁 北、保康、甘旗卡、库伦、奈曼7个台站1959--2008 年平均气温、降水量、日照时数资料,以算术平均值 代表通辽市数值,还分析了位于通辽市北部周边环 境多年变化较小的巴雅尔站上述3要素的变化 1.2方法 1.2.1趋势计算方法 根据文献【7】,用Xi表示样本量为I1的某一气候 变量,用ti表示xi所对应的时间,建立Xi与 之间一 元线性回归方程: xi=a+btl 1,2,3,…,n (1) 式中,Jb称为气候变量的倾向率或倾向度.bxlO即 表示气候变量每10年的变化。对于变化趋势的显 著性,采用时间t与原系列变量x之间的相关系数 进行显著性检验。 1.2.2累积距平、信噪比检验 气候突变可以用累积距平来确定,用信噪比来 检验转折是否达到气候突变显著性标准。 t — c( = (2);-I Xi-X] 1—1 式中,c(f)为累积距平值,Xi为某要素值, 为该要素 多年平均值。若指标绝对值达到最大时.所对应的t 为突变年份_l91。 用信噪 ̄L[81检验转折是否达到气候突变的显著 性标准:
2010年第6期 内蒙古气象 19 S,N=iX 1-X 2 51+ R= ni (7) (3) j=l 式中,S/N为信噪比,X l、X 2、5。、 分别为转折年 份前后两阶段某要素的平均值和标准差。当S/N大 于1.0时认为存在气候突变。 1.2.3 F检验 若某气候值发生几次突变而形成几个阶段,则 应采用F检验,以确定阶段划分的合理性和显著 性。F检验按下式进行: 1 ㈩ R一0 m一 式中,P为总合计平均平方和,Q为各阶段合计平均 平方和,R为个体平方和.n和埘分别为样本数和阶 段数 。其中: P=l/n(∑ j=tj=l m n Q:乏j 芝 : j=l j=l (5) (6) 当F值达最大且大于0.05信度时。认为阶段划 分合理、达到了显著性标准。 30年均值采用1971—2000年的平均值[211 另 外,按中国气象局规定,3—5月为春季,6—8月为 夏季,9—10月为秋季,l1月至次年2月为冬季 。 2结果分析 2.1气温的变化特征 2.’1.1年及四季气温变化趋势 通辽市年均温平均为6.CC,最低4.6℃(1969 年),最高8.4 (2007年),二者相差3.8℃(见图1) 从图中可见,通辽市年均温从20世纪70年代起呈 波动上升趋势,80年代后期升幅加大,目前是气温 均值最高时期;负距平集中于60年代至80年代前 期,从80年代后期至2008年几乎全部为正距平。趋 势相关系数达0.6956,在0.001极显著水平(n=49, ∞J=0.4558)。倾向率为0.386 ̄E/lOa,50年平均上升 1.89c《二。 从累积距平曲线可以看出.1988年发生突变。 此前多数年份为负距平,此后稳定偏高,维持在乎均 值以上。经计算。1950--1987年与1988--2008年之 信噪比达1.19,可见突变显著。
图l通辽市年均气温及累计距平 四季气温的变化趋势与年变化趋势一致.呈明 显上升趋势,但增温时间略有差异(见表1),且相关 系数都在0.O0l极显著水平以上。其中冬季升温幅 度最大,倾向率为0.463℃/lOa,50年平均升温 2.27oC;夏季升温最小,倾向率为0.267c《=/lOa,50年 平均升温1.31 ;秋季突变最早,发生在1987年,夏 季突变最晚.m现在1994年 2.1.2年均气温变化的地区差异 ‘ 通辽市各地年均气温上升趋势均在0.001极显 著水平以上,但各地上升幅度存在较大差异。其特点 是从南部向北部,从西部向东部升幅逐渐加大。升幅 最大处位于北部的巴雅尔,50年上升2.34℃,其次是 东部的保康上升2.26℃:最小处位于南部的库伦上升 1.55o(=,其次是西部的开鲁上升1.82℃(见图2)。
内蒙古气象 2010年第6期 表1 通辽市午、四季均温变化概况
图2通辽市各地年均温50年上升值(单位: ) 2。2降水量的变化特征 2.2.1年及四季变化趋势 通辽市年平均降水量387.7mm.最多533.5mm f1959年),最少229.6mm(1982年),两者差2.32倍。 年际间波动很大(见图3)。80年代最多,平均为 399.7mm;其次为60年代,平均为397.7ram;近10年 最少,平均只有338.8mm。近5O年呈减少趋势,相关
l 面 * 世 廿 5O0
SO0 200 系数为一0.2633,在0.10信度水平以上(n=49,%lo= 0.2378)。倾向率为一14.3mm/lOa,50年平均减少 70.1mm。 通辽市年降水量的阶段性比较明显。而从累积 距平图上可以分析出3个突变点,把50年分为4个 阶段(表2)。经F检验,F值达最大,F=5.53>Fo.。 = 4.26,极显著。可见阶段划分合理,符合统计学标准。 从表2可以看出,平均降水量、多水年频率、少水年 频率3项指标各阶段之间均有明显差异,其中以50 年代末至60年代前期的多水时段降水量最多,多水 年频率高达50.0%,未出现过少水年:90年代中期 至今的少水时段降水量最少,少水年频率最大,多水 年频率最小.即目前正处于少雨阶段。 四季降水量的变化不同步,夏、秋季降水趋于减 少.其中夏季降水量的相关系数达到了0.10的水 平,冬、春季降水量略有增加,但相关系数均未达到 0.10的显著水平(见表3)。 2.2.2年降水量变化的地区差异 通辽市各地年降水量5O年来都呈减少趋势,但 以南部的库伦和北部的鲁北减少最为明显,分别减 少98mm和93mm,中部和西南部地区减少得较少。 开鲁和奈曼分别减少44mm和49mm(见图4)。
啸n 皿 八八^ V V 一 ~_ 。
2010年第6期 内蒙古气象 2l 表2 ’ 通辽市年降水量阶段状况
注:1.多水年频率是指降水量相对距平>20%的年份数与所在时段年份数的百分比。 2.少水年频率是指降水量相对距平<一20%的年份数与所在时段年份数的百分比。 表3 通辽市年、四季降水量变化概况
l冬l 4通辽市各地年降水量5O年减少低/ram 2.3年日照时数 2.3.1变化趋势 通辽市平均年日照时数为2978.4 h.最多 3187。8h(1997年),最少2731.6h(1990年),相差 456.2h,相关系数未达到0.1O水平,倾向率为一 13.0h/lOa,50年平均减少63.7h,年代际变化以6O 年代最多,平均达3045.6h,以后逐渐减少,至80年 代最少,平均为2913.1h,比6O年代减少132.5h,此 后转为增加,至最近l0年达2996.8 h(图略)。 2.3.2年日照时数变化的地区差异 通辽市各地年日照时数的变化地区差异较大. 西南部地区是增多的,其中奈曼50年平均增加 102h;向北、向东逐渐减少,北部的鲁北减少273h, 东部的保康减少169h:从鲁北向北.随着海拔高度 的升高,日照时数急剧增加,巴雅尔50年平均增加 321h(见图5)。
网5通辽市各地年日照时数5O年变化/h 内 蒙古气象 3小结与讨论 (11通辽市50年来气温明显升高,降水量减少, 13照时数地区间差异较大。气候变暖变干的趋势十 分明显,对农牧业生产将会产生负面影响,应引起高 度关注。 f21通辽市年均温倾向率为0.386 ̄C/10a,50年平 均上升1.89℃。比近百年来全球气温平均升高值多得 多191,特别是北部、东部地区的升温已经超过了2℃。 f3)降水量为减少趋势,年降水量倾向率为一 14.3mm/10a.50年全市平均减少70.1mm,其中南部 的库伦和北部的鲁北分别减少98ram和93ram。降 水量减少发生在夏、秋季,冬、春季稍有增加。上述 变化与华北、东北地区降水量的变化特征比较接近 [9.12 s1 50年来通辽市年降水量经历了多雨一少 雨一多雨一少雨四个阶段,目前是降水量最少时 期。由于气温显著升高和降水量连年偏少,已对农 牧林业、水资源和生态环境等造成了明显影响。无 灌溉条件的农田减产或绝收,植树成活率下降,成 年树木成片枯死,牧草枯黄、减产、品质下降,草原 鼠害、虫害加剧.地下水位下降,九成以上湿地消 失。 (4)日照时数变化较为复杂,部分地 减少,如 北部、东部地区;部分地区增加,最北部地区增加较 多,西南部地区有所增加。由于日照时数较为充裕, 影响较小。 参考文献: fl】竺可桢.中国近五千年来气候变迁的初步研究 』.北京:科学小版 社.1979:475-498. 【2】王绍武.近千年我国冬夏温度的变化[J1.气象,1990,16(6):15-20. 【3】叶笃正,黄荣辉.旱涝气候研究进展【MJ—E京:气象f1{版社,1990:1-9. 『41林学椿,于淑秋.近40年我同气候趋势I Jll气象1990,16(10):l6—21. 2010年第6期 }5】李月洪,张正秋.酉年来上 海、北京气候突变的初步分析[J】.气象, 1991,17(10):15-20. [6]王绍武.近百年我国及全球气温变化趋势明.气象,1990,16(2): l1—15. f71庸圉利,丁一汇.近44年南京温度变化的特征及其可能原因的分 柝f Jl_大气科学,2006,32(i1:56—68. 【8】黄赢佑.气候状态变化趋势与突变分析【JJ.气象,1995,21(7)'.54-57. [9]王绍武.近百年气候变化与变率的诊断研究….气象学报,1994,52 f3):26 1 2273. f10l黄荣辉,徐 i‘,同连童.我圈夏季降水的年代际变化及华北干旱 化趋势 .高原气象,1999,18(4):465—476. 【1l】陈烈庭.华北各区夏季降水年际和年代际变化的地域性特征[J】. 高原气象,1999 18(4):477—485. 【l2】张家诚.二氧化碳的气候效应与华北干旱问题 .气象,1989,15 (3):3—9. f13 7 丽华,陈乾金.华北雨季不同时段严重旱涝特征的诊断分析[M】 ∥孙安健,吴同雄 李水康:严重旱涝l亍低温的诊断分析和预测 方法研究一E京:气象出版社.2000:154—165. fI41夏洪星.华北东部地区干旱分布特征fJ1.气象,1996,22(11):35-40. f151孙蜜健 高波辽河流域夏季严重旱涝时空分布特征及其物理因 的分析lMl∥孙安健,吴冈雄.李永康.严熏早涝与低温的诊 断分析和预测方法研究一E京:气象出版社.2000:24—31. I J6 J方精云,庸艳鸿,林俊达,等.全球生态学气候变化与生态响应【M】. 北京:高等教育H{版社 2000:l一25. fl71 Fi美兰 郝润全,邸瑞奇,等.I勾蒙 东部近54年气候变化对生态 环境演变的影响 气象,2006,32(6):3l一36. 【18]宋燕,季劲钧.六十年代亚非夏季风t年尺度的突变[J】.大气科 学,2001 25(2):200—208. [191魏风英.现代气候统汁诊断 j预测技术(2版)【M】一E京:气象出版 衬..2007:43—44. 【2O]r{一晟.多元分析方法及其应用【Mj.长春:吉林人民fH版社,1981: 95一l00. 【2l】 l三馥棠,赵宗慈 { 石立,等.气候变化对农业生态的影nNM].北京: 气象{fj版礼,2003. f22】王娴.内蒙古自治i 天气预报手册(上册)【M】.北京:气象出版社, I987,1 5-27 Analysis on Climate Change of Tongliao ilq Reeent 50 Years Wang Jun ,Sheng Guangli’,Li Chunyun ,Liu Yaling ,Jing Xiupinf,Xia Ying (1 Tongliao Meteorological Bureau,Inner Mongolia Tongliao 028000; 2.Kailu Meteorological Bureau,Inner Mongolia Kailu 028400) Abstracts:Using the data of annual average telnperal nre.annna1 rainfall,sunshine hour of 7 meteorological stations in Tongliao from 1959 to 2008 years。the climate change ieature was analyzed by tlend analysis and cuinulative anomaly SNR,F test and other methods.in recent 50 years.Shows as a result:f1)The rising trend ot annual nlean temperature is obvious,there is a 1.9oC rise in temperature in recent 50 years,and through the 0.00 1 significanl test,mutations occurred in 1 988,it is the warmest period near 1 0 years.The rise of temperature is 1ess in the southern an(1 western and more in northern and eastern.The trem1 of the average temperature in four seasons and the annual average temperature is consistent,but different slightly.Maximum of’temperature range rise in winter,followed by spring,the mininmnl in summer;the earliest inutations time is in autumn,occurred in l987,and the latest in the summer,occurred in 1994.(2)Annual precipitation submit decreasing tendency,redueed 7 imm in recent 50 years,and thmugh the 0.10 confidence level,Kulun in the southern and Luhei in northern reduced is the most significant.The change of precipitation in four seasons is out of sync,it decreases in summer and autumn,increases in winter and spring.stage change is clear, now annual rainfall is the least period.Anrmal sunshine hours increased in southwest and the northern of Zhaqi,the rest decreased significantly. Key Words:climate change;air temperature;precipitation;sunshille hour;trends;region di