氣候變化對(duì)江門市高溫和旱澇災(zāi)害的影響

余興湛 何佳苗 劉升源 黃亦青

摘要 通過江門市1967～2016年的年平均溫度、降水和逐日氣象災(zāi)害資料，分析江門市高溫和旱澇災(zāi)害與氣候變化的聯(lián)系。結(jié)果表明：江門市從20世紀(jì)80年代后期開始緩慢增暖，90年代后期開始顯著上升，對(duì)溫度距平值進(jìn)行M-K突變檢驗(yàn)，發(fā)現(xiàn)溫度在1988年突變。溫度突變后，出現(xiàn)高溫次數(shù)明顯增大，高溫災(zāi)害風(fēng)險(xiǎn)升高，出現(xiàn)洪澇和干旱災(zāi)害風(fēng)險(xiǎn)無明顯變化。不過春、秋兩季降水量和小雨、中雨日數(shù)隨時(shí)間變化呈減少趨勢(shì)，意味著春、秋兩季干旱風(fēng)險(xiǎn)升高。此外，還發(fā)現(xiàn)在1983～2000年，氣候變化對(duì)江門市溫度變化的影響不明顯，在1983年前氣候變化對(duì)江門市溫度升高有抑制作用，在2000年后有促進(jìn)作用。

關(guān)鍵詞 全球變暖;高溫;洪澇;干旱;江門

中圖分類號(hào) P426.6 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼 A

根據(jù)IPCC第五次氣候變化評(píng)估報(bào)告指出[1]，全球地表持續(xù)升溫，1880～2012年全球平均溫度已升高0.85℃[0.65～1.06℃];在過去30年，每10年地表溫度的增暖幅度高于1850年以來的任何時(shí)期。在全球氣候變暖的背景下，因?yàn)閺?fù)雜的地理環(huán)境和氣候分布格局，使不同區(qū)域上的氣候變化存在著巨大的差異性[2]。廣東氣候變化的特征主要表現(xiàn)在：降水變率加大，旱澇災(zāi)害頻繁;極端天氣氣候事件及其引發(fā)的氣象災(zāi)害造成的經(jīng)濟(jì)損失顯著增大等[3]。江門市位于珠江三角洲西部，屬亞熱帶季風(fēng)型氣候，受到多種天氣系統(tǒng)的相互影響，降水比較充沛，但太陽(yáng)輻射強(qiáng)、溫度高、土壤蒸發(fā)強(qiáng)烈、地形復(fù)雜，是氣候變化的敏感區(qū)域，多高溫、洪澇、干旱等災(zāi)害性天氣。2015年江門臺(tái)山市南部就出現(xiàn)嚴(yán)重的冬春連旱，生活生產(chǎn)用水嚴(yán)重缺乏，大部分農(nóng)田受旱;而在同年7月20日上川島出現(xiàn)了特大暴雨，日雨量高達(dá)770mm，相當(dāng)于年平均降水量的1/3，刷新了江門地區(qū)的日降水紀(jì)錄。這些現(xiàn)象表明，氣候變化已對(duì)區(qū)域經(jīng)濟(jì)和人民生活造成重大的危害。但到目前為止，并沒有相關(guān)的專業(yè)人員對(duì)氣候變化給江門地區(qū)高溫和旱澇災(zāi)害的影響進(jìn)行分析。本文重點(diǎn)討論氣候變化對(duì)江門市高溫、洪澇和干旱氣象災(zāi)害變化影響及其與氣候變化之間的可能聯(lián)系，為江門市天氣預(yù)報(bào)及防災(zāi)減災(zāi)提供參考。

1 研究對(duì)象和方法

本文研究利用1967～2016年江門市6個(gè)人工觀測(cè)站的平均降水和溫度資料、廣東省AGROS系統(tǒng)中逐日氣象災(zāi)害統(tǒng)計(jì)資料和取自美國(guó)國(guó)家海洋和大氣管理局氣候數(shù)據(jù)中心（National Climate Data Centre）的全球溫度距平序列資料[4]。采用線性趨勢(shì)分析、M-K突變檢驗(yàn)，一元線性回歸等方法[5]，探討氣候變化對(duì)江門市高溫、洪澇和干旱氣象災(zāi)害變化影響及其與氣候變化之間的可能聯(lián)系。

2 江門市氣候變化概況

2.1 溫度變化

總的來說，近50年來江門市的年平均溫度呈顯著上升的趨勢(shì)，速率為0.28℃/10a，其增暖趨勢(shì)與華南地區(qū)和全國(guó)的增溫趨勢(shì)比較一致，但速率明顯比它們大[6-8]。對(duì)江門市年平均溫度進(jìn)行M-K突變檢驗(yàn)，發(fā)現(xiàn)溫度在1988年出現(xiàn)突變（圖2）。以1988年作為分界，分析1967～1987年和1988-2016年的溫度變化趨勢(shì)，發(fā)現(xiàn)在1967～1987年溫度的變化趨勢(shì)不是很明顯，年平均溫度為21.9℃。1988年開始溫度緩慢上升，90年代后期升溫趨勢(shì)顯著，1988～2016年平均溫度為22.7℃，1999和2015年的平均溫度都為23.4℃，為歷史的最高值（圖1）。

2.2 降水變化

江門市年平均降水量隨時(shí)間未呈現(xiàn)出明顯趨勢(shì)（圖3），各個(gè)時(shí)間段的降水變化趨勢(shì)基本與廣東省的降水變化趨勢(shì)相似[8-10]，但年降水量為2029.5mm，明顯比廣東省年平均降水量偏多。另外，江門市年平均降水量分布呈現(xiàn)出明顯的南多北少的特點(diǎn)（圖4），其中西南部的恩平市年平均降水量為2536.2mm，為全省之最。50年平均降水日數(shù)為150.8d，總體呈顯著減少趨勢(shì)，趨勢(shì)系數(shù)達(dá)5.4次/10a，90年代后幾乎都是負(fù)距平（圖5）。總的來說，降水總量變化不大，但降水日數(shù)明顯減少，表明降水過程具有加劇的趨向，出現(xiàn)洪澇與干旱災(zāi)害可能性增大。

3 江門市氣象災(zāi)害的變化

3.1 高溫災(zāi)害

江門市的溫度突變出現(xiàn)在1988年，為了更加了解全球氣候變化對(duì)氣候?yàn)?zāi)害的影響，下面重點(diǎn)分析溫度突變前后高溫災(zāi)害發(fā)生次數(shù)的差異。

根據(jù)《廣東省農(nóng)業(yè)氣象災(zāi)害預(yù)警信息發(fā)布方法（暫行）》，把日最高溫度≥35℃或者日平均溫度≥30℃為一次高溫過程，持續(xù)天數(shù)1～2d為輕度，持續(xù)3～4d為中度，持續(xù)天數(shù)≥5d為重度。

根據(jù)統(tǒng)計(jì)，江門市發(fā)生高溫過程的次數(shù)隨時(shí)間未呈現(xiàn)出明顯趨勢(shì)。溫度突變后，江門市發(fā)生高溫過程的日數(shù)、各個(gè)等級(jí)的次數(shù)都明顯多于突變前，突變后平均每年出現(xiàn)高溫的次數(shù)為突變前2倍多，而出現(xiàn)重度高溫的次數(shù)更為顯著（表1）。近10年來，江門市出現(xiàn)高溫過程的次數(shù)明顯增多，與廣東省高溫日數(shù)的增長(zhǎng)趨勢(shì)相似[11]。說明溫度突變后，江門市出現(xiàn)高溫過程的次數(shù)明顯增加，且過程還存在一定的強(qiáng)化趨勢(shì)，高溫災(zāi)害風(fēng)險(xiǎn)顯著上升。

3.2 洪澇災(zāi)害

根據(jù)《廣東省農(nóng)業(yè)氣象災(zāi)害預(yù)警信息發(fā)布方法（暫行）》，把1日降雨量≥100mm，<150mm或過程總雨量≥200mm，<250mm定為洪澇輕度;把1日降雨量150mm，<250mm或過程總雨量250mm，<350mm定為洪澇中度;把1日降雨量≥250mm或過程總雨量≥350mm，定為洪澇重度。

與高溫過程次數(shù)一樣，洪澇次數(shù)隨時(shí)間未呈現(xiàn)出明顯趨勢(shì)。溫度突變前后平均每年出現(xiàn)的過程日數(shù)和發(fā)生各個(gè)等級(jí)的洪澇的次數(shù)無太大差異，突變后平均每年出現(xiàn)洪澇的總次數(shù)比突變前多0.1次，主要表現(xiàn)為重度洪澇次數(shù)的略微增加。說明溫度突變后極端降水具有輕微加劇的趨向，洪澇災(zāi)害的風(fēng)險(xiǎn)無明顯變化。

3.3 干旱災(zāi)害

采用標(biāo)準(zhǔn)化前期降水指數(shù)（SAPI）和常年平均相對(duì)濕潤(rùn)度指數(shù)（M）構(gòu)建的逐日氣象干旱指數(shù)（DI）[12]，把-0.5

3.4 旱澇變化趨勢(shì)

由上可知，江門市年降水總量變化不明顯，但是降水日數(shù)的頻率不斷的減小，為了找出造成江門市降水日數(shù)減少的原因，下面對(duì)各級(jí)降水日數(shù)的變化進(jìn)行分析。

從各級(jí)降水日數(shù)的變化來看（圖6～9）大雨、暴雨日數(shù)的年變化不大，比較平穩(wěn)，所以出現(xiàn)洪澇的風(fēng)險(xiǎn)沒有減少。不過小雨、中雨的日數(shù)則呈現(xiàn)出明顯減少趨勢(shì)，其中小雨更為明顯，減少趨勢(shì)達(dá)到-4.4d/10a。通過分析發(fā)現(xiàn)，小雨、中雨日數(shù)的減少是造成總降水日數(shù)減少的原因，它們約占總降水日數(shù)的82%，所以小雨、中雨日數(shù)的減少使得干旱的風(fēng)險(xiǎn)升高。這看似與干旱頻率統(tǒng)計(jì)分析的結(jié)果相矛盾。進(jìn)一步分析發(fā)現(xiàn)，夏、冬季節(jié)的雨量隨時(shí)間呈增加的趨勢(shì)，春、秋季節(jié)的雨量隨時(shí)間呈減少的趨勢(shì)，而小雨、中雨日數(shù)的減少主要也出現(xiàn)在春、秋兩季，表明江門市干旱災(zāi)害存在季節(jié)性差異，春、秋兩季的干旱災(zāi)害風(fēng)險(xiǎn)升高。

4 氣候變化對(duì)江門市氣候的影響

為了解氣候變化對(duì)江門市氣候影響的作用，將江門市溫度異常的原因解釋為氣候變化對(duì)江門市溫度的影響和江門市溫度的自身變率2部分，其關(guān)系表示如下：

T=T1+T2，

T2=aX+b，

式中，T表示江門市溫度異常，T1表示江門自身變率，T2表示全球氣候變率，X表示全球溫度異常系數(shù)[15]。

利用全球年平均溫度用一元線性回歸分析的方法排除掉氣候變化對(duì)江門市溫度的作用便得到江門市溫度的自身變率。用江門市溫度變化實(shí)況與自身變率進(jìn)行對(duì)照（圖9），發(fā)現(xiàn)它們隨時(shí)間變化的趨勢(shì)非常的相似，表明江門市自身變率是造成江門市溫度異常變化的主要因素。此外，在1983～2000年，它們的擬和程度非常的好，可見這一段時(shí)間氣候變化對(duì)江門市溫度的作用不明顯，江門市自身的變率對(duì)江門市溫度變化起主要作用。在1983年前，氣候變化對(duì)江門市溫度上升有抑制作用，但在2000年后，氣候變化對(duì)江門市溫度升高有促進(jìn)作用，而江門市自身變率依舊表現(xiàn)出繼續(xù)變暖的情況，表明21世紀(jì)后溫度的升高是由氣候變化和江門市自身變率一起影響造成的。

5 討論

（1）江門市在80年代后期溫度開始緩慢上升，90年代后期升溫趨勢(shì)顯著。另外，對(duì)溫度距平值進(jìn)行M-K突變檢驗(yàn)，發(fā)現(xiàn)溫度在1988年突變。據(jù)此進(jìn)一步分析了溫度突變前后極端高溫事件發(fā)生的次數(shù)，發(fā)現(xiàn)突變后江門市出現(xiàn)的高溫過程日數(shù)、各個(gè)等級(jí)的次數(shù)都明顯多于突變前，突變后平均每年出現(xiàn)高溫的次數(shù)為突變前的2倍多，重度高溫尤為明顯，表明溫度突變后出現(xiàn)高溫災(zāi)害風(fēng)險(xiǎn)明顯升高。

（2）江門市年降水量隨時(shí)間未呈現(xiàn)出明顯趨勢(shì)，但降水日數(shù)明顯減少，表明降水過程具有加劇的趨向，出現(xiàn)洪澇與干旱災(zāi)害可能性增大。溫度突變后，出現(xiàn)洪澇和干旱災(zāi)害風(fēng)險(xiǎn)無明顯變化。不過春、秋兩季降水總量和小雨、中雨日數(shù)都隨時(shí)間呈減少趨勢(shì)，表明春、秋兩季干旱災(zāi)害風(fēng)險(xiǎn)升高。

（3）將江門市溫度異常的原因解釋為氣候變化對(duì)江門市溫度的影響和江門市溫度的自身變率2部分。江門市自身變率是造成江門市溫度異常變化的主要因素;在1983年前，全球氣候變化對(duì)江門市溫度升高有抑制作用，但在2000年后，氣候變化對(duì)江門市溫度升高有促進(jìn)作用，而江門市自身變率依舊表現(xiàn)出繼續(xù)變暖的情況，表明21世紀(jì)后，溫度的升高是由氣候變化和江門市自身變率一起影響造成的。

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