四川氣候變化及極端天氣事件分析

羅 玲

(四川大學建筑與環境學院 四川 成都 610065)

引言

氣候變化對人類生產生活影響顯著，多年以來一直受到廣泛的關注，其中氣候變化中的突變與轉型尤為突出。從氣象學角度來看氣候變化，指的是長時間的氣候轉換或改變發生在全球、一個區域或特定地點，是以某些或所有的與平均天氣狀況有關的特征，例如氣溫、風場和降水量等要素的變化來度量的[1]。氣候變化這一詞語，對于多數人來說已是耳熟能詳的，人們對氣候變化感受最深的就是氣候變暖，尤其是近幾十年來出現頻繁的曖冬現象。可以這樣理解，地球氣候系統正在發生著一次變動，這次變動是以變暖為主要特點的，而且這種變暖已經是一個事實。近年來，干旱、洪、暴雨、熱浪等天氣和氣候極端事件，不僅出現更加頻繁，而且給社會、經濟和人類生活造成了重大的危害和損害[2-3]。

一、研究資料及方法

(一)研究資料

氣象資料來自于中國氣象局國家氣象信息中心網站的《中國地面國際交換站氣候資料日值數據集》，選取四川11個中國地面國際交換站：56146甘孜，56172馬爾康，56182松潘，56187溫江，56257理塘，56469九龍，56492宜賓，56571西昌，56671會理，57237萬源，57411高坪區，用這11個中國地面國際交換站的氣候資料溫度、降水的日值、月值數據，時間長度為近30年。

極端天氣事件的定義參考中國氣象局制定標準(中國國家氣象局，1990)，將日最高氣溫高于35℃定義為高溫日，日最低氣溫低于-10℃定義為低溫日，將日最大風速大于17m/s定義為大風日，將日降水量大于50mm定義為強降雨日。

(二)氣象數據預處理

本文所用的是四川省地面國際交換站的氣象數據，該數據的氣象要素有平均溫度0.1℃、日最高氣溫0.1℃、日最低氣溫0.1℃、20-20時降水量0.1mm、平均風速0.1m/s。數據中的降雨量數值顯示32700時，表示降雨量為微量，本文用0將之代替[4]。數據源的極大風速、日照時數、最大風速中有很多數值為32766，這是表示的數據缺失，由于這些字段過度缺乏，本文直接刪除這些含有大量缺失值的字段[5]。首先將所有交換站的所有氣象要素按年匯總，再將四川盆地選取的4個交換站匯總，將川西高原選取的7個交換站匯總。匯總內容為年平均溫度、年最高溫度、年最低溫度、年平均風速、高溫日、低溫日和暴雨日。

(三)研究方法

本研究采用基于氣象數據的統計分析方法。氣候變化的分析主要從兩方面分析，包括連續的氣候變化趨勢和不連續的氣候突變[6]。氣候變化趨勢分析的方法采用累積距平法，氣候突變分析的方法采用M-K檢測[7-8]。

二、四川區域氣候變化及極端天氣事件分析

四川以龍門山-大涼山一線為界，川西高原及川西南山地在西部，四川盆地及盆緣山地在東部。由于四川東西兩部分氣候差異明顯，將四川分為兩部分進行分析，前者命名為川西高原，后者命名為四川盆地，川西區值由甘孜、馬爾康、松潘、理塘、九龍、西昌、會理7個交換站的算數平均值代表，川東區值由溫江、宜賓、萬源、高坪區4個交換站的算數平均值代表。

區域氣候變化是以不同時期的溫度、降水和風速等氣候要素的統計量的差異反映。氣候變化更多的是利用氣候的平均狀態的改變來體現的。本文以年平均氣溫的變化來表征區域氣溫變化，而用年降水量的變化來表征區域降水量變化。極端天氣事件用高溫日、低溫日、暴雨日和大風日反映，統計極端天氣事件發生日數，進行統計分析。

(一)氣溫變化及極端氣溫事件分析

極端氣溫事件包括極端高溫事件和極端低溫事件，氣溫變化分析通過趨勢分析表示[9-10]。

圖1(左1)是四川盆地近30年平均氣溫序列的突變檢驗圖。圖中兩條水平直線為α=0.05顯著性水平臨界值，實曲線為UF(k)，虛曲線為UB(k)。圖中UF(k)曲線顯示在1985年到1996年年平均氣溫在波動中變化，1997年到2010年有一個明顯的升溫趨勢，從2010年至2015年平均氣溫呈下降趨勢。同時由于UF(k)和UB(k)兩條曲線存在明顯的交點且該交點在臨界線內，說明年平均氣溫存在顯著的突變時刻。根據UF(k)曲線和UB(k)曲線的交點位置，確定四川盆地近30年年平均氣溫趨勢出現突變，具體突變點是在1997年，說明四川盆地年平均氣溫在1997年附近可能發生了突變。2001年這種增加趨勢均大大超過了顯著性水平為0.05的臨界線，也超過了顯著性水平為0.01的臨界線，說明這種上升趨勢呈現出顯著的特征。同理可分析出四川盆地、川西高原的年平均氣溫、最高氣溫、最低氣溫的趨勢特征和突變情況。

圖1四川盆地年平均(左1)、年平均最高(左2)、年平均最低(左3)氣溫曼-肯德爾統計量曲線，川西高原年平均(右1)、年平均最高(右2)、年平均(右3)氣溫曼-肯德爾統計量曲線(兩條水平直線為α=0.05顯著性水平臨界值)

圖中兩條水平直線為α=0.05顯著性水平臨界值，實曲線為UF(k)，虛曲線為UB(k)。

(二)高溫日、低溫日

四川日最高溫度大于等于35℃的地區僅四川盆地的4個國際地面交換站，因此本文對高溫日的分析體現在四川盆地。四川日最低溫度小于等于-10℃的地區僅川西高原的7個國際地面交換站，因此本文對低溫日的分析體現在川西高原。

根據圖2(左)，近30年四川盆地高溫日數的線性傾向表現出明顯的上升趨勢，平均約每10年就有增加2.9天的趨勢。1994年和2006年分別出現高點，高點的位置呈逐漸上升趨勢，說明最高溫也在逐年上升。1987年、1993年、1999年、2005年、2008年和2012年出現相對低點，低點的位置呈逐漸上升趨勢。1985年至2004年高溫日數變化曲線波動較小，之后變化波動較之間大。M-K分析四川盆地高溫天數從1985年至2015年呈現波動中上升的趨勢，2004年這種趨勢超過α=0.05顯著性水平臨界值，增加趨勢明顯，與趨勢圖分析結果基本吻合。

根據圖2(右)，近30年川西高原低溫日數的線性傾向呈現明顯的下降趨勢，平均約每10年就有減少1.9天的趨勢。1992年和2008年分別出現高點，分別為30天和25天，高點的位置呈逐漸下降趨勢，說明最低溫也在逐年上升。1988年、1995年和2006年出現相對低點，低點的位置呈逐漸下降趨勢。1985年至2004年高溫日數變化曲線波動較小，之后變化波動較之間大。M-K分析川西高原低溫天數從1985年至2015年呈現波動中下降的趨勢，2004年這種趨勢超過α=0.05顯著性水平臨界值，下降趨勢明顯，與上圖分析結果基本吻合。

圖1985-2015年四川盆地高溫(左1)、川西高原(右1)低溫天數趨勢圖，四川盆地高溫(左2)、川西高原低溫(右2)天數曼-肯德爾統計量曲線圖(直線為α=0.05顯著性水平臨界值)

(三)降水、暴雨及風速

由于篇幅有限，省略降水、暴雨及風速分析圖，分析結果為：1985年以來四川盆地降水量總體上是增加趨勢，川西高原降水量總體上基本保持不變。1985年以來四川盆地的風速總體上呈現略微下降趨勢，川西高原降水量總體上呈現上升趨勢。

三、結論

第一，氣候變化特征及趨勢。1985年至2015年間四川省年平均氣溫和年最高氣溫都呈現上升趨勢，最低氣溫未呈現顯著地變化趨勢。四川盆地和川西高原年平均溫度存在差異，四川盆地氣候傾向率為0.39℃/10a，略高于川西高原0.34℃/10a，均發生突變，突變時間有差異。四川省氣候變暖的趨勢明顯，尤其是近年來氣候變暖的趨勢更加的顯著。1985年以來四川盆地降水量總體上是增加趨勢，川西高原降水量總體上基本保持不變。1985年以來四川盆地的風速總體上呈現略微下降趨勢，川西高原降水量總體上呈現上升趨勢。四川氣候變化未來可能將呈現上升趨勢，這也顯示了四川氣候變化與全球氣候變化具有同步性。

第二，高溫日、低溫日和暴雨日分析。四川盆地的高溫日數呈現明顯的上升趨勢，平均約每10年增加2.9天，在2002年發生突變，且突變顯著。川西高原低溫日數的線性傾向呈現明顯的下降趨勢，平均約每10年減少1.9天，在1994年、200年均發生突變。四川盆地和川西高原的暴雨天數基本保持不變。

總之，在氣候變暖的背景下，四川極端天氣氣候的頻率和強度呈現增加趨勢，災害性天氣的致災風險也在增加，因此不僅須提高防災的意識，而且應提高對防災的能力[11-13]。