淄博市臨淄區(qū)1989—2018年氣象要素年際變化特征分析

邢雅敏 許苗苗 辛雪琪 徐瑋平

（1淄博市臨淄區(qū)氣象局，山東淄博 255400；2淄博市臨淄區(qū)農(nóng)業(yè)技術(shù)服務(wù)中心，山東淄博 255400；3山東省氣候中心，山東濟(jì)南 250031）

IPCC第五次報(bào)告指出：近幾十年以來，我國氣候發(fā)生了巨大變化，其中平均氣溫升高現(xiàn)象較明顯，平均溫度上升了0.5～0.8℃。全國年平均最低氣溫上升比平均最高氣溫上升明顯，北方地區(qū)升溫更加顯著，且上升速率隨著緯度的增加而增加[1－3]。山東地區(qū)氣溫序列基本呈現(xiàn)顯著增加趨勢，其顯著突變時(shí)間點(diǎn)主要在20世紀(jì)60年代初、70年代中、80年代末和90年代末[4]。對于降水而言，我國年降水量以12.7 mm的速度減少，各季節(jié)的雨日也呈現(xiàn)減少趨勢，并且降水量年際變化波動(dòng)比較大。還有學(xué)者指出，夏季華北、東北地區(qū)在20世紀(jì)90年代以后降水顯著減少[5]，華北平原自20世紀(jì)80年代中后期開始由多雨期轉(zhuǎn)為少雨期[6－7]。山東地區(qū)降水基本呈不顯著減少的趨勢，且降水的顯著突變時(shí)間點(diǎn)與氣溫相同[4]。此外，我國的日照時(shí)數(shù)和近地面風(fēng)速在近50年也出現(xiàn)了顯著減少的趨勢，存在顯著的區(qū)域性差異。近50年中國日照時(shí)數(shù)呈現(xiàn)明顯減少的趨勢，冬、夏季減少幅度大于春、秋季，黃河流域日照時(shí)數(shù)總體呈現(xiàn)下降趨勢[8]。過去幾十年中國年平均地表風(fēng)速呈現(xiàn)顯著減少的趨勢，且下降趨勢大于－0.1 m/（s·10 a）。 春季平均風(fēng)速下降趨勢明顯大于其他3個(gè)季節(jié)，風(fēng)速減弱可能與近期中國氣候變暖有關(guān)。以上結(jié)果表明，我國氣候正在發(fā)生顯著變化，氣候變化的區(qū)域差異和特征也得到越來越多學(xué)者的關(guān)注，區(qū)域氣候特征變化不僅影響著人們的生活，對農(nóng)業(yè)生產(chǎn)也具有重要影響。

淄博市臨淄區(qū)地處魯中丘陵與魯北平原交接地帶，位于淄博市東北部，地勢南高北低、西高東低，區(qū)域略呈三角形。臨淄區(qū)主要糧食作物為冬小麥、夏玉米，主要經(jīng)濟(jì)作物為露地蔬菜和設(shè)施蔬菜，生產(chǎn)規(guī)模比較大。由于臨淄區(qū)地處暖溫帶大陸性季風(fēng)氣候區(qū)，受季風(fēng)影響，氣候變化具有明顯的季節(jié)性。通過對1989—2018年臨淄區(qū)逐月氣溫、降水和日照資料進(jìn)行分析，揭示臨淄區(qū)氣候變化特征，以期為指導(dǎo)當(dāng)?shù)剞r(nóng)業(yè)發(fā)展提供氣象科技支撐。

1 資料與方法

1.1 資料選取

本文利用國家氣候中心提供的逐月氣象要素資料，選用臨淄站1989—2018年氣象資料，要素包括平均溫度、降水量和日照時(shí)數(shù)。

1.2 研究方法

本文通過采用線性傾向方法、功率譜和Mann-Kendall方法[9]，分析1989—2018年臨淄區(qū)平均溫度、降水量、平均風(fēng)速和日照時(shí)數(shù)等氣象要素的趨勢特征、周期性以及突變特征等，進(jìn)一步分析其年際變化特征。檢驗(yàn)采用紅白噪聲檢驗(yàn)以及t檢驗(yàn)。

2 結(jié)果與分析

2.1 年平均氣溫變化特征

利用臨淄區(qū)1989—2018年年平均氣溫資料，采用一元線性回歸方法建立傾向方程，繪制臨淄區(qū)的年平均氣溫變化圖（圖1）。從圖1可發(fā)現(xiàn)，臨淄區(qū)年平均氣溫總體上呈現(xiàn)波動(dòng)上升的趨勢，具有顯著的年際變化特征。20世紀(jì)90年代末期，臨淄區(qū)年平均氣溫呈現(xiàn)波動(dòng)下降趨勢，2010年以后年平均氣溫呈持續(xù)上升趨勢。這段時(shí)間內(nèi)年平均氣溫達(dá)到13.9℃，每10年平均增長約0.17℃，其中：最高年平均氣溫為14.7℃，分別出現(xiàn)在2014年和2017年；最低年平均氣溫為13.2℃，出現(xiàn)在2010年。

通過功率譜方法判斷臨淄區(qū)年平均氣溫是否具有明顯的周期性。由于臨淄區(qū)年平均氣溫未通過紅噪聲檢驗(yàn)，表明年平均氣溫?zé)o明顯的周期性。

為了判斷臨淄區(qū)年平均氣溫的氣候突變性，通過M-K方法對其進(jìn)行檢驗(yàn)，其結(jié)果如圖2所示。從M-K統(tǒng)計(jì)量曲線來看，臨淄區(qū)年均氣溫在2005年左右發(fā)生明顯的氣候突變。1997—2004年、2006—2009年、2016年以后這些時(shí)間段內(nèi)臨淄區(qū)年平均氣溫上升趨勢顯著（通過了0.05顯著性檢驗(yàn)）。

2.2 年降水量變化特征

利用一元線性回歸方程分析臨淄區(qū)1989—2018年降水量的變化趨勢（圖3）。可以看出，臨淄區(qū)年降水量總體上呈現(xiàn)出波動(dòng)下降的趨勢，具有顯著的年際變化特征。近幾年臨淄區(qū)降水年際變化曲線波動(dòng)明顯，起伏陡峭，往往造成旱澇急轉(zhuǎn)。2002年開始，降水年際變化波動(dòng)明顯增大，該時(shí)間段內(nèi)年平均降水量為622.0 mm，每10年約下降7.8 mm。其中最高年降水量為1 018.4 mm，出現(xiàn)在1990年；最低年降水量為334.5 mm，出現(xiàn)在2006年。2018年，由于受臺風(fēng)“溫比亞”的影響，臨淄區(qū)年降水量也達(dá)到了1 000.7 mm，是近30年來第二位高值。

通過功率譜方法判斷臨淄區(qū)年降水量是否具有明顯的周期性。由于臨淄區(qū)年降水量未通過紅噪聲檢驗(yàn)，因而表明年降水量無明顯的周期性。

為了判斷1989—2018年臨淄區(qū)年降水量是否具有氣候突變特征，通過M-K檢驗(yàn)方法來對其進(jìn)行檢驗(yàn)，其結(jié)果見圖4。從M-K統(tǒng)計(jì)量曲線來看，臨淄區(qū)年降水量在1998—1999年、2005—2006年、2007年、2011—2012年、2012—2013年和 2013—2014年多次發(fā)生明顯的氣候突變。1993—1998年、2004—2005年臨淄區(qū)年降水量呈顯著上升趨勢（通過了0.05顯著性檢驗(yàn)）；2016—2017年呈顯著下降趨勢（通過了0.05顯著性檢驗(yàn)）。

2.3 年日照時(shí)數(shù)變化特征

分析臨淄區(qū)1989—2018年日照時(shí)數(shù)年際變化曲線可以發(fā)現(xiàn)，臨淄區(qū)年日照時(shí)數(shù)呈現(xiàn)明顯的下降趨勢，具有顯著的年際變化特征。2002年以后，年日照時(shí)數(shù)下降趨勢明顯。近30年的年平均日照時(shí)數(shù)為2 380.4 h，每年下降約11.0 h，其中最多年日照時(shí)數(shù)為2 755.7 h，出現(xiàn)在1997年；最少年日照時(shí)數(shù)為2 006.6 h，出現(xiàn)在2015年。由于臨淄區(qū)日照時(shí)數(shù)未通過白噪聲檢驗(yàn)，說明日照時(shí)數(shù)無明顯的周期性。

通過M-K檢驗(yàn)方法檢測1989—2018年臨淄區(qū)年日照時(shí)數(shù)是否具有氣候突變特征。年日照時(shí)數(shù)在2006年發(fā)生明顯的氣候突變。1994—2006年日照時(shí)數(shù)呈現(xiàn)明顯的上升趨勢（通過了0.05顯著性檢驗(yàn)），2007年以后年日照時(shí)數(shù)呈現(xiàn)顯著的下降趨勢（通過了0.05顯著性檢驗(yàn)）。臨淄區(qū)日照時(shí)數(shù)近幾年顯著下降，對農(nóng)作物生長發(fā)育有著重要的影響，也增加了溫室大棚設(shè)施農(nóng)業(yè)生產(chǎn)成本。

3 結(jié)論

用國家氣候中心提供的臨淄區(qū)1989—2018年逐月氣象要素資料，選用平均溫度、降水量和日照時(shí)數(shù)要素資料，采用線性傾向方法、功率譜和Mann-Kendall方法分析1989—2018年臨淄區(qū)氣象要素的年際變化特征，得到以下主要結(jié)論。

（1）臨淄區(qū)年均氣溫總體呈現(xiàn)波動(dòng)上升的趨勢，具有顯著的年際變化特征。2010年以后年平均氣溫呈持續(xù)增長趨勢，年平均氣溫約在2005年發(fā)生明顯的氣候突變。1997—2004年、2006—2009年、2016年以后臨淄區(qū)年平均氣溫上升趨勢顯著。

（2）臨淄區(qū)年降水量總體上呈現(xiàn)波動(dòng)下降的趨勢，具有顯著的年際變化特征。近幾年由于臨淄區(qū)降水年際變化曲線波動(dòng)突出，起伏陡峭，往往造成旱澇急轉(zhuǎn)。2002年開始降水年際變化波動(dòng)明顯增大，該時(shí)間段內(nèi)年平均降水量為622.0 mm，每10年約下降7.8 mm。臨淄區(qū)年降水量多次發(fā)生明顯的氣候突變。1993—1998年、2004—2005年臨淄區(qū)年降水量呈顯著上升趨勢；2016—2017年呈顯著下降趨勢。

（3）臨淄區(qū)年日照時(shí)數(shù)呈現(xiàn)明顯的下降趨勢，具有顯著的年際變化特征。2002年以后，年日照時(shí)數(shù)下降趨勢明顯。近30年平均日照時(shí)數(shù)為2 380.4 h，每年下降約11.0 h，其中最多年日照時(shí)數(shù)為2 755.7 h，出現(xiàn)在1997年；最少年日照時(shí)數(shù)為2 006.6 h，出現(xiàn)在2015年。另外，臨淄區(qū)年日照時(shí)數(shù)在2006年發(fā)生明顯的氣候突變。