太原近45a气候变暖特征研究

太原近45a气候变暖特征研究 !…一J黛 燕警熊冀帮鲑e鹣 文章编号:1006—4877(2007)08—0072—03 太原近45a气候变暖特征研究 张军 (太原市气象局,山西太原030082) 摘要:利用山区代站阳曲和平川代表站清徐1961年到 2005年的气候观测资料.对太原市气候变暖特征进行了详细 .结果表明:近45a来,太原年均温呈明显上升趋势, 夜间增温是太原气候变暖的一个重要特征;近45a来,太 原年降水量呈减少趋势. 关键词:气候变暖;太原;研究 中图分类号:P467文献标志码:A 全球气候变暖对太原市经济社会可持续发展和 人民生活产生着重要影响,近年来,太原市极端天 气气候事件频发,造成的经济损失越来越严重.研 究太原气候变化特征,对进一步提高短期气候预测 水平,为政府决策提供服务,促进当地经济的可持 续发展具有特别重要的现实意义. 1资料和方法 1.1资料选取 太原市具有较长时间序列的山区代表站阳曲和 平川代表站清徐1961年到2005年气候观测资料. 1.2统计方法 1)线性倾向率.用表示样本容量为的某 一 气候变量,用t表示所对应的时间,建立与t 之间的一元线性回归方程: xi=a+b(i=l,2,3,4,…,), 回归系数b和回归常数a的最小二乘估计为: — bt: n—nn Zx一?(?誓)(?) b=旦?,n11n1 ?f一(?f)' i=1=1 ,f分别为t序列的平均值,b为线性倾向率. 2)气候趋势系数.施能,曹鸿兴lll用下式定义 一 个要素序列?(i=1,2,…,)的气候趋势 系数: 收稿日期:2007—06—05;修回日期:2007—06—09 作者简介:张军(1962一),男,山西太谷人.1988年7月毕 业于北京气象学院,师. 72 ?(Xt"'X)(—t) rn=]n—n,f^一, ,/?(—)'?(—f)'T=l'=l 式中:为}的均值,f为自然数系列{i}的均值, 为样本长度.若rn>0,意味着序列{}呈上升 趋势;若rn<0,意味着序列}呈下降趋势.但 这种趋势可能是要素的自然变动,只有当气候趋势 系数达到或超过统计的显着水平时,才能认为这种 趋势是合理的,有意义的. 3)突变分析检验.气候突变是气候系统的非 线性反映,是气候变化过程中存在的某种不连续现 象,越来越受到密切关注,是气候变化研究的重要 课题.累积距平曲线可以确定气候要素的转折,即 使用指标: t C(t)=?(—), l 当指标绝对值达到最大时,所对应的t即为要素转 折年份的序号,进而可以确定转折年份.为了检验 转折是否达到气候突变的,对各转折年份计算 信噪比圜: I————l S/N=, .)n+.)6 ,,s,s分别是转折年份前后两段要素的平 均值和标准差,规定S/N>1时可以认为这个年份存 在要素突变.否则不存在要素突变. 2太原气候变暖特征 2.1季年均温变化特征 至 量}年愉 图1太原市阳曲县近45a年均温变化 由图1和第73页图2,表1分析可知:近45a 来,太原山区和平川各季及全年的平均气温的气候 趋势系数均大于0,其中,山区和平川年平均气温, ?年愉 图2太原市清徐县近45a年均温变化 冬,春季平均气温以及山区秋季平均气温的气候趋 势系数通过了0.01的信度检验.呈明显上升趋势: 而夏季平均气温以及平川秋季平均气温的气候趋势 系数未通过显着性检验,未呈上升趋势.山区和平 川年平均气温的线性倾向率分别为0.321~C/IOa和 0.288/10a,且山区年平均气温上升幅度高于平 川.进一步分析可知,年平均气温的升高主要是以 冬,春季平均气温升高为主,冬季山区升温较平川 更为明显,线性倾向率达0.733oC/10a:春季平川 升温较山区明显,线性倾向率达0.407oC/10a.山 区秋季平均气温线性倾向率为0.238~C/10a. 鬓…髦囫园衄蠡?攀秣避鬻嚣稚?一芎冀繇?誓—??—?????__ 趋势,山区20世纪60年代与50年代基本持平. 20世纪70年代开始升高;两地20世纪90年代上 升幅度显着增大.比20世纪60年代升高1.50,1.80 oC,2001年到2005年持续上升,比20世纪90年 代升高0.30,0.50oC.春季平均气温年际变化与年 均温年际变化基本一致.但2001年到2005年春季 平均气温上升幅度比20世纪90年代大.为0.70, 0.80?.秋季平均气温呈缓慢上升趋势,年平均以 0.20oC幅度增长.太原夏季平均气温变化平稳.20 世纪90年代比20世纪60年代升高0.30oC.2001 年到2005年夏季平均气温与2O世纪90年代持平. 2.2突变检验 研究太原山区和平川年平均气温的累积距平曲 线(图略)可以发现.山区及平川分别在1986年 和1993年出现最小值.转折后,气温均由偏低年 转到偏高年.为了检验上述转折是否达到突变标 准,我们计算了上述转折年份的信噪比.结果显 表1太原季,年均温线性倾向率和气候趋势系数 站名/气候倾向率,气候趋势系数春夏秋冬全年 从年际变化看(表2),太原年均温20世纪70 表2太原季,年均温年际变化(oc) 年份 阳曲 春夏秋冬年春 清徐 夏秋冬年 1961——197010.422.38.6—6.18.611.523.110.0—4.510.1 1971—198010.622.08.7—6.28.811.923.010.4-3.810.4 1981—199010.522.09.0-5.98.912.022.810.3—3.510.4 1991—20O011.022.69.2—4.69.612.623.410.6-2.711.0 2001——20f)511.722.69.4—4.19.813.423.410.8—2.411.2 菩辜袋至0.60.s0.6.0?0.s0,60.9 2001--2005至0.70.00.20.50.20.80.00.20.30.2 (1991—2000) 示,山区和平川转折年份的信噪比分别为 0.9353和0.4501.二者均小于1.突变不明 显,只能作为气候转折年份.可以认为1986 年,1993年分别为山区和平川年均温转暖年 份,山区转暖早于平川,目前太原气候处于 偏暖阶段. 研究春,秋,冬季平均气温的累积距平 曲线图(图略)并计算各转折年信噪比.结 果显示,45a来太原山区和平川冬,春季均 只有一个转折点.且发生转折的年份一致. 冬季发生在1985年,春季发生在1996年, 山区秋季平均气温转折出现在1986年.都是 从气温偏低时段转向气温偏高时段.从突变 检验结果看.只有山区冬季转折年份通过突 变检验.S/N=1.106.由此可见,山区从1985 年开始冬季气温发生突变,增温非常显着. 这正是太原市近年来连续出现暖冬年.而且 山区暖冬年多于平川的气候背景. 年代比60年代略有上升(0.20,0.30oC),80年代2.3季年平均气温变化特征(见表3) 与70年代基本持平,20世纪90年代开始表3太原季,年平均最高,最低气温气候趋势系数及线性倾向率 年均温明显升高,比20世纪60年代升高—??——? 0.90,1.00?,1999年太原市年均温仓0历史清徐平均最高气温气候趋势系数0.4030.1480.3240.4240.531 记录最高值,温度距平山区达1.70~C,平川平善.;:怼:篡 达1.40?.21世纪前5a,年均温进一步升平均最低气温线性倾向率b×100,4820.1800.1230.5960.337 高.比上世纪9O年代又升高0.20?.从各阳曲平均最高气温气候趋势系数0,3830.2750.3620,5180.584 季平均气温年际变化看,太原冬季增暖最明平蔫篙差.::i::黑 显,平川从20世纪60年代以来一直呈上升平均最低气温线性倾向率b×100.3580.1300.3301.0840,494 73 11111 \ 赠蜒 囫圆跚: 从表3分析可知,太原山区各季,年平均最低 气温,平川冬,春,夏季及全年平均最低气温均呈 明显的上升趋势(通过0.01信度检验).年平均最 低气温线性倾向率(0.337,0.494~C/10a)高于年平 均最高气温线性倾向率(0.285,0_313oC/10a),山 区高于平川,其中,冬季山区平均最高,最低气温 上升趋势比平川显着,线性倾向率分别达到0.610 oC/10a和1.084oC/10a.而春季平川平均最高,最 低气温上升趋势比山区更显着,线性倾向率分别达 到0.384oC/10a和0.482oC/10a.两季均是平均最 低气温比平均最高气温上升显着,可见,冬,春季 夜间增温要高于白天.值得注意的是,太原夏季平 均气温上升不明显.但平均最低气温却有显着上 升,山区秋季平均最低气温也明显上升.由此可 见.太原各季平均最低气温明显上升是太原气候变 暖的一个重要特征. 2.4降水对气候变暖的响应 近45a来,太原年降水量呈减少趋势(图略), 减少率为平川I34.10mm/10a,山区22.90mm/10a, 且平川年降水量减少比较显着.通过0.05的信度检 验(表略).平川气候转暖前的23a间(1961— 1993),年降水量为负距平的年份为13a,最长连 续负距平年份为3a.气候转暖后的12a间 (1994--2005),年降水量为负距平的年份为9a, 并出现了连续6a(1997--2002)的负距平年,降水 量连年偏少,历史罕见;山区气候转暖前的26a间 (1961—1986),年降水量为负距平的年份为12a, 而转暖后的19a间(1987--2005),年降水量为负 距平的年份为12a,并出现连续5a(2001--2005) 的负距平年.由此可见,随着气候变暖,太原年降 水量持续减少,干旱化加剧. 3结论 1)近45a来,太原平川和山区年均温,冬, 春季均温以及山区秋季均温呈明显上升趋势.山区 和平川年均温的线性倾向率分别为0.321oC/10a和 0.288oC/10a.年均温的升高主要是以冬,春季均 温升高为主.冬季升温山区较平川明显.春季升温 则相反.1986年,1993年分别为山区和平川年均 温转暖年份,山区转暖早于平川.山区从1985年 开始冬季气温发生突变. 2)太原山区和平川年及冬,春季平均最高气 温呈明显上升趋势,年平均最高气温线性倾向率为 0.285,0.313~C/10a;山区季,年平均最低气温,平 川年及冬,春,夏季平均最低气温均呈明显上升趋 势.年平均最低气温线性倾向率为0.337,0.494oC/ 10a.冬季山区平均最高,最低气温上升趋势比平 川I显着,而春季则相反.值得注意的是,太原各季 平均最低气温均比平均最高气温上升明显.太原夜 间增温是太原气候变暖的一个重要特征. 3)近45a来,太原年降水量呈减少趋势,减 少率为平川34.10mm/10a.山区22.90mm/10a.平 川1年降水量减少显着.年降水量减少主要是夏,秋 季降水减少造成. 参考文献: 【1】施能,曹鸿兴.我国短期气候变化及成因研究【M】,北 京:气象出版社,1996:49—54. 【2】黄嘉佑.气候状态变化趋势与突变分析卟气象,1996,21 (5):56—57. (实习编辑薛占金) StudyonClimateWarmingCharacteristicsinRecent45YearsinTaiyuanCity ZhangJun. 一 Abstract:Inthispaper,temporalandspatialchangecharacteristicsofclimatewanninginTaiyuancitywereanalyzed indetailbyusingtheclimaticdataofselectedtypicalmeteorologicalstationsQingxuinmountainareaandYangquinplain areafrom1961to2005.Itshowed:theannualmeantemperaturesinmountainandplainareasincreasedsignificantlyin recent45years,andanotablyincreasedtemperatureintheeveningwasamaincharacteristicofclimatewanninginTaiyuan city.Theannualprecipitationsinmountainandplainareaswerebothinadecreasedtrendinrecent45yearsmainlybecause ofthedecreasedprecipitationsinspringandautumn, Keywords:climatewanning;Taiyuan;study 74