徐淑米，劉肖肖，阮金帥，李永存，王 強(qiáng)，宋祖悅

(懷遠(yuǎn)縣氣象局，安徽 蚌埠 233000)

自20世紀(jì)80年代以來，氣候變化越來越成為國(guó)內(nèi)外學(xué)者關(guān)注的焦點(diǎn)問題，劇烈的全球氣候變化給自然生態(tài)系統(tǒng)帶來了深遠(yuǎn)的影響，干旱、洪澇等極端性天氣頻繁發(fā)生，影響整個(gè)人類的生存環(huán)境和經(jīng)濟(jì)發(fā)展。我國(guó)生態(tài)環(huán)境脆弱，不同的區(qū)域?qū)夂蜃兓捻憫?yīng)不同，敏感度和適應(yīng)能力也不同，是遭受氣候變化不利影響最為嚴(yán)重的國(guó)家之一[1-2]。早在20世紀(jì)50年代，已有許多國(guó)外的學(xué)者對(duì)氣候變化進(jìn)行了研究，重建了全球平均溫度序列，得出了全球在近百年來氣候有變暖趨勢(shì)的結(jié)論[3-4]。Mann等[5]研究發(fā)現(xiàn)，在過去的100年地球平均表面溫度上升0.3～0.6 ℃，同時(shí)最近的20年又是近100年來最溫暖的時(shí)期。Hulme等[6-7]研究近百年全球陸地的降水表明其略有增加。近年來，眾多學(xué)者也對(duì)我國(guó)氣候變化規(guī)律做了大量研究。林學(xué)椿等[8-9]對(duì)比分析了711個(gè)站點(diǎn)的溫度記錄，得出近百年的中國(guó)溫度序列，發(fā)現(xiàn)中國(guó)大部分地區(qū)的氣候均在變暖，然而四川盆地及其西南仍然維持著一個(gè)降溫區(qū)域[10-11]。近40年中國(guó)降水整體無明顯變化，但西部地區(qū)降水略有增大，東部及華北等地區(qū)則呈減少趨勢(shì)[12-13]。

綜上所述，20世紀(jì)40年代和90年代是中國(guó)氣溫的兩個(gè)變暖期，近半個(gè)世紀(jì)以來中國(guó)降水整體略有增加。就區(qū)域氣候而言，淮河流域變化與全球氣候變化有相似的地方，但作為一個(gè)環(huán)境單元，其內(nèi)部的演變特征也有其獨(dú)特性。近年來，淮河流域氣溫和降水均有不同程度的變化；總的來說氣溫明顯增高，其中冬季升溫最高，降水變化趨勢(shì)不明顯，但年際變率加大。懷遠(yuǎn)縣位于淮河流域東南部，屬亞熱帶濕潤(rùn)氣候區(qū)向暖溫帶半濕潤(rùn)氣候區(qū)過渡地帶[14-15]。關(guān)于其氣候特征和變化趨勢(shì)的研究到目前為止尚未見過較為全面的研究。因此，文中從這一角度出發(fā)，結(jié)合已有的研究成果，利用懷遠(yuǎn)縣1961—2014年氣溫、降水量、平均相對(duì)濕度、平均風(fēng)速和日照時(shí)數(shù)資料，研究分析近55 a懷遠(yuǎn)縣基本氣象要素變化趨勢(shì)，以便掌握懷遠(yuǎn)縣氣候演變的基本規(guī)律，為科學(xué)應(yīng)對(duì)和適應(yīng)氣候變化、氣象防災(zāi)減災(zāi)和社會(huì)可持續(xù)發(fā)展提供理論參考和背景資料。

1 資料與研究方法

1.1 資料的收集

資料來源于安徽省氣象局提供的懷遠(yuǎn)縣氣象觀測(cè)站1961—2014年的逐年平均和逐月平均資料，觀測(cè)資料記錄完全，經(jīng)過人為訂正，數(shù)據(jù)完整可靠。文中的季節(jié)劃分為春季3—5月，夏季6—8月，秋季9—11月，冬季12—2月。

1.2 分析方法

采用線性傾向估計(jì)和差值分析等方法分析氣候變化趨勢(shì)。其中，線性傾向估計(jì)方法是定量的研究氣候要素隨時(shí)間的變化程度，把氣候要素寫成時(shí)間t的線性函數(shù)y=at+b；差值分析方法是研究氣象要素各年代與氣候態(tài)之間的差值，更明顯的反映出氣候要素在各年代的變化情況。

2 結(jié)果與分析

2.1 氣溫變化趨勢(shì)

如圖1所示，近55 a來懷遠(yuǎn)縣平均氣溫呈波動(dòng)上升的變化趨勢(shì)，10 a氣候傾向率為0.17 ℃，遠(yuǎn)高于全球的增溫率(0.07 ℃)，而略低于我國(guó)的0.22 ℃。歷年平均氣溫為15.7 ℃，2004年出現(xiàn)最高氣溫為16.7 ℃，14.5 ℃的最低氣溫出現(xiàn)在1969年，二者之間相差2.2 ℃。整體而言，年平均氣溫在60—80年代波動(dòng)下降，90年代至2014年氣溫不斷升高。

圖1 懷遠(yuǎn)縣年平均氣溫變化特征

1961—1969年的降溫階段。1961年氣溫為16.4 ℃，降至1969年的14.5 ℃；降溫幅度高達(dá)1.9 ℃，降溫成為該年代氣溫變化的主旋律，平均氣溫為15.5 ℃，略低于歷年平均值。

1969—1985年經(jīng)歷了一次前期升溫后期降溫的變化過程。1969年氣溫為14.5 ℃，1978年氣溫升至16.2 ℃，上升1.7 ℃，而到1985年氣溫降至14.8 ℃，降溫幅度為1.4 ℃，整個(gè)階段平均氣溫為15.3 ℃，低于歷年平均值。

1985—2014年的升溫階段。年平均氣溫由1985年的14.8 ℃升至2014年的16.3 ℃，二者相差1.5 ℃；平均氣溫為15.9 ℃，高于歷年平均值，尤其在1997—2007年，平均氣溫達(dá)到16.3 ℃，隨后幾年氣溫下降。但在2010—2014年氣溫不斷升高，表明近年來懷遠(yuǎn)正處在氣溫相對(duì)偏暖期。

懷遠(yuǎn)縣地面氣溫季節(jié)變化比較明顯(表1)，在1961—2014年春、秋和冬季，氣溫經(jīng)歷了一個(gè)持續(xù)增大的演變過程。四季平均氣溫變化的氣候傾向率有著明顯的差異，每10 a依次為0.29、0.01、0.20、0.21 ℃，表明懷遠(yuǎn)縣四季氣溫均出現(xiàn)不同程度的增溫，夏季增溫幅度最小，春季是增溫最顯著時(shí)期，對(duì)年增溫貢獻(xiàn)率最大，冬季和秋季次之。就年代際變化而言，20世紀(jì)60—80年代整體上處于平均水平以下，90年代開始?xì)鉁丶眲∩仙?，進(jìn)入21世紀(jì)氣溫波動(dòng)上升，較20世紀(jì)70、80年代增加0.7 ℃，“前冷后熱”特點(diǎn)十分明顯。

表1 1961—2014年懷遠(yuǎn)縣不同年代平均氣溫 ℃

為了更明顯地看出各年代際氣溫變化趨勢(shì)，選取1971—2000年的氣候平均值作為參考，分析各年代與氣候態(tài)之間的差值。表2表明，相對(duì)于氣候態(tài)均值而言，20世紀(jì)90年代以來氣溫顯著升高，1991—2000年的年平均氣溫升高幅度達(dá)0.4 ℃，以冬季增溫幅度最大，為0.6 ℃；春季和秋季次之，夏季最小。2000年以后增溫幅度更大，年平均氣溫增幅為0.5 ℃，春季增溫最劇烈，高達(dá)0.8 ℃，秋季略小為0.6 ℃，其他兩季增幅較小。在21世紀(jì)10年代溫度持續(xù)增加，春季增幅高達(dá)1.3 ℃，相反冬季溫度出現(xiàn)負(fù)增長(zhǎng)趨勢(shì)。

表2 1961—2014年懷遠(yuǎn)縣季節(jié)平均氣溫年代變化 ℃

2.2 降水量變化趨勢(shì)

淮河流域是典型的中緯度副熱帶季風(fēng)氣候區(qū)，降水豐沛，但降水量年際變率較大且有明顯的季性變化，使得淮河流域干旱、洪澇災(zāi)害頻繁發(fā)生?；春恿饔蜓雌诮邓畬?shí)際上就是東亞夏季風(fēng)推進(jìn)的產(chǎn)物，淮河流域降水主要集中在主汛期，主汛期平均降水量年際變率大，尤其是近10 a以來降水增加趨勢(shì)明顯，但其統(tǒng)計(jì)量未出現(xiàn)明顯的突變[16]。

懷遠(yuǎn)年降水量的線性變化趨勢(shì)不明顯(圖2)，但年際變化明顯，尤其是相鄰年份間降水量差異較大，如1965和1966、1977和1978、1987和1988、1991和1992年以及2000和2001年，降水量相差均在500 mm以上，其中1987和1988年相差627 mm，為最大值。1977年懷遠(yuǎn)年降水量達(dá)到歷史極小值，為455 mm；年降水量歷史極大值出現(xiàn)在1972年，為1 361.4 mm，極差為906.4 mm。從年代平均值來看，70年代(925 mm)和90年代(932 mm)降水量與歷年平均值(912 mm)近似，80年代為相對(duì)少雨期，僅為879 mm，21世紀(jì)初降水量則高達(dá)1 006 mm，雨量充沛。值得一提的是，2001年降水量值僅為541 mm，這與21世紀(jì)初平均值(1 006 mm)相差甚遠(yuǎn)?？傮w而言，懷遠(yuǎn)縣降水量20世紀(jì)60—90年代整體略有增加，年際變率較大；進(jìn)入21世紀(jì)，降水顯著增加，這與淮河流域21世紀(jì)初8年5澇的結(jié)論一致[17]。

懷遠(yuǎn)四季降水量呈現(xiàn)明顯季節(jié)性變化。圖3為1961—2014年四季降水量變化趨勢(shì)，春季降水明顯下降，10 a傾向率為-10.3 mm。其中，夏冬兩季降水量明顯增加，分別為9.5和5.4 mm，秋季降水量略有減少(-2.8 mm)。夏季作為年降水量的主要貢獻(xiàn)者，其變化趨勢(shì)與年降水量較為近似，60—70年代中葉降水量略小于歷年平均值，但年際變化明顯。其中1972年為近55 a來夏季降水最多年份，達(dá)到837 mm；70年代后期降水趨于平穩(wěn)，80年代為相對(duì)少雨期；90年代中后期到21世紀(jì)初期，降水量不斷增加，均值(563 mm)明顯大于歷年平均值(473 mm)。

圖2 安徽懷遠(yuǎn)縣年降水量變化曲線

圖3 1961—2014年懷遠(yuǎn)縣四季降水量變化趨勢(shì)

將1971—2000年30年平均降水量作為氣候平均態(tài)進(jìn)行參考對(duì)比(表3)，對(duì)各年代與氣候態(tài)之間作差值分析。結(jié)果表明，懷遠(yuǎn)年降水量大致呈低、高、低的年代際變化。20世紀(jì)70年代和80年代降水不斷減少，90年代和21世紀(jì)初降水不斷增加，但在21世紀(jì)10年代降水量又明顯減少。就季節(jié)變化而言，在降水量最多的21世紀(jì)初，春季降水量明顯小于20世紀(jì)60—70年代，而夏季降水量卻遠(yuǎn)大于60—70年代，表明懷遠(yuǎn)縣降水量越來越具有季節(jié)性，降水主要集中在主汛期(夏季)，其他季節(jié)的降水相對(duì)減少。

表3 1961—2014年懷遠(yuǎn)縣季節(jié)降水量年代變化 mm

2.3 日照時(shí)數(shù)變化趨勢(shì)

日照時(shí)數(shù)是指日照時(shí)間的長(zhǎng)短，一般用小時(shí)數(shù)來表示。王珂清等[18]研究表明，淮河流域年日照時(shí)數(shù)平均值約為2 177 h，年日照時(shí)數(shù)出現(xiàn)下降趨勢(shì)，其中夏季日照時(shí)數(shù)減少幅度最大。

由表4和圖4可見，懷遠(yuǎn)近55 a來年日照時(shí)數(shù)整體呈線性減少的趨勢(shì)，10 a氣候傾向率為-79.9 h，年日照時(shí)數(shù)歷史極大值出現(xiàn)在1978年，數(shù)值達(dá)到2 466 h，極小值是2003年的1 530 h，極差為936 h。進(jìn)一步分析得到，20世紀(jì)60和70年代的年日照時(shí)數(shù)減少不明顯，數(shù)值高于歷年平均值153 h，日照相對(duì)充足，90年代后期開始，年日照急劇減少，到21世紀(jì)初期，年平均日照時(shí)數(shù)減少到1 801 h，偏低歷年平均值151 h，處于日照時(shí)數(shù)相對(duì)偏少期。

圖4 安徽懷遠(yuǎn)縣年日照時(shí)數(shù)變化曲線

表4 1961—2014年懷遠(yuǎn)縣不同年代平均日照時(shí)數(shù) h

懷遠(yuǎn)縣春、夏、秋、冬四季日照時(shí)數(shù)均呈現(xiàn)下降趨勢(shì)，10 a氣候傾向率分別為-42.0、-22.8、-13.3和-1.2 h。從多年平均來看，日照時(shí)數(shù)呈明顯的季節(jié)性變化，春、夏日照分別為548和589 h，時(shí)間較長(zhǎng)，秋、冬則較短。結(jié)合表3可知，在20世紀(jì)90年代和21世紀(jì)初，夏季日照時(shí)數(shù)明顯減少。一方面因?yàn)橄募娟幱晏鞖庠龆?，太陽輻射減少；另一方面隨降水的增加，大氣中水汽含量也明顯增加，其對(duì)太陽短波輻射的吸收率有所增加，日照時(shí)數(shù)減少。

2.4 其他基本氣象要素變化趨勢(shì)

2.4.1 相對(duì)濕度

近55 a來，懷遠(yuǎn)縣的年平均相對(duì)濕度整體呈下降趨勢(shì)(圖5)，10 a氣候傾向率為-0.47%，從5年滑動(dòng)平均曲線看出，各年代均出現(xiàn)了前期增加后期減少的周期性變化，2010—2014年相對(duì)濕度下降明顯，平均值為65.6%，總體明顯低于歷年平均值(71%)，2013年相對(duì)濕度達(dá)到極小值，僅為64%，低于歷年平均值7%；80年代相對(duì)濕度最高為72.4%，同時(shí)相對(duì)濕度最大的年份也出現(xiàn)在本年代，為1985年數(shù)值高達(dá)77%，比歷年平均值高6%，極差為13%。60年代到21世紀(jì)初，相對(duì)濕度圍繞歷年平均值在小范圍的波動(dòng)變化，21世紀(jì)10年代以后開始明顯下降，相對(duì)濕度處于歷史偏少期。懷遠(yuǎn)縣春、夏、秋三季平均相對(duì)濕度均呈現(xiàn)不同程度的減少，春季下降幅度最大，秋季次之，夏季最小，冬季卻略有增加，10 a四季傾向率分別為-1.26%、-0.72%、-0.21%和0.32%。春秋兩季相對(duì)濕度整體變化近似，20世紀(jì)60年代平均相對(duì)濕度整體減小，70—80年代變化相對(duì)穩(wěn)定，變化幅度不大，90年代波動(dòng)變化劇烈，21世紀(jì)初期相對(duì)濕度明顯減少。同樣夏季也出現(xiàn)明顯下降的變化趨勢(shì)，冬季平均相對(duì)濕度波動(dòng)幅度較大，與其他3個(gè)季節(jié)相較，相對(duì)濕度略有增加。

圖5 安徽懷遠(yuǎn)縣年平均相對(duì)濕度變化曲線

2.4.2 風(fēng)速

近55 a來，懷遠(yuǎn)縣與全國(guó)的年平均風(fēng)速下降趨勢(shì)相似，10 a傾斜率為-0.03 m·s-1，特別是60年代和21世紀(jì)10年代前期，風(fēng)速減小最為明顯(圖6)。60年代平均風(fēng)速減小，但總體處于相對(duì)較高的時(shí)期，其年代平均值為3.12 m·s-1，與歷年平均值(2.7 m·s-1)相比，高出0.42 m·s-1，20世紀(jì)80年代中期到90年代，年平均風(fēng)速(2.43 m·s-1)相對(duì)偏小，低于歷年平均值，呈波動(dòng)下降趨勢(shì)，21世紀(jì)初中期平均風(fēng)速持續(xù)增大，在2006年達(dá)到近20年最大，為3 m·s-1，隨后又開始逐年減小。懷遠(yuǎn)縣平均風(fēng)速在四季均呈現(xiàn)持續(xù)下降的趨勢(shì)，10 a傾向率分別為-0.16、-0.10、-0.09、-0.13 m·s-1。其中春季下降幅度最大，冬季次之，夏季和秋季降幅近似。春冬兩季平均風(fēng)速變化趨勢(shì)一致，20世紀(jì)60年代呈現(xiàn)明顯下降的趨勢(shì)，平均風(fēng)速均在歷年平均值以上，70—90年代波動(dòng)下降，平均風(fēng)速在歷年平均值以下，到20世紀(jì)初期風(fēng)速略有增加。

圖6 安徽懷遠(yuǎn)縣年平均風(fēng)速變化曲線

3 小結(jié)與討論

本文采用了懷遠(yuǎn)縣1961—2014年氣溫、降水量、日照時(shí)數(shù)、相對(duì)濕度和風(fēng)速資料，研究和分析近55 a懷遠(yuǎn)縣基本氣象要素長(zhǎng)期演變趨勢(shì)。

1961—2014年，懷遠(yuǎn)縣氣溫整體呈波動(dòng)上升趨勢(shì)，10 a氣候傾向率為0.17 ℃，“前冷后熱”特點(diǎn)十分顯著。四季平均氣溫也出現(xiàn)不同程度的增溫，夏季增溫幅度最小，春季是增溫最顯著時(shí)期，對(duì)年增溫貢獻(xiàn)率最大，冬季和秋季次之。

1961—2014年，懷遠(yuǎn)縣年降水量整體略有增加，10 a傾向率為1.91 mm，20世紀(jì)60—90年代增加緩慢，進(jìn)入21世紀(jì)，降水明顯增加，降水主要集中在夏季，其他季節(jié)的降水相對(duì)減少。

近55 a來，懷遠(yuǎn)縣日照時(shí)數(shù)、相對(duì)濕度、平均風(fēng)速均呈下降趨勢(shì)，10 a年氣候傾向率分別為-79.9 h、-0.47%、-0.03 m·s-1，對(duì)3個(gè)要素年下降貢獻(xiàn)率最大的季節(jié)分別為夏季、春季和春季。

近年來降水的增加和氣溫的升高，表明懷遠(yuǎn)的氣候變化呈暖濕化的發(fā)展態(tài)勢(shì)，對(duì)本地區(qū)社會(huì)經(jīng)濟(jì)產(chǎn)生一定影響，尤其是高溫干旱等氣象災(zāi)害的發(fā)生頻率和強(qiáng)度將會(huì)增強(qiáng)，對(duì)農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的影響更加明顯。