徐 強(qiáng) 胡 玲 魯 亓

（臨邑縣氣象局，山東臨邑 251500）

近年來，天氣極端事件不斷發(fā)生，給氣候預(yù)測(cè)和天氣預(yù)報(bào)工作帶來了挑戰(zhàn)，全球氣候變化目前引起了眾多學(xué)者的關(guān)注，成為一個(gè)研究熱點(diǎn)。相關(guān)研究表明，全球大部分地區(qū)的強(qiáng)降水事件頻率增加，目前已觀測(cè)到的高緯地區(qū)降水增加和大部分亞熱帶地區(qū)降水略減的趨勢(shì)仍在持續(xù)，但對(duì)溫帶降水的變化趨勢(shì)沒有明確闡述。目前，氣候變化的變化趨勢(shì)已經(jīng)越來越受到公眾關(guān)注，我國(guó)的許多氣象科工作者和氣象專家在我國(guó)近代氣候的變化規(guī)律和氣候變化對(duì)區(qū)域氣候的影響等方面進(jìn)行了廣泛的研究。

本文通過對(duì)臨邑縣氣象臺(tái)站近50 a（1966-2015 年）的降水資料進(jìn)行分析研究，分析其月降水量、各級(jí)降水日數(shù)、大雨和暴雨日數(shù)的變化趨勢(shì)，揭示50 a 來臨邑縣降水變化的特征，進(jìn)一步了解和掌握了臨邑縣的降水變化規(guī)律和趨勢(shì)，對(duì)于協(xié)助地方政府做好防汛抗旱工作，從而實(shí)現(xiàn)保障地方經(jīng)濟(jì)、服務(wù)當(dāng)?shù)孛裆哪繕?biāo)具有重要的指導(dǎo)意義。

1 選取資料和研究方法

1.1 資料 本文所選資料來源于臨邑縣國(guó)家一般氣象站（海拔18.5 m），該站位于北緯37° 12′、東經(jīng)116° 49′。本文所選數(shù)據(jù)為臨邑縣氣象站50 a（1966-2015 年）的實(shí)際觀測(cè)數(shù)據(jù)資料，對(duì)該站點(diǎn)附近區(qū)域具有較好的代表性。由于氣象臺(tái)站遷址對(duì)降水資料質(zhì)量的影響沒有其他氣象要素大，因此忽略其影響。

本文分別以日降水量≥0.1 mm、≥25.0 mm、≥50 mm、≥100 mm 為標(biāo)準(zhǔn)，將降水日分為雨（雪）日、大雨日、暴雨日、大暴雨日，分析大雨和暴雨的日數(shù)和降水強(qiáng)度的變化特征，并用統(tǒng)計(jì)方法建立臨邑縣降水?dāng)?shù)據(jù)序列與時(shí)間的一元線性回歸方程，根據(jù)回歸系數(shù)判斷其變化傾向；計(jì)算其與時(shí)間的相關(guān)系數(shù)，以α=0.05 為標(biāo)準(zhǔn)，對(duì)相關(guān)系數(shù)進(jìn)行檢驗(yàn)，判斷其在近50 a 的變化趨勢(shì)。分別普查1966-2015 年臨邑縣觀測(cè)站第一次大雨、暴雨的出現(xiàn)日期，選每年最早日期代表該年第1次大雨、暴雨的日期；分別以3 月1 日、4 月1 日為基點(diǎn)，得到第一次大雨、暴雨日期與基點(diǎn)日期的日數(shù)插序列，并分析其變化傾向和趨勢(shì)。

1.2 研究方法 本文對(duì)臨邑縣地區(qū)50 a 的氣溫和降水量的季節(jié)、年變化及年代際變化趨勢(shì)進(jìn)行了初步分析。其中，季節(jié)按照春季（3-5 月）、夏季（6-8 月）、秋季（9-11 月）以及冬季（當(dāng)年12 月到次年2 月）進(jìn)行劃分。分析采用了一元線性趨勢(shì)分析以及累積距平方式，分析相關(guān)資料序列的變化趨勢(shì)。

1.2.1 一元線性趨勢(shì)分析 分析氣候要素在某一時(shí)間段內(nèi)的趨勢(shì)變化一般采用一元線性回歸模型進(jìn)行描述，即：

在式（1）中，y 是氣候要素序列，x 是時(shí)間序列（本文中為1961-2005 年），b 為線性趨勢(shì)項(xiàng)，10 b 即為氣候要素每10 a 的氣候傾向率，用于定量分析氣候要素變化的線性趨勢(shì)。1.2.2 累積距平分析 累積距平是根據(jù)數(shù)值變化曲線直觀判斷相關(guān)數(shù)據(jù)變化趨勢(shì)的方法。在研究氣候要素序列時(shí)，某一時(shí)刻t（t=1,2,...n）的累積距平表示為：

將n 個(gè)時(shí)刻的累積距平值全部算出，就能繪出累積距平曲線并進(jìn)行趨勢(shì)分析。

2 結(jié)果與分析

2.1 降水量與氣溫隨年際的變化特征 1966-2015 年，臨邑縣的年平均氣溫在11.5℃～14.5℃，其氣候傾向率為0.319℃/10 a，大于全國(guó)的平均增暖速率0.22℃/10 a。春、夏、秋、冬四季的平均氣溫都呈現(xiàn)升高趨勢(shì)，其中冬季增溫幅度最大，達(dá)到0.604℃/10 a；春季秋季次之，為0.266℃/10 a；夏季增溫幅度最小，為0.102℃/10 a。通過對(duì)比分析發(fā)現(xiàn)，臨邑縣地區(qū)的年平均氣溫和四季平均氣溫的變化趨勢(shì)與全國(guó)年平均氣溫和四季平均氣溫的變化趨勢(shì)非常相似，但增暖速率明顯地低于全國(guó)平均水平。

觀測(cè)地區(qū)在1966-2015年的年降水量為216.4～867.5 mm，氣候傾向率為9.9 mm/10 a，年降水量在波動(dòng)中略有增加，但趨勢(shì)并不明顯，與全國(guó)平均年降水量波動(dòng)略有減少的趨勢(shì)不同。年降水量最低的年份為1967 年與2014 年，均小于300 mm。該地區(qū)的季節(jié)降水量呈現(xiàn)出的變化趨勢(shì)以及變化強(qiáng)度均不相同。前人研究表明，華北地區(qū)夏季降水的減少趨勢(shì)十分明顯。春季、夏季的降水量和冬季的降水量呈現(xiàn)增多的趨勢(shì)，夏季的降水增強(qiáng)幅度最大，為5.95 mm/10 a，冬季降水為0.272 mm/10 a，春季降水氣候傾向率為4.37 mm/10 a；秋季降水呈現(xiàn)減少的趨勢(shì)，為-0.668 mm/10 a。

2.2 氣溫與降水量的年代際變化特征 1966-1975 年和1976-1985 年的氣溫偏冷，但氣溫已經(jīng)呈現(xiàn)上升的趨勢(shì)，開始逐漸變暖，之后在1986-1995 年、1996-2005 年和2006-2015 年，氣溫明顯呈升高趨勢(shì)，并且增溫幅度有逐年增大的趨勢(shì)。四季溫度的年代際變化也呈現(xiàn)統(tǒng)一的增暖趨勢(shì)，春季、夏季和秋季的均溫在1996-2005 年開始變暖，冬季均溫在1986-1995 年開始變暖。

經(jīng)過分析發(fā)現(xiàn)，觀測(cè)地區(qū)的降水量年代際變化趨勢(shì)并不明顯，變化趨勢(shì)呈現(xiàn)出先減少后增加的趨勢(shì)，其中1976-1985 年和1986-1995 年屬于降水偏少的年份，1966-1975 年以及1966-2005 年、2006-2015 年屬于降水較多的年代。而反觀四季降水量，其年際變化比年降水量變化顯著，但并沒有明顯的持續(xù)增加或減少趨勢(shì)，基本是增加和減少交替進(jìn)行。秋季和冬季降水量的年代際變化幅度較大，春季和夏季降水量的年際變化幅度較小。

2.3 年均溫和年降水量累積距平分析 通過分析1966-2015年觀測(cè)期間的氣溫累積距平，分析結(jié)果顯示出1966-2015 年臨邑縣地區(qū)的年平均氣溫累積距平呈現(xiàn)先下降后上升的“V” 字形趨勢(shì)，1966-1989年呈現(xiàn)下降趨勢(shì)，1990-2015年呈現(xiàn)上升趨勢(shì)，在1990 年達(dá)到最低值，說明觀測(cè)地區(qū)的溫度從1990 年開始上升，氣溫突變可能發(fā)生在1990 年左右。得出判斷：觀測(cè)地區(qū)年平均氣溫在1989-1991 年發(fā)生了由低溫到高溫的突變。

通過分析觀測(cè)地區(qū)在1966-2015 年的年降水量累積距平發(fā)現(xiàn)，觀測(cè)地區(qū)的年降水量經(jīng)歷了較為明顯的升降變化過程，擁有3 個(gè)極低值點(diǎn)，分別在1970 年、1989 年和2009 年。1966-1970 年，年降水量呈現(xiàn)降低趨勢(shì)，1970-1977 年呈現(xiàn)逐年增加的趨勢(shì)，1978-1989 年的年降水量逐漸減少，1990-1997 年的年降雨量逐漸增加，1997 年上升到最大值，1998 年、2009 年的年降雨量在波動(dòng)中緩慢下降，呈明顯減少趨勢(shì)，并且在2009年下降到最低值。而高于多年平均降水量的年份有1974 年、1976年、1997年和2013年。根據(jù)以上分析，由此推斷1970年、1989 年和2008 年可能是降水發(fā)生突變的年份。

3 降水

3.1 降水日數(shù)的年際變化特征 董旭光等發(fā)現(xiàn)，山東地區(qū)的年降水日數(shù)存在明顯的年代際震蕩，降水日數(shù)呈現(xiàn)減少趨勢(shì)，為-0.232 d/a[1]。1966-2015 年，臨邑縣地區(qū)的年平均降水日數(shù)變化在47 ～82 d，平均降水日數(shù)為65.66 d，年平均降水日數(shù)在波動(dòng)中逐漸減少，氣候傾向率為-1.64 d/10 a，明顯高于山東省的平均降水日增速-2.32 d/10 a。董旭光等指出，山東省大雨以及暴雨的空間分布表現(xiàn)為東南多、西北少的分布特征，魯西北的德州一帶降水日數(shù)小于67.5 d，與本文得出的結(jié)論相似，這主要受海陸位置及地形影響[1]。

相關(guān)研究發(fā)現(xiàn)，20 世紀(jì)60 年代前期的降水日數(shù)較多，60年代中后期至70 年代末期的降水日數(shù)波動(dòng)較小，80 年代中后期開始至90 年代前期，降水日數(shù)年際波動(dòng)比較大，山東省歷史上干旱比較嚴(yán)重的時(shí)期是20 世紀(jì)80 年代。2003 年的降水突增，局部發(fā)生大澇。從總體上看，20 世紀(jì)60 年代中期、90年代初期和21世紀(jì)初期是山東省年降水事件變化劇烈的時(shí)期，降水的急劇變化導(dǎo)致這段時(shí)期出現(xiàn)比較嚴(yán)重的旱澇事件。

本文發(fā)現(xiàn)，1966-1978 年的降水日數(shù)較多，1975 年的降水日數(shù)最多，突破了80 d；但在1980 年前后降水日數(shù)明顯減少；在1984 年之后，降水日數(shù)在降水平均日數(shù)附近波動(dòng)。在臨邑縣地區(qū)春、夏、冬3 季的平均降水日數(shù)均呈現(xiàn)減少趨勢(shì)，而秋季的平均降水日數(shù)卻呈現(xiàn)出增多的趨勢(shì)。春、夏、秋、冬四季的降水日數(shù)增速分別為-0.204、-1.281、0.378、-0.203 d/10 a。

3.2 大雨與暴雨日數(shù)的年際變化特征 1966-2015 年，臨邑縣地區(qū)的年大雨和暴雨日數(shù)變化范圍分別為2 ～11 d 和0 ～7 d，平均日數(shù)分別為6.2 d 和1.9 d。從大雨和暴雨降水日數(shù)的年際變化可知，大雨和暴雨日數(shù)的趨勢(shì)較為平緩，變化不大，降水日數(shù)的減少并沒有影響大雨和暴雨日數(shù)的增多。以往研究表明，魯西北、魯北的大雨日最少，低于4.3 d。而暴雨日數(shù)的分布主要受東亞季風(fēng)和地形相互作用影響，魯西北內(nèi)陸地區(qū)的暴雨日數(shù)明顯減少。暴雨日數(shù)較多的時(shí)期出現(xiàn)在60 年代和70 年代初期，80 年代前后的暴雨日數(shù)較少，90年代至今為波動(dòng)變化期，在此期間年際變化不均勻。相比之下，暴雨日數(shù)的波動(dòng)程度大于大雨日數(shù)。

在本文中，近50 a 來臨邑縣的大雨和暴雨降水日數(shù)均呈現(xiàn)出緩慢增加的趨勢(shì)，與山東省整體大雨日數(shù)減少的趨勢(shì)不同，其增加趨勢(shì)分別為0.047、0.048 d/10 a，增加趨勢(shì)接近。山東省大雨和暴雨歷年平均降水日數(shù)分別為5.1、2.4 d/a，本文中的大雨日數(shù)與山東省整體水平相當(dāng)，而暴雨日數(shù)大于整體水平。

4 結(jié)論與討論

4.1 主要結(jié)論 通過對(duì)臨邑地區(qū)1966-2015 年氣溫和降水量的變化特征進(jìn)行分析，主要得出以下結(jié)論。

1966-2015 年臨邑縣的年平均氣溫為11.5℃～14.5℃。觀測(cè)地區(qū)的春、夏、秋、冬四季的平均氣溫均呈現(xiàn)增加趨勢(shì)，其中冬季增溫幅度最大，春季秋季次之，夏季增溫幅度最小。1966-2015 年，觀測(cè)地區(qū)的年降水量為216.4 ～ 867.5mm，氣候傾向率為0.027 mm /10 a。春季、夏季和冬季的降水量呈現(xiàn)增多的趨勢(shì)，春季降水增強(qiáng)幅度最大，秋季降水呈現(xiàn)減少的趨勢(shì)。

1966-2015 年，觀測(cè)地區(qū)氣溫的年代際變化呈現(xiàn)明顯的增溫趨勢(shì)，1966-1975 年和1976-1985 年氣溫偏冷，但氣溫已經(jīng)開始呈上升趨勢(shì)，逐漸變暖，1986 年開始上升幅度逐年增大。降水量年代際變化趨勢(shì)并不十分明顯，整體上呈現(xiàn)出先減少后增加的趨勢(shì)。秋季、冬季的降水量變化幅度較大，春季和夏季的降水量年際變化幅度較小。

通過分析觀測(cè)期間氣溫累積距平發(fā)現(xiàn)，1966-2015 年臨邑縣地區(qū)年平均氣溫累積距平呈現(xiàn)先下降后上升的“V”字形趨勢(shì)，以1990 年為轉(zhuǎn)折點(diǎn)經(jīng)歷了下降- 上升的過程。降水量累積距平結(jié)果表明，觀測(cè)地區(qū)年降水量經(jīng)歷了較為明顯的升降變化過程，擁有3 個(gè)極低值點(diǎn)，分別在1970 年、1989 年和2009 年。

臨邑縣的年平均降水日數(shù)變化在47 ～82 d，平均降水日數(shù)為65.66 d，年平均降水日數(shù)在波動(dòng)中逐漸減少，氣候傾向率為-1.64 d/10 a。在臨邑縣地區(qū)，春、夏、冬3 季的平均降水日數(shù)均呈現(xiàn)減少趨勢(shì)，而秋季的平均降水日數(shù)卻呈現(xiàn)增多的趨勢(shì)。1966-2015 年，臨邑縣地區(qū)的年大雨和暴雨日數(shù)變化范圍分別為2 ～11 d 和0 ～7 d，平均日數(shù)分別為6.2 d 和1.9 d。近50 a 來，臨邑縣的大雨和暴雨降水日數(shù)均呈現(xiàn)出緩慢增加的趨勢(shì)，與山東省整體大雨日數(shù)減少的趨勢(shì)不同。

4.2 不足與展望 由于資料不足，本文只選用了臨邑縣氣象站的觀測(cè)資料，其代表意義具有局限性，并且無法從空間角度上對(duì)降水強(qiáng)度、降水日數(shù)和氣溫變化進(jìn)行分析。而由于研究時(shí)間跨度較長(zhǎng)，會(huì)造成數(shù)據(jù)缺失或者不準(zhǔn)確，并且無法對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行驗(yàn)證。本次研究只局限于降水和氣溫，對(duì)其他的氣象要素進(jìn)行分析，日后可以引入相應(yīng)的氣象場(chǎng)，并做深入研究氣溫和降水的影響機(jī)制，這將是以后研究工作的重點(diǎn)。同時(shí)，分析方法不夠全面。本文主要采用了一元線性趨勢(shì)分析和累積距平分析，分析手段較為單一，只對(duì)其變化趨勢(shì)進(jìn)行了探討，接下來的工作應(yīng)該側(cè)重于其他統(tǒng)計(jì)方法的應(yīng)用。研究表明，在全國(guó)氣象臺(tái)站中，城鎮(zhèn)站的氣象資料大多會(huì)受到城市熱島效應(yīng)增強(qiáng)的影響，在今后的工作中要剔除城市化對(duì)地表氣溫的影響。