鹿翠華，張美玲，苑文華，黃燕玲，丁 潔

1.棗莊市氣象局，山東棗莊 277800；2.滕州市氣象局，山東滕州 277500

氣候狀況與農(nóng)業(yè)、能源、植被、人類健康等密切相關(guān)，氣候年景是一年氣候狀況的綜合表征，是開(kāi)展氣候及氣候變化對(duì)各個(gè)敏感行業(yè)影響評(píng)估的基礎(chǔ)。

棗莊地區(qū)是山東省的南大門(mén)，素有“魯南明珠”之稱。地處中緯度暖溫帶季風(fēng)型大陸性氣候區(qū)，兼有南方溫濕氣候和北方干冷氣候的特點(diǎn)，具有光照好、積溫高、熱量豐富、雨量充沛、雨熱同期的氣候特點(diǎn)。影響農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的因素很多，包括耕作制度、土壤、作物遺傳、政策和氣候等因素。在其他因素相對(duì)穩(wěn)定的情況下，氣象因素對(duì)農(nóng)業(yè)生產(chǎn)影響較大，是影響糧食豐歉的主要因素。

早在1998年李翠金等[1]就提出了適合長(zhǎng)江中下游地區(qū)的旱澇氣候年景定量化評(píng)價(jià)方法。近年來(lái)，也有不少學(xué)者利用不同方法構(gòu)建了農(nóng)業(yè)氣象年景評(píng)價(jià)模型。孫家民等[2]以降水距平及其表征的旱澇程度為因子，建立了農(nóng)業(yè)氣候年景評(píng)估模型。鄒燕等[3]構(gòu)建了綜合氣候年景的評(píng)價(jià)模型、等級(jí)劃分標(biāo)準(zhǔn)和歷史序列，實(shí)現(xiàn)了對(duì)福建省低溫、高溫、雨澇、氣象干旱和綜合氣候年景的定量化評(píng)價(jià)。

根據(jù)《氣候年景評(píng)估方法》（GB/T 33670—2017），評(píng)估分析了近40年棗莊的氣候年景，以期為開(kāi)展氣候及氣候變化對(duì)各個(gè)敏感行業(yè)影響評(píng)估提供參考。

1 資料與方法

1.1 資料

使用棗莊5個(gè)國(guó)家氣象站1970—2020年的逐旬、逐年平均氣溫、降水資料。

1.2 方法

1.2.1 氣溫年景指數(shù)及等級(jí)劃分 反映年內(nèi)氣溫偏離氣候平均值的程度指標(biāo)。均采用國(guó)家氣象局2017年發(fā)布的氣候年景評(píng)估方法計(jì)算氣溫年景指數(shù)、降水年景指數(shù)、氣候年景指數(shù)和氣候年景等級(jí)[4]。

式（1）中，It為氣溫年景指數(shù)，Ti,j為第j站、第i旬平均氣溫，第j站、第i旬平均氣溫的氣候平均值，σi,j第j站、第i旬平均氣溫的標(biāo)準(zhǔn)差，N為區(qū)域內(nèi)參加統(tǒng)計(jì)的站數(shù)。

氣溫年景劃分為5個(gè)等級(jí)，分別是弱、偏弱、中等、偏強(qiáng)、強(qiáng)。氣溫年景指數(shù)對(duì)應(yīng)百分位數(shù)閾值劃分的氣候年景等級(jí)（表1）。

1.2.2 降水年景指數(shù)及等級(jí)劃分 反映年內(nèi)降水偏離氣候平均值的程度指標(biāo)。

式（2）中，Ip為 降 水 年 景 指 數(shù)，(SPI30)ij為第j站、第i旬30 d標(biāo)準(zhǔn)化降水指數(shù)，為區(qū)域內(nèi)參加統(tǒng)計(jì)的站數(shù)。

降水年景劃分為5個(gè)等級(jí)，分別是好、較好、一般、較差、差。降水年景指數(shù)對(duì)應(yīng)百分位數(shù)閾值劃分的氣候年景等級(jí)（表1）。

1.2.3 氣候年景指數(shù)及等級(jí)劃分 反映氣候年景的指標(biāo)。

式（3）中，Ic為氣候年景指數(shù)，It為氣溫年景指數(shù)，Ip為降水年景指數(shù)。

氣候年景劃分為5個(gè)等級(jí)，分別是好、較好、一般、較差、差。氣候年景指數(shù)對(duì)應(yīng)百分位數(shù)閾值劃分的氣候年景等級(jí)（表1）。

表1 氣溫、降水及氣候年景指數(shù)等級(jí)

2 結(jié)果與分析

2.1 氣溫年景分析

1981—2020年棗莊地區(qū)年平均氣溫變化呈波動(dòng)升高趨勢(shì)（圖1a），增幅約為0.46℃/10年；多年的年平均氣溫為14.7℃，最高值為15.8℃，出現(xiàn)在2017年；最低值為13.2℃，出現(xiàn)在1984年；差值2.6℃。突變檢驗(yàn)結(jié)果（圖1b）并結(jié)合累積距平曲線（圖1a），確定1997年為突變年。突變前年平均氣溫為14.0℃，突變后年平均氣溫為15.1℃，突變后比突變前年平均氣溫高了1.1℃。隨全球氣候變暖，棗莊地區(qū)也呈現(xiàn)同步升溫趨勢(shì)；突變前氣溫變化趨勢(shì)傾向率約為0.53℃/10年，突變后氣溫變化趨勢(shì)傾向率約為0.13℃/10年，即自1997年起的近24年氣溫升溫幅度明顯減慢。

圖1 1981—2020年棗莊地區(qū)年平均氣溫特征曲線（a）和突變檢驗(yàn)（b）

1981—2020年棗莊市平均氣溫年景指數(shù)為29.0，整體為波動(dòng)增強(qiáng)的趨勢(shì)，其趨勢(shì)傾向率約為0.79/10年。突變檢驗(yàn)結(jié)果棗莊地區(qū)氣溫年景指數(shù)沒(méi)有明顯的時(shí)間突變點(diǎn)。從氣溫年景指數(shù)等級(jí)看，近40年氣溫年景指數(shù)等級(jí)為弱強(qiáng)對(duì)稱分布，1級(jí)（弱年份）3年、2級(jí)（偏弱年份）9年、3級(jí)（中等年份）16年、4級(jí)（偏強(qiáng)年份）9年、5級(jí)（強(qiáng)年份）3年。近18年，棗莊市氣溫年景指數(shù)等級(jí)總體為中等偏強(qiáng)年。

2.2 降水年景分析

1981—2020年棗莊地區(qū)年平均降水量總體呈波動(dòng)增多趨勢(shì)，增幅約為46.95 mm/10年；多年的年平均降水量為795.52 mm，最大值為1 271.12 mm，出現(xiàn)在2003年；最小值為486.88 mm，出現(xiàn)在1988年；差值高達(dá)784.24 mm，接近多年的年平均降水量。突變檢驗(yàn)結(jié)果并結(jié)合累積距平曲線確定棗莊地區(qū)年平均降水量突變點(diǎn)有2個(gè)，分別為2002年和2008年，1981—2002年、2003—2008年和2009—2020年平均降水量分別為733.50 mm、1 007.79 mm和810.88 mm，對(duì)應(yīng)趨勢(shì)傾向率分別為19.10 mm/10年，-555.21mm/10年和207.45 mm/10年，20世紀(jì)80年代一直到21世紀(jì)初棗莊地區(qū)年平均降水量呈現(xiàn)長(zhǎng)時(shí)間的緩慢增多趨勢(shì)，到2003年降水量達(dá)到近40年的最大值；2003—2008年有一個(gè)短暫的快速銳減趨勢(shì)；近12年的年平均降水量比1981—2002年多，但遠(yuǎn)低于2003—2008年，趨勢(shì)為明顯增多。

1981—2020年棗莊地區(qū)平均降水年景指數(shù)為43.19，整體為極弱的減小趨勢(shì)，其趨勢(shì)傾向率約為-0.20/10年。突變檢驗(yàn)結(jié)果并結(jié)合累積距平曲線確定棗莊市降水量年景指數(shù)突變點(diǎn)有3個(gè)，分別為1993年、1999年和2007年；1981—1993年、1994—1999年、2000—2007年和2008—2020年平均年景指數(shù)分 別 為43.95、40.38、45.18和42.51，對(duì)應(yīng)趨勢(shì)傾向率分別為1.11/10年、-1.00/10年、1.21/10年 和0.60/10年；棗莊地區(qū)降水年景指數(shù)突變頻繁，變化趨勢(shì)平緩，20世紀(jì)90年代中后期為減弱趨勢(shì)，其他時(shí)段均為緩增趨勢(shì)。從降水年景指數(shù)等級(jí)看，40年總體中等年份最多，分布均勻，其中1級(jí)有4年、2級(jí)和4級(jí)各有8年、3級(jí)共15年、5級(jí)有5年；具體看1981—1993年等級(jí)分布變化大，1981年、1982年、1985年和1986年為3級(jí)（中等年份），1983年為2級(jí)（偏弱年份），1984年為5級(jí)（強(qiáng)年份），1987年 為1級(jí)（弱 年 份）；1994—1999年 為偏弱年份，6年中1級(jí)有3年，3級(jí)有3年，未出現(xiàn)其他等級(jí)；2000—2007年為較強(qiáng)年份，8年中未出現(xiàn)1級(jí)，2級(jí)、3級(jí)各出現(xiàn)1年，4級(jí)有4年，5級(jí)有2年；近13年總體為中等年份，13年中未出現(xiàn)1級(jí)，2級(jí)有5年，3級(jí)有6年，4級(jí)和5級(jí)各有1年。

2.3 氣候年景分析

1981—2020年棗莊市平均氣候年景指數(shù)為158.61（圖2a），整體為波動(dòng)略增強(qiáng)的趨勢(shì)，其趨勢(shì)傾向率約為0.21/10年。突變檢驗(yàn)結(jié)果顯示棗莊氣候年景指數(shù)沒(méi)有明顯的時(shí)間突變點(diǎn)（圖2b）。從氣候年景指數(shù)等級(jí)看，棗莊地區(qū)40年氣候年景指數(shù)等級(jí)為完美的對(duì)稱分布，其中1級(jí)（好年景等級(jí)）和5級(jí)（差年景等級(jí)）各有4年，2級(jí)（較好年景等級(jí)）和4級(jí)（較差年景等級(jí)）各有8年，3級(jí)（一般年景等級(jí)）有16年，可見(jiàn)棗莊地區(qū)氣候年景總體為中等，時(shí)有好、差氣候年景出現(xiàn)，總體有利于工業(yè)和農(nóng)業(yè)生產(chǎn)。

圖2 1981—2020年棗莊地區(qū)氣候年景指數(shù)特征曲線（a）和突變檢驗(yàn)（b）

3 結(jié)論

（1）隨全球氣候變暖，棗莊地區(qū)也呈升溫趨勢(shì)；1997年為棗莊氣溫突變年，突變后比突變前年平均氣溫高了約1℃，但突變后升溫幅度減慢。近40年，棗莊地區(qū)平均氣溫年景指數(shù)整體為波動(dòng)增強(qiáng)的趨勢(shì)；近40年，棗莊地區(qū)氣溫年景指數(shù)等級(jí)為弱強(qiáng)對(duì)稱分布，近18年，棗莊地區(qū)氣溫年景總體為中等偏強(qiáng)年。

（2）近40年，棗莊地區(qū)年平均降水量總體呈波動(dòng)增多，20世紀(jì)80年代到21世紀(jì)初棗莊地區(qū)年平均降水量整體為緩慢增多趨勢(shì)，到2003年降水量達(dá)到近40年的最大值；近12年的年平均降水量為快速增多趨勢(shì)。近40年棗莊地區(qū)平均降水年景指數(shù)為極弱的減小趨勢(shì)，但棗莊地區(qū)降水年景指數(shù)突變頻繁，20世紀(jì)90年代中后期為弱的減弱趨勢(shì)，其他時(shí)段均為緩增趨勢(shì)。從降水年景指數(shù)等級(jí)看，近40年總體中等年份最多，分布很均勻，近13年總體為中等年份。

（3）近40年，棗莊地區(qū)的平均氣候年景指數(shù)為波動(dòng)略強(qiáng)的趨勢(shì)。從氣候年景指數(shù)等級(jí)看，棗莊地區(qū)近40年氣候年景指數(shù)等級(jí)為完美的對(duì)稱分布，棗莊地區(qū)氣候年景總體為中等，時(shí)有好、差氣候年景出現(xiàn)，比較有利于工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)。