金寨縣1960—2020年氣象要素變化特征分析

李華宇 丁建隆

摘 要：用線性趨勢(shì)法分析了金寨縣1960—2020年氣象要素變化特征，結(jié)果表明：日照時(shí)數(shù)，全年、夏秋冬季和1月、6—8月、10月趨于縮短，4月明顯增多;平均氣溫，全年、春秋冬季和2—5、9—12月趨于升高;降水量，夏季、冬季和1、8月趨于增加;蒸發(fā)量，全年、春秋季和3—5、10月趨于增加。日照時(shí)數(shù)、平均氣溫、降水量與全省的變化趨勢(shì)基本一致，蒸發(fā)量與全省的變化趨勢(shì)相悖。

關(guān)鍵詞：氣候變暖;日照時(shí)數(shù);氣溫;降水量;蒸發(fā)量

中圖分類號(hào) P467文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼 A文章編號(hào) 1007-7731（2021）22-0174-03

近百年來(lái)，由于自然環(huán)境的變化和人類活動(dòng)的干擾，大氣污染和溫室氣體濃度升高，全球氣候正呈現(xiàn)以變暖為主要特征的顯著變化。政府間氣候變化專門(mén)委員會(huì)（IPCC）第4次評(píng)估報(bào)告指出，全球地表溫度呈現(xiàn)一致的增暖趨勢(shì)，近50年（1956—2005年）的變暖速率[（0.13±0.03）℃/10a]幾乎是近100年（1906—2005年）的2倍。2015年IPCC報(bào)告指出，2006—2015年全球平均氣溫比工業(yè)化前的平均值高0.87℃，且變暖趨勢(shì)仍在持續(xù)。全球氣候變暖背景下，極端天氣氣候事件發(fā)生頻率和強(qiáng)度增加，水資源分布失衡，海平面持續(xù)上升，給人類社會(huì)可持續(xù)發(fā)展帶來(lái)的風(fēng)險(xiǎn)增大。

中國(guó)作為氣候變化的敏感區(qū)，增溫幅度明顯高于同期全球平均水平，但區(qū)域間差異明顯。中國(guó)近54年（1951—2004年）來(lái)增溫速率約0.25℃/10a。越來(lái)越多的科學(xué)數(shù)據(jù)表明，在氣候變暖的背景下，各類氣象要素時(shí)空變化均較大[1—5]。佟金鶴[1]研究表明：1965—2014年我國(guó)整體升溫，華北地區(qū)北部、西北地區(qū)升溫較強(qiáng);全國(guó)范圍內(nèi)降水變化區(qū)域差異較大，西南、華北地區(qū)降水減少。申雙和等[2]利用1957—2001年蒸發(fā)皿蒸發(fā)量資料，分析得出中國(guó)蒸發(fā)皿蒸發(fā)量以34.12mm/10a的速率遞減。唐寶琪等[3]研究表明：1961—2013年安徽省氣溫在波動(dòng)中呈明顯的上升趨勢(shì)，上升速率為0.22℃/10a;降水量在波動(dòng)中略有上升，其中夏、冬季呈弱上升（0.05

氣候變暖不但具有全球性，而且具有局地特征。皖西大別山區(qū)位于我國(guó)亞熱帶和暖溫帶的過(guò)渡帶，是區(qū)域氣候變化研究的重點(diǎn)。本研究對(duì)金寨縣1960—2020年氣候變化特征進(jìn)行了分析，為其生態(tài)環(huán)境保護(hù)及合理利用氣候資源提供科學(xué)依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 研究區(qū)概況 皖西大別山區(qū)位于北亞熱帶邊緣的東亞季風(fēng)區(qū)，屬于暖溫帶向亞熱帶的過(guò)渡帶氣候型，冷暖氣團(tuán)交匯頻繁，天氣多變。金寨縣位于安徽省西部，大別山腹地，介于N31°06′～31°48′，E115°22′～116°11′之間，為鄂、豫、皖3省交界處?？h境南北寬77km，東西長(zhǎng)78km，面積3814km2，居安徽省縣（市、區(qū)）之首。大別山山脈由西南向東北貫穿全境，地勢(shì)自西南向東北呈階梯狀下降。境內(nèi)群山起伏，河流縱橫，1000m以上的山峰有116座，主峰天堂寨海拔1729.1m，最低處的白塔畈鄉(xiāng)灌口集海拔僅59.5m，相對(duì)高差為1669.6m，具有明顯垂直地勢(shì)特征。按山嶺絕對(duì)高度，可分為中山區(qū)、低山丘陵、崗丘平畈3個(gè)區(qū)域。海拔800m以上的中山區(qū)20萬(wàn)hm2，占51.6%;海拔400～800m的低山丘陵區(qū)15.98萬(wàn)hm2，占41%;海拔500m以下崗丘平畈區(qū)2.86萬(wàn)hm2，占7.4%。

1.2 數(shù)據(jù)來(lái)源 1960—2020年逐月氣象資料來(lái)自金寨縣氣象站。該站屬國(guó)家基本農(nóng)業(yè)氣象站，編號(hào)：58306，地理位置：N31°44′，E115°56′。其中：日照時(shí)數(shù)為58年（1963—2020）的資料，平均氣溫和降水量為61年（1960—2020）資料，小型蒸發(fā)皿蒸發(fā)量為52年（1960，1963—2013）資料。

1.3 數(shù)據(jù)處理與方法 數(shù)據(jù)處理和圖表繪制利用Excel2003軟件，使用DPS v7.05軟件進(jìn)行相關(guān)分析。四季劃分：春季（3—5月），夏季（6—8月），秋季（9—11月），冬季（12月—次年2月）。采用線性傾向估計(jì)即一元線性回歸對(duì)月（季、年）平均（合計(jì)）數(shù)據(jù)序列進(jìn)行變化趨勢(shì)分析。變化的方向和顯著性由相關(guān)系數(shù)r來(lái)判定：r值正為上升，負(fù)為下降;│r│<r0.1表示沒(méi)有明顯的異常變化，r0.05>│r│≥r0.1弱相關(guān)（近似直線變化），│r│≥r0.05變化趨勢(shì)顯著?；貧w系數(shù)k表示升降幅度的大小。

2 結(jié)果與分析

2.1 氣象要素季節(jié)變化 太陽(yáng)輻射是地球大氣運(yùn)動(dòng)的主要能量源泉，氣象要素周年變化源于太陽(yáng)輻射。在北半球，夏至日白晝最長(zhǎng)，冬至日白晝最短，春分日、秋分日晝夜平分。日照時(shí)數(shù)與白晝長(zhǎng)度正相關(guān)，受地形、云霧等因素影響，波動(dòng)較大;平均氣溫、降水量和蒸發(fā)量均呈拋物線變化趨勢(shì)（圖1）。金寨縣氣象要素特征值（近30年平均）為：日照時(shí)數(shù)1891.9h，平均氣溫16.2℃，降水量1408.3mm，蒸發(fā)量1359.6mm（表1）。以月度（m）為自變量，以平均氣溫（T）、降水量（P）、蒸發(fā)量（E）、日照時(shí)數(shù)（S）為因變量，回歸分析表明：四要素的變化趨勢(shì)均為拋物線，F(xiàn)值和偏相關(guān)系數(shù)均達(dá)極顯著水平。峰值多出現(xiàn)在7月中下旬（表2）。

2.2 氣象要素年際變化

2.2.1 日照時(shí)數(shù) 1963—2020年金寨縣年日照時(shí)數(shù)呈顯著（P<0.05）縮短趨勢(shì)，平均每10年縮短56.0h，比六安市[6]平均68.9h/10a少12.9h/10a，比安徽省[4]平均88.3h/10a少32.3h/10a。季節(jié)年際變化與全省趨勢(shì)一致（表3），春季不明顯，夏、秋、冬3季顯著縮短，減幅為33.36、10.85和16.91h/10a。1月和6—8月顯著縮短，10月趨于縮短，減幅分別為7.6、12.3、9.0、12.1和5.7h/10a;4月顯著延長(zhǎng)，增幅為5.7h/10a（表4）。

2.2.2 平均氣溫 氣溫是影響大氣—土壤邊界層上物質(zhì)與能量交換的重要的氣候因子。1960—2020年金寨縣年平均氣溫呈極顯著（P<0.01）升高趨勢(shì)，升幅0.19℃/10a，比皖西大別山平均0.16℃/10a高0.3/10a[7]，比安徽省[3]平均0.22/10a低0.3℃/10a。金寨縣氣溫變化表現(xiàn)出明顯的季節(jié)非對(duì)稱性，春季升溫幅度最大（0.34℃/10a），冬季次之（0.22℃/10a），第3秋季（0.20℃/10a），而夏季沒(méi)有明顯變化（P<0.1）。2—5月和9—12月趨于升高，增幅分別為0.32、0.39、0.35、0.26和0.20、0.21、0.19、0.18℃。

2.2.3 降水量 降水是土壤水資源的主要補(bǔ)給來(lái)源。1960—2020年金寨縣年降水量波動(dòng)中略有增加，夏、冬季呈弱增加（0.05

2.2.4 蒸發(fā)量 蒸發(fā)是地表熱量和水分平衡的組成部分，是水循環(huán)中最直接受土地利用和氣候變暖影響的一項(xiàng)。1960、1963—2013年金寨縣年蒸發(fā)量極顯著增加，增幅33.8mm/10a;春秋兩季明顯增加，增幅27.8、8.5mm/10a;3—5月顯著增加，10月呈弱上升趨勢(shì)，增幅分別為：6.1、13.1、8.6和3.5mm/10a。與全國(guó)、全省的變化趨勢(shì)相悖[1]，與吳必文[5]的研究結(jié)果一致。

2.3 氣象要素年代變化 1961—2020年，隨著年代更迭，金寨縣年日照時(shí)數(shù)減少趨勢(shì)明顯（r=-0.934*），平均氣溫、蒸發(fā)量（10年平均，下同）升高趨勢(shì)明顯（平均氣溫r=0.863*，蒸發(fā)量r=0.955*），而降水量則無(wú)明顯的變化趨勢(shì)（r=0.585，圖2）。春季呈三增（日照時(shí)數(shù)r=0.711，平均氣溫r=0.928*，蒸發(fā)量r=0.965*）一減（降水量r=-0.703）趨勢(shì);夏季呈一減（日照時(shí)數(shù)r=-0.900*）一增（降水量r=0.820*）趨勢(shì)，平均氣溫沒(méi)有變化，蒸發(fā)量減少趨勢(shì)不明顯（r=-0.719，P>0.1）;秋季呈一減（日照時(shí)數(shù)r=-0.778*）二增（平均氣溫r=0.875*，蒸發(fā)量r=0.764）趨勢(shì)，降水量沒(méi)有明顯變化;冬季呈一減（日照時(shí)數(shù)r=-0.897*）二增（平均氣溫r=0.875*，降水量r=0.681）趨勢(shì)，蒸發(fā)量無(wú)明顯變化。

3 結(jié)論與討論

（1）在全球氣候變暖的背景下，金寨縣多數(shù)氣象要素發(fā)生了相應(yīng)變化。1960—2020年日照時(shí)數(shù)全年、夏秋冬季和1月、6—8月、10月趨于縮短，4月明顯增多;平均氣溫全年、春秋冬季和2—5、9—12月趨于升高，降水量夏季、冬季和1、8月趨于增加，蒸發(fā)量全年、春秋季和3—5、10月趨于增加。日照時(shí)數(shù)、平均氣溫、降水量與全省變化趨勢(shì)基本一致，蒸發(fā)量與全省變化趨勢(shì)相悖。

（2）近100年來(lái)，氣候變暖幅度已超出地球本身自然變動(dòng)范圍，對(duì)人類生存和社會(huì)經(jīng)濟(jì)構(gòu)成了嚴(yán)重威脅。農(nóng)業(yè)是受全球氣候變暖影響最大、最直接的行業(yè)之一，尤其是作為農(nóng)業(yè)主體的作物生產(chǎn)與糧食安全。氣候變暖通過(guò)影響作物生育進(jìn)程、適宜種植區(qū)和災(zāi)害性因子等的變化，對(duì)作物產(chǎn)量、品質(zhì)產(chǎn)生了很大影響。宜通過(guò)改變種植結(jié)構(gòu)、更換相對(duì)高產(chǎn)的中晚熟品種或抗逆性強(qiáng)的品種等適應(yīng)措施，以期獲得更高的生產(chǎn)效益。

（3）全球氣候變暖已經(jīng)成為不爭(zhēng)的事實(shí)，溫度和蒸發(fā)作為一個(gè)區(qū)域氣候變暖最直接和敏感的表征指標(biāo)，也在發(fā)生著巨大的變化。由于不同地區(qū)有著不同的地理環(huán)境和生態(tài)環(huán)境，所以對(duì)氣候變暖的響應(yīng)不盡相同，具有顯著的季節(jié)性和區(qū)域性差異。高海拔地區(qū)的植被生態(tài)系統(tǒng)更易受氣候變化的影響，但山區(qū)良好的植被覆蓋對(duì)極端氣候變化有一定的緩沖作用。

參考文獻(xiàn)

[1]佟金鶴.1965—2014年我國(guó)溫度和降水變化趨勢(shì)分析[J].安徽農(nóng)業(yè)科學(xué)，2016，44（12）：229-235，259.

[2]申雙和，盛瓊.45年來(lái)中國(guó)蒸發(fā)皿蒸發(fā)量的變化特征及其成因[J].氣象學(xué)報(bào)，2008，66（3）：452-460.

[3]唐寶琪，延軍平，曹永旺，等.安徽省氣候變化特征與旱澇區(qū)域響應(yīng)[J].中山大學(xué)學(xué)報(bào)，2016，55（5）：127-134.

[4]何彬方，馬妍，荀尚培，等.安徽省50年日照時(shí)數(shù)的變化特征及影響因素[J].自然資源學(xué)報(bào)，2009，24（7）：1275-1285.

[5]吳必文，溫華洋，葉朗明，等.安徽地區(qū)近45年蒸發(fā)皿蒸發(fā)量變化特征及影響因素初探[J].長(zhǎng)江流域資源與環(huán)境，2009，18（7）：620-624.

[7]徐建鵬，王暉，任瓊，等.1961—2019年皖西大別山區(qū)的氣候變化特征[J].貴州農(nóng)業(yè)科學(xué)，2021，49（4）：131-137.

[6]武芳，李冰，徐煥.氣候變化對(duì)大別山區(qū)農(nóng)業(yè)的影響[J].安徽農(nóng)學(xué)通報(bào)，2020，26（12）：151-154.

（責(zé)編：張宏民）