近50年砀山县气候变化特征研究.docx
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近50年砀山县气候变化特征研究
摘要
根据1958~2007年砀山县气温和降水数据资料,利用线性倾向率、滑动平均、异常分析等数学统计方法,对砀山县近50年(1958~2007年)气候变化特征分析,着重分析气温和降水的年际变化、年代际变化等基本气候特征。
结果表明,砀山县年平均气温呈上升趋势,特别是在1969~1999年上升尤为明显,春季、冬季增温对该县年平均气温贡献最大;50年中异常偏冷年出现过1次,异常偏暖年出现过3次;年最高气温呈弱下降趋势,阶段性明显,冷暖交替变化;年最低气温呈明显上升趋势;年降水量呈增多趋势,夏、冬季降水量呈明显上升趋势,春、秋季降水量呈下降趋势;50年中降水异常偏多和异常偏少出现。
关键词:
气温;降水;气候变化;砀山县
ABSTRACT
AccordingtotemperatureandprecipitationdatainDangShanCountyin1958~2007,usinglineartrend,movingaverage,anomalousanalysisandothermethodsofmathematicalstatisticsonclimatecharacteristicschangeDangShananalyzed.Theresultsshowedthat:
yearlymeantemperaturehasanwarmingtendencyinDangShanduringrecent50years,obviouslyincreasesinthe1969~1999years.Thespringandwinterwarminggreatlyinfluencetheyearlymeantemperature.Thereisananomalouscoldyearandananomalouswarmyearappeared3timesduringthepast50years.Yearlymaximumtemperatureincreasesweaklywiththeobviousstagevariationandalternatechangebetweencoldseasonsandwarmones.Yearlyminimumtemperatureobviouslyincreases.Yearlyprecipitationquantityshowsaincreasingtrend.Thesummerandwinterprecipitationobviouslyincreases.Therearesomeanomalousplentyrainfallyearandsomeanomalousdeficientrainfallyearsappearedduring50years.
Keywords:
Temperature;Precipitation;Change;DangShanCounty
目录
引言1
1资料与方法1
2结果分析2
2.1气温变化分析2
2.1.1气温的趋势变化2
2.1.2最高气温变化4
2.1.3最低气温变化6
2.1.4气温年代际变化8
2.2降水变化分析8
2.2.1降水的趋势变化8
2.2.2降水年代际变化10
2.3气温和降水的异常分析10
2.3.1平均气温的异常10
2.3.2降水量的异常11
3结论12
参考文献14
致谢15
近50年砀山县气候变化特征研究
(地球科学与工程学院2007级地理科学班)指导老师:
袁新田
引言
目前,气候变化及其对人类环境的影响,已成为全球普遍关注的问题。
IPCC第4次评估报告《气候变化2007》表明:
过去100年(1906~2005年)全球平均气温升高0.56~0.192℃,过去50年的平均气温是过去500年和1300年以来的最高值[1]。
任国玉等对近50年中国地面气候变化基本特征进行研究,结果表明,中国近50年来年平均地表气温变暖幅度约为1.10℃,增温速率接近0.22℃/10a,比全球或半球同期平均增温速率明显偏高[2]。
地表气温增暖主要发生在最近的20余年。
陈孟春等对安徽省41年来气候变化趋势的研究表明:
年平均气温倾向率为0.19℃/10a,年平均降水量倾向率为25.2mm/10a[3]。
王东对宿州市近48年来气候变化特征分析表明:
年平均气温倾向率为0.19℃/10a,年平均降水量倾向率为16.6mm/10a[4]。
在全球气候变暖的背景下,对近50年砀山县气候变化特征分析是一个值得研究的课题。
为此,利用近50年来砀山县观测站的气温、降水数据资料,对砀山县气候变化特征进行分析。
1资料与方法
选取砀山县气象观测站1958~2007年气象资料(气象资料来源:
国家气象信息中心),包括月平均气温、月降水量。
四季划分如下,春季(3~5月)、夏季(6~8月)、秋季(9~11月)、冬季(12~2月)。
统计方法如下:
(1)砀山县年、四季平均气温是对上述气象资料中的气温数据求算术平均数所得;
(2)砀山县年、四季降水量是对气象资料中的降水数据求和所得;(3)在对气温或降水进行气候趋势分析时,采用线性倾向率,线性趋势倾向系数由最小二乘法求得,其气候趋势以一元线性回归方程y=ax+b描述,a×10为气候倾向率,单位为℃/10a或mm/10a。
2结果分析
2.1气温变化分析
2.1.1气温的趋势变化
图1砀山县1958-2007年年平均气温变化
从近50年砀山县年平均气温的变化情况来看(图1),总体趋势呈现上升趋势,其倾向率为0.166℃/(10a),而且具有明显的阶段性,冷暖变化交替出现,冷期时间明显长于暖期时间;暖期出现在60年代以前、60年代中期、70年代后期、90年代中期至21世纪头2年的时段,自90年代中期至21世纪头两年气温显著上升,21世纪头2年达到最强;冷期出现在60年代初期、60年代中后期至70年代中后期、80年代初期至90年代初期为相对偏冷期。
另外,从近50年砀山县春、夏、秋、冬各季平均气温变化来看(图2),春、秋、冬平均气温均呈上升趋势,夏季平均气温呈现下降趋势;冬季气温倾向率最大,为0.37℃/10a,夏季倾向率最小,为-0.12℃/10a,这表明该地区冬季气温增温幅度大,出现暖冬现象;夏季气温略有下降。
图2砀山县1958~2007年四季平均气温变化
2.1.2最高气温变化
统计砀山县近50年各年代的年、春季、夏季、秋季、冬季平均最高气温距平值,其结果见表1。
表11958~2007年砀山县各年代的年、季最高气温距平值(℃)
年代
全年
春季
夏季
秋季
冬季
1958-1959年
-0.2
-0.4
1.3
-0.4
0.1
60年代
0.6
1
1.7
0.9
0.6
70年代
0.3
0.6
1
0.5
0.7
80年代
0.1
0.9
0.3
0.6
0.4
90年代
1.2
1.2
1.4
2.7
2.4
2000-2007年
0.8
2.3
1.2
1
1.5
从表1中可见,从70年代至90年代春季和秋季的最高气温距平值呈明显的增长趋势,春季最高气温距平值90年代比70年代高出0.6℃,秋季最高气温距平值90年代比70年代高出2.2℃。
从近50年砀山县年最高气温的年际变化来看(图3),总体趋势呈现下降趋势,其倾向率为-0.14℃/10a,并且具有明显的波动性,冷暖交替变化出现。
暖期出现在70年代以前、80年代后期至21世纪的头2年,冷期出现在70年代后期至80年代中期、21世纪初期开始出现冷期。
图3砀山县1958~2007年年最高气温变化
另外,从近50年砀山县四季最高气温变化来看(图4),春、秋、冬季最高气温均呈上升趋势,夏季略呈下降趋势;最高气温倾向率冬季最大,为0.36℃/10a,夏季最小,为-0.14℃/10a,这表明冬季最高气温增加幅度较大、夏季最高气温略有下降。
图4砀山县1958~2007年四季最高气温变化
2.1.3最低气温变化
统计砀山县近50年各年代的年、春季、夏季、秋季、冬季平均最低气温距平值,其结果见表2。
表21958~2007年砀山县各年代的年、季最低气温距平值(℃)
年代
全年
春季
夏季
秋季
冬季
1958-1959年
-0.4
-0.6
0.3
-1.1
0
60年代
-1.2
-1.6
-0.4
-1
-2.8
70年代
-0.9
-1.2
-0.7
-1
-2.1
80年代
-0.9
-1.4
-1.1
-1.6
-1.4
90年代
-0.4
-1.7
-0.5
-1.1
-0.1
2000-2007年
-0.6
-0.4
-1.2
-1.1
-0.9
从表2中可见,从60年代至90年代砀山县年最低气温距平值呈明显的增加趋势,90年代比60年代高0.8℃;其中冬季最低气温距平值增加比较明显,90年代比60年代高出2.7℃,这说明冬季增温贡献较大。
从近50年砀山县年最低气温的年际变化来看(图5),总体趋势呈现上升趋势,其倾向率为0.42℃/10a,并且具有明显的波动性,从50年代末至60年代中期呈波动下降,并达到最低值;从60年代中期至21世纪头8年波动上升,并在90年代中后期达到最大。
图5砀山县1958~2007年年最低气温变化
另外,从近50年砀山县四季最低气温变化来看(图6),春、秋、冬季最低气温呈上升趋势,其倾向率分别为:
0.33、0.17、0.47℃/10a,其中冬季、春季最低气温倾向率较大;而夏季最低气温呈现略下降趋势,倾向率为-0.06℃/10a,这表明冬季、春季最低气温增幅明显较大,下降最低气温略出现下降。
图6砀山县1958~2007年四季最低气温变化
2.1.4气温年代际变化
统计砀山县1958~1959年、60年代(1960~1969年)、70年代(1970~1979年)、80年代(1980~1989年)、90年代(1990~1999年)及21世纪头8年(2000~2007年)的年、各季平均气温距平值,其结果见表3。
表31958-2007年砀山县各年代的年、季平均气温距平值(℃)
年代
全年
春季
夏季
秋季
冬季
1958-1959年
-0.3
-0.5
1.2
-0.7
-0.1
60年代
-0.2
-0.2
0.5
-0.1
-1
70年代
-0.4
-0.4
0
-0.3
-0.4
80年代
-0.3
-0.1
-0.4
-0.2
-0.4
90年代
0.5
0.3
0.4
0.5
0.8
2000-2007年
0.3
0.8
-0.3
0
0.5
从表3中可见,砀山县60年代、70年代和80年代为偏冷阶段,90年代为偏暖阶段,60年代至90年代冬季气温距平值呈明显的增加趋势,90年代比60年代高出1.8℃;特别是90年代冬季增温比夏季幅度大,说明砀山县冬夏相对温差有减少趋势。
2.2降水变化分析
2.2.1降水的趋势变化
从近50年砀山县年降水量变化来看(图7),90年代降水偏少,60年、70年代和21世纪头8年降水量相对最多。
近50年砀山县年降水量倾向率为7.75㎜/10a,年降水量变化的波动性较为明显,最多出现在60年代中期、70年代中期、70年代后期、80年代中期、90年代末、21世纪初,最少出现在60年代中后期,70年代中后期、80年代初、80年代中后期、90年代中后期,90年代末以来,降水波动明显加剧。
图7砀山县1958-2007年年降水量变化
另外,从近50年砀山县春、夏、秋、冬各季降水量变化来看(图8),春、秋季降水倾向率为负值,分别为-0.127㎜/10a、-0.202㎜/10a,夏、冬季降水倾向率为正值,分别为0.805㎜/10a、0.358㎜/10a,这说明砀山县夏季降水变化突出,降水增加明显。
特别是进入21世纪以来,夏、冬降水量增加明显,而春、秋降水有下降趋势。
图8砀山县1958-2007年四季降水量变化
2.2.2降水年代际变化
统计砀山县1958~1959年、60年代(1960~1969年)、70年代(1970~1979年)、80年代(1980~1989年)、90年代(1990~1999年)及21世纪头8年(2000~2007年)的年、各季降水量距平值,其结果见表4。
表41958~2007年砀山县各年代的年、季降水距平值(mm)
年代
全年
春季
夏季
秋季
冬季
1958~1959年
-21.3
-9.5
5.3
-22.6
-2.2
60年代
45.3
3.0
43.9
7.6
-8.5
70年代
37.7
-2.3
33.3
0.1
3.7
80年代
-29.4
-12
-19.4
12.5
-4.4
90年代
-64.1
18.6
-57
-27.8
-3.6
2000~2007年
173.5
-25.1
182.3
4.7
13.5
由表4可见,21世纪头8年降水量是砀山县50年来最大的,90年代降水量是最小的,年降水量在80年代和90年代明显偏少,在60年代、70年代和21世纪头8年明显偏多;砀山县春季降水量最大是在90年代,夏季降水量最大是在21世纪头8年,秋季降水量最大是在80年代,冬季降水量最大是在21世纪头8年。
2.3气温和降水的异常分析
2.3.1平均气温的异常
在统计砀山县近50年的平均气温时,以T表示平均气温,Tp表示多年气温平均值(1971~2000年气温平均值),S表示平均气温标准差,其冷暖等级标准如下:
T≥Tp+2.0S,为异常偏暖;Tp+2.0S>T≥Tp+1.5S,为显著偏暖;Tp+1.5S>T≥Tp+1.0S,为偏暖;Tp+1.0S>T≥Tp-1.0S,为正常;Tp-1.0S>T≥Tp-1.5S,为偏冷;Tp-1.5S>T≥Tp-2.0S,为显著偏冷;Tp-2.0S≥T,为异常偏冷。
根据上述标准对砀山县气温资料进行统计分析,发现:
砀山县近50年来,出现异常偏暖3次(1994、1998、1999年),显著偏暖出现1次(2000年),偏暖年出现过5次(1961、1995、1997、2001年);出现异常偏冷1次(1969年),显著偏冷年出现4次(1972、1976、1984、1985年),偏冷年出现6次(1963、1964、1974、1980、2003、2005年)。
2.3.2降水量的异常
在分析砀山县降水量异常时,采用的降水异常等级标准是中国气象局现行的业务规定,即按降水变率Cv(降水距平与多年平均降水平均值的百分比)划分:
Cv≥80%,降水异常偏多;80%>Cv≥50%,降水显著偏多;50%>Cv>20%,降水偏多;20%≥Cv≥-20%,降水正常;-20%>Cv>-50%,降水偏少;-50%≥Cv>-80%,降水显著偏少;Cv≤-80%,降水异常偏少。
根据上述标准对砀山县的年、四季降水量数据进行统计分析,发现:
砀山县近50年来,春季降水异常偏多年出现5次(1963、1974、1985、1998、2003年),显著偏多年出现3次(1964、1988、1991年),异常偏少年出现2次(2000、2001年),显著偏少年出现4次(1962、1968、1978、1981年);夏季降水异常偏多出现1次(2000年),显著偏多年出现5次(1963、1965、1978、2003、2004年),异常偏少年未出现,显著偏少年出现3次(1966、1997、1999年);秋季降水异常偏多年出现3次(1984、1985、2000年),显著偏多年出现6次(1967、1969、1983、1996、2003、2005年),异常偏少年出现1次(1998年),显著偏少年出现9次(1963、1966、1989、1990、1991、1995、2001、2002、2007年);冬季降水异常偏多年出现4次(1968、1988、1989、2000年),显著偏多年出现6次(1978、1986、1991、1992、1997、2007年),异常偏少年出现5次(1967、1976、1982、1983、1987年),显著偏少年出现过9次(1960、1962、1965、1973、1985、1993、1995、1996、1998年)。
另外,从近50年砀山县四季降水变率变化来看(图9),砀山县近50年(1958-2007年)降水呈现出明显的干湿年份交替,出现异常偏多和异常偏少的年份。
这表明砀山县降水年际变化较大,具有不稳定性,易发生旱涝灾害。
图9砀山县1958-2007年四季降水变率变化
3结论
通过研究分析发现,近50年(1958~2007年)来,砀山县气候的变化特征结论:
(1)近50年(1958~2007年)来,砀山县年平均气温总体呈上升趋势,而且具有明显的阶段性,冷暖变化交替出现,冷期时间明显长于暖期时间,自60年代中后期开始,其上升尤为明显,冬季增温对该地区年平均气温的贡献最大,出现暖冬现象;
(2)近50(1958~2007年)来,砀山县年最高气温呈下降趋势,阶段性冷暖变化交替出现;年最低气温呈上升趋势。
(3)近50(1958~2007年)来,砀山县出现气温异常偏暖和异常偏冷,异常偏暖年出现过3次,异常偏冷年出现过1次。
(4)近50(1958~2007年)来,砀山县年降水量呈明显上升趋势,80、90年代降水偏少,21世纪头8年降水偏多;夏、冬季降水量呈明显上升趋势,春、秋季降水量呈下降趋势。
(5)近50(1958~2007年)来,砀山县出现降水异常偏多和异常偏少,降水年际变化较大,具有不稳定性,易发生旱涝灾害。
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致谢
在本次论文设计过程中,袁新田老师对该论文从选题,构思到最后定稿的各个环节给予细心指引与教导,使我得以最终完成毕业论文设计。
在学习中,老师严谨的治学态度、丰富渊博的知识、敏锐的学术思维、精益求精的工作态度以及侮人不倦的师者风范是我终生学习的楷模,导师们的高深精湛的造诣与严谨求实的治学精神,将永远激励着我。
这四年中还得到众多老师的关心支持和帮助。
在此,谨向老师们致以衷心的感谢和崇高的敬意!
同时,感谢国家气象信息中心气象资料室提供基础气象数据。
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