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淮南市近50多年来气候变化分析
黄远山1&&&&
朱长乐2&&&&
(1.安徽省淮南市气象局&&&&
淮南&&& 232007;2.六安市气象局)
摘&&& 要&&
利用淮南市1955~2006年的气温、降水和日照资料,使用累积距平、一元线性回归、相关系数显著性检验等统计方法进行气候变化分析,找出气候变化的一般规律及气候异常年份的变化特征。分析表明,淮南市50多年来年平均气温以0.319℃/10年的趋势变暖,一年之中春季、秋季和冬季变暖趋势明显,夏季的变暖趋势相对较弱,年平均气温大体分为1个偏冷期和1个偏暖期,1994年以来全年及冬季平均气温偏暖明显;年降水量以7.4mm/10年的趋势增多,其中夏季和冬季降水增多趋势明显,而春季降水减少趋势明显。年降水量大体分为3个多雨时段和3个少雨时段;年日照时数以-85.189h/10年的倾向率减少,年日照时数大体分为3个多日照期和3个少日照期。1996年后,年日照时数尤其是夏季日照时数减少的趋势明显。
气候变化&&
线性回归&&
近百年来,由于人类活动等因素的影响,全球气候正经历一次以变暖为主要特征的显著变化,气候变异和极端天气事件明显增多。本文利用统计学方法对淮南市1955~2006年共52年的气候资料进行统计分析,找出其演变特征和规律,为淮南市气象防灾减灾体系建设、防御和减轻气候变化对国民经济和人民生活造成的危害提供理论依据。
资料及分析方法
选用淮南市1955~2006年共52年的气温、降水和日照等气候资料进行分析处理,形成年(1~12月)、春季(3~5月)、夏季(6~8月)、秋季(9~11月)、冬季(12~翌年2月)等气候资料序列,利用累积距平分析要素的变化特征;利用一元线性回归方程分析要素线性变化趋势倾向率;气候异常年份的等级标准用距平值达到2倍标准差(亦即2σ)以上来划分;以1971~2000年的平均值为基准值。
气温变化分析
气温年、季际变化特征
&&&&&&&&&&&&&&&&
淮南市1955~2006年的日最高气温极值为1959
年8月的41.2℃,日最低气温极值为1969年1月的-16.7℃;年平均气温为15.6℃,标准差为0.7℃;年平均最高气温为2006年的17.2℃,年平均最低气温为1957年的14.3℃;最热月份为7月,平均气温为28.3℃,最冷月份为1月,平均气温1.8℃(详见表1)。
由表2可知,1955~1993年年平均气温比基准平均值低0.4℃,
1994~2006年年平均气温比基准平均值高0.9℃,增暖明显。1955~1993年除夏季外各季平均气温均低于基准平均值,其中春季、秋季低0.4℃,冬季低0.6℃;1994~2006年各季平均气温均高于基准平均值,其中春季、秋季高1.2℃,冬季高0.9℃,夏季高0.7℃。相比而言,1955~2006年期间,夏季的气温变热趋势相对缓慢。
冷暖期划分
利用1955~2006年年平均温度资料分析距平值和累积距平值,如图1所示:
由图1可知,年平均气温大体分为1个偏冷期和1个偏暖期,偏冷期中有暖波动。
1955~1993年累积距平曲线波动下降,为偏冷期,持续39年,年平均气温为15.3℃,比历史平均值偏低0.4℃,年平均气温距平振幅2.1℃,负距平占79.5%,
1957年负距平达-1.4℃为历史最低值,其中1961、1966、1978、1979年有明显的暖波动。1994~2006年累积距平曲线单调上升,为偏暖期,持续13年,年平均气温为16.6℃,偏高0.9℃,年平均气温距平振幅1.3℃,全部为正距平,2006年正距平达1.5℃为历史最高值。
气温线性倾向估计
    对1955~2006年的四季和年平均温度进行一元线性回归分析,得到四季、年平均温度倾向率和年平均温度一元线性回归方程:T(i)
= 14.796 + 0.0319t;并作相关系数显著性检验(见表3),年平均温度演变趋势见图2。
            &      
  由表3可知,
1955年以来,淮南市年平均气温以0.319℃/10年的倾向率上升,四个季节的倾向率均为正值。从r值来分析,除了夏季平均气温未能通过显著性检验外,其余各季和年平均气温均超过0.001的信度检验,可见除夏季外,其余各季和年平均气温线性增加趋势显著。由图2可知,1955年以来年平均气温呈上升趋势。
降水变化分析
年、季降水量变化特征
  淮南市1955~2006年的最大年降水量为1991年1567.5mm,最小年降水量为1966年471.0mm,年平均降水量为938.8mm,标准差为228.4mm。月平均最大降水量为7月200.0mm,月平均最小降水量为12月20.3mm,月最大降水量为1956年6月521.2mm;日最大降水量为1991年6月的218.7mm。
  由表4可知,1955~1979年年平均降水量比基准平均值低43.8mm,
1980~2006年以后年平均降水量比基准平均值低0.6mm。1955~1979年春季平均降水量高于基准平均值,夏季、秋季、冬季平均降水量均低于基准平均值;1980~2006年春季和秋季平均降水量低于基准平均值,夏季和冬季平均降水量均高于基准平均值。
多雨期与少雨期划分
  根据图3年降水量累积距平曲线变化情况,年降水量大体可分为3个少雨期和3个多雨期,少雨期和多雨期交替变化,少雨期中有多雨波动,多雨期中有少雨波动。
  1955~1967年累积距平曲线波动下降,为少雨期,持续时间较长,降水比历年平均值偏少89.5mm,负距平占76.9%,波动幅度大;1966年负距平达-489.1mm为历史最低值,年降水量471.0mm;而1956年为一次明显的多雨波动,正距平达466.6mm,年降水量1426.7mm。
  1968~1975年累积距平曲线波动上升,为多雨期,降水比历年平均值偏多112.4mm,正距平占87.5%;1972年正距平达438.5mm,年降水量1398.6mm;而1973年为一次少雨波动,负距平达-192.7mm,年降水量为767.4mm。
  1976~1979年累积距平曲线波动下降,为少雨期,持续时间较短,降水比历年平均值偏少207.4mm,负距平占75.0%,波动幅度大;1978年负距平达-476.1mm,年降水量484.0mm。
  1980~1991年累积距平曲线波动上升,为多雨期,持续时间较长,降水比历年平均值偏多70.8mm,正负距平几乎交替出现,正距平占58.3%;1991年正距平达607.4mm为历史最高值,年降水量1567.5mm;而1986和1988年出现两次较明显的少雨波动。
  1992~2001年累积距平曲线波动下降,为少雨期,持续时间较长,降水比历年平均值偏少124.3mm,负距平占80.0%,波动幅度大;2001年负距平达-485.7mm,年降水量474.4mm;而1993和1998年出现两次较明显的多雨波动。
  2002~2006年累积距平曲线波动上升,为多雨期,降水比历年平均值偏多75.3mm,正距平占80.0%;2004年出现一次较明显的少雨波动。
降水量线性倾向估计
  对1955~2006年的四季和年降水量进行一元线性回归分析,得到四季、年降水量倾向率和年降水量一元线性回归方程:R(i)
= 919.184 + 0.7402r;并用相关系数做显著性检验(见表5),年降水量演变趋势见图4。
&                       &&&&&
  由表5可知,淮南市1955年以来年降水量以7.402mm/10年的倾向率上升,四个季节中,只有春季倾向率为-10.839/10年,降水减少趋势明显,其余三个季节倾向率均为正值,其中夏季倾向率为6.861/10年,冬季降水倾向率为8.122/10年,增多趋势明显;四季和年降水量r值只有冬季超过0.05的信度检验。由图4可知,1955年以来年降水量呈弱上升趋势。
日照变化分析
日照年、季变化特征
  淮南市1955~2006年最大年日照时数为1962年的2609.9h,最小年日照时数为2003年的1629.1h,年平均日照时数为2174.2h,标准差为200.1h,月平均最大日照时数为8月的225.4h,月平均最小日照时数为2月的140.5h。
  由表6可知,1955~1995年年日照时数比基准平均值多102.5h,1996~2006年以后年日照时数比基准平均值少181.8h,减少趋势明显。1955~1995年四季日照时数均多于基准平均值,其中夏季偏多最大为49.6h;1996~2006年四季日照时数均少于基准平均值,其中夏季偏少最大为79.9h,相比而言夏季的日照时数减少趋势最明显。
多日照期与少日照期划分
  利用1955~2006年年日照时数资料分析距平值和累积距平值,如图5所示。
  由图5可知,年日照时数大体分为3个多日照期和3个少日照期,多日照期中有少日照波动,少日照期中有多日照波动。1955~1971年累积距平曲线波动上升,为多日照期,正距平占94.1%,
1962年正距平达479.8h为历史最高值,年日照时数为2609.9h;1972~1977年累积距平曲线波动下降,为少日照期,负距平占66.7%;1978~1988年累积距平曲线波动上升,为多日照期,正距平占72.7%,
1978年正距平达429.3h,年日照时数为2559.4h;1989~1991年累积距平曲线单调下降,为少日照期,全部为负距平;1992~1995年累积距平曲线单调上升,为多日照期,全部为正距平;1996~2006年累积距平曲线单调下降,为少日照期,全部为负距平;2003年负距平达-501.0h为历史最低值,年日照时数为1629.1h。
日照时数线性倾向估计
  对1955~2006年的四季和年日照时数进行一元线性回归分析,得到四季、年日照时数倾向率和年日照时数一元线性回归方程:S(i)
- 8.519s;并用相关系数做显著性检验(见表7),年日照时数演变趋势见图6。
&  由表7可知,淮南市1955年以来年日照时数以-85.189h/10年的倾向率减少,四个季节中只有春季倾向率为-3.139h/10年,减少趋势较弱,其余三个季节负倾向率均较大,特别是夏季倾向率为-41.336h/10年,减少趋势明显。从r值分析,除春季日照时数未能通过显著性检验外,秋季日照时数超过0.05的信度检验,而夏季、冬季和年日照时数甚至超过0.001的信度检验。由图6可知,1955年以来年日照时数逐年减少的趋势比较明显。
气候变化异常分析
  分析判断标准如下:
  异常偏多:Y ≥
Yp + 2σ;
  显著偏多:Yp + 1.5σ
< Yp + 2σ;
多:Yp + 1.0σ
< Yp + 1.5σ;
常:Yp - 1.0σ
< Yp + 1.0σ;
少:Yp - 1.5σ
≤ Yp - 1.0σ;
  显著偏少:Yp - 2.0σ
≤ Yp - 1.5σ;
  异常偏少:Y ≤
Yp - 2σ。
  其中Yp为要素多年平均值,σ为要素标准差(均方差)。
气温异常分析
  根据以上标准统计,淮南市52年来年平均气温出现异常偏暖的年份是1998年、2004年、2006年;显著偏暖的年份是1994年、1997年、2001年、2002年;偏暖的年份是1978年、1999年、2000年、2005年;未出现异常偏冷的年份;显著偏冷的年份是1956年、1957年;偏冷的年份是1963年、1969年、1972年、1984年、1985年。年平均气温超出正常范围的有18年,几乎3年一遇;出现偏暖以上的共11年,1990年以后占10年,其中2006年异常偏暖达历史最高值;出现偏冷以上的共有7年,1990年以后未出现偏冷以上年份。
  冬季平均气温出现异常偏暖的年份是1999年、2002年、2004年;未出现显著偏暖的年份;偏暖的年份是1979年、1992年、1998年;异常偏冷的年份是1969年;显著偏冷的年份是1957年、1967年、1984年;偏冷的年份是1963年、1964年、1972年、1974年、1985年。冬季平均气温超出正常范围的有15年,平均3.5年出现一次;出现偏暖以上的共6年,1990年以后占5年,其中1999年异常偏暖达历史最高值;出现偏冷以上的共有9年,1990年以后未出现偏冷以上年份。
降水异常分析
  据统计,淮南市52年来年降水量出现异常偏多的年份是1956年、1972年、1991年;未出现显著偏多的年份;偏多的年份是1974年、1975年、2003年、2006年;异常偏少的年份是1966年、2001年;显著偏少的年份是1978年;偏少的年份是1955年、1958年、1976年、2004年。年降水量超出正常范围的有14年,3.7年一遇;出现偏多以上的共7年,1990年以后占3年,其中1991年异常偏高达历史最高值;出现偏少以上的共有7年,1966年异常偏低达历史最低值,1990年以后占2年。
  夏季降水量出现异常偏多的年份是1956年、1972年、1991年;显著偏多的年份是1968年、1975年、1982年;偏多的年份是1980年;未出现异常偏少的年份;显著偏少的年份是1966年、2001年;偏少的年份是1958年、1959年、1964年、1976年、1978年。夏季降水量超出正常范围的有14年,3.7年出现一次;出现偏多以上的共7年,1990年以后占1年,其中1972年异常偏多达历史最高值;出现偏少以上的共有7年,1990年以后占1年。
日照异常分析
  据统计,淮南市52年来年日照时数出现异常偏多的年份是1962年;显著偏多的年份是1966年、1978年;偏多的年份是1956年、1963年、1967年、1968年、1971年;异常偏少的年份是2003年;显著偏少的年份是2000年、2002年;偏少的年份是1972年、1989年、1991年、1998年、1999年。年日照时数超出正常范围的有16年,3.3年一遇;出现偏多以上的共8年,全部出现在1979年以前,其中1962年异常偏多达历史最高值;出现偏少以上的共有8年,1980年以后占7年,2003年异常偏少达历史最低值。
  夏季日照时数未出现异常偏多的年份;显著偏多的年份是1958年、1959年、1964年1966年、1967年、1978年;偏多的年份是1962年;异常偏少的年份是1980年、2003年;显著偏少的年份是1999年、2005年;偏少的年份是1987年、1993年、2000年。夏季日照时数超出正常范围的有14年,3.7年一遇;出现偏多以上的共7年,全部出现在1979年以前;出现偏少以上的共有7年,全部出现在1980年以后,2003年异常偏少达历史最低值。
  通过对淮南市1955~2006年共52年气候资料的统计分析,可以得出以下结论:
淮南市年平均气温自1955年以来以0.319℃/10年的倾向率上升,尤其是1994年以后春季、秋季和冬季上升趋势明显。
淮南市年降水量自1955年以来以7.402mm/10年的倾向率上升,春季降水呈减少的趋势;夏季、秋季和冬季呈上升趋势,特别是冬季上升趋势明显。
淮南市年日照时数自1955年以来以-85.189h/10
年的倾向率减少,尤其是1996年以后夏季减少的趋势更为明显。
淮南市年平均气温大体分为1个偏冷期和1个偏暖期,偏冷期中有暖波动。1955~1993年为偏冷期,持续39年,年平均气温偏低0.3℃,1957年为历史最低值;1994~2006年为偏暖期,持续13年,年平均气温偏高1.0℃,2006年为历史最高值。
淮南市年降水量大体可分为3个少雨期和3个多雨期,少雨期和多雨期交替变化,少雨期中有多雨波动,多雨期中有少雨波动。1980~1991年为持续时间较长的多雨期,1992~2001年为持续时间较长的少雨期。
淮南市年日照时数大体分为3个多日照期和3个少日照期,多日照期中有少日照波动,少照期中有多日照波动。1955~1971年为持续时间较长的多日照期;1996~2006年为持续时间较长的少日照期。
淮南市年平均气温非正常年份有18年,近3年一遇;偏暖以上的11年,90%以上出现在1990年以后;偏冷以上的7年,全部出现在1990年以前。
淮南市年降水量非正常年份有14年,3.7年一遇。
淮南市年日照时数非正常年份有16年,3.3年一遇;出现偏多以上的共8年,全部出现在1979年以前;出现偏少以上的共有8年,1980年以后占7年。
项阳.安徽省阜阳市近50多年的气候变化及应对措施
.气象与减灾,2006,4
沈恒范.概率论与数理统计教程.高等教育出版社,1995年5月.医学会议频道
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