气候变化的原因及分析第1篇

关键词：渭河关中地区，MannKendall检验；趋势分析；年内分配；变化成因

中图分类号：P333.1文献标志码：A文章编号：16721683（2016）06003306

Variation and reason analysis of temperature and precipitation of Weihe River in Guanzhong area in the last 60 years

DONG Qingqing1，2，WANG Huixiao1

（1.College of Water Sciences，Beijing Normal University，Beijing 100875，China；

2.Yellow River Zouping Bureau，YRCC，Binzhou 256200，China）

Abstract：The identification of changes and reasons for hydrological factors has practical significance for resource utilization and the ecological health of river basin.Based on the data from 1951-2013 of Weihe River in Guanzhong area，the trend and mutation of temperature and precipitation were analyzed with linear regression，MannKendall test，concentration degree and concentration time.The change reasons of temperature and precipitation were elaborated.The results were as follows：（1） The annual average temperature showed a significant increasing trend，with 0.206 ℃/（10a），and winter contributed most.Obvious mutations occurred in the mid1990s for the annual and seasonal mean temperature.（2） The annual precipitation showed an insignificant decrease of about 0.5775 mm per year.Spring and autumn contributed greatly to the downward trend.The mutations were complicated，with varying degrees in each era.The distribution of precipitation was stable，with concentration degree and concentration time remaining at 0.5～0.6 and in July，respectively.（3） The changes of temperature and precipitation were mainly the combined results of natural factors and human factors.Natural factors included solar activity，atmospheric circulation and monsoon impact，and the human factors were mainly greenhouse gas emissions and land cover changes.

Key words：Weihe River in Guanzhong area；MannKendall test method；trend analysis；annual distribution；reason for change

气候变化使水文气象要素发生变化，影响流域生态环境和经济发展。气候变化加速水文循环，水文气象要素等规律已不再随气候季节性变化而呈现出年内/年际间的稳态变化，因此，研究变化环境下流域水文气象要素的变化情况，辨识原因，对认识流域水文规律，科学规划管理资源及保障生态健康具有重要意义。20世纪90年代以来，作为受气候变化和人类活动严重影响的渭河关中地区，用水量增加，流域水资源不断减少，水文特征明显变化，因此分析该地区气候变化趋势，研究突变发生的时间，探究原因[1]，对水资源的优化配置和可持续管理尤为重要。

近年来，已有学者对渭河流域的气温、降水等要素展开研究，和宛琳等[2]通过 MannKendall方法对渭河流域1958年-1999年40年来的气温和蒸散发进行研究，分析两者的时空分布及变化趋势；张宏利等[3]利用累积距平曲线和信噪比法从空间和时间两方面分析了渭河流域1951年-2005年的气温变化特征；姚玉璧等[4]运用线性回归、Cubic 函数的方法分析了渭河源区降水和气温的变化特征，并对水资源变化特征进行分析，以此研究水资源对气候变化的响应；牛最荣等[5]则对渭河流域气温、降水以及径流的变化进行研究，并着重从年际变化、年内变化和空间特征三方面分析径流的变化特征和趋势；黄生志等[6]利用集中度与不均匀系数分析渭河径流年内分配变化，并采用启发式分割法定量分解气候变化与人类活动的影响。上述研究多从年际变化分析水文气象，对各个季节的时空分布规律及其差异性特征则较少关注，且对降水、气温的变化原因鲜有涉及。渭河关中地区位于干旱半干旱地区，加之灌区众多，受人类活动影响显著，水文气象要素季节性变化非常明显，且年内分配不均衡，因此需要对全年及四季水文要素的演变规律进行深入分析，并探讨其变化原因。

本文采用渭河关中地区11个气象站1951年-2013年的气温和降水资料，运用线性回归、MannKendall 统计检验、集中度和集中期等方法，对该地区年尺度、季节尺度的气温和降水变化进行统计分析和显著性检验，分析其变化趋势、突变特征以及年内分配，并探讨变化原因。

1数据及方法

1.1数据来源

采用渭河关中地区11个气象站1951年-2013年的降水量和气温资料，包括洛川、铜川、天水、宝鸡、武功、西安、华山、略阳、佛坪、镇安，各气象站位置分布见图1。数据资料由中国气象科学数据共享服务网（已经过初步质量控制）下载，并将气温和降水数据处理为全年、春、夏、秋和冬季五个序列，即1月-12月、3月-5月、6月-8月、9月-11月以及12月-翌年2月，分别从年尺度和季节尺度进行趋势分析和突变检验。

2.1.3气温变化原因分析

60年来渭河关中地区气温呈增加趋势，冬季增温尤为明显，气温的突变主要发生在20世纪90年代以后，变化原因主要有自然因素和人为因素。

在全球气候变暖的大背景下，渭河关中地区作为全球增温的组成部分，其气温变化与全球气温变化的趋势基本一致。目前一般认为大气中温室气体浓度的增加，是20世纪全球气候变暖的主要原因[14]。该结论是通过考虑自然强迫因子―例如太阳活动和火山活动，与人类排放温室气体（作为人为因素），对20世纪全球年平均气温的变化进行模拟，利用气候模式检测和归因而得到。当气候模式只考虑自然强迫或只考虑人类活动时，前者模拟不出20 世纪的全球变暖，后者可基本模拟全球变暖趋势，但前50年模拟与观测差异较大；在考虑所有辐射强迫的情况下，模拟与观测的气温变化最为一致[15]。因此，通过以上三种情况对比得出，太阳活动、火山活动和人类因素都对全球气候变暖产生影响，其中，主要原因则是人类排放的温室气体浓度增加[15]。由于大气环流的变异和调整，近50年来中国东部冬季风明显减弱，这也成为引起渭河关中地区冬季气温升高的直接影响因素[16]。

渭河关中地区气温升高同样受到人为因素的影响。 一方面，随着西部经济发展，渭河关中地区人口经济持续增长，温室气体和气溶胶的大量排放，一定程度促进了气温上升；另一方面，地表植被覆盖和土地利用方式的变化同样对渭河关中地区气温变化产生影响。近年来，该地区开展的退耕还林、退耕还草等工程措施，增加林地、草地面积，与之伴随的也有因缺水、城市化导致的植被覆盖的减少，建设用地增加，见表2。这些自然和人类因子或单独作用、或相互结合，影响中国地区地气系统的热量收支，对近地面气温变化造成影响，一定程度上解释了渭河关中地区气温上升现象。

2.2降水变化趋势

2.2.1降水变化趋势分析

对渭河关中地区1951年-2013年的全年及各季的降水序列作趋势分析及突变检测[1718]，该地区年均降水量的最大值和最小值分别出现在1983年和1995年，分别为9748 mm和43417 mm，两者相差54063 mm。年均降水量整体呈现微弱下降趋势，每年约减少0577 5 mm，但拟合度R2值只有0008，减小趋势非常不显著（图4）。

如图4所示，近60年来渭河关中地区降水量总体呈现减少的趋势，降幅为0577 5 mm，而Zc=|-05931|

2.2.2降水变化突变分析

利用MannKendall法对1951年-2013年渭河关中地区年降水量的时间序列进行突变分析，由图5可知，UF和UB曲线的交叉点较气温突变曲线多，且所有点都在置信区域之间。1960年之前的突变点较多，曲线的起伏变化较大；1960年之后的突变点较少，分别是1961年、1968年、2008年和2012年。同时，UF和UB曲线都在临界线以内，说明变化趋势不显著。

从图5还可看出，1961年突变之后降水量呈现波动式变化，在2010年前后又发生突变。有研究表明[19]，随着渭河关中地区资源开发利用，渭北大面积天然林被次生林代替；渭河河谷平原森林植被被农田、经济林、绿化林等取而代之；秦岭北坡在开发后已形成大片的人工经济林、绿化林、农田，以及人工建筑等。下垫面植被覆盖度的改变，影响水文要素分布，对降水的突变产生影响。

图5渭河关中地区降水量的MK突变检验

Fig.5MK mutation test of precipitation in Guanzhong area

2.2.3降水年内分配分析

研究对渭河关中地区的降水的年内分配特征进行分析。采用集中度与集中期为指标，分析渭河关中地区60年来降水量年内分布的特点。如图6所示，渭河关中地区降水的集中度为05左右，说明渭河关中地区的降水相对较为集中。同时集中期主要集中在7月。

渭河关中地区降水的集中度和集中期均没有明显的上升或下降的趋势变化，60年来集中度基本维持在05～06，而集中期也集中在7月，没有出现异常值。可以认为，渭河关中地区60年来的降水量年内分配比较稳定，并没有发生很大的变化。图6渭河关中地区60年来集中度与集中期

Fig.6The degree and time of concentration over 60 years in Guanzhong area

2.2.4降水变化原因分析

渭河关中地区降水整体上呈现下降趋势，但趋势不显著，春季和秋季的下降趋势贡献较大，降水年内分配较为稳定。西北地区，作为气候变暖最明显地区之一，由于气温变暖将导致大气中水汽变化[20]；渭河关中地区位于西北地区东部，水汽在春季和秋季明显减少[20]，使得降水强度降低。有研究表明[21]，在全球变暖影响下，西北东部地区降水量呈减少趋势，这与本研究的降水变化规律一致。林振耀等[22]指出，西北地区降水水汽的来源主要有两方面：一是西风环流，自西边界呈纬向输送；二是源自印度洋的南亚季风。近年来大气环流的调整，西北地区高空风场变化，东部地区的北风增强，来自东南方向的水汽输送则被削弱，这可能是造成西北地区东部降水呈减少趋势的主要原因。这也解释了位于西北地区东部的渭河关中地区的降水减少原因。

同时，人类活动也对降水产生重要影响。一是如宝鸡峡等大型灌区和水库的建设、水土保持、引水灌溉工程等改变了下垫面情况，影响降水量分布；二是由人类活动导致的温室气体排放以及硫化物、气溶胶增加等，增加了区域气候变化的不确定性，从而影响区域降水等水文要素。要全面分析区域气候变化原因，仍需要进行多种要素的综合或定量研究。

3结论

本文利用渭河关中地区60多年的资料，对不同时间尺度的气温和降水变化特征进行趋势分析和显著性检验，并利用集中度和集中期对降水年内分配进行分析，同时探讨了气温、降水的变化原因。得到的主要结论如下。

（1）渭河关中地区年平均气温呈显著上升趋势，增幅为 0.206℃/（10a）。季节上，冬季对该地区气温变暖贡献最大。全年及各季平均气温均发生明显突变，突变时间在20世纪90年代中期，为1995年。

（2）渭河关中地区降水量总体上呈现减少的趋势，每年约减少0577 5 mm，但并不显著。季节上，春季和秋季的下降趋势贡献较大。降水突变点较复杂，在许多年份都有不同程度的突变。降水的年内分配较为稳定，集中度基本维持在05～06，集中期集中在7月。

（3）渭河关中地区气温、降水的变化主要有自然因素和人为因素。自然因素主要有太阳活动、大气环流、季风影响等；人为因素主要是排放温室气体以及改变流域植被和土地利用等，改变下垫面情况，影响水文要素分布。

参考文献（References）：

[1]占车生，乔晨，徐宗学，等.渭河流域近50年来气候变化趋势及突变分析[J].北京师范大学学报：自然科学版，2012，48（4）：399405.（ZHAN Chesheng，QIAO Chen，XU Zongxue，et al.Climate change and mutation analysis in Weihe River in the last 50 years[J].Journal of Beijing Normal University：Natural Science，2012，48（4）：399405.（in Chinese））

[2]和宛琳，徐宗学.渭河流域气温与蒸发量时空分布及其变化趋势分析[J].北京师范大学学报：自然科学版，2006，42（1）：102106.（HE Wanlin，XU Zongxue.Spatial temporal characteristics of the longterm trend for temperature and pan evaporation in the Weihe River Basin[J].Journal of Beijing Normal University：Natural Science，2006，42（1）：102106.（in Chinese））

[3]张宏利，陈豫，任广鑫，等.近50年来渭河流域气温变化特征分析[J].西北农业学报，2008，17（2）：106109，113.（ZHANG Hongli，CHEN Yu，REN Guangxin，et al.The characteristics of temperature variation of Weihe River Basin in Shaanxi Province in recent 50 years[J].Journal of Northwest Agriculture，2008，17（2）：106109，113.（in Chinese））

[4]姚玉璧，张秀云，段志勇，等.渭河源区气候变化及其对水资源的影响[J].干旱地区农业研究，2011，29（5）：247252.（YAO Yubi，ZHANG Xiuyun，DUAN Zhiyong，et al.Climate change of Weihe River source region and its impact on water resources[J].Agricultural Research in the Arid Areas，2011，29（5），247252.（in Chinese））

[5]牛最荣，赵文智，刘进琪，等.甘肃渭河流域气温降水和径流变化特征及趋势研究[J].水文，2012，32（2）：7883，87.（NIU Zuirong，ZHAO Wenzhi，LIU Zengqi，et al.Characteristics and trends of temperature，precipitation and runoff variation of Weihe River in Gansu[J].Hydrology，2012，32（2）：7883，87.（in Chinese））

[6]黄生志，黄强，王义民，等.渭河径流年内分配变化特征及其影响因子贡献率分解[J].地理科学进展，2014，33（8）：11011108.（HUANG Shengzhi，HUANG Qiang，WANG Yimin，et al.Change in runoff seasonal distribution and the decomposition of contribution rate of impacting factors in the Wei River[J].Progress in Geography，2014，33（8）：11011108.（in Chinese））

[7]Gemmer M，Becker S，Jiang T.Observed monthly precipitation trends in China 19512002[J].Theoretical and applied climatology，2004，77（12）：3945.

[8]Xu Z，Liu Z，Fu G，et al.Trends of major hydroclimatic variables in the Tarim River basin during the past 50 years[J].Journal of Arid Environments，2010，74（2）：256267.

[9]Fu G B，Yu J J，Yu X B，et al.Temporal variation of extreme rainfall events in China，19612009[J].Journal of Hydrology，2013，487：4859.

[10]张建云，章四龙，王金星，等.近50年来中国六大流域年际径流变化趋势研究[J].水科学进展，2007，18（2）：230234.（ZHANG Jianyun，ZHANG Silong，WANG Jinxing，et al.Study on runoff trends of the six larger basins in China over the past 50 years[J].Advances in Water Science，2007，18（2）：230234.（in Chinese））

[11]Su B D，Jiang T，Jin W B.Recent trends in observed temperature and precipitation extremes in the Yangtze River basin，China[J].Theoretical and Applied Climatology，2006，83（14）：139151.

[12]王帅，李院生，张峰.近55年渭河流域气温演变规律分析[J].中国农业气象，2013，34（5）：512518.（WANG Shuai，LI Yuansheng，ZHANG Feng.Analysis on spatiotemporal variation of temperature in Weihe River Basin in recent 55 years[J].Chinese Journal of Agrometeorology，2013，34（5），512518.（in Chinese））

[13]刘贤赵，李嘉竹，宿庆，等.基于集中度与集中期的径流年内分配研究[J].地理科学，2007，27（6）：791795.（LIU Xianzhao，LI Jiazhu，SU Qing，et al.Interannual runoff distribution based on degree and time of concentration for rivers[J].Scientia Geographica Sinica，2007，27（6）：791795.（in Chinese））

[14]Houghton J T，Ding Y，Griggs D J，et al.Climate change 2001：the scientific basis[J].2001.[ibm1]

[15]任国玉，初子莹，周雅清，等.中国气温变化研究最新进展[J].气候与环境研究，2005，10（4）：701716.（REN Guoyu，CHU Ziying，ZHOU Yaqing，et al.Recent progresses in studies of regional temperature changes in China[J].Climatic and Environmental Research，2005，10（4）：701716.（in Chinese））

[16]秦大河，丁一汇，苏纪兰，等.中国气候与环境演变（上卷）[M].北京：科学出版社，2005，398454.（QIN Dahe，DING Yihui，SU Jilan，et al.Changes of climate and environment in China（Vol.1 ）[M].Beijing：Science Press，2005，398 454.（in Chinese））

[17]张宏利，陈豫，任广鑫，等.近50年来渭河流域降水变化特征分析[J].干旱地区农业研究，2008，26（4）：236241.（ZHANG Hongli，CHEN Yu，REN Guangxin，et al.The characteristics of precipitation variation of Weihe River Basin in Shaanxi Province during recent 50 years[J].Agricultural Research in the Arid Areas，2008，26（4）：236241.（in Chinese））

[18]徐宗学，张楠.黄河流域近50年降水变化趋势分析[J].地理研究，2006，25（1）：2734.（XU Zongxue，ZHANG Nan.Longterm trend of precipitation in the Yellow River basin during the past 50 years[J].Geographical Research，2006，25（1）：2734.（in Chinese））

[19]张蓉珍，张幸.渭河流域陕西段近50年生态环境演变[J].干旱区资源与环境，2008，22（2）：3742.（ZHANG Rongzhen，ZHANG Xing.The evolution of the ecological environment in Shaanxi Part of Weihe River Basin in recent 50 year[J].Journal of Arid Land Resources and Environment，2008，22（2）：3742.（in Chinese））

[20]杨晓丹.中国西北地区降水变化及其可能原因的诊断研究[D].北京：中国气象科学研究院，2005.（YANG Xiaodan.The characteristics and possible causes of change in precipitation in Northwest China during the recent 50 years[D].Beijing：Chinese Academy of Meteorological Sciences，2005.（in Chinese））

气候变化的原因及分析第2篇

0引言 气候变化已成为当前全球关注的热点问题。监测数据分析结果显示，在全球范围气候变化呈现出温度升高（1906—2005年温度升高0.74℃）、降水时空异质性增强和气候灾害事件频繁发生的特征[1-2]，且有研究[3]预估，2010—2060年，平均气温可能升高1.3℃(1.1~1.4℃)。中国气候变化与全球气候变化保持基本一致的特征，主要指标的变化幅度较全球平均水平略强[4]。陆地是人类赖以生存的环境主体，以“气候变暖”为标志的全球气候变化对陆地生态系统产生了强烈影响[5]，森林、农田、草原作为3大陆地生态系统极易受到气候变化的冲击。目前，国内外有关气候变化对陆地生态系统影响与系统响应的研究主要集中于森林和农田生态系统[6-15]。对于中国而言，草原是面积最大的绿色生态屏障，坚守着森林、农田等其他植被难以延伸的干旱、高寒等自然环境最为严酷、生态环境最为脆弱的广阔地域，中国草原占国土面积的比重和其特殊的地理分布，彰显了其极其重要的国家生态安全战略地位[16]，同时也赋予草原在应对气候变化作用方面的重要性和不可替代性。但是，关于草原生态系统对气候变化响应的研究还较少，近年来才开始受到研究者们的重视，虽然相继有一些探索性的研究成果[17-26]，但与农田、森林生态系统相比，在研究的深度和广度上都略显逊色，亟待进行阶段性总结，以提出未来研究方向。 1温带草原区气候变化趋势、特征及预测研究 1.1温带草原区气候核心要素变化趋势的研究 1.1.1温度升高明显 温度升高是气候变化的主要表征之一，无论在全球还是国家尺度，都有大量的数据可以证明。内蒙古草原区地处北半球，是温度变化最为明显的地带之一，近年来大量的以点代区的研究结果不断支持气温升高的结论。从内蒙古大尺度空间区域来看，吴学宏等[27]选用内蒙古各盟市2~3个记录年代较长的代表性站点，用多年平均气温反映气候冷暖变化的情况，其研究结果显示，20世纪70年代中期以前，气温为负距平较多；70年代后期，气温为正距平偏多，特别是80年代中后期，全部为正距平。这表明20世纪70年代以后，内蒙古地区出现了持续性增暖，80年代以后，增暖趋势明显增强，到90年代，气温呈现加速上升趋势。从局地区域来看，不同生态类型草原区温度也朝着增加趋势发生变化。刘及东等[28]利用呼伦贝尔鄂温克自治旗中心气象站数据代表草甸草原区分析了1959—2006年间的气候变化，结果表明，期间该地区的平均气温总体变化趋势先降后升，1959—1970年平均气温-2.15℃，1971—1980年10年平均温度为-2.28℃，1981—1990年升高到-1.55℃，1991—2000年为-0.74℃，2001—2006年升至0.47℃。可见，从20世纪70年代初开始，该区域的升温趋势非常明显。云文丽等[29]以锡林浩特站为典型草原区代表性气象站，分析了1953—2003年区域平均气温的变化，研究结果表明，期间平均温度在波动中逐渐升高，上升趋势和全球变暖的趋势相一致，50年来气温累计上升大约3.4℃，特别是近20年平均气温累计上升4℃，另对季节变化的分析显示，4个季度的气温都有不同程度的升高，但是冬季和春季气温增加趋势较夏秋季明显。韩芳等[30]利用11个气象站点1961—2007年的气象资料分析了中温性荒漠草原温度的变化情况，研究结果显示，50年来区域年平均气温呈极显著上升趋势，每10年上升0.49℃（50年累积达2.45℃），特别是近20年，是升温最为明显的时段。 1.1.2降水量变化区域差异显著 从大区域尺度有研究表明，在北半球温暖时期，中国东南沿海降水量偏多，西北降水量将减少。温带草原主要分布在中国东北、中北和西北地区，东西和南北跨度较大，降水时空不均匀性明显。从海拉尔气象站数据资料分析来看，草甸草原区降水主要在250~400mm之间波动，降水年际变率很大，多雨年份可以达到少雨年份的2~3倍，其中各年份间春季的变率要明显大于其他季节，从1959—2006年的年降水量变化趋势来看，20世纪60—80年代降水量呈增加趋势，90年代后期呈下降[31]。闫伟兄等[32]对内蒙古典型草原1960—2004年降水量变化的分析结果表明，20世纪70年代末以前，处于正常偏少阶段，80—90年代降水偏多，1998年降水量异常偏多，之后降水明显偏少。但是，从1960—2004年间，典型草原区的年降水量线性变化趋势并不明显。李晓兵等[33]利用荒漠草原区二连浩特、朱日和和苏尼特左旗1961—2000年气象数据分析获知，40年间，年降水量均表现出波动性变化，1961—1982年多数年份的降水量大于多年平均值，而1983—2000年小于和大于多年平均降水量的年份基本持平，总体分析研究的40年中，后20年较前20年相比降水量略有下降，但是总体趋势不明显。 1.2温带草原区主要气象旱灾发生与变化的研究 多年来，干旱一直是制约中国北方地区农牧业发展的主要气象灾害。有研究[34]证实，近50年来中国北方一些地区降水量明显减少，这将预示着干旱的加重，这一趋势和结果必将对农牧业生产造成日益严重的影响[35]。当前，干旱已经成为危及人类生存环境的严重问题，人类可利用水资源的严重匮乏及荒漠化、沙漠化的加剧都是干旱发展的具体表现[36]。关于气象干旱灾害的评估研究方法已有不少报道，如美国广泛应用的Palmer干旱指数[37]、加拿大常用的标准化降水指数(SPI)[38]、中国国家气象中心在旱涝监测中使用的Z指数[39]以及各种模型或集成模型[40]等。需要注意的是，在2006年中国了《气象干旱等级》国家标准，列举并推荐了一系列干旱监测评价的单项指标和综合指标，为中国各地区的干旱等级评价提供了重要的依据和方法。虽然评估气象干旱的指标很多，但是，每种评估方法在应用的过程中都会有区域局限性，对于不同时空尺度的评价，往往需要研究修正模型参数。 旱灾是温带草原地区次数最多、分布范围最广、影响程度最烈的一种气象灾害[38]，对草原牧区的生产和人民群众的生活带来了严重影响。马宗普等[41]从第4纪气候变化和发展规律出发，据此认为21世纪初虽然可能降水量有所增加，但是该时期仍属于干旱期，特别是中国北方将受到干旱灾害的严重威胁，并将诱发或伴生一系列其他自然灾害。另据刘志刚等[42]对锡林郭勒草原气候变化与干旱特征的分析结果表明，1953—2005年的53年中，荒漠草原区气候干旱发生频率占62%，典型草原气候区干旱发生频率达60%，草甸草原气候区干旱发生频率也达51%。大旱年景典型草原气候区发生率最高，53年中出现了13次，占比25%，荒漠草原和草甸草原也都达到11次，占比达21%；与此同时，研究还分析了锡林郭勒草原气候干旱发生的时间分布特征，结果显示，50年代干旱发生较少，各气候区发生频率在30%左右，20世纪60—70年生频率都较高，荒漠草原发生频率最高达80%，90年生频率明显减少，但是，进入2000年以后，干旱又明显增多，达80%。目前，锡林郭勒地区正处在连续干旱时期，自1999—2007年已经连续7年发生不同程度的干旱，其中6年为严重干旱。#p#分页标题#e# 1.3温带草原区气候变化趋势预测的研究 在正确分析和认识气候变化历史的条件下，合理预测评估未来时段气候变化发展趋势，对于寻找全球、国家和区域气候变化适应对策具有重要的指导意义。近年来，中国利用自行研制的全球海气耦合模型，综合IPCC几个模式结果，对全球、东亚以及中国未来100年的气候变化情景进行了预估，分析结果显示，未来50—100年全球地表气温将逐渐增加，而降水在南北极地增加、低纬度地区减少；对东亚和中国地区，未来将表现出一致增暖，亦具有明显的南北差异和季节差异，中高纬度地区增暖大于中低纬度地区，冬春季增暖更为明显。降水变化与全球相比，时空变率较大，预估2070年CO2增倍情况下，中国地区的降水将普遍增多，降水百分率增多的区域中，最大在中国西部，范围从华北西部延伸到新疆，增加幅度预估在20%以上；华南的广东东部和福建西部以及广西东北部也有增加较多的地方；长江中下游地区的降水量变化不大，大部分地区略有增加，少数地方略有减少；东北北部是降水增加较多的区域之一，局地增加量也在20%以上；但是，东北南部至华北北部地区的降水将有一定的减少，减少多的地方数值在-10%以下[43]。盛文萍等[44]利用PRECIS区域气候模式构建并分析了中国区域高分辨率SRES气候变化情境下内蒙古年均温和降水量的变化趋势，研究结果表明，在A2、B22种情景下，内蒙古年平均温度都有明显升高，A2情景增幅大于B2情景，虽然年均温度在21世纪与基础年时期相比有明显升高，但是年均温的全区分布格局在不同时期没有太大变化；同时研究结果还显示，内蒙古年降水量的变化趋势不像年均温在全区的变化那样一致，与基准年时期相比，21世纪初期全区年均降水量有明显降低，A2、B22种情景分别下降27.4%、29.7%，但21世纪中期开始，全区平均降水量又有所回升，到21世纪末，A2、B2两种情景下全区年均降水量分别比基准年下降11.3%、23.6%；未来时段内蒙古的年降水量空间分布极不均衡，高值区分布在大兴安岭—阴山山脉一线的东南缘迎风坡以及嫩江西岸平原，低值区分布在最西部的大陆内部，各降水量带平行于大兴安岭山脉呈东北-西南带状分布；到21世纪末，气候变化将使内蒙古西部地区降水量上升，而东北部和中部偏东南地区下降。 2气候变化对温带草原植被影响与响应的研究 2.1主要气候要素变化对温带草原植被影响的研究 草原地区气候变化以CO2浓度增加，温度升高，降水减少或变化不明显为基本特征，这些变化对温带草原植被产生多方面的影响。 2.1.1CO2浓度CO2浓度升高被认为是气候变暖的主要动因。草原是对CO2增加反应较敏感的生态系统[17]。CO2对草原生态系统产生的影响并非单一因素的线性关系，其作用往往受到其他因子的制约。Parton等[18]研究认为，气候变化和CO2的增多，将提高热带和温带草原的NPP(netprimaryproductivity,NPP)，但是，早在10多年前Melillo等[45]对气候变化下陆地生态系统生产力的模型预测研究却认为，温度和CO2浓度增加将使北半球和温带生态系统生产力增加，然而，随之而来的是系统的生产能力将受到土壤N缺乏的限制。最近Berge[46]发表的有关温带草原的研究结果认为，N不会因为缺乏而成为限制草原植被生产力增加的因素，因为未来气候变化情况下N利用效率将极大降低。Shaw等[47]在加州开展的模拟全球变化的单因素及包括气候变化、降水增加和N沉积在内的多因素试验，试图来回答草原对全球环境变化的响应时，得出了与Berge分析类似的结论，即大气CO2浓度升高抑制植物根的分配，从而降低温度增加、降水增多和N沉积对NPP的积极作用。 2.1.2温度温度变化是气候变化最为明显的因素之一，对草原生态系统有显著的影响。全球变化极大地改变了全球温度与季节气候条件的相应时间[19]。温度升高、气候变暖将加快春天（返青期），并延迟秋天（枯黄期）的到来[20]，这将延长生物的生长期，此过程有助于CO2吸收，从而降低大气中CO2浓度，但是，生物与大气的相互作用又将影响气候[48]，随着生物活性的增强与绿色植被覆盖时间的增长，在干旱地区极易吸收更多的光照，但又没有足够的水分蒸发散热，这将进一步导致温度升高[21]，此过程将是正反馈过程。温度对植物生长期干物质分配的影响取决于不同的物种及其环境，Morgan等指出，在未来温度升高2.6℃，且水分并没有成为限制因子的前提下，美国矮草草原的生产力将呈增加趋势。与此同时，Bachelet等[49]采用平衡模型和动态模型研究的结果表明，温度对草原生产力的积极作用是有极限的，这一极限值为温度升高4.5℃。国内在气候变化对草原影响方面也开展了大量研究，方精云[50]认为草原地区绝大多数植物为C3植物，温度升高对其生长将产生不利的影响；高琼等[51]则指出，不同群落对温度变化有不同的响应机制。 2.1.3降水气候变化当中，降水变化作为影响生态系统的重要非生物因素，通过影响植物的生长，改变物种间的关系，随即影响植物群落的组成和结构，最后影响到生态系统的功能及对气候变化的潜在反馈作用[25,52-54]。草地NPP受降水量及生物温度的影响较大，但是受降水影响更为直接、明显。全球气候变化背景下，半干旱区温度显著增加、降水减少或没有显著变化，相对湿度表现为下降，这意味着大气在向干旱化方向转变，连锁反应的结果是导致土壤朝着干旱化方向转变，自然水分亏缺成为限制草原生产力的重要因素[55-56]。草原生产力不论是在自然状态，还是在人为强烈干扰的情景下，都将会受到降水梯度变化的极大影响[57]。大量研究表明，在中国温带草原区气候变化呈现出“暖旱化”特征，即使在降雨有所增加情况下，都会对草原生产带来不利影响，牛建明[58]基于年均气温增加2℃或4℃，降水均增加20%的2种方案下对内蒙古草原生产力进行了预测研究，结果表明，气候变化使草地生产力明显下降，如果不考虑草地类型的空间迁移，在2种方案下，分别减产约一成和三成，若计入各类型空间分布的变化，减产则高达三成和1/2以上，且荒漠草原的减产最突出。 2.2草原植被对气候变化响应的研究 #p#分页标题#e# 气候变化正在改变植物生长的有效资源和关键条件[59]。气候变化的发生及持续，将打破原有气候格局，一些气候有可能消失，而新的气候可能占据更为广阔的空间，自然生态系统的维持，必须依赖于系统组分的不断自我调节以适应气候变化的步伐[60]。 物候变化是物种响应气候变化的重要表现，近年来已有很多研究报道。气候变化中的温度升高、CO2浓度增加、N沉降以及降水的变化等将通过影响植物的生理过程进而改变物候，变暖加速萌发和开花，但是植物物候响应其他环境变化却是多样的[61]。有研究认为，中国生长季在过去20年间增长了1.16天/年，春天早到0.79天，秋天晚来0.37天，这将增加夏天的温度，但降水变化又影响了植被类型和物候，从分布来看，在中国的东北、北部等都出现了物候期提前的迹象[11]。但也有报道认为，春季物候期推迟而秋季物候期提前，导致生长季缩短。杨晓华等[62]对内蒙古典型草原植物物候变化的研究表明，草本植物春季物候期延迟，结束期（枯黄期）提前，其原因系降水对干旱的内蒙古草原非常重要，是制约植物生长发育的关键因子，气候变暖导致蒸发加剧，在降水减少的条件下，加速了土壤干旱化程度，导致春季物候推后。 气候变化下，不同物种具有不同的生理可塑性，而这种可塑性是植物响应环境变化的重要机制。Goldman等[63]对典型草原的3个物种(Festucalenensis,Potentillaacaulis,P.sericea)开展了水分利用效率的研究。结果表明，在干旱胁迫的平均水平上P.sericea表现出较高的水分利用效率，这预示着未来土壤水分减少的状况下，其丰富度将增加，此结果也进一步说明，物种的丰富度和植被的盖度将对气候变化产生差异性响应[64]。物种对气候变化的响应也将引起群落的变化，而这些过程往往与土壤系统紧密相关[25]，Fridley等[24]研究指出，植被和气候的相互作用实际上是对环境（如土壤结构）和生命过程（竞争和适应）的调谐，他们在英国德比希尔草原上开展了冬季控温、夏季控雨试验，试图解释生态系统通过物种组成的变化来响应气候变化，结果显示，在响应气候温暖、干旱的过程中，通过深根系物种丰富度的增多来弥补浅根系物种丰富度的减少，物种变化主要发生在土壤根系最深和最浅者之间。黄培祐等[65]针对准格尔盆地南缘梭梭群落对气候变化的响应开展了研究，认为气候变化导致干旱区早春期气温波动更加剧烈，当春雨较少且雨日间隔较长时，将引起天气急速升温、表土层水分迅速下降，造成春萌型植物幼苗随之大量夭折，梭梭幼苗补充亦因而受阻，导致准格尔盆地南缘的梭梭种群年龄结构普遍呈衰退趋势，梭梭群落出现逆行演替。到目前为止，大多数研究都集中在气候变化对物种的物候、生理变化及分布范围的影响，然而，物种应对气候变化不是孤立的，而是与其相同或相邻营养水平上其他个体通过互动来共同应对气候变化[26]，这方面的研究将成为未来的重要研究方向。 生产力或覆盖度(NDVI)往往是多种变化的综合表征，是系统对气候变化响应的综合表现。草原生态系统生产力或NDVI对气候变化的响应目前已经有不少报道，中国学者在该方面做了大量的工作。生态系统对气候变化响应的一个重要策略就是通过不同层次水平组分的消长补偿来维持系统稳定性，白永飞等[66]研究认为，内蒙古草原生产力的波动主要取决于6—7月降水的变化，沿着组织水平的提高，生态系统的稳定性不断增强，这种稳定性主要取决于系统组分或官能团的补偿。气候的强烈变化，会导致生产力或NDVI的明显变化，而且不同的类型对不同气候因子的变化会表现出不同的响应特征。马文红、方精云等[22]指出，在干旱区草原（荒漠草原或典型草原），生物量对气候变化的响应主要取决于降水，而在相对湿润的地区，群落生物量对气候变化的响应主要取决于1—5月的温度。同时，他们还深入研究了内蒙古典型草原地上生物量年际（1982—2003年）变化规律，结果显示，群落生产力对气候变化的响应主要体现在生长季，生长季前期群落生物量的上升趋势是对春季气候趋于温暖湿润的响应，而生长季末期生物量趋于减少是对秋季干旱增强趋势的响应[23]。近日，据朴世龙等[67]的研究报道，北美西北大部分地区自20世纪90年代以来植被生产力下降的现象不能由干旱胁迫解释，而是与该地区春季温度下降密切相关。 3结论与讨论 全球气候变化已被普遍接受。目前，气候要素和气候系统的变化幅度、原因及区域分布迥异，且对未来气候变化预测还存在很多不确定性[68]。气候变化已经对中国温带草原区产生较大影响，上文简略综述了温带草原区气候变化特征、趋势及其对植被的影响，从未来基础研究和应用基础研究方向来看，亟需从植被、土壤、人类活动等自然-社会-经济系统多维角深入研究气候变化的影响及系统各要素的响应，尤其重视增强系统气候变化适应能力。纵观前人在草原地区关于气候变化的研究，虽已获得大量研究成果，但仍有一些领域和角度需要开展深入地研究。 （1）加强气候变化点数据分析，重视点与面相结合的研究。目前，国内关于气候变化的研究大多利用气象站的点数据，对认识气候变化特征和规律提供了一定的重要信息，但由于中国温带草原区面积广大，气候变化具有强烈的局地异质性，单靠点数据不足以准确、全面地了解气候各要素在区域上的变化趋势。因此，在未来研究中，亟需选取更多的气象站点，开展大尺度气候变化的时空格局研究和微地形下气候变化的时空一致与异质性研究。 （2）提高气候变化预测精准度，科学评估生态系统脆弱性。气候变化特征的年代和百年尺度分析，有助于认识气候变化规律及其对自然-经济-社会系统的影响。但是，作为核心目标，增强生态系统的气候变化适应能力更具有现实指导意义。因此，引进、借鉴并开发适合中国利用的气候变化预测模型，提高气候变化预测精准度，同时，在科学认识不同生态系统本质属性特征的基础上，做出合理的生态系统气候变化脆弱性评估与生态分险分析，也是当前和未来研究的重要方向。 （3）研究草原植被受影响过程，明晰系统气候变化响应机理。从不同的尺度层次挖掘和阐释气候变化对生态系统影响的机理及草原生态系统，尤其是植被系统响应气候变化的规律，具有重要的现实应用价值。目前，很多定点控制试验多以研究和揭示了气候变化单因子或多因子对植物个体、官能团及群落的影响，在大时空尺度上的研究还相对薄弱，而在气候变化背景下，准确地把握大尺度时空下草原植被变化的特征、规律及对气候变化的响应，将对国家和地方政府制定气候变化对策、生态环境保护对策以及宏观社会经济发展政策等都有重要的意义。#p#分页标题#e# （4）综合气候和人类活动影响，解析草原退化过程与机制。近年来，由于全球气候变化以及放牧等人类活动的影响，温带草原已经开始面临诸多困境，草原生态系统退化、沙化严重，表现为植物小型化、生产力持续衰减等，加之极端气候灾害事件频发，气候变化-放牧利用-草原生态系统之间的相互关系与演化变得更为复杂。因此，研究气候变化和放牧利用等人类活动对温带草原生态系统的影响机理与恢复机制，辨析自然因素和人为因素在草原生态系统退化演变中的贡献率，是认识与保护建设退化草原的研究和实践中亟待解决的热点和难点问题。 （5）开展气象灾害的科学评价，构建灾害预警与应急系统。应进一步加强开展适合草原区及各草原植被亚类的气象灾害等级评价与预测研究，对于草原地区来讲，主要是气象干旱和雪灾等的分析评价，目前，虽然在国际和国内有很多指数供试，但是，局地性比较强，对面积广大、气候-植被-土壤类型复杂的温带草原来讲，还有待进一步商榷与完善。同时，应加强气候灾害预警的研究，结合草原自然、气候等监测系统，建立科学的灾害预警与评估模型，并结合区域社会、经济等状况，开发草原气候灾害应急救助决策系统，为应对气候变化引发的灾害频发，有效增强气候变化适应能力提供决策支持。

气候变化的原因及分析第3篇

关键词 气温；降水；日照时数；气候倾向率；变化特征；甘肃镇原

中图分类号 S162.2 文献标识码 A 文章编号 1007-5739（2016）14-0226-02

自20世纪90年代以来，全球气候变暖幅度明显加速[1]。中国近百年来温度变化与全球平均情况基本相似[2-3]。采用线性回归的数理统计分析方法，对温度、降水和日照资料进行分析，总结气候变化特征及规律，对充分利用气候潜力，趋利弊害，指导农业生产，发展当地经济具有重要的现实意义。

镇原县位于甘肃省东部，地处黄河中游黄土高原沟壑区，是陇东黄土高原的重要组成部分，属北温带大陆性气候，四季分明，日照充足，雨热同季，温差大，降水季节分布不均。干旱、洪涝、冰雹、霜冻等灾害性天气频发，是全县农业生产和经济发展的重要影响因素。本文对镇原县近55年气候变化特征进行分析，总结气候变化规律，旨在为指导当地农业生产提供科学依据。

1 资料来源和分析方法

选取1961―2015年镇原县气温、降水量资料，分年、月、季绘制三线图（平均、线性趋势、5年滑动），同时计算出线性趋势函数y=ax+b（系数a，b由最小二乘法求得）。通过曲线特点及倾向率来分析镇原县气候年际、年代变化特征[4]。

2 气温变化特征

2.1 平均气温变化特征

对镇原县1961―2015年历年平均气温线性变化趋势分析（图1），结果表明：镇原55年平均气温呈极显著上升趋势，气候倾向率为0.39 ℃/10年。55年平均气温为9.7 ℃，最高气温11.1 ℃，分别出现在2006年和2013年，最低气温7.3 ℃，出现在1967年。55年来镇原县气温在缓慢上升过程中有3个明显的时段：20世纪60年代前期，1961―1967年是一个低温阶段，年平均气温最高为1966年的9.0 ℃，最低点为1967年的7.3 ℃；1968―1993年，年平均气温稳定上升到了9.0 ℃以上，仅有2年（1976年8.8 ℃、1984年8.6 ℃）低于9.0 ℃，最高点达到1987年的10.4 ℃；1994―2015年，年平均气温急剧上升到10.0 ℃以上，最高点在2006年和2013年，均达到11.1 ℃。在1997年之前，年平均气温低于55年平均值，呈负距平，自1998年以后，气温明显上升，呈正距平，高于55年平均值。

用3―5月、6―8月、9―11月、12月至次年2月分别代表春、夏、秋、冬季，分析近55年来镇原县各个季节气温变化的趋势。由表1可以看出，四季温度均持续上升，春季气温上升趋势更为明显。近5年平均气温与20世纪60年代相比，春季增温最大，平均气温升幅达2.2 ℃，气候倾向率为0.50 ℃/10年，其他3季升温幅度分别为1.6、1.8、1.3 ℃，气候倾向率分别为0.34、0.35、0.34 ℃/10年，冬季气温上升幅度最小。20世纪90年代以前，四季气温均呈负距平，60年代的低温特点极为明显，距平值达-1.1 ℃；70年代与60年代相比，年代间四季气温均上升1.0 ℃以上，上升幅度最大；90年代与80年代相比气温上升趋势较为缓慢，不同年份变化波动较大；自90年代以后，四季气温均为正距平，气候逐年变暖趋势极为明显。

2.2 气温极值的变化特征

由表2可以看出，55年来高温极值上升幅度较大，年平均最高气温和年极端最高气温的气候倾向率分别为0.61、0.49 ℃/10年，而低温极值上升幅度较小，年平均最低气温和年极端最低气温的气候倾向率分别为0.28、0.29 ℃/10年。年极端最高气温的极值达38.3 ℃，出现在1997年。年极端最低气温的极植为-23.3 ℃，出现在1991年。

3 降水量变化特征

3.1 年降水量变化特征

镇原县55年平均年降水量为501.2 mm，年平均降水量最多为865.1 mm（1964年），最少为323.5 mm（1997年）。由图2可以看出，55年来降水量在波动中减少，线性趋势变化率为-23.6 mm/10年。20世纪60年代为一个多雨时段，其后，在70、80年代，降水缓慢减少，在90年代出现了一个集中少雨阶段，1991―2001年，仅有2年降水量偏多，为正距平，其余年份连续多年为负距平，降水量极为偏少。2004―2009年，再次出现降水量连年偏少的情况。镇原县降水量最多年份比最少年份多出541.6 mm，55年降水正距平的年份共23年，平均正距平量较大，为113.8 mm；负距平的年份共有32年，平均负距平量为-81.7 mm。

3.2 降水季节变化特征

由表3可以看出，降水时空分布不均是镇原县降水的一个显著特征，年降水量主要集中在夏季的7―9月，夏季降水量占全年降水量的57%以上。1961―2015年，镇原县春、夏、秋3季降水量均呈下降趋势，气候倾向率分别为 -5.87、-10.70、-7.80 mm/10年，夏季降水量减少最显著，是导致年降水减少的主要原因。冬季降水呈上升趋势，气候倾向率为7.26 mm/10年。冬季降水量的增加，使春季旱情得以减缓，近几年镇原县的春季干旱比20世纪90年代有减轻。

4 结论

55年来，镇原县平均气温以0.39 ℃/10年的趋势变化率上升，春季气温和高温极值的升幅最为显著，是导致气候变暖的主要因素，其他季节和低温极值的变化率相对较小；年降水量以-23.6 mm/10年的趋势减少，其中夏季降水量的减少是主要原因。

5 参考文献

[1] 何云玲，鲁枝海.近60年昆明市气候变化特征分析[J].地理科学，2012，9（9）：1119-1124.

[2] 王绍武，龚道溢.对气候变暖问题争议的分析[J].地理研究，2001（2）：153-160.

气候变化的原因及分析第4篇

关键词干旱；干旱风险；干旱指数；WRF；云南省

中图分类号P951文献标识码A文章编号1002-2104（2013）10-0095-07

在全球气候以变暖为主要特征的气候背景下，地理位置特殊的云南省在干旱、洪涝和低温冷害等极端气候事件方面面临着更加严峻的考验。云南省由于受西南季风控制，加之地理位置和地形的作用，大部分地区呈现四季不分明、干湿季明显的气候特征。云南天气灾害频发，天气预报难度较大，给当地的社会经济发展带来严重的影响。特殊的海陆分布、奇异的地形和独特下垫面状况铸就了云南特殊的立体气候背景，近年来云南省干旱灾害有明显增加的趋势。据相关记载，1901年以前百年干旱出现的频数都在100次以下，而20世纪干旱出现频数却超过了150次，尤其是20世纪80年代的旱灾增多比较明显[1]。作为当前全球造成经济损失最严重的自然灾害[2-3]，云南省的极端干旱已经严重威胁这些地区的生存环境，引起了水资源严重匮乏、生态环境退化和荒漠化等一系列环境问题[4-5]。干旱作为水文循环及水分分布的极端情形，它的危害早已被人们所认识。干旱灾害的致灾因子是气象因子[6-7]，主要取决于一个地区的降水、气温、蒸发等。因此干旱风险分析主要通过对干旱气象因子分析来完成。国内外许多科学研究针对气象干旱问题进行了大量的区域观测试验和数值模拟研究，得到许多有意义的研究成果[8-9]。传统的统计诊断存在关系不确定以及历史资料缺乏等缺陷[8]，同时云南省地理位置特殊，影响气候异常的因子复杂，因而传统的统计方法很难为气候干旱预测提供较为客观的科学支持。针对云南省气候及干旱风险分析问题，中尺度天气研究与预报Weather Research and Forecasting （WRF）模式系统等一系列区域气候模式能够很好的描述下垫面状况和中小尺度物理过程，能够提供更详细的气候特征，是一种气候灾害因素分析和预测的新方法。

随着城镇化和工业化建设，云南省的土地覆被发生着剧烈改变。城镇化推进过程中因大量农用优等土地被占用导致耕地面积锐减，农业生产结构扭曲，坝区耕地资源持续减少。在推进城镇建设时，存在过多占用坝区耕地、“摊大饼”式发展的现象。随后发起的生态工程建设虽然使得省内生态恶化趋势得到一定遏制，然而这种大规模的造林工程进一步改变了原有的土地覆被状况。大量科学研究证明[10-12]，土地利用/覆盖变化改变下垫面的性质，即地表反射率、粗糙度、植被叶面积以及植被覆盖比例的变化，引起了区域温度、湿度、风速、降水变化，由此引起局地与区域气候变化，进而影响灾害发生频次。本研究在分析云南省近20年的土地覆被变化的前提下，采用中尺度天气研究与预报WRF模式系统对云南省干旱发生风险进行了预测分析，以期能对当前合理部署土地利用，减缓异常气候事件提供指导，并为云南省的灾害预测提供有益的帮助和参考。

邓祥征等：基于WRF模式的云南省干旱发生风险的预测分析中国人口・资源与环境2013年第10期1数据与方法

1.1云南省过去20年土地利用变化趋势分析

云南省地处青藏高原东南侧（100°E-110°E， 23°N-28°N），位于珠江、澜沧江和怒江等六大江河水系的源头和上游，是典型的低纬高原。低纬高原有着低纬地区的气候特点：气温年较差小；季风活动最显著，降水充沛且旱季与雨季分明。又有着高原气候的特点：太阳辐射强而辐射差额小；高原地区比同纬度的平原地区气温要低6-10℃左右；温度昼夜日较差可比同纬度的平原地区高出1-2倍；降水明显受地形影响，一般迎湿润气流的高原边缘是多雨带，而背湿润气流一侧和高原内部，雨量较少。低纬高原既有低纬特征又有高原特点，相应的气候特征也反映出两者的结合。

气候变化的原因及分析第5篇

关键词 雷暴日；气候特征；1971―2010年；河南濮阳

中图分类号 P446 文献标识码 A 文章编号 1007-5739（2014）04-0239-02

濮阳位于华北平原南部、黄河北岸，北临河北省，东接山东省，是河南与外省的重要交汇处，地势平坦为黄河冲积平原，远离海洋，属于暖温带大陆性季风气候，雷暴作为濮阳市常见的气候现象，给当地人民的生活、经济、农业、社会带来了很多的问题。为此，根据当地20世纪70年代至21世纪10年代的气候状况分析濮阳市雷暴日的特征，从而有效地掌握雷暴日发生的规律以及发展趋势，从而减少不必要的气候灾害。

1 雷暴日及其危害

雷暴（Thunderstorms）是在大气不稳定时发生的伴有雷击和闪电的局地对流性天气，雷暴的产生以强烈的积雨云为依托，云中起电形成复杂机制，在冰晶由极化冰雹上碰撞弹回或云滴由极化雨滴上碰撞弹回的过程产生，与对流云同时出现，一般伴随强烈的阵雨、暴雨或冰雹、龙卷风等，是强对流天气的最显著特征，是中小尺度对流性天气系统[1]。雷暴气候的特征具有较大的能量和较强的突发性，因此给人们的生产生活、人身安全和经济财产造成一定的威胁[2-3]。2009年濮阳市发生雷暴气候，巨大的能量使开发区黄埔的一位农民遭受雷击并当场死亡，屋内家用电器也受到雷暴的破坏，损失惨重。

2 雷暴日气候分析方法与意义

2.1 分析方法

基于濮阳市观测站1971―2010年的观测记录、资料等应用公式、图片、表格等对雷暴日气候进行分析，通过对各项数据的统计、对比，利用绝对变率公式V=1/n∑| xi-x |（i=1，2…，n，n为样本数，x为平均值）；线性变化趋势（倾向率）最小二乘法，X（t）=a0+bt；雷暴年频率公式P（%）=（年雷暴日数/雷暴期日数）×100等公式计算、分析当地雷暴日规律。

2.2 分析原则

在数据统计处理和分析的过程中遵循以下原则：一日内发生的雷暴数无论次数多少均以1个雷暴日记录；只有闪电没有雷暴的记录不按照雷暴日统计；对比数据按年代际每10年为一个时间尺度进行比较分析。

2.3 雷暴日分析的意义

根据一个地区多年已发生的气候现象，从雷暴的初、终日及绝对变率入手对当地雷暴日的年、月分布以及变化趋势，雷暴初、终日的候平均气温阈值等方面进行详细的分析，不仅可以摸索到当地雷暴发生的气候规律，而且还能根据现实推测出演变趋势，从而更加深刻地掌握此类天气的特点，极大限度地避免灾害性气候对群众造成的各种危害[4]。

3 初、终雷暴日的特征分析

20世纪70年代初雷日平均在4月22日、最早出现日期3月31日，最晚出现日期为6月1日，绝对变率为15.9，终雷日平均10月1日，最早9月1日，最晚10月29日，绝对变率15.9；80年代初雷日平均在4月19日，最早3月15日，最晚5月29日，绝对变率16.7，终雷日平均在9月26日，最早8月31日，最晚10月31日，绝对变率16.1；90年代初雷日平均在4月21日，最早3月19日，最晚5月31日，绝对变率13.7，终雷日平均在9月29日，最早9月9日，最晚10月20日，绝对变率9.7；21世纪10年代初雷日平均在4月20日，最早3月17日，最晚5月29日，绝对变率为13.3，终雷日平均在9月28日，最早9月11日，最晚10月25日，绝对变率为9.8。

3.1 雷暴日的平均变化趋势和年代际变化特征

根据上述濮阳市20世纪70年代至21世纪10年代的初、终雷暴日的平均值、极值及绝对变率的分析可知：近几十年发生平均初雷日和终雷日较为集中，没有较大变化；初雷日的最早出现日期和终雷日的最晚日期出现提前趋势，20世纪80年代变化最为明显。

3.2 初、终雷暴日的变化趋势

根据上述初、终雷暴日的绝对变率对比，20世纪70、80年代初终雷暴日的平均绝对变率较大，均在16以上；20世纪90年代至21世纪10年代初终雷日的绝对变率降低，均低于14，特别是终雷日均在10以内（图1）。可见初、终雷日的平均日期逐渐稳定，但终雷日的年际差异大。

4 雷暴日的时间分布特征

20世纪70年代雷暴期163 d、频次33次、频率20.2%；80年代雷暴期160 d、频次29次、频率18.1%；90年代雷暴期162 d、频次28次、频率17.3%；21世纪10年代雷暴期161 d、频次30次、频率20.0%。

4.1 雷暴期、雷暴频次的变化特征

由上述数据可知，20世纪70年代雷暴频率明显高于其他年代，平均雷暴期为161.5 d，变化较小但还出现变短趋势；雷暴频率随年际逐渐缩短，平均倾向率每10年减少2.5 d；年雷暴日数平均为30 d，雷暴日的年分布逐渐减少。

4.2 雷暴的月分布

雷暴的月分布集中于5、6、7、8、9月，这是因为受天气热力和动力影响，此期降水量较大，成为濮阳市雷暴日发生频率最高且最旺盛的时期，因此对20世纪70年代至21世纪10年代这几个月雷暴日进行统计分析：5月平均2.2次，6月平均5.6次，7月值最高9.8次，8月平均下降为7.8次，9月平均2.3次。由此看出7月为雷暴最集中的月份，以7月为中心，其他月份都是逐渐下降的趋势（图2）。

5 雷暴初、终日的气温特征

气温是影响雷暴初、终日的主要因素，濮阳市初雷日的气温阀值为9～23 ℃，但突升点在11 ℃，但是11 ℃上初雷暴日的频次概率为6.7%，不到10%，而12 ℃时的雷暴初日频次概率为10%，因此濮阳市初雷暴日的时间应在平均气温稳定通过12 ℃时；濮阳市终雷暴日的平均气温阀值在10～27 ℃，稳定通过14 ℃时终雷暴日的概率为10%，所以濮阳终雷日的时间是平均气温稳定通过14 ℃时。

6 结语

（1）濮阳市的平均初雷日、终雷日的变化不大，但初雷日的最早出现日期和终雷日的最晚日期有所提前；雷暴初、终日逐渐趋于稳定，但终雷日的年际差异较大。

（2）雷暴期变化较小，但出现缩短趋势，平均倾向率为每10年缩短0.5 d；年雷暴日数逐渐减少，平均倾向率为每10年减少2.5 d。7月是雷暴最集中月份频次最高，其他月份都逐渐减少。

（3）雷暴初日对应的平均气温为12 ℃，雷暴终日所对应的侯平均气温为14 ℃[5-6]。

7 参考文献

[1] 郑燕，任学民，亓翠云.莱芜市雷暴日的气候特征[J].安徽农业科学，2007（9）：8607-8608.

[2] 马汝忠.近50年西宁地区暴雨日气候变化特征分析[J].青海气象，2009（6）：15-18.

[3] 周敬荣，曾清江.丽水地区雷暴特征分析[J].河北农业科学，2009（10）：107-109.

[4] 山义昌，王善芳.近40年潍坊地区雷暴日的气候特征[J].气象科技，2004（3）：191-194.

气候变化的原因及分析第6篇

关键词：凝析油；流体相态采收率；试油方法

试油是利用专业的设备和方法对油气层或者是气层是否含有石油进行检测，在进行检测的时候可以通过地震勘察以及钻井测井来进行初步的确定，然后根据压力、温度、水质情况以及地质情况对油层含油多少以及油层压力是多少进行进一步的勘探，这样能够更好的对开发价值进行决定，同时也需要通过进一步的试油来进行决定。试油的时候主要的目的就是要对所试层位是否存在着工业油气流进行掌握，同时也要对试油层的原始面貌和数据参数进行掌握。但是，在不同的勘探阶段，试油的目的和任务也是不同的，同时在进行试油的时候一定要对施工设计进行掌握，同时对井身结构以及相关的试油方法也是要进行掌握。

1 试油过程中存在的问题

凝析油是在对地层中存在的气藏进行开采的过程，由于原有的物质在地层中是在高温和高压的状态下存在的，但是在开采的过程中，由于要在地面进行保存，在这个过程中，压力和温度都是会出现很多的变化，压力和温度出现降低的情况，会导致出现反相冷凝的情况，在这个过程中会出现液体产物，液体产物就被称为凝析油，在这种情况未出现冷凝的气体被称为凝析气井气。很多的油田在形成过程中是半生气体和湿性天然气的，因此，在对油田进行开采的时候在温度和压力降低的情况下会出现冷凝液体，这种液体被称为天然气油。随着勘探工作的不断深入，很多的油田在进行勘探的时候都出现了凝析油。在对含有凝析油的气井进行试油的时候难度相对较大，因为，在这种情况下，气井的液体相态变化是非常的复杂的，同时凝析油在底下的时候是以气体形态存在的，但是在试油的过程中可能因为温度和压力的变化会出现液体凝析的情况，很多的凝析油在试油的过程中可能会出现粘附在岩石上的情况，因此，在进行试油的时候经常不会被发现，这样就会导致价值很高的凝析油出现了很大的损失。在进行试油的时候要尽量提高凝析气藏中的采收率，因此，在进行试油的时候要采取相应的方法，这样才能更好的对地层中是否存在凝析油进行掌握。

2 含凝析油气井试油方法研究

在对含有凝析油的气井进行试油的时候和对常规的油井和气井进行试油有很大的区别，主要是因为含有凝析油的气井在相态变化上有很大的不同。因此，在进行生产的过程中一定要对井底的压力和温度变化情况进行掌握，同时，也要对流体的变化情况进行掌握。对于天然气来说，在温度很低压力很高的情况下，会以纯液态的形式存在，但是，在温度很高压力不论怎样变化的情况下都是会以纯气态的形式存在，在压力和温度变化不稳定的情况下会以气态和液态共存的形式存在。因此在对地层是否存在凝析油进行判断的时候先要对天然气样品进行必要的分析，在天然气的相对密度达到一定的范围，同时甲烷的含量在百分之九十以上，这样天然气的相对密度较高，才有可能存在着凝析油的可能。在对天然气样品进行性质分析的时候要对出现的变化情况进行分析，这样能够更好对天然气相对密度变化情况进行掌握，同时也能更好的对地层是否含有凝析油进行判断。在进行判断的时候可以根据相态变化情况进行分析，在对凝析油进行判断的时候可以根据一定的相态图来进行判断，在进行判断的时候存在着临界点，在温度高于临界点的时候，无论压力是多大，都不会出现液体，在压力低于临界点的时候，无论温度怎样变化，都无法形成气体，因此，在进行判断的时候要对临界点的情况进行掌握，然后对地层中的实际情况进行掌握。在气液两相共存区，当地下油气井的温度处于温度和压力临界点之间时，多组分烃类物系可出现逆凝结和逆蒸发现象。在低压条件下以气态为主，随压力增大达到后，压力继续增大，液相反而减少，到气液两相界限完全消失，成为这种非气非油凝析油气。这与正常蒸发概念完全相反，称之为逆蒸发现象。反之，这个过程与正常凝结现象亦反向，称为逆凝结。凝析气藏的形成正是逆蒸发（逆凝结）相态转变的结果。试油时尽可能放大油嘴、降低井底流压和温度，是确保凝析油产出的最好方法。

3 试油方法的应用实例

G65-1井P22、24号层，井段为1719.2～1708.2m，厚度4.2m，测井解释均为油气同层1、差油层1。6月17日清水全压井油管传输孔，DP41RDX-1弹，孔密16孔m，共射1炮67孔。23日开井测气，采用3mm油嘴，垫圈流量计，介质为水银。日产量持续下降，由4769m3降至360m3。7月5日油套管敞口放喷，喷出井内压井液后地面关井。9日7：00～10日10：00开井，用两相分离器，8mm油嘴测气。日产气17283m3左右，稳定19h、然后地面关井，于11日钢丝作业在深度1696.0m处投放电子压力计。11日18：00～12日22：00开井，用两相分离器，采用临界流量计，8mm油嘴、24mm挡板测气，日产气18322m3，稳定14h，然后地面关井，测得地层压力22.28MPa1696.0m。虽然未见油产出，但测井曲线有油显示，而且分析天然气样品变化，认为地层有凝析油。可以看出，6月20～23日和7月9～12日的天然气性质有明显变化。相对密度有明显升高趋势，轻组分含量降低，重组分含量升高，判断地层可能有凝析油。只是由于7月9日之前，地层处于清水压井状态，流压过高，出现逆蒸发现象，无法产出凝析油。通过分析认为，放大油嘴进一步降低流压后可能有油产出，于是决定关井恢复后，放大油嘴生产。7月16日14：00～17日17：00开井，用两相分离器，采用临界流量计，10mm油嘴、24mm挡板测气，日产气20350m3，日产油0.365t，稳定10h。在平均流压3.1MPa1696.0m，地层温度39.8℃1696.0m时，地层没有油产出；平均流压2.1MPa1696.0m，地层温度34.8℃1696.0m时，有凝析油产出。取出油样。原油相对密度0.7606，粘度0.8mPa・s，凝固点为-15℃，初馏点100℃。

4 结束语

在地层中，天然气通常都是以气态的形式存在的，主要是在地层中温度和压力相对加大，但是，在进行试油的时候会出现温度和压力的变化，这样就会导致液体离析的情况出现。在进行试油的时候采取适当的方法非常必要，同时在进行试油前要对地层的情况进行掌握，这样才能更好的保证试油的效果。在进行试油的时候要对天然气的密度情况进行掌握，同时也要对试油的方法进行提高，这样才能更好的保证试油的效果。

气候变化的原因及分析第7篇

[关键词] 农业 气象灾害 气候变化

[中图分类号] S42 [文献标识码] A [文章编号] 1003-1650（2017）01-0294-01

气候变化及产生的影响是多方面的，有正面与反面之分。尽管气候变化促进我国部分地区农业的发展，但气候变化，对粮食生产产生的负面影响是极大的。如，南方洪涝严重，北方干旱面积增加，局面地区洪涝、干旱加剧，因为气候变暖的原因，加速了作物提前发育，抗寒性减弱，给农业生产带来较大的不稳定性[1]。气象灾害导致气候变化，必然影响农业生产。为此，分析农业气象灾害与气候变化的关系很有必要，便于后续采取预防措施，减少气候变化对农业生产的影响。

1 气候变化总括

气候变化越大，气候状态不稳定，产生气候变化的因素是多方面的，主要是人类在各种经济活动中的人为因素。气候变化给人类带来的影响多方面的，因为气候变化原因，尽管促使部分地^粮食作物增产，而由于局部气候恶化，严重影响了国内粮食生产。气候变化主要对我国农业产生了负面影响，尤其是气候变暖产生的旱灾与涝灾，导致农业产量降低，致使农业发展不稳定。分析气候变化给农业气象灾害造成的影响，采取预防措施，减少因气候变化原因对农业气象灾害产生的影响，现实意义巨大[2]。

2 农业气象受气候变化影响

2.1 农业气象受涝渍影响

我国涝渍地区多发于东南与西北地区，涝渍范围小。东南沿海地区受全球变暖及台风的影响，是我国最严重的涝渍地区。涝渍因为季节不同，分为春季、夏季、秋季的涝渍，尤其夏季涝渍造成的危害是最大的。根据涝渍水分不同，分为洪水、涝害、渍害。洪水受大雨与暴雨影响，导致河水泛滥，毁坏农田与村舍等；涝害集中降雨，致使农田积水，损害农作物，很大程度上影响旱地农作物；渍害由于长时间雨水天气，温度低，阳光照射少，低洼地区长期排水不良，导致土地水分饱和，土壤中水分与空气不均衡，致使农作物产量降低。

2.2 农业气象受干旱影响

干旱成为我国乃至世界面临的重要问题。国内干旱地区多为西南云贵高原与黄淮海平原等，因为气候影响因素，自上世纪开始，我国降水量北方少，南方多。如，黄河流域一直是比较严重的干旱地区。比方雨少，南方雨少，导致北方与南方出现干旱与洪涝。上世纪七十年代由于黄河断流，很大程度上影响了农业生产与生态环境，从这些年比方干旱情况看，我国北方地区旱情加剧，扩大了旱情面积，华东北部地区与华北的干旱面积也在扩大，气候变化下，北方旱情出现了加重趋势。

2.3 农业气象受风雹影响

风雹在我国气象灾害中分布分散且面积广泛，强对气流而产生的一种严峻的气象灾害，出现范围小，强度大，伴随狂风及降水等。我国多发风雹灾害，气象灾害造成了沉重的经济损失，极大影响了农业生产。因为风雹影响因素，上世纪六十年代开始，农业生产受风暴影响面积大。青海地区调整了种植结构，拓宽了种植面积，致使受灾面积越来越大。09年江西因为风雹原因，导致农业受灾面积增大，造成了沉重的经济损失，受灾面积6000多亩，造成7000多万元的经济损失，最严重的一次风雹发生于09年的安徽与河南34个县，小麦倒伏面积300万亩，其余农作物受灾面积超过24000亩，造成16亿的农业经济损失。从上述可见，我国多发风雹，极大程度上危害了农业。

结束语：

我国地域广阔，各地区气候变化存有差异，对我国农业生产与发展造成不同影响。气候变化下，多次出现农业气象灾害，带来沉重的经济损失，要求相关部门高度重视，构建科学的农业气象灾害预警系统，促进农业持续健康发展。

参考文献

气候变化的原因及分析第8篇

关键词：人为驱动力；气温；降水；气候变化特征；新密市

中图分类号：P467文献标识码：A文章编号：16721683（2013）03002106

由人类活动引起的气候变化已经逐步成为深刻影响21世纪全球可持续发展的重大问题。政府间气候变化专门委员会（IPCC）第四次评估报告中明确指出，近100年来（1906年-2005年）全球气温线性增加趋势为074 ℃，这一趋势大于第三次评估报告给出的06 ℃的相应趋势，且目前陆地区域的变暖速率要快于海洋[1]。地球人口的爆炸，尤其是在20世纪内世界城市人口增加了近10倍之多，土地的开发垦殖使得接近一半的陆地已被人类改变和利用[2]。大气中温室气体的浓度明显受到人类的影响，气候分布状况随之改变，而气候变化又作用于人类生存环境，影响经济的发展与社会的进步。所以，近年来地球气候系统变化及其影响己经成为国际社会密切关注的对象。

与发达国家相较，发展中国家基础设施相对落后，在气候变化过程中抵御自然灾害和适应气候变化的能力较低。中国作为典型的发展中国家，气候的区域差异性强，由于自然变化和人类活动带来的气候变化所造成的影响不可忽视[34]，深入研究其气候变化特征具有重要科学意义。

气候变化特征研究的重要内容之一是探讨气候变化的原因，即驱动力因素作用。已有大量研究探讨过某些区域的气候变化特征及其人为驱动力[57]。本文根据河南省新密市气象统计资料和社会经济资料，运用数学分析方法，定量判断影响该地区气候变化的主要人为驱动力，总结对比主要影响因子，综合判断气候变化特征突变前后人为驱动力因子的时空变化特点，为该区域的健康和谐发展提供科学依据。

1资料来源及研究方法

本文利用的1971年-2010年气温及降水量数据来源于新密市气象局；1981年-2008年社会经济资料数据均来自新密市统计局《新密市统计年鉴》及新密市水务局。研究采用的方法主要为MannKendall突变检验法及灰色关联分析法。

在时间序列分析中，MannKendall检验是一种常用的突变检测方法，能够从定量的角度分析序列在某段时间内的上升或下降趋势，且明确突变的开始时间及区域，是一种适用于水文、气象等非正态分布数据的非参数检验方法[810]。主要计算公式介绍如下：

对于具有n个样本量的时间序列x，构造一秩序列：

Sk=∑k1i=1ri（k=2，3，…，n）（1）

其中，ri=+1，当xi>xj

0，当xi≤xj（j=1，2，…，i）（2）

在时间序列随机独立的假定下，定义统计量：

UFk=[Sk-E（Sk）]1var（Sk）（k=2，3，…，n）（3）

式中：UF1=0，E（st），var（st）是累计年数Sk的均值和方差。UFk为标准正态分布，是按时间序列x顺序计算出来的，给定显著性水平α，若|UFk|>Uα，则表示序列存在明显的趋势变化。同理，可按时间序列x逆序计算出UBk，且使UBk=-UFk。

灰色关联度分析是对于一个系统发展变化态势的定量描述和比较。关联度是对两个系统或因素间关联性大小的度量，它描述系统发展过程中因素间相对变化的情况。对一个灰色系统进行分析研究时，要先解决如何从随机的时间序列中找到关联性、计算关联度，以便为因素判别、优势分析、决策提供依据。主要计算步骤包括原始数据变换、关联系数计算、求关联度、排关联序[11]。

数据变换方法采用均值化变换，经变换的母序列{x0（k）}与子序列{xi（k）}关联系数L0i（k）由下式求出：

L0i（k）=Δmin+ρΔmax1Δ0i（k）+ρΔmax（4）

其中：Δ0i（k）为两个比较序列的绝对差值，即Δ0i（k）=|x0（k）-xi（k）|（1≤i≤m）；Δmax和Δmin分别表示所有比较序列各时刻绝对差值中的最大值与最小值。一般取Δmin=0，ρ为分辨系数，本文取为01。

两序列关联度用两个比较序列各时刻的关联系数平均值计算，即：

r0i=11N∑N1k=1L0i（k）（5）

式中：r0i为子序列i与母序列0的关联度，N为比较序列的长度。

最后将m个子序列对同一母序列的关联度按大小顺序排列，组成关联序，记为{x}，反映各子序列对母序列的优劣关系。

2新密市气候变化特征

新密市隶属河南省省会郑州，多年平均气温147 ℃，多年平均降水量约为663 mm，历史最大、最小年降水相差784 mm，年际变化量较大，属典型的半湿润半干旱气候区。由于受季风气候的影响，降水量时空分布不均：时间上表现为夏季集中、春秋不足、冬季偏少，空间上表现为米村-岳村以北及王村-大隗以南山区降水较多，大于675 mm，中部与东部河谷平原较少[12]。

2.1气温变化特征分析

2.1.1年代际变化

由表1中新密市不同年代四季平均气温可以看出，无论是年代平均气温还是各季平均气温在20世纪70年代与80年代都相差不大，80年代以后逐渐上升。21世纪初较20世纪80年代，年代平均气温上升近12 ℃，春、夏、秋、冬季平均气温分别上升近19 ℃、09 ℃、08 ℃、13 ℃，其中80年代到90年代各平均气温增幅异常明显。

表1新密市各年代年和各季平均气温

Table 1The annual and seasonal atmospheric temperatures

of last several decades in Xinmi

（℃）年代1年代平均

2.2降水变化特征分析

2.2.1年代际变化

表2显示了新密市20世纪各年代四季平均降水量。可以看出，新密市年平均降水量从20世纪70年代至80年代有所增加，而后至世纪末逐渐减少，21世纪初又逐渐增加，较20世纪90年代增加近92 mm。春季平均降水量从70年代至90年代逐渐增加，在90年代最大，而后至21世纪初呈减少趋势，减少近24 mm。夏季平均降水量各年代变化趋势与年代平均降水量变化一致，21世纪初较20世纪90年代增幅明显，平均降水量增加近116 mm。秋季平均降水量各年代之间整体呈减少趋势，但变化不是很明显。冬季平均降水量整体变化幅度不大。

3新密市气候变化人为驱动力因子分析

3.1人为驱动力因子指标体系

本文结合新密市气候变化的人为驱动力指标，并考虑数据资料搜集的限制性，构建了生产过程、消费过程和生活过程三个一级指标，见表3、表4。一级指标是影响新密市气候变化的人为驱动力的总类；在一级指标下的二级指标中细化了不同总类下的人为驱动力指标。其中影响气温的二级指标有14个，影响降水的二级指标有10个。这些指标间存在一定关联性，且较全面地阐释了新密市气温变化及降水量变化的主要人为驱动力影响因子。

3.2人为驱动力因子识别

根据文中新密市气候变化人为驱动力指标体系内容，结合灰色关联分析方法及原理过程，运用DPS软件对指标进行处理，从气温变化和降水量变化两方面分析其人为驱动力因子。人为驱动力因素对1971年-2008年新密市气温变化及2000年-2008年降水量变化的灰色关联度计算结果见表5、表6。

从表5中可以看出，人为驱动力因子与气温变化的关联度排序为：人口密度>总人口数>粮食作物播种面积>年末耕地面积>大牲畜存栏头数>工业用电量>第一产业总产

序号1因子1关联系数X111人口密度10.973 3X101总人口数10.956 5X51粮食作物播种面积10.899 1X41年末耕地面积10.879 5X61大牲畜存栏头数10.726 6X71工业用电量10.594 8X11第一产业总产值10.577 9X81农村用电量10.541 5X131在岗职工年平均工资10.530 5X141农民人均纯收入10.519 8X31人均生产总值10.510 4X21工业总产值10.494 3X121全社会固定资产投资10.477 0X91民用汽车拥有量10.439 4值>农村用电量>在岗职工年平均工资>农民人均纯收入>人均生产总值>工业总产值>全社会固定资产投资>民用汽车拥有量。对新密市气温变化影响最大的因素是人口密度，关联系数达到0973 3，粮食作物播种面积、年末耕地面积、大牲畜存栏头数与其关联系数也都在07以上，工业用电量、第一产业总产值、农村用电量、在岗职工年平均工资、农民人均纯收入、人均生产总值与其关联系数在0.5以上。可见，人口密度快速增长是新密市气温变化的主要动力，其次是农业发展，能源消耗也对气温变化有较大的贡献。

表6新密市人为驱动力因素对降水量变化的灰色关联度

Table 6The gray relational grade of anthropogenic

driving forces to precipitation change in Xinmi

序号1因子1关联系数总人口数10.510 6Y11年末耕地面积10.438 4Y31农业用水量10.390 5Y81建成区面积10.385 8Y41工业用水量10.338 5Y51生活用水量10.333 5Y71城市化率10.306 5Y101人均公共绿地面积10.277 5Y21有效灌溉面积10.238 8Y91道路铺装面积10.210 7表6显示，人为驱动力因子与降水量变化的关联度排序为：总人口数>年末耕地面积>农业用水量>建城区面积>工业用水量>生活用水量>城镇化率>人均公共绿地面积>有效灌溉面积>道路铺装面积。对新密市降水量变化影响最大的因素是总人口数，关联系数达到0510 6，年末耕地面积、农业用水量及建成区面积与其关联系数也都在04左右，人均公共绿地面积、道路铺装面积等与降水量变化的关联系数较低。综上所述，人口及社会工农业发展状况是新密市降水量变化的主要动力，下垫面性质对其影响较小。

4气温突变前后人为驱动力因子变化分析

如前文所述，1971年-2010年新密市年降水量未出现突变的时间区域，因此本文只对气温突变前后人为驱动力因子进行了比较分析。

4.1气温突变前人为驱动力因子识别比较

对数据均值化处理，计算在ρ=01时，新密市各人为驱动力因子与气温变化的绝对差值，得到表7，其中所有子序列和母序列各时刻绝对差值最大值Δmax为2328 5，是1993年气温和全社会固定资产投资的绝对差值。由此可知，气温和14个驱动力因子间的绝对差值中有8个因子序列的最大值都出现在1993年，如：工业总产值、工业用电量、农村用电量、农民人均纯收入等，说明在1993年气温变化和各驱动力因子变化差异达到突变前的最大值。

8以上。此外，总人口数、在岗职工年平均工资、民用汽车拥有量、全社会固定资产投资等也具有较高关联度。1980年以来，新密市的主要经济社会指标均取得显著变化，国内生产总值（GDP）保持年均2125%的增长速度，但发展不平稳，1990年以前发展比较缓慢，以后增长速度加快。20世纪90年代初期，新密市全市的农业产值保持年均1074%的增长速度，这些发展过程中的人为力量给城市气候带来了影响。

4.2气温突变后人为驱动力因子识别比较

和前述内容一样，首先对新密市气温突变后的各指标因子进行均值化处理。鉴于篇幅限制，对均值化处理结果及气温与人为驱动力因子绝对差值统计表在此不再展现，其中最大差值Δmax=2.780 6。当分辨系数ρ=01时，得到新密市各人为驱动力因子与气温变化的关联度，见表9，从中发现人口密度与气温变化关联度最高，关联系数达0918 7。总人口数、年末耕地面积、粮食作物耕地面积、农村用电量的关联度紧随其后，即在关联度最高的前五位驱动力因子中，在农业发展、能源消耗等方面对气温变化的影响最明显。

与突变前相比较，发现人口密度和农村用电量的增加与气温变化的关联度显著提升，分别由突变前的第三位（0833 1）、第十二位（0367 4）提高到突变后的第一位（0926 5）、第五位（0781 6），同时粮食作物播种面积和大牲畜存栏头数的关联度值由突变前的第一、二位下降到突变后的第四、六位。可以看出目前新密市的农业及畜牧业发展不容乐观。另外，民用汽车拥有量、全社会固定资产投资的关联度值也有显著下降。

本文利用新密市1971年-2010年的气温、降水资料及1981年-2008年社会经济资料，运用MannKendall突变检验和灰色关联分析法对新密市气候变化特征进行了趋势及突变分析，对其人为驱动力因子进行了识别，主要得出以下结论。

（1）近40年来新密市气候变化特征表现为年、季平均气温持续上升，年平均降水量并没有明显的增加或减少趋势。突变检测结果显示，1993年发生气温上升突变，1993年以后为突变的时间区域；1982年和1999年降水量出现增加突变，但并未出现突变的时间区域。

（2）人口密度快速增长是新密市气温变化的主要动力，其次是农业发展，能源消耗也对气温变化有较大的贡献；人口及社会工农业发展状况是新密市降水量变化的主要动力，下垫面性质对其影响较小。

（3）新密市气温在突变前，农业发展、经济社会发展对气温变化作用明显，贡献较大，为主要影响因素。气温突变后，农业发展仍然对气温变化的影响最明显，其次能源消耗等方面对气温变化的影响程度有所提升。

参考文献（References）：

[1]IPCC，Summary for Policymakers of Climate Change 2007：The Physieal Scienee Basis.Contriburion of Working Group to the Fourth Assessment Report of the Intergoveental Panel on Climate Change[M].Cambridge：Cambridge University Press，2007.

[2]丁一汇，任国玉.中国气候变化科学概论[M].北京：气象出版社，2008：19.（DING Yihui，REN Guoyu.Science Overview of Climate Change in China[M].Beijing：China Meteorological Press，2008：19.（in Chinese））

[3]McCarthyJ J，Canziani O F，Leary N A，et al.Climate Change 2001 Impacts，Adaptation，and Vulnerability.Contribution of Working Groups Ⅱ to the Third Assessment Report of the Intergovermental Panel on Climate Change[M].Cambridge，UK：Cambridge University Press，2001.

[4]夏军，左其亭.国际水文科学研究的新进展[J].地球科学进展，2006，21（3）：256261.（XIA Jun，ZUO Qiting.Advances in International Hydrological Science Research[J].Advances in Earth Science，2006，21（3）：256261.（in Chinese））

[5]王宁练.冰川平衡线变化的主导气候因子灰色关联分析[J].冰川冻土，1995，17（1）：815.（WANG Ninglian.Grey Relational Analysis of the Leading Climatic Factor Influencing the Changes of the Equilibrium Line[J].Journal of Glaciology and Geocryology，1995，17（1）：815.（in Chinese））

[6]白晶.秦岭南北气候变化特征及人为驱动力差异分析[D].陕西师范大学，2011.[ BAI Jing.Anlaysis on the Climate Change Status and the Human Driving Force in Guan Zhong and Shaannan Region[D].Shaanxi Normal University，2011.（in Chinese））

[7]许云锋，左其亭.塔里木河流域气候变化与径流变化特征分析[J].水电能源科学，2011，29（12）：14.（XU Yunfeng，ZUO Qiting.Analysis of Characteristics of Climate Change and Runoff Variation in Tarim River Basin[J].Water Resources and Power，2011，29（12）：14.（in Chinese））

[8]陈燕飞，张翔.应用推理公式推求不同形状小流域设计流量[J].水电能源科学，2012，30（6）：68.（CHEN Yanfei，ZHANG Xiang.Longterm Variation Trend and Sustainability Analysis of Precipitation，Evaporation and Runoff in Hanjiang Basin[J].Water Resources and Power，2012，30（6）：68.（in Chinese））

[9]Jiang Yan，Zhou Chenghu，Cheng Weiming.Streamflow Trends and Hydrological Response to Climatic Change in Tarim Headwater Basin[J].Journal of Geographical Sciences，2007，17（1）：5161.

[10]赵锐锋，陈亚宁，李卫红，等.1957年至2005年塔里木河干流径流变化趋势分析[J].资源科学，2010，32（6）：11961230.（ZHAO Ruifeng，CHEN Yaning，LI Weihong，et al.Trends in Runoff Variations of the Mains Tream of the Tarim River during the Last 50 Years[J].Resources Science，2010，32（6）：11961230.（in Chinese））

[11]陈林，王磊，张庆霞，等.风沙区不同土地利用类型的土壤水分灰色关联分析[J].干旱区研究，2009，26（6）：840845.（CHEN Lin，WANG Lei，ZHANG Qingxia，et al.Analysis on Grey Correlation Degree of Soil Moisture Content under Different Land Use Types in WindBlown Sand Area[J].Arid Zone Research，2009，26（6）：840845.（in Chinese））

气候变化的原因及分析第9篇

关键词自动站;人工观测;气温;比较分析

中图分类号 P416 文献标识码B文章编号 1007-5739(2009)11-0321-01

为了提高大气监测能力,我国从2001年启动了大气监测自动化系统一期工程。由于自动站与人工观测2种观测体系的观测原理、观测采样时间不同,其观测结果可能会有差异。这种差异将影响我国气温资料序列的均一性,从而影响天气预报和气候变化研究的结果。如何把差异的大小控制在气象业务所允许的范围内以确保历史观测资料的连续性是自动站观测资料应用上面临的问题。为此,国内外许多学者对自动站和人工观测2种资料进行了对比分析和研究,结果表明:气温自动观测仪器的引入,导致台站观测月和年的平均气温增加0.2~0.3℃。而太阳辐射对不同仪器的影响是导致其差异的主要原因。然而研究选取的自动气象站地理环境不同,研究结果也有不一致的地方。如熊安元等利用青海省刚察站分析自动站与人工站观测的最高气温的差异分析结果与王颖等对利用河南省郑州站资料以及美国的研究结果就不太一样。观测资料中系统误差其均值不为零,直接影响气候变化的研究结果。笔者针对内蒙古索伦区域特定的地理环境,利用自动站与人工观测气温数值进行比较分析。

1材料与方法

对内蒙古索伦国家基准气候站2007~2008年自动气象站与人工站观测的差值及月(年)平均值进行对比分析。对比差值是表示自动站与人工观测之间差异的指标。对比差应保持在±0.2℃之间。设Ui为第i次人工观测值,Ai为第i次自动站观测值,则第i次的对比差值为:

Xi=Ui-Ai (1)

设某月(年)内2种观测共获取n个有效的对比差值,则对比差值的月(年)平均值为:

X=(∑Xi)/n(2)

2结果与分析

2.1日变化

根据内蒙古索伦国家基准气候站自动观测的2008年的观测样本(每个样本包括24次气温观测数据),按照公式(1)、(2)计算每天逐时比较年平均值。结果发现,1d中逐时的对比差年平均值均为负值,说明同一时次自动观测气温的年平均值比人工观测的要高。呈现了3个阶段的特征:23∶00~次日09∶00各时次对比差变化不大,较为稳定;9∶00~16∶00各时次对比差值线性增大,也就是说明自动观测的气温与人工观测气温差值加大,在15∶00~16∶00间达到最大偏差;16∶00~23∶00各时次对比差逐渐减小,自动观测的气温与人工观测气温差值在逐时减小。

2.2对比差的季节变化

选6月作为夏季代表月,1月作为冬季代表月。利用公式(1)、(2)计算1月和6月人工和自动24次气温观测资料的每1时次的对比差月平均值。根据计算结果绘制冬、夏季代表月平均气温对比差的逐时变化。从中可以发现:1d中对比差的月平均变化趋势与年平均变化趋势类似,3个阶段变化的时间区间基本一致,数值上夜间23∶00~9∶00期间差值变化不大。白天9∶00~23∶00期间的对比差数值是夏季明显大于冬季。

2.3气温对比差变化趋势的原因分析

根据以上分析结果,对自动站与人工观测气温偏差的原因进行了分析,初步认为:①测量元件的精度及对气温变化响应的灵敏度造成偏差。气温对比差逐时日变化都呈现3个阶段的相同的变化趋势,在气温快速升温阶段(9∶00~16∶00)和快速降温阶段(16∶00~23∶00)两者差值快速变化,不同的测量元件对气温的变化量具有线性(指数)放大或缩小作用,造成当气温变化量较小时对比差比较接近,而变化量较大时对比差则显著增大。②观测时间差异。按照地面观测规范,常规观测时间为正点观测前10min,自动站观测时间为正点,二者相差10min,从而造成在白天气温升温和降温幅度较大期间,自动站与人工观测气温值差值会逐时加大和逐时减小,在夜间23∶00后气温波动较小时基本保持稳定。③太阳辐射差异。由于夏季的太阳辐射强度明显高于冬季,因此夏季白天气温对比差明显大于冬季。④观测场地的小气候差异。使用同一型号的自动站,当观测场环境差别较大时,两观测站常年风速、气温等差异较大。结果分析可能是观测场小气候的差异造成两站自动站观测与人工站观测之间呈现相反符号的年平均对比差值。

3结论与讨论

通过研究发现,对比差的日变化趋势基本一致,仅受太阳辐射的影响,夏季对比差值明显大于冬季。观测时间的差异也是造成两者差异的主要原因之一。常规观测时间为正点观测前10min,自动站观测时间为正点,二者相差10min,若白天气温升温和降温幅度较大期间,自动站与人工观测气温值差值会逐时加大和逐时减小,在夜间23∶00后气温波动较小时基本保持稳定。至于年平均对比差值呈现相反符号的现象,初步分析原因之一可能是受特殊的观测场地的小气候影响,影响的具体气候因素或其他原因有待进一步深入研究和探讨。人工和自动观测资料的误差各地都有存在,应引起足够重视,特别是以自动观测为主以后,人工与自动观测资料的稳定连续性处理上应建立规范的工作流程,对资料进行订正,以保证气温资料分析时前后的连续和稳定性,以免对气候变化诊断与模拟等研究和业务工作造成影响。

4参考文献

[1] 吴慧,陈小丽.海南省四十年来气候变化的多时间尺度分析[J].热带气象学报,2003,19(2):213-218.

[2] 郭锡钦,曾书儿,王金钊.自动气象站的动态试验及其测量准确度[J].应用气象学报,1994,5(2):176-183.

[3] 郭锡钦,曾书儿,王金钊.有线综合遥测站现场对比试验结果[J].气象,1994,20(5):24-27.