张家川县近40年气温、降水变化特征研究

冯祥

摘要 根据张家川国家气象观测站1980—2019年每月气温和降水资料，详细分析了张家川近40年的温度和降水量变化情况。基于此，统计分析了张家川气候变化的特征。结果显示：张家川气候在20世纪90年代出现过突变，张家川的气温逐渐升高，但是降水量开始减少。根据年平均最高气温和年平均最低气温天数可知，全年气溫偏冷的概率逐渐降低，相反高温概率逐渐上升，降水量偏少的概率与气温偏冷的概率变化存在相似的趋势。

关键词 气候突变;气温;降水

中图分类号：P468 文献标识码：B 文章编号：2095–3305（2021）07–0064–03

气候对人们生活和生产具有重要影响，随着全球气温升高，人们对气候环境的关注日益增加。根据国内一些气候学家对我国气候变化规律的研究，全国大部分地区气温出现升高趋势，降水量则出现减少趋势。例如，林学椿等[1]通过研究我国气候变化规律可知，我国年平均气温以每10年0.04℃的倾向率上升，但降水量以每10年12.66 mm的速度减少。气温升高和降水减少不仅会导致人们的生活环境变得越来越恶劣，还会导致荒漠化，侵占农作物种植土壤。因此，研究地区气温和降水量变化特征，有利于提高气候预报的准确率，同时还能防灾减灾。

1 资料与方法

1.1 工程概况

张家川回族自治县位于甘肃省东南部、天水市东北部，平均海拔2 011.4 m，正常年景年降雨量约519.3 mm，年平均气温8.1℃左右[2]。基于张家川国家气象观测站近40年的统计数据，分析张家川地区气温和降水的变化特征，分析张家川不同季节和时段的气温与降水变化规律，分析气温和降水对当地农作物的影响，为当地开展农业活动提供一定的指导。

1.2 研究方法

本次研究的所有资料主要来自张家川国家气象观测站数据。统计方法如下：

（1）将张家川近40年的气象数据按照季节统计分析，作出平滑曲线图;

（2）以10年为一个阶段，对张家川不同年代、不同季节的要素特征变化趋势进行统计作图;

（3）对历年变化趋势采用多项式（3阶）的非线性拟合，且计算得出趋势线具体表达结果[3]。

2 气温、降水变化特征研究

2.1 气温变化特征

2.1.1 年平均最低气温 根据气象站统计数据，将张家川近40年的年平均最低气温和每年的四季平均气温作图（图1）。整体来看，张家川年平均最低气温呈上升趋势，冬季平均最低气温变化趋势不明显，而夏季平均最低气温明显升高。张家川春秋两季的最低平均气温相差不大，秋季平均最低气温要略高于春季。

2.1.2 年平均最高气温 根据张家川近40年平均最高气温变化趋势图（图2）可知，张家川冬季平均最高气温波动较大，从整体上看，呈现微弱的升高趋势。夏季平均最高气温则升高趋势明显，其平均最高气温在20世纪90年代后超过了25℃。与平均最低气温相反，张家川春季平均最高气温要稍高于秋季平均最高气温。

2.1.3 气温变化特征分析 结合图1和图2可知，张家川气温变化是逐渐上升的，且在20世纪80年中期开始出现剧变，升温明显。到90年代中期，张家川气温升高超过了0.05显著性水平的临界线，反映了张家川气温上升的趋势非常明显，特别是年平均最高气温，上升高达6℃。1994年前后是张家川气温突变的关键节点，通过与西北地区气温变化对比分析可知，其气温变化特征非常相似，但是张家川地区气温突变发生的时间要比西北地区晚5年左右[4]。进一步分析张家川在气温突变前后的气温距平可知，1994年前的气温距平序列的均值为-0.3℃，而1994年后的平均气温距平的相应值为0.7℃。结合对张家川年平均气温多项式拟合结果来看，其相关系数为0.806，在今后几年，其气温还将会出现上升的趋势[5]。

2.2 降水变化特征

2.2.1 降水的年际变化特征 根据张家川近40年降水量变化情况（图3）可知，近40年来，张家川降水量呈下降趋势，特别是冬季降水量，几乎是逐渐减少。夏季降水量在不同的年份变化非常大，但可以看出，其降水总量在不断下降。张家川秋季降水量要大于春季，处于夏季与冬季之间。

2.2.2 降水量变化特征分析 根据降水量变化趋势图可以看出，在1986年、1992年、2013年，张家川降水量发生了明显的突变。在近40年内，张家川降水量呈现出锯齿状的变化趋势，20世纪90年代整体出现下降趋势，但21世纪初期，其降水量又开始增加。结合降水量距平数据可知，1994年超过了0.05显著性水平的临界值，说明90年代张家川降水量下降趋势非常明显，且该地区开始进入降水异常减少时期，直到1998年才开始出现增加趋势[6]。张家川位于天水市北部，其降水突变持续时间将近5年。根据气温变化趋势可知，在变暖之前，张家川降水距平百分率的均值为3.9%，而变暖后的降水距平百分率均值为-10%。此外，张家川地区的降水距平百分率自20世纪90年代后开始逐渐下降，变暖前后的降水距平百分率相差高达14%。这反映了张家川在气候变暖后，降水量也开始减少。但是在进入21世纪后，张家川降水又开始增加，根据多项式拟合趋势可知，自2003年以后，张家川年总降水量逐渐增加。因此，张家川今后几年的降水量还会持续增加，同时随着气温的上升，该地区将会出现湿热化的趋势[7-9]。

3 结束语

20世纪90年代初期，张家川气温和降水都发生了突变，该地区开始进入显著变暖时期，且变暖后的平均气温较之前要高1℃～2℃;此外，降水量的变化使张家川地区开始进入降水显著减少时期，且降水距平百分率降低接近14%，持续时间长达5年之久。这表明张家川地区气温和降水的概率出现了显著变化。

气候变化会对地区的农业生产造成一定的影响。特别是北方地区，气温升高，天气变暖，会缩短冬小麦和油菜的生长周期。根据当地农业生产数据分析，20世纪90年代后，张家川地区冬小麦平均生长周期要比80年代少10 d左右，而冬油菜等农作物的整个生长周期减少了1个月左右。由于变暖，冬油菜在冬季生长周期缩短了约24 d。随着气温升高，冬小麦和冬油菜的死亡率也逐渐下降，冬油菜能够在不利的气候条件下缩短生长周期，农民开始对其进行推广种植。但是，暖冬也会导致冬小麦等作物的春化作用不足，发育不良，影响作物产量。不仅如此，气候变暖为田间病、虫等提供了良好的滋生条件，加重了田间管理任务。随着气温升高，降水量也逐步增加，张家川地区的湿热化问题加剧，对人们的生活环境和农作物生长均造成一定的影响。

參考文献

[1] 林学椿，于淑秋.近40年我国气候趋势[J].气象，1990（10）：16-22.

[2] 高蓓，栗柯.陕西近40年气候变化特征分析[A].中国气象学会.中国气象学会2005年年会论文集[C].中国气象学会：中国气象学会，2005.

[3] 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）：78-83，87.

[4] 赵传成，王雁，丁永建，等.西北地区近50年气温及降水的时空变化[J].高原气象， 2011，30（2）：385-390.

[5] 单红洮，王建民.甘肃中部地区降水量和气温变化特征分析[J].沙漠与绿洲气象， 2007（1）：20-23，31.

[6] 白冰，薛万孝，孔令旺，等.甘肃省1963—2012年气候变化特征[J].高原山地气象研究，2013，33（2）：41-45.

[7] 陈帆.甘肃省镇原县近55年气候变化特征分析[A].中国气象学会.第33届中国气象学会年会 S14 提升气象科技创新能力，保障农业丰产增效[C].中国气象学会： 中国气象学会， 2016.

[8] 邢轶兰，邸利，何毅，等.1960—2013年甘肃省气温、降水变化特征分析[J].中国农学通报，2015，31（23）：175-181.

[9] 赵一飞，张勃，汪宝龙，等.近54a来甘肃省河东地区气候时空变化特征[J].干旱区研究， 2012， 29（6）： 956-964.

责任编辑：黄艳飞

Study on the Change Cha-racteristics of Temperature and Precipitation Changes in Zhangjiachuan County in the past 40 years

FENG Xiang （Zhangjiachuan County Meteorological Bureau， Tianshui， Gansu 741500）

Abstract Based on the monthly tempe-rature and precipitation data of Zhangjiachuan National Meteorological Observatory from 1980 to 2019， the changes of temperature and precipitation in Zhangjiachuan in recent 40 years are analyzed in detail. Based on this， the characteristics of climate change in Zhangjiachuan are statistically analyzed. The results show that there was a sudden change in the climate of Zhangjiachuan in the 1990s. The temperature of Zhangjiachuan gradually increased， but the precipitation began to decrease. According to the number of days of annual average maximum temperature and annual average minimum temperature， the probability of annual cold temperature gradually decreases， on the contrary， the probability of high temperature gradually increases， and the probability of less precipitation has a similar trend with the probability of cold temperature.

Key words Climate mutation; Wei River basin; Temperature; Precipitation