王素艷，鄭廣芬，楊建玲，李　欣，張　智，張紅英，周翠芳，董國(guó)慶

(1.寧夏氣象防災(zāi)減災(zāi)重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，寧夏　銀川　750002；2.寧夏氣候中心，寧夏　銀川　750002)

?

寧夏冬季采暖期對(duì)氣候變暖的響應(yīng)

王素艷1,2，鄭廣芬1，楊建玲1，李欣1，張智1，張紅英1，周翠芳1，董國(guó)慶1

(1.寧夏氣象防災(zāi)減災(zāi)重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，寧夏銀川750002；2.寧夏氣候中心，寧夏銀川750002)

摘要：利用1961～2014年(10月至次年4月)寧夏20個(gè)氣象站氣候資料，分析寧夏冬季采暖期的時(shí)空變化特征，以及采暖期內(nèi)氣候資源的變化特征及其對(duì)采暖強(qiáng)度的影響。結(jié)果表明：(1)寧夏由南到北采暖初日推遲，終日提前，采暖強(qiáng)度減弱；(2)與實(shí)際供暖初、終日期相比，北部引黃灌區(qū)采暖初日偏晚，終日偏早，采暖長(zhǎng)度短于供暖長(zhǎng)度；中部干旱帶兩者基本接近；南部山區(qū)采暖初日偏早，終日偏晚，采暖長(zhǎng)度長(zhǎng)于供暖長(zhǎng)度；(3)隨著氣候變暖，近53 a寧夏采暖初日推后，終日提前，終日提前趨勢(shì)較初日推后趨勢(shì)更明顯，采暖期長(zhǎng)度縮短，北部引黃灌區(qū)縮短最多；整體上，采暖強(qiáng)度顯著減弱，但2002年以后中北部地區(qū)氣溫降低，導(dǎo)致日平均采暖強(qiáng)度及采暖強(qiáng)度有增加趨勢(shì)；(4)夜間升溫對(duì)采暖強(qiáng)度減小的貢獻(xiàn)大于白天升溫的貢獻(xiàn)；(5)近53 a日照時(shí)數(shù)和降水量變化對(duì)中南部地區(qū)采暖強(qiáng)度的影響大于北部引黃灌區(qū)；(6)氣候變暖對(duì)減少冬季采暖能耗的貢獻(xiàn)為12.8%～16.5%，但中北部地區(qū)2002年以后對(duì)減少采暖能耗的貢獻(xiàn)有所降低。

關(guān)鍵詞：氣候變化；采暖期；采暖期氣候特征；影響

引言

中國(guó)作為能源消耗大國(guó)，冬季采暖是能源消費(fèi)的主要途徑之一。龍惟定[1]研究得出，我國(guó)建筑能耗中的采暖能耗占總能耗的16.8%。隨著建筑業(yè)的發(fā)展，建筑耗能越來(lái)越多，僅民用建筑耗能就占了全國(guó)商品能源總耗能的25%左右，其中仍有60%或以上為采暖能耗[2]，即采暖能耗占總能耗比例仍在15%或以上。我國(guó)采暖區(qū)域主要集中在北方，北方城鎮(zhèn)采暖能耗占全國(guó)城鎮(zhèn)建筑總能耗的40%[3]。能源消耗影響氣候變化，反過(guò)來(lái)氣候變化也影響到能源的消耗[4]。同時(shí)采暖能耗也是北方地區(qū)冬季主要的大氣環(huán)境污染源之一，節(jié)能潛力巨大。隨著氣候變暖，適宜采暖的起始和終止日期也隨之發(fā)生變化。陳莉等[5]研究表明，1980年代中期以來(lái)，氣候變暖對(duì)我國(guó)冬季采暖氣候條件和能源需求產(chǎn)生很大影響。隨后，北方一些省份陸續(xù)開(kāi)展了氣候變暖對(duì)冬季采暖氣候條件及能源消耗等的影響研究[2,6-13]，得出基本一致的結(jié)論：隨著氣候變暖，北方大部地區(qū)采暖初日推遲，終日提前，采暖期縮短，采暖強(qiáng)度減小，理論上采暖能耗降低。倘若按照氣候采暖適宜期及采暖強(qiáng)度進(jìn)行控制供暖，不但會(huì)節(jié)約相當(dāng)可觀的能源，還可以減少大氣污染排放，對(duì)減緩氣候變暖、改善大氣環(huán)境質(zhì)量，尤其減少冬季霧霾有重要意義。然而，很多地方實(shí)際上仍然按照常規(guī)供暖方式進(jìn)行供暖，既造成能源浪費(fèi)，又增加污染物濃度。

寧夏地域狹小，南北氣溫差異較大，冬半年供暖期內(nèi)(11月至次年3月)平均氣溫-6.9～-1.1 ℃，最低氣溫-32.0～-24.0 ℃，最冷月(1月)平均氣溫-9.9～-6.2 ℃。實(shí)際供暖全區(qū)集中從11月1日開(kāi)始，次年3月31日結(jié)束，必然使溫度較高地區(qū)供暖過(guò)早、停暖過(guò)遲，從而產(chǎn)生能源浪費(fèi)，而溫度較低地區(qū)則供暖過(guò)遲、停暖過(guò)早，給當(dāng)?shù)鼐用裆顜?lái)一定不利影響。相關(guān)研究表明[14-19]，寧夏氣候?qū)θ驓夂蜃兣憫?yīng)敏感，但各地響應(yīng)程度不同，表現(xiàn)為年平均氣溫明顯升高，且變暖幅度較全國(guó)平均幅度大，在1986年前后發(fā)生突變，尤其冬季升溫更顯著，且階段性異常特征顯著。為提高資源利用效率，實(shí)現(xiàn)節(jié)能減排約束性目標(biāo)，積極應(yīng)對(duì)全球氣候變化，完成《寧夏綠色建筑行動(dòng)實(shí)施方案》“十二五”期間目標(biāo)任務(wù)，有必要開(kāi)展寧夏氣候資源在落實(shí)綠色建筑實(shí)施方案中的應(yīng)用評(píng)估，為新建建筑和原有建筑改造提供依據(jù)，實(shí)現(xiàn)氣候資源的最大利用效率，以達(dá)到可持續(xù)發(fā)展的目的。為此，本文結(jié)合寧夏供暖實(shí)際情況和氣候變暖事實(shí)，分析各地氣候適宜采暖期內(nèi)氣候資源變化特征及其對(duì)采暖能耗的影響。

1資料和方法

1.1資料

采用寧夏20個(gè)氣象站1961～2014年(10月至次年4月)氣溫、日照時(shí)數(shù)、降水量等逐日觀測(cè)資料。由于寧夏從北到南氣候條件、農(nóng)牧業(yè)分布和生態(tài)環(huán)境狀況差異顯著，依次將全區(qū)分為3個(gè)區(qū)域：北部引黃灌區(qū)(11站)、中部干旱帶(5站)和南部山區(qū)(4站)(圖略)，主要以各區(qū)域氣象站平均要素進(jìn)行分析。

1.2采暖期初、終日的確定

根據(jù)中華人民共和國(guó)標(biāo)準(zhǔn)《民用建筑采暖通風(fēng)與空氣調(diào)節(jié)設(shè)計(jì)規(guī)范》(GB50736-2012)規(guī)定，供暖日數(shù)按當(dāng)年日平均溫度穩(wěn)定低于或等于采暖室外臨界溫度的總?cè)諗?shù)確定。其中，一般民用建筑和工業(yè)建筑的采暖室外臨界溫度采用5 ℃。采用連續(xù)5 d滑動(dòng)平均法，以秋季日平均氣溫穩(wěn)定≤5 ℃的首個(gè)5 d中第一個(gè)日平均氣溫≤5 ℃的日期為采暖初日，以春季日平均氣溫穩(wěn)定>5 ℃的首個(gè)5 d中最后一個(gè)日平均氣溫≤5 ℃的日期為采暖終日[2,5,13]。初終日之間的日數(shù)為采暖日數(shù)，即采暖期，本文以采暖長(zhǎng)度表示。

1.3采暖強(qiáng)度及供熱節(jié)能率

以度日法表征采暖強(qiáng)度[5]，反映采暖期的能源消耗高低。度日法具體表達(dá)為采暖期內(nèi)日平均氣溫低于基礎(chǔ)溫度(采暖的臨界溫度)的二者差值累積度數(shù)，度日值越大，表示溫度越低，能耗越大；如果日平均氣溫高于基礎(chǔ)溫度，則該日的采暖度日值為0。分別從整個(gè)采暖期采暖強(qiáng)度和日平均采暖強(qiáng)度兩方面進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析。

整個(gè)采暖期采暖強(qiáng)度的計(jì)算公式如下：

(1)

式中，Di為第i天的采暖度日值(單位：℃·d)，ti為第i天的日平均氣溫(單位：℃)，t0為基礎(chǔ)溫度(t0=5 ℃)，D為采暖期內(nèi)的采暖強(qiáng)度(單位：℃·d)。

定義日平均采暖強(qiáng)度為采暖強(qiáng)度與采暖期之比。若每一度日數(shù)耗能量基本相同，則用度日數(shù)減少的百分?jǐn)?shù)表示因氣候變暖在整個(gè)冬季建筑物供熱節(jié)能率Se[5]：

(2)

1.4其他要素及統(tǒng)計(jì)

由于采暖期跨年，這里將1961年10月至1962年4月時(shí)段定義為1961年采暖期，依次類推。根據(jù)李艷春等[15]研究結(jié)果“寧夏氣候在1986年前后發(fā)生突變”，以1986年為界分別用前后2個(gè)時(shí)段的氣象要素進(jìn)行氣候變暖對(duì)采暖期氣候特征的影響分析，即氣候變暖前的時(shí)段為1961～1985年，氣候變暖后的時(shí)段為1986～2013年。

溫度累積頻率方法是以1 ℃為間隔統(tǒng)計(jì)各溫度段內(nèi)的頻率，然后累加某一數(shù)值以下或以上的頻率之和。

采用Mann-Kendall方法[20]對(duì)采暖初、終日及采暖強(qiáng)度進(jìn)行突變分析。

2結(jié)果與分析

2.1氣候變化對(duì)采暖期的影響

2.1.1對(duì)采暖初終日及采暖長(zhǎng)度的影響

寧夏實(shí)際供暖統(tǒng)一從11月1日開(kāi)始，次年3月31日結(jié)束，供暖長(zhǎng)度為151 d。表1給出寧夏各分區(qū)采暖期各特征量的變化?？梢钥闯?，寧夏采暖初日由南到北推遲，1961～2013年南部山區(qū)平均日期為10月25日，較實(shí)際供暖日期(11月1日)早了6 d，中部干旱帶為11月1日，而北部引黃灌區(qū)為11月3日，較實(shí)際供暖日期稍晚2 d。1961年以來(lái)，各地采暖初日均有緩慢推后趨勢(shì)，但差異不大，在0.9～1.1 d/10 a之間。其中，北部引黃灌區(qū)和中部干旱帶采暖初日年際變化較為一致，突變時(shí)間均為1989年，較平均氣溫突變滯后3 a；突變后的年際波動(dòng)增大，尤其是1990年代采暖初日有3 a創(chuàng)最晚記錄，且平均日期較突變前推遲3～5 d。南部山區(qū)采暖初日2002年發(fā)生突變，突變后平均日期較之前推遲6 d。各地氣候變暖后平均采暖初日較之前推遲3～5 d。

采暖終日與初日的空間分布正相反，采暖終日由南到北依次提前，南部山區(qū)、中部干旱帶和北部引黃灌區(qū)多年平均日期分別是4月6日、3月28日和3月22日，分別較實(shí)際停暖日期晚6 d，早3 d、9 d；3個(gè)區(qū)域突變時(shí)間相同，均發(fā)生在1995年前后；突變后平均日期較之前提前4～7 d；近53 a間，3地區(qū)采暖終日均呈顯著提前趨勢(shì)(通過(guò)0.001的顯著性檢驗(yàn))，北部引黃灌區(qū)為-2.5 d/10 a，中部干旱帶和南部山區(qū)均為-2.0 d/10 a，較采暖初日推后趨勢(shì)明顯。

表1　1961～2013年不同時(shí)段寧夏各區(qū)域采暖期特征量的變化

結(jié)合采暖初日和終日日期發(fā)現(xiàn)，寧夏采暖長(zhǎng)度南部山區(qū)最長(zhǎng)、北部引黃灌區(qū)最短，其中南部山區(qū)采暖長(zhǎng)度為164 d，較實(shí)際供暖長(zhǎng)度長(zhǎng)13 d，而中部干旱帶、北部引黃灌區(qū)采暖長(zhǎng)度分別為149 d和140 d，較實(shí)際供暖長(zhǎng)度分別短2 d、11 d。另外，由于采暖初日推后和終日提前，采暖長(zhǎng)度明顯縮短，且氣候變暖前后差異明顯，表現(xiàn)為氣候變暖后采暖長(zhǎng)度較之前由北到南分別縮短11 d、8 d和7 d；突變后采暖長(zhǎng)度較之前由南到北分別縮短11 d、8 d和12 d。圖1給出1961～2013年寧夏采暖長(zhǎng)度變化趨勢(shì)空間分布。可以看出，全區(qū)采暖長(zhǎng)度變化趨勢(shì)一致，均呈現(xiàn)縮短趨勢(shì)，氣候傾向率為-4.4～-2.0 d/10 a，由于北部引黃灌區(qū)初日推后、終日提前日數(shù)最多，其采暖期長(zhǎng)度縮短最顯著，而中部鹽池和南部隆德采暖長(zhǎng)度縮短最??；北部引黃灌區(qū)、中部干旱帶和南部山區(qū)縮短趨勢(shì)分別為3.6 d/10 a、2.8 d/10 a和3.1 d/10 a。

圖1　1961～2013年寧夏采暖期長(zhǎng)度

隨著氣候變暖，寧夏采暖初日推后，終日提前，北部引黃灌區(qū)和中部干旱帶采暖初日偏晚趨勢(shì)及終日偏早趨勢(shì)越來(lái)越明顯，而南部山區(qū)初、終日與實(shí)際供暖期的初、終日越來(lái)越接近。其中，氣候變暖前后北部引黃灌區(qū)采暖初日與實(shí)際供暖初日的差異由一致變?yōu)槠? d，偏晚年份由50%升為78%，最遲初日由11月9日推遲到11月16日；中部干旱帶由偏早2 d變?yōu)槠? d，偏晚年份由31%升為48%，最遲初日由11月8日推遲到11月14日；南部山區(qū)由偏早9 d變?yōu)槠? d(表略)。北部引黃灌區(qū)和中部干旱帶大部分年份采暖終日早于供暖終日，且氣候變暖前后北部引黃灌區(qū)由早6 d增加到早13 d，最早終日由3月13日提前到3月3日，中部干旱帶由早1 d增加到早5 d，最早終日由3月14日提前到3月9日，而南部山區(qū)由晚8 d變?yōu)橥? d。

2.1.2對(duì)采暖強(qiáng)度及能耗的影響

由1961～2013年寧夏采暖強(qiáng)度分布可見(jiàn)(圖2)，寧夏各地采暖強(qiáng)度在1 046.4～1 448.9 ℃·d，南部山區(qū)的西吉最大，北部引黃灌區(qū)的中寧最小。其中，北部引黃灌區(qū)、中部干旱帶和南部山區(qū)平均采暖強(qiáng)度分別為1 164.7 ℃·d、1 268.7 ℃·d和1 348.8 ℃·d。從變化趨勢(shì)看(圖略)，隨著氣候變暖，各地采暖強(qiáng)度顯著減弱，減弱幅度由南到北增加，但差異不大；各地采暖強(qiáng)度都發(fā)生了突變，其中北部引黃灌區(qū)和中部干旱帶在1986年前后發(fā)生突變，南部山區(qū)突變時(shí)間為1993年前后。由此可見(jiàn)，盡管采暖初日和終日對(duì)寧夏氣候變暖的響應(yīng)不一致，但大部地區(qū)采暖強(qiáng)度對(duì)氣候變暖的響應(yīng)較敏感。

圖3給出1961～2013年寧夏北部引黃灌區(qū)和中部干旱帶采暖強(qiáng)度的年變化?？梢钥闯?，近53 a間2區(qū)域采暖強(qiáng)度變化極其相似，大致經(jīng)歷2個(gè)明顯的階段性變化，2002年以前采暖強(qiáng)度呈明顯減少趨勢(shì)，北部引黃灌區(qū)和中部干旱帶減小趨勢(shì)分別為85.8 ℃·d/10 a和88.8 ℃·d /10 a，之后有緩慢增加之勢(shì)，但整體呈顯著下降趨勢(shì)，北部引黃灌區(qū)和中部干旱帶下降趨勢(shì)分別為65.7 ℃·d /10 a和62.7 ℃·d /10 a，說(shuō)明在寧夏氣候變暖有所減緩[21]背景下，采暖強(qiáng)度下降幅度也隨之減緩。與中北部不同，1961～2013年南部山區(qū)采暖強(qiáng)度呈持續(xù)減小趨勢(shì)，減小幅度為62.5 ℃·d /10 a(圖略)。

圖2　1961～2013年寧夏采暖強(qiáng)度分布(單位：℃·d)

分析1961～1985年、1986～2001年、2002～2013年3個(gè)時(shí)段采暖強(qiáng)度、日平均采暖強(qiáng)度及采暖長(zhǎng)度的變化特征，以揭示2002年以來(lái)寧夏中北部采暖強(qiáng)度增加趨勢(shì)的原因。由表2可見(jiàn)，北部引黃灌區(qū)和中部干旱帶采暖長(zhǎng)度持續(xù)縮短。北部引黃灌區(qū)1986～2001年間采暖強(qiáng)度較之前減少210.7 ℃·d，而與之后的2002～2013年間接近，但日平均采暖強(qiáng)度較前后2個(gè)時(shí)段分別減少1.1 ℃·d、0.4 ℃·d；

圖3　1961～2013年寧夏北部引黃灌區(qū)(a)和中部干旱帶(b)采暖強(qiáng)度年際變化及其5 a滑動(dòng)平均

1961～1985年1986～2001年2002～2013年北部引黃灌區(qū)中部干旱帶北部引黃灌區(qū)中部干旱帶北部引黃灌區(qū)中部干旱帶采暖強(qiáng)度/(℃·d)1276.21369.91065.51156.81064.81187.2日平均采暖強(qiáng)度/(℃·d)9.29.58.18.38.58.9采暖長(zhǎng)度/d145152136148131142

中部干旱帶1986～2001年間采暖強(qiáng)度較之前減少213.1 ℃·d，較之后的2002～2013年間減少30.4 ℃·d，但日平均采暖強(qiáng)度較前后2個(gè)時(shí)段分別減小1.2 ℃·d、0.6 ℃·d。由此可見(jiàn)，寧夏中北部2002年之后雖然采暖長(zhǎng)度縮短，但由于日平均采暖強(qiáng)度增強(qiáng)，致使采暖強(qiáng)度有增強(qiáng)趨勢(shì)。

以北部引黃灌區(qū)為例，按1 ℃間隔分別統(tǒng)計(jì)各溫度段的頻率(圖4)。可以看出：-8 ℃以下的各溫度段出現(xiàn)頻率均為1986年以前最高，其累積頻率為29.7%，其次為2002～2013年時(shí)段，累積頻率為24.2%，1986～2001年時(shí)段僅為19.3%；-8 ℃以上大部分溫度段內(nèi)，以1986～2001年時(shí)段最高，其次為2002～2013年時(shí)段。采暖基礎(chǔ)溫度5 ℃以下的頻率3個(gè)時(shí)段分別為96.6%、95.9%和96.1%?？梢?jiàn)，2002年以后，日平均氣溫低于5 ℃的日數(shù)增加，是采暖強(qiáng)度增強(qiáng)的直接原因。

圖4　1961～2013年寧夏北部引黃灌區(qū)

寧夏各區(qū)域氣候變暖后平均采暖強(qiáng)度較之前減少185.0～211.0 ℃·d，為氣候變暖前的12.8%～16.5%，表明氣候變暖對(duì)減少冬季采暖能耗的貢獻(xiàn)為12.8%～16.5%，其中1986～2001年和2002～2013年與氣候變暖前相比，北部引黃灌區(qū)均減小16.5%，中部干旱帶分別減小16.1%和13.9%，南部山區(qū)分別減小10.2%和16.2%。

2.2采暖期內(nèi)氣候變化特征及其對(duì)采暖強(qiáng)度的影響

2.2.1熱量變化特征及其對(duì)采暖強(qiáng)度的影響

分別以夜間氣溫、白天氣溫及日平均氣溫分析寧夏各區(qū)熱量資源變化特征及其對(duì)采暖強(qiáng)度的影響。結(jié)果表明：自1961年以來(lái)，寧夏日平均氣溫整體上呈顯著上升趨勢(shì)，上升趨勢(shì)在0.24～0.27 ℃/10 a(表略)。由夜間、白天平均氣溫變化特征可見(jiàn)(表3)，夜間氣溫上升趨勢(shì)在0.32～0.34 ℃/10 a之間，其中北部引黃灌區(qū)最大；白天氣溫上升趨勢(shì)在0.13～0.20 ℃/10 a之間，由南到北依次減小。可見(jiàn)，夜間增溫更明顯。由于中北部2002年以后采暖強(qiáng)度有緩慢增加趨勢(shì)，故對(duì)1961～1985年、1986～2001年和2002～2013年3個(gè)時(shí)段的氣溫變化進(jìn)行分析(表3)，發(fā)現(xiàn)各區(qū)域1986～2001年間白天氣溫和夜間氣溫均較之前1961～1985年間有所升高，2002年之后，北部引黃灌區(qū)和中部干旱帶白天和夜間平均氣溫較1986～2001年間有所降低，必然引起日平均氣溫降低，進(jìn)而造成采暖強(qiáng)度增加；南部山區(qū)1986～2001年間白天氣溫較前后2個(gè)時(shí)段偏高，而夜間氣溫持續(xù)上升，且2002年以后夜間氣溫上升幅度大于白天氣溫降低幅度，導(dǎo)致2002年之后南部山區(qū)日平均氣溫上升，采暖強(qiáng)度減小。

從氣溫對(duì)采暖強(qiáng)度的影響分析發(fā)現(xiàn)，1961年以來(lái)，平均氣溫上升1 ℃，采暖強(qiáng)度相應(yīng)地減小114.0～163.8 ℃·d，其中南部山區(qū)最大，北部引黃灌區(qū)和中部干旱帶接近。各區(qū)域夜間和白天氣溫與采暖強(qiáng)度的相關(guān)系數(shù)都在0.75以上，其中夜間氣溫上升1 ℃，采暖強(qiáng)度減小129.1～141.9 ℃·d，而白天氣溫上升1 ℃，采暖強(qiáng)度減小116.5～126.4 ℃·d?？梢?jiàn)夜間氣溫上升對(duì)采暖強(qiáng)度減小的貢獻(xiàn)大于白天氣溫上升的貢獻(xiàn)。就采暖耗能節(jié)約而言，1986～2013年白天氣溫升高節(jié)約采暖耗能5.7%～7.0%，其中1986～2001年間和2002～2013年間分別節(jié)約6.2%～9.0%和2.3%～5.1%；1986～2013年間夜間氣溫升高節(jié)約采暖耗能10.0%～12.5%，其中1986～2001年和2002～2013年時(shí)段分別節(jié)約8.8%～14.4%和8.0%～11.7%。

表3　1961～2013年間不同時(shí)段氣溫及其對(duì)采暖能耗的貢獻(xiàn)

2.2.2光照變化特征及其對(duì)采暖強(qiáng)度的影響

以采暖期內(nèi)逐日日照時(shí)數(shù)分析光照資源變化特征及其對(duì)采暖強(qiáng)度的影響。1961年以來(lái)，寧夏采暖期內(nèi)日照時(shí)數(shù)變化趨勢(shì)南北差異較大，北部引黃灌區(qū)呈顯著減少趨勢(shì)(通過(guò)0.001的顯著性檢驗(yàn))，減少趨勢(shì)為0.127 h /10 a，而中南部地區(qū)呈微弱增加趨勢(shì)，中部干旱帶和南部山區(qū)增加趨勢(shì)分別為0.031 h/10 a和0.038 h/10 a。日照時(shí)數(shù)與白天氣溫呈正相關(guān)，相關(guān)性由南到北逐漸減小(中部干旱帶和南部山區(qū)通過(guò)0.05的顯著性檢驗(yàn))。日照時(shí)數(shù)的變化影響白天氣溫的變化，進(jìn)而影響采暖強(qiáng)度的變化，中南部地區(qū)日照時(shí)數(shù)增加使得白天氣溫升高，而北部引黃灌區(qū)日照時(shí)數(shù)減少一定程度上減弱了氣候變暖引起的白天升溫，但減弱作用有限。從日照時(shí)數(shù)對(duì)采暖強(qiáng)度的影響看，中部干旱帶和南部山區(qū)日照時(shí)數(shù)每增加1 h，采暖強(qiáng)度分別減小125.0 ℃·d和119.9 ℃·d。

2.2.3降水變化特征及其對(duì)采暖強(qiáng)度的影響

利用日降水量分析采暖期內(nèi)降水資源變化特征及其對(duì)采暖強(qiáng)度的影響。近53 a來(lái)，寧夏各區(qū)域采暖期內(nèi)降水量均呈減少趨勢(shì)，減小速率由南到北依次為3.0 mm/10 a、2.5 mm/10 a和1.2 mm/10 a，分別為多年平均降水量的6.5%、11.7%和12.1%(中部干旱帶和南部山區(qū)通過(guò)0.05的顯著性檢驗(yàn))。降水量與采暖強(qiáng)度呈正相關(guān)，且相關(guān)性從強(qiáng)到弱依次為中部干旱帶、南部山區(qū)、北部引黃灌區(qū)，其中中部干旱帶和南部山區(qū)通過(guò)0.05的顯著性檢驗(yàn)。中部干旱帶和南部山區(qū)降水量每減小10 mm，采暖強(qiáng)度分別減小52.0 ℃·d和26.9 ℃·d。從降水對(duì)氣溫的影響來(lái)看，降水量與日平均氣溫、夜間平均氣溫并無(wú)明顯關(guān)系，而與白天平均氣溫負(fù)相關(guān)關(guān)系較顯著(通過(guò)0.05的顯著性檢驗(yàn))，可見(jiàn)，降水量主要通過(guò)影響白天氣溫變化來(lái)影響采暖強(qiáng)度，降水量減小，白天氣溫升高，致使日平均氣溫升高，采暖強(qiáng)度減小。可能原因是，在地表同一地方，白天氣溫受太陽(yáng)輻射影響明顯，而日照時(shí)數(shù)對(duì)太陽(yáng)輻射有直接影響；降水量和日照時(shí)數(shù)之間密切相關(guān)，降水量增加，日照時(shí)數(shù)減少[22]，通過(guò)對(duì)中南部降水量和日照時(shí)數(shù)的相關(guān)性分析也發(fā)現(xiàn)兩者呈顯著負(fù)相關(guān)(通過(guò)0.001的顯著性檢驗(yàn))；夜間氣溫主要受地面輻射影響，降水量的影響不如白天大。

綜上所述，氣溫變化是影響采暖強(qiáng)度的直接因素，寧夏夜間氣溫升高對(duì)采暖強(qiáng)度減小的貢獻(xiàn)大于白天氣溫升高的貢獻(xiàn)；日照時(shí)數(shù)和降水量都對(duì)白天氣溫產(chǎn)生直接影響，進(jìn)而影響采暖強(qiáng)度，其中影響程度中部干旱帶和南部山區(qū)大于北部引黃灌區(qū)。

3結(jié)論

(1)近53 a來(lái)，寧夏采暖初日推后，終日提前，且終日提前趨勢(shì)較初日推后趨勢(shì)更明顯；采暖長(zhǎng)度明顯縮短，氣候變暖前后差異明顯，北部引黃灌區(qū)、中部干旱帶、南部山區(qū)在氣候變暖后較之前分別縮短11 d、8 d和7 d。

(2)與實(shí)際供暖初、終日期相比，南部山區(qū)采暖初日偏早，終日偏晚，采暖長(zhǎng)度長(zhǎng)于供暖長(zhǎng)度；中部干旱帶兩者基本接近；北部引黃灌區(qū)采暖初日偏晚，終日偏早，采暖長(zhǎng)度短于供暖長(zhǎng)度。隨著氣候變暖，中北部采暖初日偏晚趨勢(shì)及終日偏早趨勢(shì)越來(lái)越明顯，而南部山區(qū)越來(lái)越接近。

(3)1961～2013年，采暖強(qiáng)度整體表現(xiàn)為顯著減弱趨勢(shì)，減弱幅度由南到北逐漸增加。2002年以后寧夏中北部雖然采暖長(zhǎng)度縮短，但由于夜間、白天氣溫降低，致使日平均采暖強(qiáng)度增加，采暖強(qiáng)度增加；南部山區(qū)夜間氣溫上升幅度大于白天氣溫降低幅度，使得日平均氣溫上升，采暖強(qiáng)度減小。氣候變暖對(duì)減少冬季采暖能耗的貢獻(xiàn)為12.8%～16.5%，其中1986～2001年和2002～2013年各區(qū)域減小10.2%～16.5%和13.9%～16.5%。

(4)日平均氣溫上升1 ℃，采暖強(qiáng)度減小114.0～163.8 ℃·d，其中夜間氣溫、白天氣溫每上升1 ℃，寧夏各區(qū)采暖強(qiáng)度分別減小129.1～141.9 ℃·d和116.5～126.4 ℃·d，夜間升溫對(duì)采暖強(qiáng)度減小的貢獻(xiàn)大于白天升溫。

(5)日照時(shí)數(shù)和降水量變化對(duì)寧夏中南部地區(qū)的影響大于北部引黃灌區(qū)，中部干旱帶和南部山區(qū)日照時(shí)數(shù)每增加1 h，采暖強(qiáng)度分別減小125.0 ℃·d和119.9 ℃·d，降水量每減小10 mm，采暖強(qiáng)度分別減小52.0 ℃·d和26.9 ℃·d。

參考文獻(xiàn)：

[1] 龍惟定. 試論我國(guó)暖通空調(diào)業(yè)的可持續(xù)發(fā)展[J]. 暖通空調(diào),1999,29(3):25-30.

[2] 高峰,姚國(guó)友,朱曉飛,等. 吉林省冬季氣溫變化對(duì)采暖期的影響[J]. 氣象與環(huán)境學(xué)報(bào),2012,28(4):22-27.

[3] 清華大學(xué)建筑節(jié)能研究中心. 中國(guó)建筑節(jié)能年度發(fā)展研究報(bào)告2007[M]. 北京:中國(guó)建筑工業(yè)出版社,2007.21.

[4] 文遠(yuǎn)高,連之偉. 氣候變暖對(duì)建筑能耗的影響[J]. 建筑熱能通風(fēng)空調(diào),2003,22(3):38-42.

[5] 陳莉,方修睦,方修琦,等. 過(guò)去20年氣候變暖對(duì)我國(guó)冬季采暖氣候條件與能源需求的影響[J]. 自然資源學(xué)報(bào),2006,21(4):590-597.

[6] 劉彩紅,蘇文將. 氣候變暖對(duì)青海高原采暖能耗的影響及評(píng)估[J]. 南京信息工程大學(xué)學(xué)報(bào)(自然科學(xué)版),2013,5(6):494-500.

[7] 嚴(yán)德行. 高海拔地區(qū)采暖指標(biāo)變化特征及預(yù)測(cè)方法[J]. 干旱氣象,2012,30(2):221-230.

[8] 曹潔,邱璨,王靜,等. 氣候變化對(duì)濟(jì)南采暖期的影響及節(jié)能潛力分析[J]. 區(qū)域供熱,2012,(4):64-67.

[9] 陳莉,方修琦,李帥,等. 氣候變暖對(duì)中國(guó)夏熱冬冷地區(qū)居住建筑采暖降溫年耗電量的影響[J]. 自然資源學(xué)報(bào),2008,23(5):765-771.

[10] 沈賓,高鋒,馬吉偉. 長(zhǎng)春市采暖期氣溫變化特征分析[J]. 吉林農(nóng)業(yè),2011,11:239-241.

[11] 史琚,郭軍,孫衛(wèi)國(guó). 1961-2010年氣候變化對(duì)天津市采暖期和夏季空調(diào)期的影響[J]. 氣象與環(huán)境學(xué)報(bào),2013,29(2):61-67.

[12] 牡巖,陳莉,羅冰. 近55 a來(lái)中國(guó)嚴(yán)寒和寒冷地區(qū)主要城鎮(zhèn)采暖氣候條件的變化研究[J]. 黑龍江氣象,2010,27(4):27-30.

[13] 吳素良,張文靜,王琦. 西安采暖期氣溫變化對(duì)供暖的影響[J]. 陜西氣象,2014(1):18-21.

[14] 陳曉光,蘇占勝,鄭廣芬,等. 寧夏氣候變化的事實(shí)分析[J]. 干旱區(qū)資源與環(huán)境,2005,19(6):43-47.

[15] 李艷春,李艷芳. 寧夏近百年來(lái)的氣候變化及突變分析[J]. 高原氣象,2001,20(1):100-104.

[16] 鄭廣芬,陳曉光,孫銀川,等. 寧夏氣溫、降水、蒸發(fā)的變化及其對(duì)氣候變暖的響應(yīng)[J]. 氣象科學(xué),2006,26(4):412-421.

[17] 陳豫英,陳楠,鄭廣芬,等. 近45 a寧夏氣溫、降水及植被指數(shù)的變化分析[J]. 自然資源學(xué)報(bào),2008,23(4):626-633.

[18] 納麗,陳曉光,鄭廣芬,等. 寧夏近40年極端氣溫變化特征分析[J]. 寧夏工程技術(shù),2006,5(1):4-7.

[19] 王素艷,李欣,鄭廣芬,等. 21世紀(jì)以來(lái)寧夏冬季氣溫異常及500 hPa環(huán)流特征[J]. 干旱氣象,2014,32(4):569-575.

[20] 魏鳳英. 現(xiàn)代氣候統(tǒng)計(jì)診斷與預(yù)測(cè)技術(shù)(第2版)[M]. 北京:氣象出版社,2007.63-65.

[21] 氣候變暖有所放緩,但不會(huì)停止[OL]. http://www.doc88.com/p-7718001471331.html.

[22] 虞海燕,劉樹(shù)華,趙娜,等. 我國(guó)近59年日照時(shí)數(shù)變化特征及其與溫度、風(fēng)速、降水的關(guān)系[J]. 氣候與環(huán)境研究,2011,16(3):389-398.

Response of Winter Heating Peroid to Climate Warming in Ningxia

WANG Suyan1,2，ZHENG Guangfen1，YANG Jianling1，LI Xin1，ZHANG Zhi1，ZHANG Hongying1，ZHOU Cuifang1，DONG Guoqing1

(1.KeyLaboratoryofPreventingandReducingMeteorologicalDisasterofNingxia,Yinchuan750002,China；2.NingxiaClimateCenter,Yinchuan750002,China)

Abstract:Based on the daily meteorological observation data of 20 weather stations in Ningxia during 1961-2014 (from October to the next April), the temporal amd spatial distribution characteristics of heating peroid in winter were studied, and the variations of climatic resources and their effect on the heating intensity were analyzed. The results are as follows: (1) The beginning date of winter heating put off and the ending date was ahead from south to north area in Ningxia during 1961-2013, and the heating intensity weakened. (2) Compared with the actual date of heating, the beginning date was later and the ending date was earlier in the Yellow River irrigation area of Ningxia, therefore the heating days was shorter, while they were opposite in southern mountain area. (3) With climate warming, the beginning date of winter heating appearred a delaying trend and the ending date showed an advancing trend in the past 53 years in Ningxia, and the change trend of the latter was obvious than the former, then the heating days shortened, especially in the Yellow River irrigation area. The heating intensity in Ningxia weakened markedly during 1961-2013, but the temperature in the middle and north of Ningxia decreased since 2002, which led to increase of the heating intensity in every day and during the winter heating peroid. (4) The contribution of the temperature rising at night to heating intensity was greater than that in the daytime. (5) The influences of sunshine hours and precipitation on heating intensity in middle arid area and southern mountain area of Ningxia were greater than that in the Yellow River irrigation area. (6) The contribution of climate warming to reducing the energy consumption of heating in winter was 12.8%-16.5%, but that in the middle and north of Ningxia decreased since 2002.

Key words:climate warming; heating period; climate characteristics during the heating peroid; effect

中圖分類號(hào)：P467

文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A

文章編號(hào)：1006-7639(2016)-02-0335-07

doi:10.11755/j.issn.1006-7639(2016)-02-0335

作者簡(jiǎn)介：王素艷(1974- )，女，寧夏中寧人，碩士，高級(jí)工程師，主要從事氣候、氣候資源及氣候?yàn)?zāi)害評(píng)估方面的工作. E-mail：nxwsy_cn@sina.com通訊作者：鄭廣芬(1965- )，女，河北獻(xiàn)縣人，碩士，正研級(jí)高工，主要從事氣候、氣候資源及氣候?yàn)?zāi)害評(píng)估方面的工作. E-mail：ych_zgf@163.com

基金項(xiàng)目：寧夏自然科學(xué)基金(NZ13254)和國(guó)家自然科學(xué)基金(41475090)共同資助

收稿日期：2015-05-18；改回日期：2015-07-27

王素艷，鄭廣芬，楊建玲，等.寧夏冬季采暖期對(duì)氣候變暖的響應(yīng)[J].干旱氣象，2016，34(2)：335-341, [WANG Suyan, ZHENG Guangfen, YANG Jianling, et al. Response of Winter Heating Peroid to Climate Warming in Ningxia[J]. Journal of Arid Meteorology, 2016, 34(2):335-341], doi:10.11755/j.issn.1006-7639(2016)-02-0335