郭 銳

(遼寧省水文局，遼寧 沈陽(yáng) 110003)

氣候變化對(duì)區(qū)域水資源的影響是當(dāng)前研究的熱點(diǎn)問(wèn)題。而氣象要素的演變特征分析是氣候變化的關(guān)鍵。蒸發(fā)是區(qū)域水資源的重要輸入來(lái)源，氣象要素的變化直接影響區(qū)域的蒸發(fā)。為了對(duì)沈陽(yáng)市的氣候變化進(jìn)行分析，結(jié)合沈陽(yáng)市1951—2013年的氣象要素?cái)?shù)據(jù)，分析沈陽(yáng)市近63年的氣象變化特征，此外，為分析氣候變化對(duì)蒸發(fā)的影響，結(jié)合區(qū)域蒸發(fā)數(shù)據(jù)，分析氣象要素變化和區(qū)域蒸發(fā)的相關(guān)性，研究成果對(duì)于氣候變化下沈陽(yáng)市水資源評(píng)估具有重要的參考價(jià)值。

1 研究方法

采用非線(xiàn)性趨勢(shì)檢驗(yàn)方法對(duì)氣象變化特征進(jìn)行檢驗(yàn)，該方法假設(shè)時(shí)間數(shù)據(jù)序列(x1，x2，…，xn)為獨(dú)立、隨機(jī)同變量分布的樣本序列，檢驗(yàn)統(tǒng)計(jì)變量S計(jì)算方程為：

(1)

(2)

(3)

(4)

式中，S—正態(tài)分布的檢驗(yàn)統(tǒng)計(jì)變量；xi和xj—分別為同一樣本中不同分布的兩個(gè)系列，其中1≤j≤i≤n；σs—標(biāo)準(zhǔn)方差；sign—運(yùn)算符號(hào)；n—樣本的總個(gè)數(shù)；Z—檢驗(yàn)值，若Z>0，檢驗(yàn)的時(shí)間序列為上升變化趨勢(shì)，Z<0，檢驗(yàn)的時(shí)間序列為下降變化趨勢(shì)；Z的絕對(duì)值大于或等于2.32，1.64，1.28，表示通過(guò)置信度分別為99%，95%以及90%的顯著性檢驗(yàn)水平。在分析氣象要素突變特征時(shí)，主要采用累積距平方法進(jìn)行各個(gè)氣象要素的突變分析，各氣象累積距平曲線(xiàn)的轉(zhuǎn)折點(diǎn)一般為氣象要素突變點(diǎn)。

2 研究成果

2.1 氣象要素演變分析

結(jié)合沈陽(yáng)市1951—2013年氣象要素?cái)?shù)據(jù)，分析近63年氣象演變趨勢(shì)，并結(jié)合趨勢(shì)檢驗(yàn)方法對(duì)節(jié)的氣象要素變化特征進(jìn)行趨勢(shì)分析，分析結(jié)果如圖1所示，詳見(jiàn)表1。

圖1 各氣象要素年變化過(guò)程分析

表1 各氣象要素不同季節(jié)變化趨勢(shì)性分析結(jié)果

從圖1中可看出，沈陽(yáng)市近63年日照時(shí)數(shù)、平均風(fēng)速、平均氣壓呈現(xiàn)明顯遞減變化趨勢(shì)，遞減率分別為41.7/10·a，-0.26/10·a，-0.20/10·a，平均氣溫、平均水汽壓呈現(xiàn)明顯上升趨勢(shì)，遞增率分別為0.20/10·a，0.50/10·a，相對(duì)濕度無(wú)明顯變化。從各季節(jié)氣象要素趨勢(shì)檢驗(yàn)結(jié)果可以看出，在夏季，各氣象要素均可通過(guò)90%的顯著性檢驗(yàn)，具有明顯變化趨勢(shì)，而冬季各氣象要素變化趨勢(shì)的顯著性較弱，各氣象要素在春節(jié)和秋季變化趨勢(shì)的顯著性差異性較大。

2.2 氣象要素突變分析

結(jié)合累積距平分析方法對(duì)各氣象要素的累積距平進(jìn)行分析，分析結(jié)果如圖2所示，結(jié)合圖2判斷轉(zhuǎn)折點(diǎn)來(lái)分析各氣象要素的突變特征。

從各氣象要素的累積距平分析結(jié)果可看出，各氣象要素的突變年份差異性較大，但從各氣象要素的變化可看出，各氣象要素主要的突變年份均出現(xiàn)在20世紀(jì)70年代以后，除平均氣壓突變年份出現(xiàn)在90年代外，其他氣象要素的突變年份均出現(xiàn)在1970—1989之間，可見(jiàn)，70年代后，沈陽(yáng)市的氣候出現(xiàn)一定程度的變化。

2.3 氣象要素與區(qū)域蒸發(fā)相關(guān)性分析

結(jié)合各氣象要素和區(qū)域蒸發(fā)數(shù)據(jù)，分析各氣象要素和蒸發(fā)的相關(guān)關(guān)系，如圖3所示，并定量分析各季節(jié)氣象要素和蒸發(fā)的相關(guān)性，詳見(jiàn)表2。

表2 各氣象要素與區(qū)域蒸發(fā)季節(jié)相關(guān)性分析結(jié)果

圖2 各氣象要素突變年份分析

圖3 各氣象要素與區(qū)域年蒸發(fā)相關(guān)性分析

從圖3中可看出，日照時(shí)數(shù)和氣溫是區(qū)域主要兩個(gè)影響氣象因素，相關(guān)系數(shù)分別為0.652和0.621，其他要素和蒸發(fā)的相關(guān)性不高，從表2中可看出，夏季各氣象要素和蒸發(fā)的相關(guān)性均較年相關(guān)性有明顯提高，夏季氣溫和日照時(shí)數(shù)依然是影響蒸發(fā)的兩個(gè)重要因素。冬季，各氣象要素和蒸發(fā)的相關(guān)性逐步減弱，這主要是因?yàn)槎菊舭l(fā)較低，因此受氣象要素變化影響較弱。

3 主要結(jié)論

(1)除相對(duì)濕度外，沈陽(yáng)市各氣象要素變化較為明顯，夏季氣溫下降趨勢(shì)顯著性高于其他要素，區(qū)域各氣象要素突變轉(zhuǎn)折主要出現(xiàn)在20世紀(jì)70年代后，可以以1969年作為沈陽(yáng)市氣候變化的轉(zhuǎn)折點(diǎn)。

(2)氣溫和日照時(shí)數(shù)是影響沈陽(yáng)蒸發(fā)的主要兩個(gè)因素，而這兩要素遞減變化也是區(qū)域蒸發(fā)遞減變化的主因。