摘要:為探究氣候變暖背景下漢江流域降水和氣溫的時(shí)空發(fā)展規(guī)律,基于漢江流域及其周邊地區(qū)29個(gè)氣象站點(diǎn)逐日降水(Pre)、最高氣溫(Tmax)、最低氣溫(Tmin)和平均氣溫(Tave)的觀測(cè)資料,利用線性擬合、Mann-Kendall突變檢驗(yàn)和空間插值等方法,分析1960~2019年漢江流域降水和氣溫的時(shí)空變化特征,以及對(duì)變暖停滯現(xiàn)象(Hiatus)的響應(yīng)。結(jié)果表明:① 在全球變暖背景下,漢江流域氣候表現(xiàn)出降水不顯著減少(p>0.05)、氣溫顯著上升(p<0.05)的暖干化趨勢(shì)。1960~2019年漢江流域Pre變化幅度夏季(0.582 mm/a)>秋季(-0.477 mm/a)>春季(-0.403 mm/a)>全年(-0.184 mm/a)>冬季(0.125 mm/a);全年升溫幅度呈Tmin(0.028 ℃/a)>Tmax(0.025 ℃/a)>Tave(0.022 ℃/a),四季Tmax、Tmin和Tave一致呈上升趨勢(shì),多數(shù)升溫趨勢(shì)通過了顯著性檢驗(yàn)(p<0.05),但升溫幅度存在明顯差異。② 漢江流域全年和夏季Pre均未發(fā)生突變,春、秋季Pre在1970年代中后期發(fā)生突變下降,冬季Pre在1984年突變?cè)黾?;除夏季Tmax和Tave外,其余時(shí)序氣溫集中在1990年代中后期至2000年代前期發(fā)生了突變上升。③ 漢江流域全年P(guān)re自東南向北遞減,四季Pre空間分布規(guī)律各異,全年和四季Tmax、Tmin和Tave皆自南向北遞減;全年及四季Pre、Tmax、Tmin和Tave變化趨勢(shì)具有較強(qiáng)的空間異質(zhì)性。④ 1998~2012年漢江流域出現(xiàn)Hiatus現(xiàn)象,尤其以冬季最為明顯;停滯后春夏季快速增溫,秋冬季依舊呈降溫趨勢(shì)。研究成果對(duì)于制定漢江流域防災(zāi)減災(zāi)、供水保障應(yīng)對(duì)策略具有重要的科學(xué)意義。
關(guān) 鍵 詞:降水; 氣溫; 氣候變暖; Hiatus現(xiàn)象; 突變分析; 漢江流域
中圖法分類號(hào): P467 文獻(xiàn)標(biāo)志碼: A DOI:10.16232/j.cnki.1001-4179.2024.02.011
0 引 言
當(dāng)前,全球氣候變暖的事實(shí)毋庸置疑。氣溫和降水作為氣候變化最基本、最直接的要素,深刻影響了全人類的生產(chǎn)生活[1]。IPCC第五次評(píng)估報(bào)告(AR5)指出,1998~2012年全球地表平均溫度的升溫速率(0.005 ℃/a)略低于1950年代以來的升溫速率(0.012 ℃/a)[2],部分學(xué)者認(rèn)為全球氣候變暖趨緩,甚至出現(xiàn)停滯現(xiàn)象(Hiatus)[3-4]。2021年,IPCC第六次評(píng)估報(bào)告(AR6)認(rèn)為,2011~2020年全球平均表面溫度較工業(yè)化前(1850~1900年)約升高了1.09 ℃[5],尤其以格陵蘭地區(qū)增加速率最快,表明全球氣候變暖的大趨勢(shì)并沒有改變[6]。氣候變暖改變甚至加速了水循環(huán)過程[7],全球降水變率呈增強(qiáng)態(tài)勢(shì)[8]。相關(guān)研究表明,近百年來北半球中高緯度地區(qū)的降水量呈增加趨勢(shì)[9],低緯度地區(qū)降水量呈減少趨勢(shì)[10]。作為全球氣候變化的敏感區(qū),1951~2021年中國(guó)地表平均氣溫呈顯著上升趨勢(shì)(0.026 ℃/a),年均降水呈緩慢增加趨勢(shì)(0.55 mm/a)[11]。中國(guó)幅員遼闊、氣候類型多樣,加之氣溫和降水變化復(fù)雜,具有較強(qiáng)的時(shí)空異質(zhì)性:平均氣溫的增溫速率西部高于東部、北方大于南方[12],極端氣溫指數(shù)主要表現(xiàn)出緯度主導(dǎo)下的南北分異,東部地區(qū)的高溫事件在區(qū)域增多增強(qiáng)[13];年際降水呈干濕交替變化,極端降水事件主要呈不顯著增加趨勢(shì),但其發(fā)生頻率呈東南多、西北少的趨勢(shì)[14];極端氣溫和降水的復(fù)合事件中,暖濕和暖干發(fā)生頻數(shù)增加,而冷濕和冷干則減少[15]。
漢江流域(106°5′19″E~114°17′31″E,30°4′11″N~34°12′5″N)處于中國(guó)南北、東西植物區(qū)系的過渡帶,擁有秦巴山、伏牛山等重要生態(tài)屏障,是中國(guó)南水北調(diào)中線工程重要水源涵養(yǎng)地。近年來,國(guó)內(nèi)學(xué)者重點(diǎn)研究了漢江流域降水時(shí)空演變、極端事件、集中度與集中期和氣象干旱[16-21],而氣溫方面研究相對(duì)匱乏[22-23]。因此,本文基于1960~2019年漢江流域及其周邊29個(gè)氣象站點(diǎn)的逐日降水、氣溫?cái)?shù)據(jù),采用線性擬合、Mann-Kendall(M-K)突變檢驗(yàn)、空間可視化表達(dá)等方法,分析漢江流域近60 a全年和季節(jié)的降水、氣溫(平均、最高和最低)時(shí)空演變規(guī)律,以及對(duì)變暖停滯現(xiàn)象的響應(yīng),以期為漢江流域制定防災(zāi)減災(zāi)應(yīng)對(duì)策略提供科學(xué)參考。
1 資料與方法
本文選取漢江流域及周邊地區(qū)29個(gè)氣象站(見圖1)逐日降水、平均氣溫、最高氣溫和最低氣溫實(shí)測(cè)數(shù)據(jù),測(cè)料均來源于中國(guó)氣象數(shù)據(jù)網(wǎng)(https:∥data.cma.cn/)??紤]氣象數(shù)據(jù)連續(xù)性及最長(zhǎng)時(shí)段等原則,選定研究時(shí)段為1960年1月至2020年2月,并按照3~5月、6~8月、9~11月、12月至次年2月依次劃分為春、夏、秋、冬季節(jié)。結(jié)合RClimDek軟件[24]和RHtest方法[25]對(duì)所有站點(diǎn)數(shù)據(jù)均進(jìn)行質(zhì)量核查,包括日最低氣溫是否低于最高氣溫、錯(cuò)誤值與異常值篩選等。漢江流域年際及季節(jié)降水(Pre)、平均氣溫(Tave)、最高氣溫(Tmax)和最低氣溫(Tmin)為研究區(qū)14個(gè)氣象站點(diǎn)對(duì)應(yīng)時(shí)期的平均值,均采用線性擬合法計(jì)算變化趨勢(shì)[23],并進(jìn)行顯著性檢驗(yàn)?;跐h江流域及其周邊地區(qū)29個(gè)氣象站點(diǎn)的降水和氣溫?cái)?shù)據(jù),借助ArcGIS中樣條函數(shù)插值法進(jìn)行空間可視化表達(dá)[26]。
2 結(jié)果與分析
2.1 降水和氣溫的時(shí)間變化特征
2.1.1 年際變化
由圖2(a)可知,1960~2019年漢江流域多年平均Pre為879.36 mm,以0.184 mm/a速率呈不顯著減少趨勢(shì)(p>0.05)。流域內(nèi)年P(guān)re最大值在1983年,達(dá)到了1 245.58 mm,引發(fā)了漢江“83·10”特大洪水[27];年P(guān)re最小值僅有586.10 mm,發(fā)生在1966年。相對(duì)于多年平均值而言,Pre年代際變化表現(xiàn)出階段性:1960~1990年代呈“偏多-偏少”交替變化,2000年代以后呈偏多趨勢(shì);1980年代的Pre平均值為各年代際最多,較多年平均值偏多69.03 mm,而1990年代的Pre平均值急轉(zhuǎn)為各年代際中最少,較多年平均值偏少51.32 mm。
圖2(b)顯示,近60 a漢江流域多年平均Tmax、Tmin和Tave分別為20.47,10.93,15.01 ℃,均表現(xiàn)出極顯著升溫趨勢(shì)(p<0.01),且升溫幅度呈Tmin(0.028 ℃/a)>Tmax(0.025 ℃/a)>Tave(0.022 ℃/a)。Tmax、Tmin和Tave3類氣溫均由1960~1980年代期間的偏低轉(zhuǎn)為1990~2010年代期間的偏高,且至2010年代為各年代際中最高年代,分別偏高0.68,0.73 ℃和0.60 ℃。M-K檢驗(yàn)結(jié)果(見表1)表明,1960~2019年漢江流域Pre未發(fā)生突變;Tmax和Tave在1997年發(fā)生突變,Tmin在1998年發(fā)生突變。與突變前相比,突變后三類氣溫均值全部增加1 ℃左右,Tmin和Tave均保持增溫趨勢(shì),而Tmax由緩慢降溫轉(zhuǎn)變?yōu)榭焖僭鰷亍?/p>
2.1.2 季節(jié)變化
近60 a漢江流域春、秋季Pre都表現(xiàn)出減少趨勢(shì),而夏、冬季Pre皆呈增加趨勢(shì)(見圖3),且均未通過顯著性檢驗(yàn)(p>0.05);其中夏季Pre變化幅度最為明顯(0.582 mm/a),秋季(-0.477 mm/a)和春季(-0.403 mm/a)次之,冬季最?。?.125 mm/a)。就各季節(jié)Pre多年平均值而言,夏季最多(398.35 mm),占全年總Pre的45.29%,其次秋季和春季對(duì)全年總Pre的貢獻(xiàn)率相當(dāng),而冬季Pre僅貢獻(xiàn)了5.56%。
漢江流域各季Pre年代際特征表現(xiàn)不一,春季Pre在1960年代偏多最為明顯,之后表現(xiàn)“偏多-偏少”交替變化,其中2000年代偏少最明顯。夏季Pre年代際變化特征與春季完全相反,1970年代偏少最為明顯,1980年代急轉(zhuǎn)為偏多最為明顯。秋季Pre在1960~1980年代偏多,1990~2000年代期間則偏少,而2010年代轉(zhuǎn)為偏多。冬季Pre與夏季具有一致的年代際變化特征,但其偏多和偏少最為明顯的年代分別為2000年代和1960年代??梢姡?980年代全年P(guān)re偏多主要是因夏秋季偏多導(dǎo)致的,而1990年代偏少則由秋季引起。除夏季外,春、秋季Pre在1970年代中后期發(fā)生突變下降,分別減少27.68,31.45 mm,冬季Pre在1984年突變?cè)黾?.67 mm。
1960~2019年漢江流域四季Tmax、Tmin和Tave呈上升趨勢(shì)(見圖4),多數(shù)升溫趨勢(shì)通過了顯著性檢驗(yàn)(p<0.05),但升溫幅度存在明顯差異。整體而言,春、夏季氣溫升溫幅度均表現(xiàn)為Tmax>Tave>Tmin,春季三類氣溫上升速率明顯高于夏季;秋、冬季Tmin升溫最為明顯,分別達(dá)到0.029,0.034 ℃/a,而Tmax和Tave升溫幅度大致相當(dāng)。與全年氣溫相似,四季Tmax、Tmin和Tave皆呈“V”形年代際變化特征,除1960年代夏季Tmax、Tave偏高外,1980年代以前其余氣溫均屬于偏低狀態(tài),至2000年代全部轉(zhuǎn)為偏高狀態(tài);三類氣溫的年代際最高與最低值相差范圍多介于1~2 ℃之間。此外,除夏季Tmax和Tave外,其余氣溫均發(fā)生了突變上升,突變時(shí)間集中發(fā)生在1990年代中后期至2000年代前期,且3類氣溫突變上升幅度均表現(xiàn)為春季>秋季>冬季。
2.2 降水和氣溫的空間變化特征
2.2.1 降水和氣溫的空間分布
為了更直觀地展現(xiàn)氣候要素空間差異,依據(jù)ArcGIS中自然間斷點(diǎn)分級(jí)法(Jenks)對(duì)漢江流域多年平均降水和氣溫進(jìn)行分類,結(jié)果如圖5所示。整體上,漢江流域全年P(guān)re空間上表現(xiàn)出自東南向北遞減的規(guī)律,丹江口水庫(kù)以下的武漢、天門地區(qū)全年P(guān)re超過了1 000 mm,而上游秦嶺南麓的漢中和十堰地區(qū)的西北部、商洛,以及唐白河流域的南陽(yáng)北部全年P(guān)re則低于800 mm。漢江流域全年Tmax、Tmin和Tave空間格局基本一致,均表現(xiàn)出自南向北遞減的特征,具有明顯的緯向地帶性規(guī)律。漢江上游谷地以南廣大區(qū)域全年Tmax超過20 ℃,Tmin主要以10~11 ℃為主,集中分布在漢江谷地以南、巴山北側(cè)及南陽(yáng)盆地,Tave以14~15 ℃和15~16 ℃范圍分布面積最廣,且各級(jí)分布與Tmin一致??傮w而言,Tmax高值分布地區(qū)較Tmin和Tave的高值區(qū)更偏北。
漢江流域四季Pre空間分布規(guī)律各異。春季Pre空間格局與全年相似,大部分地區(qū)低于240 mm。夏季Pre表現(xiàn)出東西高、中間低的空間特征,在上游的漢中和石泉站等地超過了400 mm,其中佛坪站達(dá)到460 mm左右;而在中游老河口站出現(xiàn)低值閉合中心,較東部同緯度的棗陽(yáng)站低75 mm。受華西秋雨現(xiàn)象影響[28],漢江流域秋季Pre空間上呈自西向東遞減規(guī)律,尤其是上游漢中和石泉站等達(dá)到了260 mm以上。冬季Pre空間上表現(xiàn)出自西北向東南遞增特征,漢江流域陜西省境內(nèi)只有20~30 mm,而下游武漢站則達(dá)到了130.4 mm,是降水最少安康站的6.4倍。漢江流域四季Tmax、Tmin和Tave空間分布規(guī)律與全年基本一致。不同的是,安康和鄖西等站的春、夏、冬的Tmax形成了高值中心,而四季Tmax低值中心均出現(xiàn)在秦嶺地區(qū)的佛坪及商州,夏季Tave高值分布區(qū)域較其他三季分布更為廣泛;漢江上游秦嶺及其東延區(qū)域、巴山北側(cè)冬季Tmin低于0 ℃,其中以商州(-2.44 ℃)最為明顯。
2.2.2 降水和氣溫的變化趨勢(shì)空間分布
從漢江流域全年和季節(jié)Pre變化趨勢(shì)的空間格局來看(見圖6),多數(shù)地區(qū)全年P(guān)re呈減少趨勢(shì),其減幅主要介于0~1 mm/a之間,其中以丹江口水庫(kù)下游的棗陽(yáng)、老河口站減幅最為明顯,超過了1.7 mm/a。漢江流域東南部以及上游佛坪-安康-鄖西沿線的全年P(guān)re呈增加趨勢(shì),增加最明顯的為武漢站(2.5 mm/a),其次是安康站(1.1 mm/a)。除房縣、鐘祥、武漢站春季Pre略有增加外,其余站點(diǎn)均呈減少趨勢(shì),降幅集中在0.25~0.60 mm/a之間,尤其以鄂豫交界、陜西秦嶺南麓減少最為明顯。86.7%的站點(diǎn)夏季Pre表現(xiàn)為增加趨勢(shì),增幅自東向西呈“多-少”交替變化,其中以武漢站(2.1 mm/a)和安康站(1.9 mm/a)增加最為明顯;棗陽(yáng)和西峽站夏季Pre減少幅度均在0.6 mm/a左右。所有站點(diǎn)秋季Pre一致減少,降幅呈東西略多、中部略少空間特征,以老河口站(-1.3 mm/a)減少最為明顯。冬季Pre變化趨勢(shì)呈東增西減格局,其中66.7%的站點(diǎn)表現(xiàn)為增加趨勢(shì),增幅最為明顯的集中在流域東南部,超過了0.4 mm/a。
漢江流域全年及四季Tmax、Tmin和Tave變化趨勢(shì)具有較強(qiáng)的空間異質(zhì)性。具體來看,多數(shù)地區(qū)全年Tmax、Tmin和Tave升溫幅度達(dá)到0.015~0.030 ℃/a,其中,Tmax升溫最明顯的集中在秦嶺南麓的鎮(zhèn)安、佛坪等地區(qū),漢江下游至南陽(yáng)盆地Tmin升溫最明顯。對(duì)于春季而言,Tmax升溫幅度呈西多東少空間特征,其中以鎮(zhèn)安站(0.105 ℃/a)增溫最為明顯;Tmin升溫幅度呈東多西少態(tài)勢(shì),其中以鎮(zhèn)安站(0.055 ℃/a)增溫最為明顯;Tave升溫幅度呈東西略多、中部略少態(tài)勢(shì),其中以鎮(zhèn)安站(0.057 ℃/a)增溫最為明顯;此外,所有站點(diǎn)的Tmax、Tave和86.7%站點(diǎn)的Tmin升溫趨勢(shì)達(dá)到了極顯著水平(p<0.01)。夏季Tmax、Tmin和Tave升溫幅度以0~0.01 ℃/a為主,且均以佛坪和鎮(zhèn)安站增溫最為明顯;與此同時(shí),丹江口水庫(kù)周邊及南陽(yáng)盆地的Tmax和秦嶺東段以南至老河口地區(qū)的Tave有減少態(tài)勢(shì),如南陽(yáng)Tmax以0.01 ℃/a速率呈下降趨勢(shì)。80%站點(diǎn)的Tmax、86.7%站點(diǎn)的秋季Tave和Tmin升溫趨勢(shì)達(dá)到了顯著水平(p<0.05),其幅度以0.015~0.030 ℃/a為主;Tmax和Tmin增溫最為明顯的均為鎮(zhèn)安站,其幅度分別達(dá)到0.069 ℃/a和0.041 ℃/a,Tmin以棗陽(yáng)站(0.043 ℃/a)增溫最為突出??臻g上,冬季Tmax升溫幅度呈西多東少態(tài)勢(shì),與Tmin的東多西少完全相反,而Tave空間差異性明顯減弱;3類氣溫增溫最為突出的站點(diǎn)與秋季一致,但其幅度均略高于秋季;93.3%站點(diǎn)的Tmin和86.7%站點(diǎn)的Tave升溫趨勢(shì)通過了極顯著水平檢驗(yàn)(p<0.01),而僅有1/3站點(diǎn)的Tmax呈顯著升溫趨勢(shì)(p<0.05)。
3 討 論
3.1 漢江流域氣候變化及季節(jié)貢獻(xiàn)
漢江流域降水與氣溫的多尺度時(shí)空變化差異是多因素綜合影響的結(jié)果。本研究發(fā)現(xiàn)1960~2019年漢江流域全年P(guān)re有所減少,其變化速率為-0.184 mm/a,同長(zhǎng)江中游年均Pre(1963~2015年)呈減少趨勢(shì)特征[29]一致,與全國(guó)年均Pre(1961~2021年)呈增加趨勢(shì)[11]略有差異;全年氣溫顯著上升(p<0.05),其中Tave低于全國(guó)(1961~2021年)升溫水平[11],說明漢江流域在全球變暖背景下氣候表現(xiàn)出暖干化趨勢(shì),與陳燕飛等[21]研究指出流域年尺度干旱范圍有輕微加大趨勢(shì)的觀點(diǎn)基本一致。漢江流域各年代Pre和Tave與氣候基期(1960~1989年)相比較發(fā)現(xiàn),除1980年代氣候?yàn)槔錆裥屯猓溆喔髂甏憩F(xiàn)為暖干型氣候。相關(guān)研究認(rèn)為夏季是影響漢江極端降水非均勻變化的關(guān)鍵季節(jié)[19],漢江流域季節(jié)Pre趨勢(shì)變化幅度呈夏季(0.582 mm/a)>秋季(-0.477 mm/a)>春季(-0.403 mm/a)>冬季(0.125 mm/a),春秋季多年平均Pre占全年的49.1%,其中有43.3%年份高于50%,表明春秋季Pre減少是導(dǎo)致漢江流域全年P(guān)re減少的主要原因。對(duì)于Tave,其升溫幅度呈春季(0.037 ℃/a)>秋季(0.025 ℃/a)>冬季(0.022 ℃/a)≈全年(0.022 ℃/a)>夏季(0.008 ℃/a),表明春秋冬季是引起全年Tave升溫的主要原因,尤其是春季Tave變化貢獻(xiàn)率最大。整體上,漢江流域春秋季氣候表現(xiàn)為Pre減少、氣溫上升,而夏冬季Pre和氣溫均增加。另有研究表明[17,19],漢江流域夏季極端降水比例明顯高于其他季節(jié)降水,但降水集中度年際間變化不確定性較大。
丹江口水庫(kù)作為南水北調(diào)中線工程水源地,漢江上游多年平均入庫(kù)流量占總?cè)霂?kù)流量的68.3%[30]。自2014年11月中線工程正式通水以來,該工程已累計(jì)調(diào)水超523億m3[31],根本上改變了受水區(qū)供水格局與河流生態(tài)。本研究發(fā)現(xiàn)丹江口水庫(kù)以上流域全年、春、夏、冬季Pre均低于漢江全流域平均值,而秋季Pre高出流域均值達(dá)18.61 mm,與西南暖濕氣流進(jìn)入華西地區(qū)形成華西秋雨現(xiàn)象密切相關(guān)。此外,漢江上游夏秋季Pre占全年P(guān)re的比例高達(dá)74.63%,遠(yuǎn)高于全流域的69.62%,表明夏秋季Pre的多少直接關(guān)乎著工程調(diào)水量。與全流域變化趨勢(shì)特征一致,近60 a來漢江上游全年、春秋季Pre呈減少變化趨勢(shì),夏冬季呈增加趨勢(shì),加之引漢(江)濟(jì)渭(河)工程的全線貫通,這對(duì)南水北調(diào)中線工程乃至漢江中下游水資源利用提出了新的挑戰(zhàn)[32],需要加快引(長(zhǎng))江補(bǔ)漢(江)工程建設(shè),進(jìn)而提升漢江流域供水保障能力。
3.2 漢江流域變暖停滯(Hiatus)現(xiàn)象
受外部強(qiáng)迫及內(nèi)部變率的共同影響,1998~2012年全球出現(xiàn)Hiatus現(xiàn)象[2,4],但這種現(xiàn)象存在明顯的區(qū)域性和季節(jié)性[33]。如1998~2012年北極地區(qū)[34]和中國(guó)青藏高原寒區(qū)[33]增溫顯著,而同期中國(guó)東部季風(fēng)區(qū)和西北干旱區(qū)降溫顯著[33]。為探討漢江流域Tmax、Tmin和Tave對(duì)Hiatus現(xiàn)象的響應(yīng),計(jì)算了不同時(shí)段全年和季節(jié)氣溫變化趨勢(shì)(見表2)。由表2可知,1998~2012年漢江流域全年Tmax和Tave表現(xiàn)為降溫趨勢(shì),較1960~1998年增溫速率分別下降了0.049 ℃/a和0.037 ℃/a,均超過全國(guó)平均水平[34];而Tmin表現(xiàn)為增溫放緩趨勢(shì),下降了0.015 ℃/a,表明1998~2012年漢江流域氣候變暖出現(xiàn)停滯。進(jìn)一步發(fā)現(xiàn),變暖停滯主要體現(xiàn)在冬季,1998~2012年Tmax、Tmin和Tave表現(xiàn)為一致降溫趨勢(shì),較1960~1998年增溫速率均下降了0.1 ℃/a以上。1960~1998年夏季Tmax和Tave表現(xiàn)為降溫趨勢(shì),Tmin表現(xiàn)為小幅升溫趨勢(shì),但1998~2012年期間三類氣溫均呈增溫趨勢(shì),增加速率超過了0.025 ℃/a,表明夏季氣溫對(duì)Hiatus現(xiàn)象不敏感。此外,漢江流域變暖停滯期間,春季Tmax和秋季Tmin增溫速率高于1960~1998年,春秋季其他氣溫增溫速率均有所下降,尤其以秋季Tmax下降(0.1 ℃/a)最為突出。值得關(guān)注的是,停滯后漢江流域春夏季Tmax、Tmin和Tave均表現(xiàn)出快速增溫趨勢(shì),而秋、冬季依舊呈降溫趨勢(shì),在今后研究中需重視冬季氣溫劇烈下降機(jī)制方面的研究。
4 結(jié) 論
本文利用漢江流域及其周邊29個(gè)氣象站點(diǎn)逐日降水(Pre)、平均氣溫(Tave)、最高氣溫(Tmax)和最低氣溫(Tmin)實(shí)測(cè)數(shù)據(jù),分析1960~2019年漢江流域全年和季節(jié)氣候時(shí)空變化規(guī)律,結(jié)論如下:
(1) 漢江流域在全球變暖背景下氣候表現(xiàn)出暖干化趨勢(shì)。1960~2019年漢江流域全年P(guān)re以0.184 mm/a 速率呈不顯著減少趨勢(shì)(p>0.05),氣溫均呈極顯著升溫趨勢(shì)(p<0.05),且升溫幅度呈Tmin(0.028 ℃/a)>Tmax(0.025 ℃/a)>Tave(0.022 ℃/a)。近60 a流域春、秋季Pre都呈減少趨勢(shì),夏、冬季Pre皆表現(xiàn)出增加趨勢(shì),其中夏季Pre變化幅度最為明顯;四季Tmax、Tmin和Tave均呈上升趨勢(shì),多數(shù)升溫趨勢(shì)通過了顯著性檢驗(yàn)(p<0.05),但升溫幅度存在明顯差異。
(2) 漢江流域春秋季氣候表現(xiàn)為Pre減少、氣溫上升,而夏冬季Pre和氣溫一致增加。漢江流域全年、夏季Pre未發(fā)生突變,春、秋季Pre在1970年代中后期發(fā)生突變下降,冬季Pre在1984年突變?cè)黾?。除夏季Tmax和Tave外,其余氣溫均發(fā)生了突變上升,突變時(shí)間集中發(fā)生在1990年代中后期至2000年代前期。
(3) 漢江流域全年P(guān)re空間上表現(xiàn)出自東南向北遞減規(guī)律,四季Pre空間分布規(guī)律各異;全年和四季Tmax、Tmin和Tave空間格局均表現(xiàn)出自南向北遞減特征。全年及四季Pre、Tmax、Tmin和Tave變化趨勢(shì)具有較強(qiáng)的空間異質(zhì)性。
(4) 漢江流域降水與氣溫的多尺度時(shí)空變化差異是多因素綜合影響的結(jié)果,春秋季Pre減少是導(dǎo)致全年P(guān)re減少的主要原因,春秋冬季是引起全年Tave升溫的主要原因。1998~2012年漢江流域氣候變暖出現(xiàn)停滯現(xiàn)象,變暖停滯主要體現(xiàn)在冬季;停滯后春、夏季表現(xiàn)出快速增溫趨勢(shì),而秋、冬季依舊呈降溫趨勢(shì)。
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(編輯:謝玲嫻)
Spatio-temporal variation characteristics of precipitation and temperature in
Hanjiang River Basin under climate warmingAN Bin XIAO Weiwei1,2
(1.Academician and Expert Workstation of Shaanxi Province,Ankang University,Ankang 725000,China; 2.Engineering Technology Research Center for Water Resource Protection and Utilization of Hanjiang River,Ankang 725000,China)
Abstract: To explore the spatiotemporal evolution of precipitation and temperature in the Hanjiang River Basin under the background of global climate warming,based on daily precipitation(Pre),maximum temperature(Tmax),minimum temperature(Tmin),and average temperature(Tave) data from 29 meteorological stations in the Hanjiang River Basin and its surrounding areas,spatiotemporal variation characteristics of precipitation and temperature from 1960 to 2019,as well as the response of temperature to the warming stagnation phenomenon (Hiatus) were analyzed by using the linear fitting,Mann-Kendall abrupt test,and spatial interpolation methods,etc.The results showed that:① the climate in the Hanjiang River Basin showed a warming and drying trend,with an insignificant decrease in precipitation(pgt;0.05) and a significant increase in temperature(plt;0.05).The variation range of precipitation from high to low was summer (0.582 mm/a) gt; autumn(-0.477 mm/a) gt; spring(-0.403 mm/a) gt; the whole year(-0.184 mm/a)gt;winter(0.125 mm/a) during 1960~2019.The annual warming range was Tmin(0.028 ℃/a) gt;Tmax(0.025 ℃/a) gt;Tave(0.022 ℃/a).Tmax,Tmin,and Tave all showed a consistent upward trend in four seasons,but there were significant differences in the warming range,and most of the warming trends passed the significance test (plt;0.05).② The precipitation in the Hanjiang River Basin did not undergo abrupt changes throughout the year and summer but showed an abrupt decrease in spring and autumn in the middle to late 1970s and an abrupt increase in the winter of 1984.Except for Tmax and Tave in summer,other temperature time series experienced an abrupt increase from the middle to late 1990s to the early 2000s.③ The annual precipitation in the Hanjiang River Basin showed a decreasing pattern from southeast to north,with varying spatial distribution patterns throughout the four seasons.The spatial pattern of Tmax,Tmin,and Tave decreased from south to north throughout the year and all seasons and their changing trends exhibit strong spatial heterogeneity.From 1998 to 2012,the Hiatus phenomenon appeared in the Hanjiang River Basin,especially in winter;while the temperature rapidly increased in spring and summer after stagnation,and continued to show a cooling trend in autumn and winter.The research results can provide scientific support for formulating disaster prevention and reduction,water supply guarantee,and other response policies in the Hanjiang River Basin.
Key words: precipitation;temperature;climate warming;Hiatus;abrupt change analysis;Hanjiang River Basin
收稿日期:2023-04-03;接受日期:2023-07-22
基金項(xiàng)目:陜西省科技廳項(xiàng)目(2021KRM033);陜西省教育廳項(xiàng)目(22JK0233);安康學(xué)院校內(nèi)專項(xiàng)項(xiàng)目(2021AYKFKT03)
作者簡(jiǎn)介:安 彬,男,副教授,碩士,研究方向?yàn)閰^(qū)域環(huán)境與GIS應(yīng)用。E-mail:leyang1007@126.com