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《山西大学》 2012年
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山西省近50年气候变化特征研究

范晓辉  
【摘要】:山西省地处黄土高原东翼和华北平原以西。地理位置介于北纬34。34'-40043'、东经110°14′-114°33′之间,平均海拔约900米,面积为15.63万平方公里。具有温带大陆性季风气候。其独特的地理位置和地貌格局可能使其气候变化情形更显复杂。对山西省气候变化情形进行系统和深入研究,对充分认识山西省气候变化基本特征,进而探讨其原因和影响,以及制定和采取有效对策具有重要意义。 本研究主要以山西省1959-2008年间具有50年观测记录的气象站的系列数据为基础(其中气温和降水数据为61个站,初终霜日和日照数据为62个站),对山西省的平均气温和降水量变化、极端气温和降水事件变化、无霜期和有霜期变化、以及日照时数变化的时空特征进行了系统研究。同时从比较的角度出发,对华北平原北部(即与山西省同纬度范围的华北平原地区)同期的气候变化趋势进行了分析。除此之外,并在获得最近两年(2009-2010)有关数据的基础上,对山西省近52年(1959~2010)的平均气温和降水量、极端气温和降水事件、以及日照时数的变化趋势进行了分析,对两个时期气候变化趋势的一致性进行了研究。 研究结果表明,近50年(1959-2008)山西省的年平均气温呈显著升高趋势,升幅为1.2。C,变暖速率为0.24℃/10yr。其气温升幅远高于同期北半球和全球气温平均升幅(分别为0.75。C和0.65℃)。自1987年,尤其是1997年以来,全省气温明显升高。近50年冬季气温升幅最大,春季和秋季次之,夏季气温升高则不显著。气温变化的空间梯度明显,自南至北气温升幅逐渐增大,晋北地区升幅最大。近50年山西省年的平均降水量呈显著减少趋势,减幅为99.20mm,减少速率为19.84mm/10yr。年降水量减少主要发生在雨季(6-9月)。自1979年以来,全省降水量明显减少。从南到北年均降水量减幅逐渐变小,晋南地区减幅最大。 1959-2008年,山西省年平均最高、最低气温(TXam和TNam)呈显著且同步升高趋势,因而气温日较差(DTR)变化不显著。暖昼和暖夜日数(TX90p和TN90p)、极端高温事件和极端低温事件(TXx, TXn, TNx和TNn)和生长季(GSL)呈显著增加(或延长)趋势,而冷昼和冷夜日数(TX10p和TN10p)和霜冻日数(FD)呈显著减少趋势。强降水日数(R10mm)和雨日(日降水量≥lmm)降水总量(PRCPTOT)呈显著减少趋势。而1日最大降水量(RX1day)、5日最大降水量(RX5day)、降水强度(SDII)、大雨日数(R20mm)、暴雨日数(R50mm)、强降水量(R95pTOT)和极强降水量(R99pTOT)等极端降水指数的变化趋势则均不显著。 1959~2008年,山西省的初霜日(FFFD)呈显著推后趋势,但是终霜日(LSFD)提前趋势不显著。尽管如此,无霜期(FFS)呈显著延长趋势,延长幅度为13.2d,延长速率为2.63d/10yr。FFFD, LSFD和FFS的变化自1998年以来尤为明显。在全省范围内,从南到北初霜日推后、终霜日提前或无霜期延长的幅度逐渐增大。 近50年来山西省的年日照时数呈显著减少趋势,减幅为327h,减少速率为65.40h/10yr。自1983以来,全省年日照时数减幅明显。春夏秋冬4季的日照时数均呈减少趋势,其中夏秋冬3季日照时数显著减少,尤以夏季和冬季减少最为突出。在全省范围内,以忻定盆地、太原盆地、临汾盆地和运城盆地的日照时数减少最为突出。 尽管在对中国气候变化进行研究时,通常将山西和华北平原北部均划分在华北地区之内,但是本研究结果表明,这两者的气候变化具有明显差异。即华北平原北部的年平均气温升幅(1.50。C)高于山西省(1.20。C);各季气温均显著升高。年平均降水量减少趋势不显著。其年平均最低气温升幅约为最高气温的3倍,气温日较差显著减小。与最低气温相关的各个气温极值(TN90p, TN10p, TNx和TNn)的变化幅度较强,而与最高气温相关的各个气温极值的变化幅度较弱(TX10p, TXn)或不显著(TX90p, TXx)。生长季延长幅度(18.8d)大于山西省(13.3d)。其强降水日数(R10mm)和雨日降水总量(PRCPTOT)的减少趋势均不显著。与此同时,华北平原北部的日照时数减少速率(-92.5h/10yr)亦大于山西省(-65.40h/10yr)。 山西省近52年(1959~2010)的年平均气温和降水量、极端气温和降水事件、以及日照时数的变化趋势近50年(1959~2008)的变化趋势具有很高一致性。具体情况为,1959-2010年,山西省的年平均气温呈显著上升趋势,升幅为1.32。C,变暖速率为0.25℃/10yr。年平均降水量呈显著下降趋势,减幅为71.02mm,减少速率为13.66mm/10yr。气温日较差(DTR)变化不显著。暖昼和暖夜日数(TX90p和TN90p)、极端高温事件和极端低温事件(TXx, TXn, TNx和TNn)和生长季(GSL)呈显著增加(或延长)趋势,而冷昼和冷夜日数(TX10p和TN10p)和霜冻日数(FD)呈显著减少趋势。强降水日数(R10mm)和雨日降水总量(PRCPTOT)呈显著减少趋势。1日最大降水量(RX1day)、5日最大降水量(RX5day)、降水强度(SDII)、大雨日数(R20mm)、暴雨日数(R50mm)、强降水量(R95pTOT)和极强降水量(R99pTOT)等极端降水指数的变化趋势均不显著。与此同时,山西省的年日照时数呈显著减少趋势,减幅为364.42h,减少速率为70.08h/10yr。
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