五莲县气象局，山东 日照

收稿日期：2022年4月16日；录用日期：2022年5月16日；发布日期：2022年5月23日

摘要

利用2011~2020年五莲国家气象观测站的气象资料，和前30年气候特征相比较，分析了近10年以来山东五莲气温、降水以及日照的变化规律。研究结论为：五莲平均气温以0.123℃/a趋势上升，四季平均气温均有不同程度的升高，上升幅度大小分别是冬季 > 春季 > 秋季 > 夏季；降水量以18.517 mm/a趋势增多，增减交错分布，呈两头高中间低的震荡，旱涝不均，易旱涝急转；日照时数以3.7533 h/a微弱趋势上升，2019年由于污染天气较多，呈现剧烈下降的趋势。

关键词

山东五莲，气候变化，气温，降水，日照

Climate Change Characteristics of Wulian in Shandong Province in Recent 10 Years

Zhichao Chen

Wulian County Bureau of Meteorological, Rizhao Shandong

Received: Apr. 16^th, 2022; accepted: May 16^th, 2022; published: May 23^rd, 2022

ABSTRACT

Based on the meteorological data of Wulian National Meteorological Observation Station from 2011 to 2020, and compared with the climatic characteristics of the previous 30 years, the variation regularity of temperature, precipitation and sunshine of Wulian in Shandong Province in recent 10 years was analyzed. The results showed that the average temperature of Wulian increased with a trend of 0.123˚C/a, and the average temperature of all four seasons increased in different degrees, with the increased range being winter > spring > autumn > summer. The precipitation increased in a trend of 18.517 mm/a, increasing-decreasing staggered distribution, showing a low oscillation between two high and middle ends, uneven drought and flood, and easy drought and flood turn sharply, while the sunshine hours increased in a weak trend of 3.7533 h/a, showing a sharp downward trend in 2019 due to more polluted weather.

Keywords:Wulian Shandong Province, Climate Change, Air Temperature, Precipitation, Sunshine

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1. 引言

气候异常变化日趋激烈，极端天气气候事件多发，给自然生态系统、社会经济系统带来非常不利的影响。近年来，许多学者对国内气候变化的特征进行分析 [1] - [10]，也有一些科技工作者对山东省内气候变化特征进行研究 [11] - [16]，结果表明，地球气候变化的主要特征就是持续变暖，地球大气每1℃升温，则多吸收7%的水蒸汽，这些水蒸汽将来会形成降水，气候变暖造成大雨增加，带来更频繁、更具破坏性的洪水威胁，极端降雨甚至打破当地有气象记录以来的历史极值，2021年7月河南出现特大暴雨和洪涝灾害的根本原因就是气候变化。气候变化还导致农作物减产、森林大火等，更严重的后果是氧气含量减少和海平面上升，气候变化将对人类未来发展产生直接和间接的风险。在全球变暖的气候大背景中，山东五莲受其影响在所难免，了解五莲的气候变化特征，对本地的社会经济、生态环境，尤其是应对气候风险具有重要意义。

2. 资料来源及分析方法

五莲国家气象观测站在山东省日照市五莲县城内，位于北纬35˚45'，东经119˚12'，1971年以来站址未曾迁移，观测资料有连续性，观测要素可反映五莲县的气候特征。使用的气候标准值是该站30年(1981~2010年)气象要素资料的合计平均值。本文选用2011~2020年10年的气象观测资料，将气温、降水以及日照等主要观测要素作为研究对象，季节按气象划分法，以3~5月为春季，6~8月为夏季，9~11月为秋季，12月~次年2月为冬季，运用数理统计和图表分析五莲县气候变化趋势及特征。

3. 五莲县气候基本特征

五莲地处鲁东南近海地区，位于中纬度，属典型的暖温带大陆性季风气候，周期性变化明显，光热充足，温度适中，雨热同季。年平均气温13.2℃，年极端最高气温40.7℃。年平均降水量747.0 mm，有较大幅度年际变化。年平均日照时数2393.5 h，日照时数季节分布是春季 > 夏季 > 秋季 > 冬季。五莲拥有丰富的可供生产和开发的风能、光能和农业资源，号称“林果之乡”，气候变化对农业发展影响很大。五莲位于沂沐断裂带以东、胶莱盆地西南边缘且胶南隆起的西北缘，东邻黄海，受鲁东南低山丘陵地形和暖温带大陆性季风气候影响，五莲主要气象灾害有干旱、洪涝、大风、冰雹、低温和霜冻等。

4. 气温的变化特征

4.1. 年平均气温的变化

以一元线性回归方程来分析年平均气温变化的趋势。由图1可见，其中直线代表一元线性回归方程线，其斜率即趋势的变化幅度，也常在气候特征研究中拿来体现任一气象要素的变化趋势。在趋势线的倾斜度中，发现近10年来五莲平均气温在波动中呈明显的上升趋势，年平均气温趋势倾向率是0.123℃/a，增温幅度明显加大，高于五莲历年的平均气温增长率。2011至2017年基本呈线性上升，近10年发生突变最暖的一年是2017年，年平均气温高于历年平均1.4℃，2018~2020年平均气温稳定在14℃以上，高于历年平均气温。

图1. 五莲县2011~2020年平均气温趋势图

图2得出，五莲的年平均气温距平值中，2011年和历年值持平，往后年份则均为正值，这表明五莲这10年的年平均气温相比往年全面上升，由五莲县气候变化规律发现，10年间这种距平持平和正距平现象较少。增幅前期迅速上升，后期略有下降，计算10个距平值总和，再求其平均值得出0.8℃，发现五莲10年来平均气温较历年整体上升达到了0.8℃，较前10年平均气温上升了0.4℃，这样的升温幅度就气候层面来说，近10年来五莲的气候正在变暖。

图2. 五莲县2011~2020年平均气温距平

4.2. 四季平均气温的变化

四季平均气温变化趋势和年平均气温变化趋势不一致，近10年五莲各季平均气温的拐点分别出现在：春季是2014年15.9℃，夏季2018年是26.3℃，秋季2019年16.0℃，冬季2015年2.0℃。分析近10年五莲四季的平均气温趋势总结出：春季平均气温的倾向率是0.1236℃/a，夏季平均气温的倾向率是0.0418℃/a，秋季平均气温的倾向率是0.0824℃/a，冬季平均气温的倾向率是0.2542℃/a。由此可见，气温上升明显的是冬春季节，秋夏气温上升幅度较小，其中夏季的升温幅度最小。可见，年平均气温上升主要是由冬春两季气温的上升主导，暖冬为近10年五莲气候变化的主要因素。

4.3. 高温日数的变化

由于全球气候变暖，五莲高温天气出现日数在增加，同时极端高温也有所增强。按照10年为单位计算平均高温日，1981~1990年每年平均2.4天，1991~2000年每年平均3.8天，2001~2010年每年平均4.3天，2011~2020年每年平均6.4天，高温日连续出现，2017年高温日数达10天，高温日数明显增长，这与全球气温攀升的趋势一致。出现持续高温少雨天气，对公众的正常工作和生活产生不利影响。

4.4. 最高和最低平均气温的变化

近10年最高和最低平均气温呈上升趋势，2011年最高和最低平均气温分别为18.5℃、9.3℃，2014年最高和最低平均气温迅速上升到19℃、10℃以上，2017年达到峰值，最高和最低平均气温分别是19.9℃、10.6℃，较2011年分别上升了1.1℃、1.3℃，2018~2020年最高和最低平均气温仍维持在19℃、10℃以上。由此可见，2017年为时段内最暖年，和年平均气温的变化趋势是一致的。

5. 降水的变化特征

5.1. 年降水量的变化

五莲近10年平均降水量824.3 mm，与30年平均降水量相比增加了77.3毫米，偏多10.3%。2015~2017年降水量变化较为平稳，其他年份呈现出非常不稳定的趋势，2018年是突变点，2018年和2020年为洪涝年份，期间的2019年则为旱灾年份，表现为此消彼长的态势，2019年干旱和厄尔尼诺现象有密切关系，厄尔尼诺现象会导致暖冬凉夏、南涝北旱 [17] [18]。从图3可见，趋势线的走势平缓，上升不明显，年降水量的趋势倾向率为18.517 mm/a。2018年达到峰值，降水量1184.0 mm，2014年降水量510.0 mm，为最少年份，从滑动平均线的走势来看，年代分布是不均匀的，五莲近10年降水量波动变化较大。

图3. 五莲县2011~2020年降水量趋势

从图4中看出五莲旱涝不均，年降水量分布呈现高–低–高的起伏态势。2014年较常年偏少200 mm以上，2019年较常年偏少188 mm以上，2015~2017年为正常年份，2018、2020年较常年偏多400 mm以上，2019年夹在2018和2020年之间，为降水偏少年份。

图4. 五莲县2011~2020年降水量距平

5.2. 四季降水量的变化

四季降水量变化趋势分别是春季4.5127 mm/a、夏季19.997 mm/a、秋季−3.0133 mm/a、冬季3.8297 mm/a，从以上数据可以看出，五莲春季、夏季、冬季的降水趋势是增加，秋季的降水趋势则是减少的。夏季降水量增加，尤其是极端降水天气增加容易引发洪涝灾害，秋季降水量减少，无效降水日持续时间长容易引发秋旱造成旱灾，秋季是农作物生长的关键时节，造成减产，而且不利于冬小麦播种，这种极旱、极涝两极化的降水变化走势，极大增加了旱涝灾害发生的可能性。

5.3. 降水强度的变化

分析15个时段年最大降水量的变化趋势，发现10、15分钟年最大降水量的趋势为负，即10分钟和15分钟时段年最大降水量呈下降趋势，而其余时段的年最大降水量趋势值全为正值，总体来说年最大降水量呈上升趋势。实际上15个时段年最大降水量代表单位时间内的降水强度，该值越大，表示单位时间降水强度越大，其中180分钟、360分钟、1440分钟这3个时段的降水强度明显增强，需注意防范可能由此引发的各种自然灾害。

5.4. 旱涝特征分析

为深入分析五莲近10年的旱涝情况，在决策气象服务、公众气象服务等全方位气象服务中提供更直观的数据，用近10年降水量的距平百分率评价干旱等级。

其计算公式为：

$p_a=\frac{p-\bar{p}}{\bar{p}}-100\%$

式中， $p_a$ 为降水距平百分率；p为某年的降水量； $\bar{p}$ 为该时段多年平均降雨量。

根据降水距平百分率进行分级，可分为五级：涝(40%~25%)；偏涝(24%~10%)；正常(10%~−10%)；偏旱(−11%~−24%)；旱(−25%~−40%)。经过计算得出：2011年偏涝，2013年正常，2014、2019年为旱，2012、2015、2016年正常，2017年偏旱，2018、2020年为涝。从实际情况来看，如果第一年旱情比较严重，第二年降水量正常了但旱情仍可能延续。如2014年降水量510.5 mm出现旱情，2015年降水量774.0 mm为正常年份，但2015年年初1~4月份降水量仅65.2 mm，仍是2014年旱情的延续。还存在旱涝急转情况，如2018年7月1日~7月22日降水量仅42.8 mm，较常年偏少6成，全县出现干旱，受台风“安比”外围环流系统影响，7月23日~7月24日出现暴雨，城区降水量172.8 mm，全县最大降水量232.9 mm，此次过程造成部分地区旱涝急转，部分乡镇河水陡涨，内水难以外排，造成一定程度损失。由于五莲的山地地形，严重积水的情况不多，可以说正常和干旱的年份多于洪涝的年份。

6. 日照的变化特征

6.1. 日照时数的变化

日照时数对农业生产有直接影响，光照条件好的地区，农作物生长发育良好，尤其是喜光作物病死率低，通常产量高。而光照条件不足，长期阴雨寡照，不利于农作物进行光合作用，使农作物得不到充分的养分积累，对农作物的产量和品质有严重影响，甚至滋生病虫害，农业生产遭受损失。研究分析日照时数的变化趋势，对农业产量的预报有重要的指示意义。

五莲近10年年平均日照时数较历年平均日照时数偏少16 h，从图5可见，五莲近10年日照时数上升趋势微弱，年增长趋势为仅3.7533 h/a，体现出日照时数变化相对稳定。从滑动平均线上判断，近10年日照时数的变化趋势是两峰两谷，日照时数在2013年开始小幅的下降趋势，2016年开始上升，2018年达到峰顶后开始下降，2019年降到谷底。

图5. 五莲县2011~2020年日照时数趋势

从图6日照距平图看出，2011~2018年日照变化比较平缓，呈增减交错分布，2019年明显下降，较历年平均偏少354.5 h，变幅较为剧烈，说明2019年虽然降水少，但是日照差，2020年日照时数明显上升，较历年平均偏多213.2 h，为最多年份，说明五莲生态环境治理效果显著。

图6. 五莲县2011~2020年日照时数距平

6.2. 四季日照时数的变化

日照时数的四季变化趋势统计结果分别是春季3.1321 h/a、夏季16.732 h/a、秋季−9.42 h/a、冬季−6.6903 h/a。从趋势值看出，春季和夏季的趋势值为正，表示春夏日照时数呈增多的趋势，秋季和冬季的趋势值为负，日照时数呈减少的走势，这和近年来秋冬季轻雾、大雾等污染天气增多等现象相一致。

7. 结束语

1) 2011~2020年以来，五莲年平均气温攀升，上升趋势为0.123℃/a，近10年年平均气温较历年平均值更是升高了0.8℃，增暖明显。四季气温呈现不同程度上升，其中冬季气温上升幅度最大，其次为春季、秋季和夏季，由此可见五莲近10年来气候变暖主要来自冬季和春季两季增温的加持。2011年以来，高温日数呈显著上升趋势，高温天数突破本地历史记录，2017年出现高温日数高峰。

2) 年降水量趋势线呈平稳略升趋势，10年间呈两端多、中间少的特点。从四季分布来看，旱涝不均，春季、夏季和冬季的降水趋势是增加的，秋季降水量呈减少趋势。分析15个时段的年最大降水量得出结论，其中10、15分钟年最大降水量的趋势为负值，其他时段的年最大降水量趋势值显示正值，需注意可能由此引发的各种自然灾害。通过旱涝分析得出，五莲呈现出“五年一旱”的趋势。

3) 五莲近10年年平均日照时数较历年平均日照时数偏少，日照时数呈波动式，上升较缓，年增长趋势为3.7533 h/a，从滑动平均线看，呈现两峰两谷的态势。整体上四季变化趋势是春夏上升，秋冬下降，这和空气质量密切相关。

综上分析，五莲近10年气候变化是气温升高、降水增多，日照时数偏少，这种气候变化趋势与我国气候变化相一致，也有自己的区域气候特点，近年五莲大风、暴雨等一系列极端天气气候事件的频率和范围不断增加，尤其是强度有所增大，是气候突变的表现。五莲气候变暖的趋势短期内难以逆转，严重影响农业生产的结构和布局，增加农业生产的不稳定性。气候变暖缩短农作物生育期，对农作物生长发育有加速作用，对作物干物质有效积累不利，为农作物害虫及虫卵越冬提供了良好的生存环境，造成病虫害难以控制。消灭病虫害需要喷施农药增加肥料，加大了农业成本投入，并且施放农药及化肥等化学制品会造成土壤污染，对生态平衡有破坏力，同时也一定程度上影响农作物品质。需大力推进生态文明建设，从源头减少碳排放，调整和优化能源结构，不断增加可再生和清洁能源供应。全社会积极采取有效措施应对全球气候变化挑战，防范气候危机，补充政策机制，推动绿色低碳发展，让气候造福于人类。

文章引用

陈志超. 山东五莲近10年气候变化特征
Climate Change Characteristics of Wulian in Shandong Province in Recent 10 Years[J]. 气候变化研究快报, 2022, 11(03): 287-294. https://doi.org/10.12677/CCRL.2022.113028

参考文献