《某地区极端气候分析案例（5000字）》

某地区极端气候分析案例目录TOC\o"1-2"\h\u17005某地区极端气候分析案例 1230611.1关中地区极端降水特征分析 1293161.1.1关中地区的降水概况 176641.1.2极端降水事件的变化特征 2175891.1.3极端降雨事件对关中地区发展的影响 4327021.2关中地区极端气温特征分析 73301.2.1关中地区的气温概况 7252481.2.2极端气温事件的时空分布特征 9212121.2.3极端气温事件对关中地区发展的影响 131.1关中地区极端降水特征分析1.1.1关中地区的降水概况根据关中地区降水量的突变检验结果，自1980年后，关中地区的降水出现了集中的突变情况，整体降水量逐渐下降。以华山、西安、宝鸡站为例，这3个站点自1965年后降水量一直呈现下降趋势，且在20世纪90年代降水量下降比较显著。铜川、咸阳站在20世纪90年代降水量增加与减少的情况交替出现，降水过程多变；铜川站降水量在20世纪90年代后呈现降水减少的现象。大气降水作为关中地区地表水和地下水的重要补给水源，大气降水量的逐渐减少，很大程度上减少了关中地区的可利用水资源量。关中地区的降水随季节变化明显。根据关中地区的气候条件，春季为3—5月，夏季为6—8月，秋季为9—11月，冬季为12月到来年2月。以西安站为例，西安地区各月平均降水量和各季节降水比例分别如图1.1及表1.1所示，西安站降水主要集中在夏季和秋季，约占全年降水的79．3%，冬季降水最少。由于关中地区降水时空分布不均，冬季、春季降水稀少，而夏季、秋季降水丰富，不利于雨水的直接利用。关中地区其他站降水的季节变化情况与西安站有类似的规律。由于关中地区降水随季节的这种显著变化，给雨水资源的充分利用带来了极大的困难。往往是在人们需要水的时候，天气比较干旱，没有降雨发生；而在不需要水或需水不是那么迫切的时候，有大量降雨发生。通过对关中地区水文地质条件的分析，关中地区的地下水有很好的储水条件，在盆地的南北两侧的洪积扇地带及河流高阶地上，含水层包气带厚度大，颗粒粗，有很好的储水条件，应充分利用这一条件，把丰水季节的雨水及盆地南北两侧沟谷中的洪水通过人工补给的方式渗入地下，增加地下水的补给量，使丰水期的雨水和洪水能够储存在地下，以备需要的时候开发出来供人们使用。图1.1西安地区各月平均降水量表1.1西安地区各季节降水比例1.1.2极端降水事件的变化特征根据关中地区5个气象站1955—2017年的降水观测资料，对其变化趋势进行了统计分析，结果见表1.1并如图1.2-1.6所示。由表1.2可以看出，关中地区的年降水量为506.54～829.75mm，与西北其他地区相比，处于较高水平，说明关中地区的降水资源相对丰富。同时，由表1.2及图1.2-1.6还可看出，铜川、西安、宝鸡、华山站的降水量基本呈现下降的趋势。其中华山站的降水量通过了99%的置信度检验，减少趋势最为明显；宝鸡、西安站的减少趋势略小，分别通过了90%和95%的置信度检；只有咸阳站呈上升趋势。对比西安站和华山站的降水量，西安站年降水量最大值出现在1987年，为901.2mm；最小值出现在1995年，为312.2mm；在1962-1963年波动比较大，降水量下降了454.6mm。华山站的年降水量最大值出现在1968年，为1262.3mm，最小值出现在2001年，为465.3mm；华山站降水量整体波动范围比较大。总体来说，关中地区的降水量大部分呈下降趋势，只有咸阳站呈上升趋势，但上升趋势不明显。表1.2表明关中地区的降水分布基本与陕西省一致，呈现南多北少的现象。表1.2关中各站点降水量及Z值统计表1957196319691975198119871993199919571963196919751981198719931999200520112017图1.2铜川站历年平均降水量1957196319691975198119871993199919571963196919751981198719931999200520112017图1.3西安站历年平均降水量1957196319691975198119871993199919571963196919751981198719931999200520112017图1.4宝鸡站历年平均降水量1957196319691975198119871993199919571963196919751981198719931999200520112017图1.5华山站历年平均降水量1989191989199319961999200220052008201120142017图1.6咸阳站历年平均降水量1.1.3极端降雨事件对关中地区发展的影响对关中极端降水研究发现，各极端降水指标变化在趋势上不仅表现出较大的年际变化，而且也表现出明显的地域性差异（图1.7）。从空间分布来看，极端降水日数（a）在陕南及关中南部大部分地区呈增加趋势，增幅在0.03~0.53d/10a之间，其中安康增幅最大；陕北大部分地区呈略微减少趋势，减幅在-0.98~-0.14d/10a之间，其中绥德增减幅最大。极端降水量（b）变幅较大，大致呈现从北到南“减—增”的趋势，其变幅在-32.77~27.18mm/10a之间，增幅最大的是安康，减幅最大的是绥德，与极端降水日数一致。对雨日天数（c）研究方发现，全省雨日天数呈减少趋势，并且减幅在-9.29~-1.94d/10a之间，其中关中大部分地区及陕南南部地区雨日天数减少较明显。中雨天数（d）除洛川以0.05d/10a的速度在增加外，其余地区都呈减少趋势，减幅在-1.21~-0.09d/10a之间，并且陕北南部减幅较小，最小减幅出现在延安，以0.05d/10a速度在减少，陕南地区减少较明显。暴雨天数（e）大部分地区呈略微增加的趋势，以略阳、安康增加最明显，暴雨天数变幅在-0.18~0.34d/10a之间，以汉中减少最明显。最大增幅、减幅都出现在陕南地区，表明陕南地区暴雨天数空间差异明显。而持续降水天数（f）也基本上呈减少趋势，并且关中大部分地区减少较明显，平均减少速率为0.31d/10a。榆林是唯一持续降水天数增加的地区，以0.01d/10a的速度在增加。最大1日降水总量（g）在全省大部分地区增加较明显，以0.39~1.84mm/10a的速度在增加，以安康为代表的陕南地区增加较多，陕北北部减少较明显。对持续干旱天数（h）研究发现，持续干旱天数在全省大部分地区增加较明显，增幅为0.33~2.21d/10a，并且横山增幅最大；在少数地区呈微弱减少趋势，以汉中减少最多，为0.85d/10a。图1.7关中极端降水年际变化的空间分布1.2关中地区极端气温特征分析1.2.1关中地区的气温概况（1）气温变化的空间分布图1.8气温倾向率的空间分布关中绝大部分地区的气温呈上升趋势，在不同季节表现出不同的空间差异（图1.8）：春季气温的变化倾向率在0.11~0.89°C/10a之间，关中部分地区增温明显，其中铜川地区上升的最快。夏季关中及陕南某些站点出现降温趋势，气温的变化倾向率在-0.23~0.67℃/10a之间，其中商州降温最严重，铜川增温最显著，同时，夏季是全年及各季中唯一出现降温的季节。秋季气温的变化倾向率在0.03~0.64℃/10a之间，其中铜川、定边地区上升的最快，商州上升的最慢。冬季气温的变化倾向率普遍较高，在0.14~0.72℃/10a之间，其中陕北地区及关中北部增温显著，榆林地区上升的最快，陕南地区增温相对缓慢。全年气温的变化倾向率在0.04～0.52℃/10a之间，镇安增温幅度最大，陕北的北部及关中大部分地区增温明显。（2）气温的周期变化从图1.9年平均气温序列的复值Morlet小波变换图和方差图对应可以看出，年平均气温序列在15a左右的振荡最为显著，而且沿着时间序列振荡越来越强烈，其次是6a左右的周期。气温年际振荡周期主要受东亚冬季风强度变化3~4年的年际变化周期和6.5年周期及9~15年的年代际变化周期影响。图1.9近50年来关中年均温变化小波分析15a左右尺度上的气温变化可分为5个偏冷时段和偏暖时段，这种冷暖交替的变化在一定程度上受北极涛动和西伯利亚高压的影响。从图1.9还可以推断未来的气温演变趋势，目前陕西省处于暖期，存在15a的振荡周期，并且暖期还将持续一段时间。1.2.2极端气温事件的时空分布特征（1）极端气温事件的年际变化关中白天极端高温日数在20世纪70中期到90年代初（图1.10），普遍低于平均值，90年代中期至今普遍高于平均值，这表明90年代中期以前，白天极端高温日数偏少，90年代中期至今以后偏多。总体看，近50年白天极端高温日数以5.64d/10a的日数在增加。白天极端低温日数90年代之前普遍高于平均值，90年代之后普遍低于平均值，这表明90年代以前，白天极端低温日数偏多，90年代至今以后偏少。总体看，近50年白天极端低温日数以2.82d/10a的日数在减少。夜间极端高温日数在20世纪90后期以前，几乎全部低于平均值，90年代后期至今均高于平均值（图1.10），这表明90年代后期以前，夜晚极端高温普遍较低，90年代后期至今，夜晚极端高温急剧升温，高温日数显著增加。总体看，近50年夜间极端高温日数以5.75d/10a的日数在增加，特别是90年代以来，增温更加剧烈，以15.8d/10a的日数在增加。夜间极端低温日数90年代以前普遍高于平均值，90年代后期急剧减少，为21.71d/a低于50年平均值28.33d/a。总体看，近50年夜间极端低温日数以4.05d/10a的日数在减少。对高温（≥35°）日数研究发现，20世纪70年代中期到90年代中期普遍低于平均值，60年代、90年代后期至今普遍高于平均值。研究还发现，近50年≥35°日数增加较慢，以0.53d/10a的日数在增加。对低温（≤0°）日数研究发现，20世纪90年代以前，普遍高于平均值，表明90年代以前低温日数较多；90年代至今普遍低于平均值，表明90年代以后，低温日数显著较少。研究还发现，近50年低温（≤0°）日数以1.48d/10a的日数在显著减少。对夏季日数的研究发现，90年代以前，夏季日数变化幅度比较大，但90年代以后趋于缓和，且普遍高于平均值，表明近10几年来，最高气温＞25℃的日数显著增加。近50年来夏季日数以1.31d/10a的日数在增加。对结冰日数研究发现，80年代以前结冰日数普遍高于平均值，而80年代以来普遍低于平均值，表明80年代前，气温普遍较低，80年以后则增温明显，结冰日数减少。图1.10关中极端气温的年际变化研究还发现所有定义的极端高温指数，其日数都呈增加趋势；极端低温指数，其日数均呈减少趋势。表明近50年来，陕西省日最高、低气温都在增温，并且极端低温增温更为显著。（2）气温极端事件的年代际变化关中白天极端高温日数在20世纪60~80年代偏少（表1.3），90年代以来偏多，特别在2000年以来，白天极端高温日数剧增，与90年代相比增加了10天，这与气温在90年代后升高是一致的。白天极端低温日数在60~80年代偏多，特别是60年代，与70年代相比天数增加了4.32天，90年代之后偏少，并且减幅有逐渐增大的趋势。表1.3关中极端气温的距平对夜间极端高温日数的研究发现，20世纪60~80年代，夜间极端高温日数呈减少趋势，并且减幅逐渐增大，60、70、80年代分别低于距平5.27、6.58、8.55天；90年代以来偏多，特别是2000年以来，高于距平17.54天。夜间极端低温日数在60~80年代偏多，但有逐年减少的趋势；90年代以后则偏少，特别是2000年以来，低于距平7.87天。夏季天数在20世纪60~80年代偏少，60、70、80年代分别低于距平1.22、1.64、6.92天；90年代以来偏多，特别是2000年以来，高于距平8.42天。结冰天数在20世纪60~80年代均高于距平，但有减少的趋势，90年代以来，结冰日数持续减少，并且低于距平，这表明这50年来日最高温度低于0℃的天数在持续减少。对高温日数的研究发现，高温日数在20世纪70、80年代偏少，60年代及90年代以后偏多，特别是2000年以来，高于距平2.38天。低温日数则在60~80年代偏多，60、70、80年代分别低于距平5.08、1.69、4.22天；90年代以来偏少，特别是2000年以来，偏少最为严重。1.2.3极端气温事件对关中地区发展的影响气候系统的变暖是毋庸置疑的，整个21世纪全球日温度极暖事件的出现频率和幅度将会增加，而极冷事件将会减少，预估的干旱、热浪等及其产生的不利影响也将会增加。所有大陆和大部分海洋的观测证据表明，许多自然系统正在受到区域气候变化的影响，特别是温度升高的影响。根据20世纪80年代初以来的卫星观测显示，在许多区域春季已出现植被返青提前的趋势，这与近期变暖而使其生长季节延长有关。我国大陆地区也表现出了与全球极端温度事件一致的变化特点，与此同时，我国近50年来因气象灾害导致的农业受灾面积不断扩大，农业经济损失逐年升高，极端事件发生频率和强度的不断增加，也加大了农业生产的风险。作为增暖显著的北方地区，极端气温增暖俨然成为不可争辩的事实，且随之带来的农业生产的不稳定性和自然风险也是不言而喻的。刘颖杰等研究表明以温度升高为主要特征的气候变化对我国