全球变化课程论文

基于气温和降水的生态脆弱区气候变化分析

——以湖北省为例

摘要：基于1982～2012年湖北省气温、降水气象数据，定量分析近30年来湖北省的季节及年际间的气候变化。结果表明：近30年来，湖北省的气候已出现变暖变干的趋势。 关键词：生态脆弱区；湖北省；全球变化；气候变化；分析

湖北省地处北亚热带向亚热带过渡的中亚热带过渡带，属于南方红壤丘陵山地生态脆弱区。历史时期不合理的人类活动兼之气候变化的影响给该区生态环境带来恶劣的影响，其生态环境脆弱性表现为：部分地区土层较薄，肥力瘠薄，人为活动强烈，土地严重过垦，土壤质量下降明显，生产力逐年降低；丘陵坡地林木资源砍伐严重，植被覆盖度低，暴雨频繁、强度大，地表水蚀严重。湖北省地跨中国地势第二级阶梯和第三级阶梯的过渡地带，地貌类型多样，分为鄂西山区、鄂东北低山丘陵区、鄂东南低山丘陵区、鄂北岗地丘陵区和江汉平原区等五大地貌单元[1]。湖北省位于典型的季风区，除山区高地以外，都属亚热带大陆性季风气候，具有从亚热带向暖温带过渡的特征[2]。受地形和不同类型的小气候影响及与之相应的土壤、植被的规律变化，区域差异明显。即便是在社会经济方面也表现出明显的过渡性，农业生产经营方式以种植业为主，农作物产量总体上呈现出由中部向周围地区递减的梯度变

[3]

化特征。一系列的过渡性决定了湖北省在生态环境的敏感性、脆弱性和易受外力影响作用的波动性。通过定量分析湖北地区气候变化特征，了解湖北气候变化对全球气候变化的响应，对加深理解本区域气候变化及其成因、气候变化对本地生态与环境的影响，以及对当地经济和社会的可持续发展等都具有非常重要的意义。

1 研究区概况

湖北省位于我国中部地区，地跨东经108°21′42″～116°07′50″、北纬29°01′53″～33°6′47″。东邻安徽，南界江西、湖南，西连重庆，西北与陕西接壤，北与河南毗邻。全省土地总面积1858.89万公顷，其中，耕地389.99万公顷、园地59.87万公顷、林地586.04 万公顷、牧草地7.58万公顷。全省总人口为5779.00 万人。全省地势为西、北、东三面高起，中部低下向南敞开，具有马蹄形层状分布的特点[1]。全省除高山地区外，大部分为亚热带季风性湿润气候，具有从亚热带向暖温带过渡的特征，其气候具有典型性，对于全球气候的演变具有敏感性[2]。全省年平均气温15-17℃，大部分地区冬冷、夏热，春季温度多变，秋季温度下降迅速。各地平均降水量在800—1600毫米之间，降水地域分布呈由南向北递减趋势，且降水量分布有明显的季节变化，一般是夏季最多，冬季最少。

2 数据来源与方法

气象资料来源于湖北省气象局及中国气候共享服务网1982～2012年近30年的统计资料，选取了武汉、宜昌、恩施、郧西等多个气象站，分别整理计算出湖北省季节、年平均气温、降水等序列资料，运用数理统计等方法统计分析区域气候指标数据序列的时间变化及其变动趋势。把气候要素写成时间t的线性函数y=at+b，通过实际资料用最小二乘法计算出a和b,其中a表示线性函数的斜率，也就是气候要素的线性趋势。a为正(负)表示增加(减小)趋势,零表示无变化。

四季的划分：冬季(12、l、2月)、春季(3、4、5月)、夏季(6、7、8月)、秋季(9、10、11月）。

3 气候变化分析

据2007年联合国政府间气候专门委员会（IPCC）第4次发布的气候变换报告指出①全球

变暖的客观事实是不容置疑的，过去100年（1906～2005年），全球平均气温升高了0.74℃，最近50年升温约是过去100年的2倍，并预测到21世纪末全球平均气温将升高1.1～6.4℃；②20世纪后半期，北半球的平均气温是过去1300年间最高的；变暖幅度自20世纪90年代以来明显加速，1850年以来最暖的12年中有11年出现在1995～2006年；③自20世纪70年代以来，在更大的范围，尤其是在热带和亚热带地区，观测到强度更强、持续时间更长的干旱；强降水时间的发生频率有所上升[4]。林学椿[5]的研究表明，自解放以来我国年平均气温以0. 04℃/10年的倾向率上升，最大增温在东北和华北地区；长江流域以及西南地区的年平均气温不但没有增加反而呈下降趋势；我国年降水量以-12. 66mm/10a速度减少，除湖北、四川部分地区外，全国降水都呈减少的趋势。

3.1 气温变化分析 3.1.2 年平均气温变化

湖北省地区多年均温平均值为16.4℃，最高值为17.4℃（2006年），最低值为15.4℃（1984年）。图1为1982～2012年湖北省年平均气温变化曲线，从图1可以得知湖北省的年平均气温处于一个不断变化的状态，但总体上呈上升趋势。图1中直线为区域30年气温变化的线性趋势线，年平均气温增加的线性倾向值为0.0375℃/a,其变动趋势显示湖北省30年气温变化的上升趋势明显。高于东北和北疆的增温率0. 02℃/a以及全国平均增温率0.004℃/a，低于全球平均增温率0. 006℃/a[5-6]。

图 1 1982～2012年湖北省年平均气温变化曲线

3.1.2 季平均气温变化

湖北省气候属于亚热带大陆性季风气候，冬冷夏热，四季分明。图2为1982～2012年湖北省四季平均气温变化曲线图，由图2可知区域季节气温均随时间推移呈现上升趋势，其中春季气温升高最为明显，其次为夏季气温，再次为秋季气温，冬季气温升高趋势最微弱。

综合可得湖北省近30年气温变化规律为：春季平均气温在80年代中期至90年代初期有一明显下降，在1991年下降至最低点，比平均温度低1.29℃；91年后急剧上升，到2008年上升至最高点，气温从比平均温度高1.94℃；从1991～2000年的10年间猛增3.23℃。夏季平均气温80年代呈缓慢上升趋势，后期处于不断波动状态。秋季平均气温开始一直呈缓慢下降趋势，90年代中期以后上升明显，1998年达到极值，比平均温度偏高2.01℃。冬季平均气温变化趋势和年平均温度变化趋势基本一致，80年代初至80年代中期急剧下降，到1984年下降至最低点，80年代中期开始又稳步上升，1998年上升至最高点，距平分别达到2.10℃。由上述分析可知，湖北省从1982年以来，气温呈上升趋势，20世纪90年代升温最剧烈;春季、夏季、秋季和冬季气温均呈上升趋势，春季季增温最明显。

图 2 1982～2012年湖北省四季平均气温变化曲线

3.2.1 年平均降水量变化

湖北省1982～2012年30年间年降水量在波动变化中趋于减少，降水量减少的线性倾向值为-4.7397mm/a，远低于全国-1. 269mm/a的平均值[7]。湖北省年降水量差异较大，降水最多年份为1983年，年降水量为1617.9mm，较平均值偏多35.1%，降水最少年份为1966年；年降水量为813.7mm，仅为最多年份的一半，较平均值偏少0.1%。

图 3 1982～2012年湖北省年平均降水量变化曲线

3.1.3 季平均降水量变化

图4所示的湖北省四季降水量变化情况说明：近30年湖北省春季降水最多为2002年2188.3mm，最少为2011年622.9mm。80年代初期到80年代后期降水偏多偏少年份相当，90年代前期以后降水偏少年份占多数，春季降水整体呈增长趋势，线性倾向值为别为1.458mm/a；夏季降水最多为1983年2940.2mm，最少为2001年653.6mm。在80年代以前，夏季降水以明显偏少为主，80年代以后降水偏多和偏少的年份相当，夏季降水整体呈减少趋势，线性倾向值为-14.145mm/a；秋季降水最多为1983年1867.8mm，最少为1991年372.3mm。90年代以前降水偏多与偏少的年份大致相当，90年代以后明显已偏少年份占多数，秋季降水整体呈减少趋势，线性倾向值为-10.185mm/a；冬季降水最多为1993年670.8mm，最少为1999年104.9mm。在90年代以前冬季降水以偏少年份居多，90年代以后以降水明显偏多年份居多，冬季降水整体呈增多趋势，线性倾向值为别为0.6425mm/a。

图 4 1982～2012年湖北省四季平均降水量变化曲线

4 结论

（1）30年气温变动情况表明湖北省气候变暖趋势显著，年平均气温增加的线性倾向值为0.0375℃/a。30年来的降水情况说明，全省降水在剧烈波动变化中趋于减少,降水量减少的线性倾向值为-4.7397mm/a。总体而言，湖北省气候变化中增暖幅度略高于全国水平。 （2）四季气温变化中，春季升温最为明显,其次为夏、秋两季，冬季升温趋势最为微弱。由四季气温曲线变化可以看出，春季气温的波动性较大，冬季气温大的波动性最小，其余两季气温波动性居中，四季气温中春夏两季气温升高是区域变暖的主要贡献因子。

（3）四季降水变化中，30年来春季和冬季降水量表现为增加趋势，线性倾向值为别为1.458mm/a和0.6425mm/a，夏季和秋季降水量为减少趋势，夏季降水量递减率较高，线性倾向值大-14.145mm/a，秋季降水量线性倾向值为-10.185mm/a，说明夏秋季节降水变动是区域降水量变化的主要影响因子。 【参考文献】

[1] 邹长新,燕守,广方芳.环境科学与管理[J].湖北省生态功能区划研究,2010,35(6):139—143.

[2] 汪高明.湖北省近47年气温和降水气候特征分析[D].兰州:兰州大学,2009. [3] 杨问芝.湖北省区城经济差异与协调发展研究[D].武汉:华中师范大学,2007.

[4] Parry W L,Canziani O F,Palutikof.Climate Change 2007:Impact,Adaptation and vulnerability Contribution of Working Group II to the fourth assessment report of the Intergovernmental Panel on Climate Change[M].CaZmbridge,UK:Cambridge University Press,2007.

[5] 林学椿,于淑秋.近43年我国气候趋势[J].气象,1990,16(10):16-21.

[6] 陈隆勋,朱文琴,王文,等.中国近45年来气候变化的研究[J].气象学报,1998,56(3):257-271. [7] 孙娴,杨碧轩,徐小红.小波分析在陕西气温变化研究中的应用[J].陕西气象,1998(5):26-28.

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