氣候變化的原因及變化趨勢精選(九篇)
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第1篇：氣候變化的原因及變化趨勢范文
關鍵詞 氣候變化；氣溫；降水量；甘肅肅北；1973―2010年
中圖分類號 S162.3 文獻標識碼 A 文章編號 1007-5739（2017）04-0190-02
Abstract Using annual temperature and precipitation observation data of Subei General Weather Station during 1973-2010，the decadal，inter-annual，seasonal and monthly variation characteristics of the meteorological elements of Subei County were figured out by Excel，SPSS，Matlab software，linear trend estimation，the running average method and wavelet analysis.The results showed that during the past 38 years，the annual average temperature of Subei County had a upward trend，and a slight downward trend in rainfall. Among the four seasons，the trend of increasing temperature was obvious in winter and summer，followed by spring and autumn.The precipitation of spring，autumn and winter increased every year，and that in summer decreased.
Key words climate change；temperature；precipitation；Subei Gansu；1973-2010
天庀低潮浠不僅是全球性的，而且具有局地特征[1]。目前，全球異常天氣常規化，氣候變化引起了眾多研究者的關注[2-3]。天氣要素中的降水量和氣溫的周期變化會極大地影響氣候變化。肅北縣具有悠久的養畜歷史，農業生產的主體是牧業，占農業總產值的95%以上，南山片區河流與泉水較多，水源充足。境內4條常年河流均發源于祁連山區，且落差很大，年總徑流量達14.5億m3，水能資源蘊藏量達50萬kW，得天獨厚的水利資源開發前景十分廣闊。因此，分析研究本地區的氣溫、降水量變化特征，不僅可以得到肅北縣氣候變化的時空變化特征和規律，而且對該地區進行氣候預測、氣象資源合理應用及保障農牧業生產有著重要的意義。
1 資料與方法
1.1 資料來源
對肅北國家一般觀測站1973―2010年氣溫資料（四季平均氣溫、年均氣溫）和降水資料（四季降水量、年總降水量）進行研究，對該期間的季節進行定義（冬季為12月至翌年2月，春季為3―5月，夏季為6―8月，秋季為9―11月）。
1.2 研究方法
對1973―2010年氣象資料進行研究時，利用數學方法建立一元線性回歸方程，利用線性氣候傾向估計法[4]，對氣候趨勢變化進行分析，線性傾向趨勢系數利用最小二乘法求出[5]，降雨和氣溫變化規律使用一元線性回歸方程來演示：
y（t）=a0+a1t（1）
其中t為時間（t=1，2，3，…，n），單位為年，a0為常數，a1為回歸系數，當a1為正（負）時，表示相應的氣象要素在該時段內線性增加（減弱）。
運用小波分析法分別對氣溫、降水量進行小波分析，獲得氣象要素在不同時間尺度上的變化特征，從而總結出氣溫、降水量的變化周期，以及對未來的變化趨勢進行預測。
2 結果與分析
2.1 氣溫變化
2.1.1 年平均氣溫變化。從總的變化趨勢來看肅北縣年平均氣溫整體呈現震蕩上升趨勢，氣候傾向率為0.5 ℃/10年，也就是說1973―2010年肅北縣年平均氣溫上升1.9 ℃。利用5年滑動平均法對年平均氣溫距平時間序列進行平滑，可以看到氣溫升高較快的時段分別為1983―1990年、1994―1998以及2003―2006年，其中年平均氣溫最大值出現在2009年，達到了8.4 ℃；而氣溫呈現比較明顯下降趨勢的時段只有1998―2003年，年最低氣溫出現在1976年，為5.6 ℃。從平均氣溫距平曲線可以看到氣溫變化波動較大，1987年以前氣溫距平值基本為負值，之后的年份氣溫距平基本為正值。分析1973―2010年逐年平均氣溫距平Morlet小波變換圖（圖1）可以發現研究區域近40年年平均氣溫變化有2個尺度的結構，其中4～6年的周期性變化為小時間尺度，大時間尺度存在著10～20年上的周期振蕩非常明顯，期間經歷了氣溫低―高的交替。1992年以前年平均氣溫表現為低值期，1992年之后表現為高值期。
2.1.2 各季平均氣溫變化。肅北縣氣溫變化也存在著隨季節變化不同程度升高的特征：其中夏季平均氣溫增加最為明顯，氣候傾向率略高于年平均氣溫，達到了0.7 ℃/10年，表明夏季增溫貢獻最大；冬季與春季次之，氣候傾向率均為0.5 ℃/10年；秋季氣候傾向率等于年平均氣溫氣候傾向率，為0.4 ℃/10年。冬季平均氣溫5年滑動平均曲線波動最為明顯，特別是1980年之前，說明冬季平均氣溫年際變化最為突出；春季、夏季、秋季平均氣溫5年滑動平均曲線較平穩，表明年際變化較小。
2.2 降水量變化
2.2.1 逐年降水量變化。根據肅北縣1973―2010年年平均降水量的變化情況，能夠清晰地看到降水量隨年代變化的波動性比較大，其中波動頻率較大的時間段主要有1979―1988年、1994―2002年，從總的變化趨勢來看降水量隨著時間的推移呈現出較弱的下降趨勢，氣候傾向率為-1.0 mm/10年，也就是說1973―2010年肅北縣年降水量下降了3.8 mm。降水量在1991―1993年增加速率較快，而年最大降水量就出現在1993年，達到了252.3 mm；年降水量最小值出現在2009年，為73 mm，較歷年平均降水量少了52%。
由圖2可知，降水量變化有2個較為明顯的周期：5年和15年。在15年時間尺度上，降雨量變化周期為2002―2010年為降雨偏多期，1994―2001年為降雨偏少期，1983―1993年同樣為降雨偏多期，而1982年以前為降雨偏少期，所以15年時間尺度降雨量變化為4個變化周期。同時分析圖2還可發現2002―2010年這個降雨周期的降雨等值線已經完全閉合，這表明2010年以后的下個10年間降雨量變化可能為偏少期。在5年的時間尺度研究肅北縣降雨量發現，在1998年之前降雨量化明顯存在相關的變化周期，共有7個周期，分別為1988―1990年、1983―1984年、1977―1979年3個降雨量偏多期和1991―1994年、1985―1987年、1980―1982年、1973―1976年4個降雨偏少期。
2.2.2 各季降水量變化。春季、夏季、秋季、冬季降水量氣候傾向率分別為7.9、-14.0、5.1、0.6 mm/10年，可以看到四季降水量變化趨勢差異較大：夏季降水量呈減少趨勢，春季、秋季、冬季平均降水量均呈增加的趨勢。秋季、冬季曲線的波動比較明顯，說明這兩季降水量的年際變化特征突出，春季、夏季曲線較平滑，表明降水量的年際變化趨勢不明顯。
經過統計分析，春、夏、秋、冬四季的降水量分別占全年降水總量的20%、63%、11%、6%，由此可見，肅北縣降水量的60%～70%都集中在夏季，對該地區水資源的變化起著重要的作用。
3 結論與討論
（1）1973―2010年肅北縣氣溫整體呈現震蕩上升趨勢，氣候傾向率為0.5 ℃/10年；降水量呈現下降的趨勢，降水量氣候傾向率為-1.0 mm/10年；同時，氣溫、降水量均存在著季節性的變化。氣溫在四季具有不斷升高的特性，具體表現為：夏季平均氣溫增加最為明顯，氣溫氣候傾向率為0.7 ℃/10年；冬季與春季次之，為0.5 ℃/10年；秋季氣溫增加最緩慢，氣溫氣候傾向率為0.4 ℃/10年，與年平均氣溫氣候傾向率相等。
（2）四季降水量表現為：春季、夏季、秋季、冬季降水量氣候傾向率分別為7.9、-14.0、5.1、0.6 mm/10年，說明四季降水量變化趨勢差異較大，其中夏季降水量表現為減少的特征，春季、秋季、冬季平均降水量均表現為增加的趨勢。通過降水序列的小波分析發現2002―2010年等值線已閉合，由此預測未來10年降水量有可能減少。四季中春季降水量增加趨勢最為明顯，降水量氣候傾向率高達7.9 mm/10年，由于春季降水量占全年總降水量的比重僅次于夏季，為20%，這可能是導致肅北縣春季易發生雪災的主要原因[6]。
4 參考文獻
[1] 鄧自旺，林振山，周曉蘭.西安市近50年來氣候變化多時間尺度分析[J].高原氣象，1997，16（1）：81-93.
[2] 丁麗佳.潮州氣候變化特征及其對農業生產的影響和對策[J].氣象科技，2009，37（2）：190-195.
[3] 黃向榮，葛紅衛.合肥市近55年日照時數氣候變化特征分析[J].安徽農業科學，2008（20）：8723-8725.
[4] 魏鳳英.現代氣候統計診斷與預測技術[M].北京：氣象出版社，2007.
第2篇：氣候變化的原因及變化趨勢范文
關鍵詞 氣候變化；洪水災害；冰川；徑流；新疆
中圖分類號 P426 文獻標識碼 A 文章編號 1007-5739（2014）08-0219-04
Assessment About the Impact of Climate Change on Water Resource in Xinjiang
FAN Jing MAO Wei-yi
（Xinjiang Climate Center，Urumqi Xinjiang 830002）
Abstract Water is not only the primary factor which influences the human survival，but also the key factor which restricts and affects economic and social development and ecological environment protection in Xinjiang. Since 1950s，flood frequency and disaster loss increased in Xinjiang.Extreme floods showed a trend of regional aggravated，the southern region of Xinjiang was the most significant. With the aggravation of glacier retreat and meltwater increasing，blizzard disaster such as glacier flood，debris，snow avalanches and snow drift avalanche increased frequency and intensity.With the snow cover increasing in winter and the air temperature rising，the disaster strength was enhancement. As the climate warming and humid in Xinjiang，most of riverrunoff increased in different degree. From spatial distribution，Tianshan Mountainous increased obviously，other regions rised in different degrees except the north Slope of Kunlun Mountainous which reduced amount of water vapor and water vapor conversion rate was no significant trend. Climate warming caused the annual runoff distribution more uneven，spring and summer flood damage were more prominent，the contradiction between supply and demand of water resources and flood threat aggravating.Therefore，it should be keeped an eye on the water resource and disasters with the global climate change accelerating consistently，and to strengthen the study of impact assessment and adaptation strategies of water resources，and to make the science and technology play a leading role in disaster reduction.
Key words climate change；flood disaster；glacier；runoff；Xinjiang
新疆是典型的干旱、半干旱地區，由于降水稀少，蒸發強烈，水資源成為新疆可持續發展最關鍵的基礎性自然資源。近年來，全球氣候變化已經對眾多水資源系統的水文循環產生重大影響[1]，尤其是新疆地區高山冰雪流域的水文循環變化對此反映敏感[2-3]。1961―2010年，新疆區域呈現出明顯的“暖濕化”特征，氣溫上升、降水增加；1961年以來區域極端天氣氣候事件發生頻率變化顯著，暖事件增加、冷事件減少，極端降水（雪）事件增加[4-5]。水資源在時空上的重新分布及數量上的改變會因氣候變化而變化，進而影響生態環境和社會經濟的發展[6]。因此，研究氣候變化背景下對新疆的水資源變化及其洪水研究對新疆典型流域的治理及供水安全防范是必須的和迫切的[7-9]。該文主要總結前人工作成果的基礎上，采用文獻評估分析了氣候變化對新疆區域水資源及洪水、冰雪災害的影響，提出適應氣候變化和可持續發展的對策建議。
1 新疆水資源概況
1.1 空中水資源
空中水汽是水資源的一個重要組成部分，是新疆各類水資源的根本補給源，新疆地區凈水汽收入量為467 t（水汽流入26 100億t，流出25 600億t）[10]。
1.2 地表徑流
新疆大小河流共有570條，年徑流量為794億m3，絕大部分為內陸河流，河流多，流程短，水量少。地表徑流主要集中在夏季（6―8月），占全年水量的50%～70%，是新疆水資源利用的主要來源。
1.3 冰雪水資源
冰川和積雪在新疆的水資源構成占有重要地位[11]。新疆共發育冰川18 311條，面積24 721.93 km2，冰儲量2 623.471 1 km3，折合成水儲量（即冰川固態水資源量）為23 611.2億m3，約占全國冰川總儲量的46.8%，位居第一[11-12]。冬春積雪資源是新疆重要水源之一，作為中國季節積雪儲量最豐富的省區之一，年平均積雪儲量為181億m3，占全國的1/3[13]。
2 氣候變化對新疆洪水、冰雪災害的影響
2.1 新疆洪水發生頻次增高，災害損失增加
20世紀50年代以來，尤其是1987年以來，新疆洪水災害發生的頻次逐漸增高，災害造成的損失逐漸加重。對新疆地區29條河流進行洪水頻次分析，結果表明：1987年以后，新疆地區洪水頻次及洪水量級均呈增加的變化趨勢，20世紀90年代以來，突發性洪水及災害性暴雨洪水同樣呈增加的趨勢，1950―1986年洪水造成的災害損失僅為1987―2000年的1/30[14]。基于1956―2006年的實測洪峰等資料分析表明[15]，20世紀80年代中期以來新疆超標準洪峰、洪量的頻次增加，大多數河流洪水峰、量都呈增大變化趨勢。對新疆河流水文監測資料分析表明，20世紀90年代以來新疆河流洪水頻繁發生，且呈現出峰高量大，其原因有以下幾個方面：一是夏季氣溫升高；二是夏季降水量增多，使1987年后發生超定量、超標準頻次的洪水明顯增加，尤其是以暴雨成因為主的河流發生超標準洪水頻次最高，其次是高溫和暴雨疊加形成的洪水發生頻次[16]。
2.2 新疆極端洪水呈區域性加重趨勢，以南疆區域最為顯著
以年極端洪水超標率來反映區域極端洪水，分析了新疆區域洪水變化規律，用年最大洪峰記錄分析了全疆天山主要河流極端洪水變化特征[17]，結果表明：受氣候變暖影響，1957―2006年，全疆極端洪水呈區域性加重趨勢，尤其南疆區域極端洪水明顯加劇，北疆區域也有加重趨勢，但相對較緩。全疆及北疆、南疆在20世紀90年代中期以來都處于洪水高發階段。近50年，在新疆區域洪水呈加重趨勢的變化背景下，發源于天山南坡的托什干河和庫瑪拉克河年最大洪峰流量呈顯著增加趨勢，發源于天山北坡的瑪納斯河與烏魯木齊河年最大洪峰流量雖有增加，但是變化趨勢較緩。以年最大洪峰流量發生轉折年為界，托什干河、庫瑪拉克河、瑪納斯河和烏魯木齊河在20世紀90年代（或80年代）以來與前期相比，呈現出相似的變化特征：年最大洪峰流量明顯增大，年際間變化更加劇烈，洪水年更頻繁。近50年來，天山主要河流極端洪水變化與區域增溫以及天山山區極端降水時間增多有密切關系。
2.3 近期新疆冰雪災害發生的頻率和影響程度呈加大趨勢
新疆冰雪災害發生的頻率和影響程度因為氣候變暖導致的冰川退縮加劇而呈加大趨勢[18-20]。在新疆地區，冰雪災害主要表現為冰雪洪水。在阿勒泰地區，融雪洪水發生的時間提前，洪峰流量增大，破壞性增大，這同樣是由氣溫升高及冬春季積雪的增加導致的[8，21]。在阿克蘇河流域冰湖潰決的洪峰流量也在增加[9]，主要支流庫瑪拉克河流域最大徑流量的變化趨勢是上升的，最大徑流變化的傾向率為3.98 m3/s?a，主要是氣候變暖導致冰川消融強烈和冰湖潰決所致[22]。在塔里木盆地冰川分布流域，氣候變化對河流流量有巨大影響，1 ℃的氣溫變化可引起127 mm的流量變化[23]。隨著氣溫升高，流域冰川、泥石流阻塞、滑坡阻塞洪水成災的頻次也有明顯的增加，如冰川和泥石流阻塞洪水頻次分別由20世紀80年代的平均0.5、0.7次提高到了1.0、0.9次，這是因為氣溫升高，消融水增多使冰漬湖突發洪水的發生幾率增大[19，24]。以冰雪融水和降雨補給為主的烏魯木齊河從1993年開始進入大洪水多發期，且洪水出現頻次增加，洪峰集中出現[19]。1980年以來，冰川、泥石流阻塞、滑坡阻塞洪水成災的頻次也有明顯的增加，這是因為氣溫升高，消融水增多使冰漬湖突發洪水的發生幾率增大[21]。
2.4 進入21世紀新疆北部隆冬季節出現融雪型洪水
新疆北部是我國冬季積雪最為豐富的三大區域之一，穩定積雪持續時間長，冬末春初雪蓋消退迅速，遇氣溫快速上升往往引發融雪型洪水[25-26]。2008年1月，受冬季出現的極端暖事件影響，準噶爾盆地的積雪大面積融化，融化期提前，改變了北疆積雪時空的分布[26]。2010年1月，裕民縣降雪量達到了95 mm，較歷年同期偏多5.8倍，突破1月歷年極值。1月1―7日和15日裕民達到極端暖事件標準，而11日和19日又達到極端冷事件標準（圖1）。2010年1月上旬前期的異常升溫，導致積雪快速融化，引發融雪型洪水，十分罕見[27]。全球變暖背景下區域極端天氣氣候事件頻發，極端天氣氣候事件的影響程度增強，氣候變暖對新疆的影響在加劇。
第3篇：氣候變化的原因及變化趨勢范文
關鍵詞：河南省 氣候變化 水資源
中圖分類號：P4 文獻標識碼：A 文章編號：1007-3973(2011)006-123-02
水是維系一切生命活動的不可替代的物質，又是社會生產必不可少的物質資源，人類的一切活動都離不開水。河南省地處亞熱帶向暖帶過渡的氣候帶，氣候多樣復雜，災害頻繁發生，地跨長江、黃河、淮河、海河四大流域，多年平均水資源總量405×108m3，但因人口密度、耕地系數、復種指數較大，人均水資源量僅為407m3，相當于全國的1／5，屬缺水區。而且水資源時空分布不均，給工農業發展及城市居民生活都帶來了嚴重影響。
1 氣候變化特征
氣溫是重要的氣象要素之一。近50年來，河南省年平均氣溫為14.4℃，上升了0.79℃，增溫速率0.15℃／10年，但低于全國年平均氣溫變化速度0.25℃／10年。調查數據顯示，上世紀50年代到60年代氣溫較高；70、80年代氣溫較低；90年代以后氣溫明顯升高，直至本世紀一直處于高值期。年平均溫度最高出現在1998年，最低出現在1956年。
大氣降水是地表徑流的主要來源，是水循環的重要環節和氣象要素之一。全省年平均降水量737.3mm，自北向南逐漸增加，雨量在530～1300mm之間。從1956年到2007年全省年降水量具有弱的減少趨勢，減少速率為2.14mm／10年。其中年降水最大值為1066.6mm，最小值為457.2mm。
蒸發是地表熱量平衡、水量平衡的組成部分，是水循環中最直接受氣候變化影響的一項。反過來，蒸發可使空氣濕度增加，氣溫變化，起到調節氣候的作用。河南省年蒸發力一般有700-1000mm，夏季蒸發力最大，占年總量的37％，春秋次之，冬季最少。年蒸發力20世紀50年代最少，60年代略有增多，70、80年代略減少，90年代增加幅度非常明顯且為最高值，這與90年代氣溫明顯增高有關。
日照時數是氣象上用來表征太陽輻射強弱的氣象要素之一，與太陽高度角、云量、大氣透明度等要素有關。河南省處在東經110°21′～116°39′，北緯31°23′～36°22′之間，多年平均日照時數為2103h。調查結果表明，20世紀60年代開始年日照時數呈遞減趨勢，80年代年均日照時數比60年代減少335h，比70年代減少193 h；進入21世紀初的近6年，年日照時數更是急劇減少，比60年代減少466h，比90年代減少142h。
2 氣候變化對水資源的影響
氣候變化是自然和人類活動共同作用的結果。地球上有史以來經歷著冷暖交替與干濕變異的自然變化，包括太陽輻射、地殼運動、火山氣溶膠等。而隨著經濟社會的發展與人口的增長，人為活動排放的溫室氣體、土地覆蓋植被的變化等都不同程度的影響到了氣候的變化。而氣候變化又通過水文循環對自然界的水文系統產生影響，進而影響到水資源在時空上的重新分布和總量的改變。河南省屬于嚴重的資源型缺水省份，全省水資源量空間分布呈緯向分布，自北向南逐漸增加，信陽水資源量較豐富，安陽、鶴壁、三門峽水資源較匱乏。從年際變化來看，水資源量總體呈逐漸減少的趨勢，變化速度為-1.09×104萬m3／10年。
降水量是影響水資源量的直接因素，其變化趨勢與水資源量的變化趨勢相同，二者之間的相關系數高達0.91。河南省年降水量最大值為1066.6mm(2003年)，最小值為457.2mm(1966年)，多年平均為737.3mm，具有減小的趨勢。水資源量的補給來源為大氣降水，因此，降水量隨時間的減少是導致全省水資源量減少的根本原因。
由多年氣溫的監測資料來看，河南省年平均氣溫呈上升趨勢。大氣溫度越高，其持水能力越強，全球和流域降水量可能增加，但同時蒸發量也將增加，這使氣候的變率增加，出現更強的降雨和更廣泛的干旱。1975年8月上旬，淮河上游的洪汝河和沙潁河流域特大暴雨過程中，林莊站一天降水量達1005.4mm，致使河道漫決，大型水庫垮壩失事，滯洪區先后潰溢，洪水泛濫，造成極慘重的災害。而在剛過去的2010年冬季，全省平均氣溫2.1度，比常年同期偏高0.1度；平均降水量為32.4mm，比常年同期偏少2成；平均日照時數為412.2小時，比常年同期偏少12.5小時。其中12月氣溫偏高2.1度，降水偏少9成，日照偏多36.4小時，造成了全省冬季小麥的嚴重缺水。
同時，河流的水溫升高和變率加大可能加快藻類、細菌和真菌繁殖，高強度的降雨將導致土壤中的污染物流入水體，使水體鹽度增加，更容易造成水質性缺水。2000年，河南省水利部門對全省13個水系、64條主要河流進行的水質監測結果表明：全年期全省河流水質劣于五類標準的河流長度為2766公里，占評價河流總長度的54.3％，有超過一半的水喪失了任何供水功能。
3 應對氣候變化的水資源戰略對策
氣候變化將增大河南省洪澇和干旱災害發生的風險，對自然生態系統和經濟社會系統產生負面影響，尤其對農牧業生產、水資源供需等的影響更為顯著。隨著工業化進程的加快以及居民生活水平的提高，我們在應對氣候變化方面面臨嚴峻的挑戰。因此，我們要研究制定適應和減緩氣候變化對水資源影響的戰略措施，特別是針對極端氣象事件的有效適應措施。
(1)強化水資源管理。加強水資源統一管理，以流域為單元實行水資源統一管理、規劃與調度。注重水資源的節約、保護和優化配置，從傳統的“以需定供”轉為“以供定需”。
(2)加強水利基礎設施的規劃和建設。加快建設南水北調工程，通過三條調水線路與長江、黃河、淮河和海河四大江河聯通：加強水資源控制工程(水庫等)建設、灌區建設與改造，繼續實施并開工建設一些區域性調水和蓄水工程。
(3)加大水資源配置、綜合節水的推廣力度。重點研究開發大氣水、地表水、土壤水和地下水的轉化機制和優化配置技術，突破精量灌溉技術、智能化農業用水管理技術及設備，加強生活節水技術及器具開發。
(4)在保護生態基礎上有序開發水電，合理開發和利用豐富的水力資源，加快水電開發步伐，因地制宜開發小水電資源。
第4篇：氣候變化的原因及變化趨勢范文
關鍵詞：克拉瑪依；0℃層高度；突變分析；相關性分析
中圖分類號：P426 文獻標識碼：A 文章編號：1671-2064（2017）08-0187-02
1 引言
高空大氣作為氣候系統的重要組成部分，其高空氣溫變化趨勢逐漸成為氣候變化研究的基礎，高空氣溫變化在氣候研究中越來越重要。0℃層高度變化反映高空冷氣團和暖氣團的環流變化，不同區域的環流特點對局地0℃層高度變化有很強的影響，因此0℃層高度是氣象預報工作提前反應氣溫的重要特性層[1]；同時，夏季0℃層高度是判斷層狀云降水的重要指標，0℃層高度對研究云微物理機制以及人工影響天餼有很重要的意義[2]。
近年來，關于0℃層高度變化與高山冰雪融化、河流徑流量變化，以及洪水之間關系的研究較多[3-4]，而關于0℃層高度變化、以及其與降水、冰雹等要素的相關性研究較少。克拉瑪依屬于溫帶沙漠氣候，水資源條件先天不足，在氣候和人類活動的影響下，生態環境脆弱，干旱是基本特征，通過研究0℃層高度的變化，進一步了解克拉瑪依的氣候特征以及與降水的相關性顯得尤為重要。因此本文在前人研究的基礎上[5]，通過月、年際等時間尺度分析克拉瑪依區域夏季0℃層高度變化特征，探討0℃層高度與降水量和冰雹等要素的相關性特征，為克拉瑪依氣候變化研究提供服務。
2 資料來源和分析方法
2.1 資料來源
本文采用克拉瑪依市氣象局整編的1981年-2012年6月-8月克拉瑪依市51243站逐日08時和20時兩個時次的0℃層高度資料、逐日的日降水量資料以及逐月的冰雹資料。其中，將08時和20時0℃層高度資料處理為逐月平均值，再求6月-8月的平均值作為夏季0℃層高度。
2.2 分析方法
氣象要素的氣候傾向率采用一次線性方程：
式中Yi為氣象要素的擬合值；t1為時間（1981年-2012年）；a1為線性趨勢項（即為每年的氣候傾向率）。上式可以看作一種特殊的、最簡單的線性回歸形式。它的含義是用一條合理的直線表示與時間之間的關系。
利用Mann-Kendall方法對0℃層高度進行了突變檢驗，此方法是一種分才疏統計檢驗方法。其優點是不需要要本遵從一定的分布，同時也不受個別異常值的干擾，能夠客觀的表征樣本序列的整體變化趨勢。并且采用Pearson簡單相關系數就夏季0℃層高度和地面氣溫、降水量以及海拔高度之間的相關性進行了分析。
3 夏季0℃層高度變化分析
3.1 夏季0℃層高度變化特征
圖1給出克拉瑪依51243探空站6月-8月0℃層最大高度、平均高度、最低高度分布。通過計算得知：0℃層夏季平均高度為3915m，平均最大高度為4117m，出現在1998年。其中7月0℃層高度最高，平均值為4050m，而平均最大高度為4322m，出現在1999年，6月的0℃層高度最低，平均值為3751m，平均最低高度為3473m，出現在2009年。從各月0℃層變化來看，7月較6月0℃層高度平均增高了299m，8月略低于7月，降低105m。可以看出7月0℃層高度增高幅度最大，也最快。
3.2 夏季0℃層高度年際變化
克拉瑪依51243站1981年-2012年夏季6月-8月0℃層最大、平均、最低高度逐月變化。
1981年以來克拉瑪依夏季0℃層高度變化的細節和變化趨勢，為了過濾短波，顯示出平穩的氣候變化，用3年滑動平均進行平滑處理。并在給出0℃層高度變化曲線的同事也給出3年滑動平均曲線和多項式趨勢線，以便于對照分析。由圖2克拉瑪依1981年-2912年夏季0℃層高度距平變化曲線可以看出，克拉瑪依夏季0℃層高度變化總體呈現上升趨勢，趨勢線的斜率為2.9161。1981年至1990年表現為平穩波動，1990年初至1999年為逐年迅速上升，2000年至2010位表現為陡降。1998年為0℃層高度達到最高值，2009年達到最低值，所以克拉瑪依區域夏季0℃層高度變化自1981年總體呈現出“平穩-上升-下降”趨勢。
3.3 夏季0℃層高度突變分析
施雅風[6]等根據近年來全球變化下西北區域氣候響應的事實，提出了西北氣候由暖干向暖濕轉型的問題。通過上述分析可以看出，進32年來克拉瑪依夏季0℃層高度也發生了一些變化，這是否也是一種氣候轉型的信號，或者是氣候突變的一種反應，我們有必要對其變化程度進行突變檢驗。
從圖3可以看出，0℃層高度變化在1981年至今一直呈現出超過顯著性水平0.05的臨界線波動維持的狀態；從1992年至2000年呈現出突變上升，甚至在2000年初超過0.001顯著性水平（u0.001=2.56），表明克拉瑪依0℃層高度的上升趨勢是十分顯著的。根據UF和UB曲線交點的位置，確定克拉瑪依夏季0℃層高度從1980年代初就呈現突變現象，具體是從1990年代開始顯著增暖。
3.4 夏季0℃層高度年代際以及各年代逐月距平變化特點
表1給出6月-8月各年代0℃層高度距平變化和各月變化情況。從平均變化情況可以看出，20世紀80年代0℃層高度相對偏低，而90年代和本世紀的0℃層高度相對偏高，90年代尤為偏高。從個月變化來看，在不同月份，各年代0℃層高度變化趨勢并沒有明顯差異，基本上是整體偏高或偏低，本世紀00年代的7月除外，相對0℃層平均高度偏低明顯。
4 0℃層高度與各要素的相關分析
4.1 夏季日降水量及冰雹的變化特征
圖4給出了克拉瑪依1981年-2012年夏季日降水量的距平變化。由多項式擬合曲線可以看出，20世紀80年代到90年代前期基本呈下降趨勢，90年代后期至今為上升趨勢。這一變化與圖2的克拉瑪依0℃層高度呈相反的變化趨勢，尤其是20年代末的相反變化明顯。
4.2 夏季0℃層高度與日降水量及冰雹的關系
對32年0℃層高度、日降水量以及冰雹的夏季平均值進行歸一化處理后，進行相關分析，Y果顯示克拉瑪依0℃層高度與日降水量、冰雹之間的相關性并不顯著。夏季0℃層高度與日降水量之間的相關性系數為0.0653，為弱的正相關；0℃層高度與冰雹之間的相關性系數為-0.05845，為弱的負相關。
5 結論與討論
克拉瑪依夏季0℃層高度32年總體呈上升趨勢，20世紀80年代至20世紀末為明顯的上升階段，21世紀初為相對下降階段。0℃層高度的上升意味著高空中低層大氣氣溫在升高，說明近年來通過克拉瑪依氣溫的穩定維持，不僅是城市綠化治理成果，也與高空中低層的氣溫下降有關。夏季0℃層高度變化與降水量的變化趨勢相反，尤其是20世紀末。但這種相反的變化趨勢在相關性分析中反應并不明顯。綜合以上分析可以得知，克拉瑪依夏季0℃層高度的上升是多方面因素引起的，具體原因有待進一步的研究。
參考文獻
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[6]施雅風.中國西北氣候由暖干向暖濕轉型的特征和趨勢探討[J]. 第四紀研究，2003，23（2）.
第5篇：氣候變化的原因及變化趨勢范文
關鍵詞 厄爾尼諾；氣候變化；關系；河北省
中圖分類號 P461.2；P732 文獻標識碼 A 文章編號 1007-5739（2012）01-0018-01
厄爾尼諾（El Nino）年是指發生在赤道東太平洋，當某年海溫分布出現異常時，如東太平洋冷海水被暖海水代替，它可能比西太平洋更暖，這年被稱為暖水年，也就是一般所說的厄爾尼諾年（相反稱冷水年或非厄爾尼諾年）[1]。對于其形成原因，目前學術界尚無統一定論[2]，但它的出現卻給全球天氣、氣候帶來影響。筆者根據王紹武等給出的近100年來全國的厄爾尼諾年[3]，結合河北省同期旱澇史，利用相似外推法進行統計分析，并對厄爾尼諾現象作一探討。
1 近100年厄爾尼諾現象出現的年份
近100年發生厄爾尼諾現象的年份是：1864年、1866年、1868年*、1872年、1877年*、1880年、1884年、1888年*、1891年、1896年*、1899年*、1902年*、1904年、1905年*、1911年、1913年、1918年*、1919年、1923年、1925年、1930年*、1935年、1940年*、1941年*、1944年、1945年、1948年、1951年*、1953年、1957年*、1963年、1965年*、1969年、1972年*、1976年*、1982―1983年*、1986―1987年*（*為強厄爾尼諾現象年）。
2 厄爾尼諾與河北省及附近地區旱澇關系
根據王紹武的研究[3]，結合氣象觀測數據顯示，近100年來，厄爾尼諾現象出現時，河北省及附近地區的旱澇規律為[4-5]：厄爾尼諾現象發生當年和翌年，滄州地區均偏澇，旱澇頻率差高達20%及以上，而邯鄲當年和翌年均主旱，旱澇頻率差在11%及以上。除此以外，其他地區在厄爾尼諾現象出現的當年主旱，翌年主澇。關系最顯著的是北京市，其旱澇頻率差當年高達76%，翌年為42%，即厄爾尼諾現象發生的當年，除滄州地區主澇外其他各地均主旱，翌年除邯鄲地區主旱外其他均主澇，具體表現見表1。
3 厄爾尼諾現象與河北省氣候冷暖關系
選取河北省氣象觀測資料歷史較長且地理位置又能大體代表當地氣候特點的部分地市為統計對象，根據1960―1980年厄爾尼諾現象發生的當年和翌年河北省氣象局統計的河北省氣溫資料，應用各地市1960―1980年冬季（12月至翌年2月）平均氣溫，與平均氣溫相比，偏高為暖年，偏低為冷年，從而概括其冷暖變化趨勢，統計結果見表2。由表2可知，厄爾尼諾現象發生當年大部分地區較暖的頻率在50%及以上，呈現出偏暖趨勢；而翌年較冷的頻率在67%及以上，呈現較明顯的偏冷趨勢。
分析豐寧縣氣象站1960―1990年厄爾尼諾現象發生年（1965年、1969年、1972年、1976年、1983年）的冬季（11月至翌年1月）平均氣溫為-8.2 ℃，在此期間氣溫資料見表3。與平均氣溫相比，偏高為暖年，偏低為冷年，從而概括厄爾尼諾現象發生當年和翌年豐寧縣冷暖變化趨勢：當年偏冷為40%、偏暖為60%，翌年偏冷為60%、偏暖為40%。
根據以上數據分析可知，厄爾尼諾現象發生當年偏暖的頻率在50%及以上，呈現偏暖趨勢，而翌年較冷的頻率在67%及以上，呈現較明顯的偏冷趨勢。例如，1976年強厄爾尼諾現象發生后的1977年1月，月平均氣溫比常年低3 ℃。1983年（20世紀以來最強厄爾尼諾年）月極值項目中溫度項（包括地溫）破歷史最高紀錄，占總項目的60%。
4 對厄爾尼諾現象的統計與分析
由于厄爾尼諾現象對天氣和氣候系統影響較大[6]，因此對其進行預測有很大價值。有可能通過對其自身演變特征及其相關因子的研究，尋找其規律性，從而估計其未來變化。根據王紹武[3]給出的近100年來全國的厄爾尼諾年出現的時間，列出1864―1990年間每隔10年出現厄爾尼諾現象的次數（表4）。由表4可知，1864―1990年出現厄爾尼（下轉第24頁）
諾年37次，平均3.1年出現1次；每10年出現次數在2~5次；假設厄爾尼諾現象后推2年（1990年），推測能否發生20世紀90年代的第1次厄爾尼諾現象。基于這一估計，1946―1949年這一時期各地所表現的天氣、氣候特征，可能會在1988―1991年期間呈現某種程度的再現。
1946―1949年河北省部分地區旱澇趨勢見表5。由表5可知，預報河北省大部分地區1988―1991年旱澇趨勢是：1988年正常偏旱；1989年偏旱；1990年正常；1991年偏澇（局地可能大澇，出現大水年）。
從厄爾尼諾現象資料的時間序列上看，有100年不重復發生的對應關系，例如1864年發生了厄爾尼諾現象，對應100年后的1964年不再發生（9/10），前面預測1990年將發生厄爾尼諾現象，也符合這一規律。
5 結語
海水的熱量是大氣的1 200倍，100 m深水處海溫每變化0.1 ℃，可引起對流層大氣6 ℃左右的變化。據測定1982―1983年厄爾尼諾現象發生時，200~300 m深的海水溫度升高數攝氏度，甚至1 000 m處還發生水溫的變化。可見其對全球天氣、氣候變化的影響作用。有研究認為我國東北地區夏季低溫冷害與厄爾尼諾現象有關，據統計1909―1919年我國東北共出現18次低溫冷害年中，有11次正是厄爾尼諾現象年，其他還有南方的大暴雨等，都與厄爾尼諾現象有某種程度的關聯。因此，厄爾尼諾現象雖然發生在太平洋彼岸，但對河北省部分地區天氣、氣候的影響不可低估[4]。基于目前國內外大量的研究，筆者認為氣象工作者應注意：一是厄爾尼諾現象發生前，在赤道太平洋地區，經常出現東南信風的峰值。二是在中西太平洋的海平面出現高值以后，常有厄爾尼諾現象發生。三是用復活島與達爾文港2站的海平面氣壓差，作為南方濤動指數（SOL）。當南方濤動指數出現大于13 hPa峰值后，將有厄爾尼諾現象發生。利用這些先兆再結合太陽黑子11年周期的峰值與厄爾尼諾現象的對應關系，分析和預報其發生進而預報天氣、氣候的變化趨勢，對長期預報或超長期預報有一定幫助。
6 參考文獻
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[4] 高士英.關于EI Nino現象的研究[J].海洋預報，1986（3）：32-42.
第6篇：氣候變化的原因及變化趨勢范文
隨著全球性變暖,地球環境的許多要素也發生了變化,這在艾比湖流域地區反映明顯,如湖泊萎縮、河道斷流、沙漠化加劇、生物多樣性受損等,導致水資源短缺,旱災、洪災、雪害、滑坡、泥石流等自然災害增加。因此,維護艾比湖流域自然生態系統的相對穩定,對維護綠洲的生態平衡和社會經濟的可持續發展具有不可估量的作用。
1資料與方法
聯合國政府間氣候變化工作組最新完成的一份報告草案稱[1],從l860年到現在,北半球的氣溫已經平均升高了0.4℃~0.8℃,其中的20世紀是l000年來北半球氣溫升高幅度最大的一個世紀,而l990年~1999年是l000年來北半球平均氣溫最高的l0年。20世紀的全球氣候變暖己成為大氣科學研究的熱點。王紹武[2]利用中國氣溫等級資料研究了近l00年中國氣溫變化規律,表明中國的氣溫變化與全球有相同的時候,卻并不總是一致。近百年來中國氣溫上升了0.4℃~0.5℃,略低于全球平均的0.6℃[3,4],中國與全球氣溫的相關系數在0.3~0.4之間。中國東北、華北及新疆的變暖可能與北半球一致,新疆從20世紀80年代以來,氣溫變化與全國、全球氣候增暖趨勢是一致的,也存在明顯的季節差別和地區差別,冬季最為明顯,北疆增暖幅度大于南疆。這里將利用艾比湖流域溫泉、精河、博樂、阿拉山口、烏蘇5個氣象站在近40年的氣溫、降水逐年月資料,用相關分析及線性趨勢分析等統計方法,分析在全球變暖的大背景下,艾比湖流域氣候與生態環境演變的趨勢。
2結果與討論
2.1艾比湖流域氣候的年際變化艾比湖流域屬中溫大陸干旱氣候,水資源缺乏但較為穩定,生態環境極脆弱,是經濟開發的主要制約因素,由于獨特的地理環境,形成立體型的多態氣候,自西向東,年平均氣溫從-3.8℃上升到8.6℃,年平均降水量從228mm下降到104mm,從而形成了山區、平原和荒漠等多種氣候態,有利于合理開發多種產業。全球性氣候變暖在艾比湖流域反映明顯,呈明顯變暖和變濕趨勢,同時,春季低溫冷害、夏季暴雨洪水等災害性天氣氣候增多,洪旱頻率增大,突發性天氣氣候事件增多,寒潮冷空氣明顯減少,沙塵暴減少。90年代平均氣溫與前30年平均氣溫相比,平均偏高0.6℃;20世紀90年代年降水量與前30年平均值相比,平均增長了9.4%。這將會對經濟發展帶來一定的影響,但干旱總體特征不會改變,原因是升溫導致蒸發增加,可抵消甚至超過降水增加的作用,助于解決干旱缺水的程度。艾比湖流域的年平均氣溫具有緩慢上升的趨勢,各區域振幅變化具有較好的同步性。表1中列出了艾比湖流域三大代表性區域年平均氣溫與降水量趨勢方程及相關系數,在0.05的信度下,區域內的年平均氣溫趨勢方程的相關系數均通過了顯著性檢驗(t檢驗),說明了在艾比湖流域的增溫趨勢明顯;山區、平原和荒漠地帶年平均氣溫趨勢方程的相關系數分別為0.39、0.63和0.52;而它們的信度分別通過0.01、0.05的顯著性檢驗。隨著氣溫的上升,艾比湖流域年降水量也有所增加,且各區域振幅變化具有較好的同步性,年平均降水量的變化除了平原區外沒有明顯變化趨勢,其年平均降水量趨勢方程的相關系數很低,不能通過0.05的顯著性檢驗,山區和荒漠區年平均降水量趨勢方程的相關系數通過了0.01、0.05的顯著性檢驗。通過艾比湖流域氣溫與降水量變化趨勢方程可預測未來50年氣溫與降水量的估計值。未來50年艾比湖流域降水量的增加比例要大于其氣溫增加的比例,這表明未來氣候變化趨勢對平原荒漠植被的恢復有利。但隨著氣溫的增加地面蒸發量也會增加,因此干濕變化總趨勢不會有太大的變化。艾比湖流域是典型的干旱半干旱地區,水資源是生態環境系統的核心。水資源的補給主要是山區自然降水和冰川融水。由于氣候變暖,艾比湖流域高山冰川融化量增加,水資源的增加將暫時有利于經濟發展,但冰川如長期萎縮,將會嚴重影響冰川固體水庫調節功能,并誘發災害。90年代以后,艾比湖流域突發性大降水增加,造成洪水頻發,1994年、1995年、1998年、1999年、2001年、2002年都出現了“暴雨、融雪型”洪水,這可能是地球氣候變暖在艾比湖流域的反映。
2.2艾比湖流域生態環境演變的總體趨勢氣候變暖是一個全球性問題,它帶來了一系列的環境演變,這必然對艾比湖流域的生態環境產生較大影響。艾比湖流域生態用水遠遠低于國際慣例要求,水資源處于生態環境系統的核心地位。受全球氣候變化和干濕周期性變化的雙重影響,艾比湖流域的降水量普遍有所增加,十分有利于生態保護和工程建設,并促進了自然生態系統的修復過程。但由于該地帶降水分布極不均勻,造成地表徑流空間分布極不均勻,是形成山地、平原和荒漠三大生態環境系統和不宜于人類活動及生物生長的沙漠、戈壁的主要原因。生態環境系統的原初相對平衡狀態極易遭到破壞而惡化,又極難恢復或建立新的更加優化的相對平衡狀態。特別是最近20年中艾比湖流域氣候增暖、增濕,總體上說,有利于生態環境的保護與建設。但人類活動對生態環境有正、負兩方面的效應。正效應是:由于開荒造田、興修水利、營造防護林帶、建設人工草地、控制排污量以及立法、執法檢查等,擴大和穩定了綠洲;改善了小氣候條件;提高了土地的生產性能;發揮了水資源的利用效益;增加了環境的人口承載能力。負效應是:由于盲目毀林開荒、毀草開荒、過度放牧、大水漫灌“、三廢”增加以及沒有樹立可持續發展觀、有法不依、違法不究、執法不嚴等,造成水量失衡、水鹽失衡、水土失衡、自然生態失衡。具體表現為:河流斷流,湖泊、水庫干涸,地下水位下降;土地沙漠化;水土流失,土壤鹽漬化和鹽堿化;林地破壞;草地沙化、退化;水質咸化、礦化度提高;野生物種減少;大氣污染指數上升。總體上說,綠洲化和沙漠化并存。既有人進沙退現象,也有沙進人退現象,在綠洲擴大的同時沙漠也在不斷擴大。綠洲與沙漠之間的緩沖帶在不斷縮小。綠洲生態環境得到了改善,但潛伏著鹽漬化、沙漠化和污染的威脅,綠洲以外的山地生態環境和平原荒漠生態環境總體上還是平衡失調甚至有惡化趨勢。全球變暖對艾比湖水量的增加有密切的關系。未來氣候與環境變化對西部經濟有重要影響,艾比湖流域生態環境脆弱,未來降水量增加也不可能徹底改變這種狀態,原因是雖然降水量有所增加,但由于隨著氣溫的增加,地面蒸發量與植被蒸騰量也會增加,即該地區總的趨勢不會有太大的變化。將來受環境變化最大的是農業與農村,農業問題面廣量大。傳統農業生產的資源消耗量大,過度開墾、過牧超載等生產方式不利于可持續發展,也不利于迅速提高勞動生產率和農業經濟水平,傳統農業的抗災能力很弱,對未來氣候變化的適應能力較差,草原畜牧業尤為突出。必須充分估計未來氣候變暖和自然災害增加對農村經濟社會發展的影響。
第7篇：氣候變化的原因及變化趨勢范文
關鍵詞：氣候變化；人類活動；定量研究；水文模型；彈性系數；漢江上游流域
中圖分類號：P339文獻標志碼：A文章編號：1672-1683（2017）01-0001-06
Abstract：With the purpose of exploring the features of hydrological responses to climate change and human activities，a quantitative assessment of the relative contributions from climate variability and human activities to runoff changes in the Upper Hanjiang River basin was conducted using two methods，namely the elasticity method and the hydrological modeling method.The results showed that annual runoff underwent a significant decreasing trend over the period of 1961-2013，and a breaking point was detected in 1985.Precipitation and potential evapotranspiration both decreased gradually over the same period，but the trends were not significant.Climate variability accounted for 42.8%～43.5% of the decrease in runoff，and the impact of human activities accounted for 56.5%～57.2%，showing a more important influence on runoff changes.Moreover，the latter′s influence was in an increasing trend.
Key words：climate change；human activities；quantitative assessment；hydrological modeling；climate elasticity；Upper Hanjiang River basin
變化環境下的流域水文循環是一個復雜的過程，其受多種因素制約，其中氣候變化和人類活動是兩個重要的驅動和組成部分[1]。降水作為徑流形成與轉化的必要條件，以及人類活動對下墊面的影響都會導致流域天然水循環過程發生變化，改變流域原始的降雨徑流關系。因此，氣候變化和人類活動對流域水文過程的影響逐漸成為水科學研究中的熱點問題之一[2]。而氣候變化和人類活動產生的影響往往是綜合的，如何對這種綜合影響進行科學的分解是研究中的一個核心問題。目前，在定量區分氣候變化和人類活動的水文響應研究中，廣泛采用的方法主要有基于Budyko理論[3]的彈性系數法以及基于物理過程的水文模擬法。彈性系數法對歷史數據的要求較低，但往往只能提供氣候變化和人類活動影響在年尺度上的區分量化[4]。如Xu等[5]采用基于Budyko理論的彈性系數法對海河流域徑流減少的主要原因進行了歸因分析，結果表明人類活動是造成徑流減少的主要原因（貢獻率73.1%），且人類活動的影響主要來源于植被增加；Xia等[6]對永定河流域的研究結果顯示，人類活動對流域徑流減少的貢獻率為87.4%～89.5%。水文模擬法具有良好的物理基礎，并且能夠應用于月或日等高分辨率的時間尺度上，但水文模型的參數及結構存在一定的不確定性[7]，選取合適的水文模型非常關鍵。如Zhang等[8]采用AWBM模型對鄱陽湖流域的研究表明，氣候變化和人類活動對于鄱陽湖徑流減少的貢獻率分別為26.8%和73.2%；Zeng等[9]采用SIMHYD模型對漳河流域的研究結果顯示氣候變化的影響要大于人類活動對年徑流變化的影響。由此可以看出兩種方法各有優勢，且都有其不足之處，為了準確評估流域氣候變化和人類活動對徑流的影響，保證研究結果的準確性，同時采用兩種方法進行交叉驗證是十分必要的。
丹江口水庫是南水北調中線工程的水源地，有“亞洲天池”之美譽，是漢江的天然水位調節器。自20世紀90年代以來，漢江上游頻繁遭遇干旱，河川徑流量明顯減少。基于此，針對漢江上游丹江口水庫入庫徑流變化的研究顯得尤為重要，能夠為合理分配漢江上游水資源以及南水北調中線工程的運行提供更為科學的指導。本文以漢江上游丹江口以上流域為研究區，首先對流域降雨、蒸散發以及徑流等水文要素的變化規律進行識別，然后采用基于Budyko理論的彈性系數法和基于分布式時變增益水文模型（DTVGM）的水文模擬法定量估算氣候變化和人類活動對漢江上游徑流變化的影響貢獻率。
1 研究區域與數據
1.1 研究區域概況
漢江上游流域（圖1）位于東經106.0°-112.0°，北緯31.4°-34.3°，全長956 km，流域面積為95 200 km2，約占漢江全流域的60%。該流域屬于亞熱帶季風區，半濕潤氣候，四季分明。本文研究期間（1961年-2013年）的多年平均氣溫為14 ℃，多年平均降水量為849.5 mm，40%～60%的降水集中在7月-9月。丹江口水庫的年平均入庫流量約為1 152 m3/s。
1.2 數據資料
研究選取漢江上游13個氣象站1961年-2013年的逐日氣象要素資料，站點分布均勻，能大致反映流域水文氣象的空間變化，數據來源于中國氣象科學數據共享服務網。流域的面平均雨量通過泰森多邊形法進行估算。徑流數據為丹江口水庫同時期的入庫月徑流數據，由丹江口水利樞紐管理局提供。由于缺乏長序列的蒸散發實際觀測資料，各氣象站點的潛在蒸散發由FAO推薦的Penman-Monteith公式[10]算得到，然后通過反距離加權插值法（IDW）得到流域形心處的參考蒸散發，并以此求出流域面平均潛在蒸散發。分布式時變增益水文模型采用的土地利用和土壤類型數據來自中科院資源環境科學數據中心。所有站點的分布情況見圖1。
2 研究方法
2.1 水文要素趨勢分析及突變檢驗方法
本文采用Mann-Kendall非參數統計檢驗方法[11-12]來分析年降雨、年徑流及年潛在蒸散發序列的變化趨勢和突變情況。研究者通常認為水文序列在受到氣候變化或人類活動的顯著影響后，其分布序列的平穩性會遭到干擾或破壞，呈現出一定程度的階段性或趨勢性變化[13]。因此，根據檢測出的徑流突變點可將研究期劃分為基準期和突變期，其中基準期流域處于天然狀態，徑流演變僅受氣候變化的影響，而突變期人類活動對流域產生顯著影響，徑流變化受到氣候變化和人類活動的共同作用。
2.2 氣候變化和人類活動對徑流影響的定量區分方法
對于一個確定的流域，徑流的變化受到氣候變化和人類活動的共同影響，即
2.2.1 彈性系數法
根據徑流對降水及潛在蒸散發的敏感性系數，氣候變化引起的徑流量變化可表示為
2.2.2 水文模擬法
水文模擬法利用基準期的天然實測資料率定水文模型，然后保持參數不變，對突變期的徑流進行模擬，則突變期的模擬徑流可視為是不受人類活動影響的天然徑流。因此人類活動對徑流的影響可以表示為
本文采用分布式時變增益模型（DTVGM）進行徑流模擬。DTVGM是將夏軍等[20]提出的集總式TVGM水文非線性系統模擬通過DEM/GIS平臺，推廣到流域水文時空變化模擬的分布式水文模型[21]。該模型能夠建立土地利用/覆被變化與水文系統產流之間的影響關系，既有分布式水文概念性模擬的特征，又具有水文系統分析適應能力強的優點，在很多流域得到了應用和驗證[22-24]。模型評價統計指標采用Nash效率系數（NSE）及水量平衡誤差（WBE）兩個指標進行衡量，各指標計算公式如下：
3 結果與討論
3.1 水文序列趨勢分析及突變檢驗
采用Mann-Kendall非參數統計檢驗法對漢江上游丹江口流域面平均年降水、年潛在蒸散發及年徑流序列進行趨勢分析和突變檢驗。結果如表2所示，年降水及年潛在蒸散發序列均呈現一定的下降趨勢但并不顯著，而年徑流序列呈顯著下降趨勢（α=0.1）。突變檢驗結果表明，年徑流在1985年前后發生了突變（圖2）。與突變前時期相比，突變后時期的流域年徑流和年降水分別減少了21.5%、7.3%，年潛在蒸散發的變化非常微小，可忽略不計（表2）。由以上分析可以推測，徑流的顯著變化不僅僅是由氣候變化引起的，人類活動可能也起到了重要的作用。
3.2 氣候變化和人類活動對徑流影響的定量區分
3.2.1 水文模擬法定量區分徑流變化影響因子
依據3.1中的徑流突變檢驗結果，將研究期劃分為兩個時期：1961年-1985年為基準期，1986年-2013年為突變期。在基準期數據中，采用1961年-1975年數據率定模型參數，1976年-1985年數據進行驗證，以評價模型在研究區的適應性。圖3展示了模型率定期及驗證期的月徑流過程。率定期和驗證期的Nash效率系數分別為0.85和0.88，水量平衡誤差分別為-0.02和0.04，表明DTVGM模型的模擬效果較好，適用于漢江上游流域徑流模擬。基于率定好的模型對突變期（1986年-2013年）的徑流進行模擬，結果顯示Nash效率系數僅為0.66，水量平衡誤差為29%，說明突變期因受到非氣象因子的影響，降雨徑流關系已發生了變化（表3）。
根據實測徑流量資料以及DTVGM模型對基準期和突變期徑流的模擬結果，采用水文模擬法定量區分各因素對突變期徑流變化影響的分析結果見表4。就1986年-2013年的平均狀況而言，研究區年平均徑流量由1961年-1985年間的428.4 mm下降到1986年-2013年間的336.2 mm，減少了92.2 mm，采用水文模型還原突變期的年平均徑流量為388.9 mm，因此，根據式（1）、式（2）、式（5），計算可得由人類活動引起的徑流減少量為52.7 mm，其貢獻率為57.2%，氣候變化引起了39.5 mm的減少量，貢獻率為42.8%。而當把突變期進一步劃分為1986年-2000年及2000年-2013年兩個階段，由水文模擬法量化不同時期各因素對徑流減少的貢獻率時，可以發現人類活動的貢獻率由44.7%增加到了77.8%，說明人類活動不僅是漢江上游徑流減少的主要原因，并且其對徑流變化的影響呈現顯著的增長趨勢。
3.2.2 彈性系數法定量區分徑流變化影響因子
采用彈性系數法定量區分各因子對徑流變化的影響是在年尺度上進行的。干燥指數是基于Budyko假設的彈性系數法分離徑流變化影響因子的一個關鍵輸入變量，可根據公式=E0/P確定流域的干燥指數，其中，E0為流域多年平均潛在蒸散發，P為流域多年平均降水量。然后根據公式（3）、（4），采用6種基于Budyko假設的函數形式計算徑流對降水的彈性系數及各因子對徑流變化的影響結果見表5。
計算結果顯示，采用6種基于Budyko假設的函數形式估算徑流對降水的敏感性系數在1.31～1.55之間，彈性系數大小十分接近，均值為1.45。氣候變化對徑流變化的貢獻率在39.9%～46.3%之間，人類活動對徑流變化的貢獻率在53.7%～60.1%之間，其平均值分別為43.5%和56.5%，表明人類活動對流域徑流減少的影響要高于氣候變化產生的影響，與水文模擬法的計算結果較為一致。
3.3 討論
本文采用水文模擬法和彈性系數法相互交叉驗證的方式對漢江上游徑流變化的影響因素進行定量區分。這兩種方法不論在原理上還是計算尺度上都具有很大的差異性：（1）在原理上，水文模擬法基于水文模型還原突變期的天然徑流量，能夠保證還原的突變期天然流量與基準期實測徑流量在成因上具有一致性，而彈性系數法在水量平衡方程和Budyko水熱平衡耦合理論的基礎上計算徑流對降水及蒸發的敏感性；（2）在時間尺度上，水文模擬法基于月尺度計算，可以更充分地利用觀測數據，得到更加精確的徑流變化過程。而彈性系數法基于年尺度，時間尺度較為粗糙，但對數據的要求較低。兩種方法雖然基于不同的原理和計算尺度但卻得到了較為一致的結果，即人類活動對漢江上游徑流減少的影響率為56.5%～57.2%，氣候變化的影響率為42.8%～43.5%，人類活動是導致漢江上游徑流減少的較為主要的原因。
采用水文模擬法對突變期（1986年-2000年、2001年-2013年）的模擬結果顯示，人類活動對徑流減少的貢獻率與氣候變化相比呈顯出了明顯的增長趨勢。這與李凌程等[25]采用彈性系數法、降水-徑流雙累積曲線法及累積量斜率變化率比較法對漢江上游氣候變化和人類活動對流域徑流變化影響的分析結果是一致的，但其采用的方法均屬于統計方法范疇，缺乏一定的物理機制。Sun等[26]采用1970年-2000年的數據對漢江上游徑流減少的影響因素進行探究，結果顯示氣候變化對1990年-2000年漢江上游徑流減少的貢獻率為65%，與本文對1986年-2000年的貢獻率分離結果一致，但本文的研究結果進一步表明了2001年-2013年人類活動對漢江上游徑流變化的影響率呈現顯著增加。
4 結論
（1）漢江上游1961年-2013年年降水及年潛在蒸散發均無顯著下降趨勢，而年徑流呈顯著下降趨勢，且在1985年左右發生突變，突變點前后年徑流量減少了21.5%。
（2）基于水文模擬法和彈性系數法定量區分漢江上游氣候變化和人類活動對流域徑流變化的影響，結果顯示氣候變化對徑流變化的貢獻率為42.8%～43.5%，人類活動對徑流變化的影響率為56.5%～57.2%，人類活動是導致漢江上游徑流減少較為主要的原因，且人類活動對徑流變化的影響率在近期呈現顯著增強的趨勢。
定量評估氣候變化和人類活動對水文過程的影響，能夠為合理開發利用漢江水資源提供有價值的參考，但人類活動對徑流的影響既包括直接取用水產生的直接影響，也包括改變流域下墊面等活動產生的間接影響，本文將各類人類活動的作用視為了一個整體，如何進一步細化徑流變化對不同人類活動的響應還需要更加深入地探討。
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第8篇：氣候變化的原因及變化趨勢范文
關鍵詞 中小城市；發展；氣候環境；影響；變化趨勢；河南南陽
中圖分類號 X321 文獻標識碼 A 文章編號 1007-5739（2012）03-0025-02
隨著社會經濟的發展，城市規模逐漸擴大，城市人口逐漸增多，人類活動對環境影響越來越明顯，硬地的大量增加改變了城市原有的地―氣間能量、物質的交換過程[1-2]，燃料的大量使用、有害氣體和粉塵的釋放以及生產生活中排放的人為熱等都毋庸置疑地改變了下墊面環境[3]，從而對該地區原有的區域氣候狀況產生影響，形成一種與城市周圍不同的局地氣候―城市氣候。
南陽市三面環山，南部開口的馬蹄形盆地，素稱南陽盆地。南陽古稱宛，位于河南省西南部，與湖北省、陜西省接壤，因地處伏牛山以南、漢水之北而得名。全市轄10個縣2個區和1個縣級市，總面積2.66萬km2，總人口1 070萬人。南陽素有“中州糧倉”之稱，是全國糧、棉、油、煙集中產地。全市工業經濟總量位居全省第2位。近40年來，城市化對局地氣候的影響非常大，直接影響著人們的生活質量、生存環境與生產活動。本文從觀測事實出發，對比分析城區、離城區較近的農業大縣、離城區較遠的山區縣的年平均氣溫、年降水量、相對濕度、平均風速的變化規律，對進一步全面認識城市化對氣候的影響具有十分重要的意義。
1 年平均氣溫的變化趨勢
受城市化進程影響最明顯的一個氣候要素是氣溫，氣溫也是研究氣候變化重點關注的氣象要素。從圖1可以看出，南陽市的年平均氣溫呈普遍增暖的趨勢，但增溫的幅度存在差異。1995年后隨著經濟的快速發展溫度迅速升高，南陽市的升溫幅度明顯高于唐河和桐柏，擁有國家級森林公園的桐柏縣升溫幅度遠遠低于南陽市。從線性趨勢來看南陽市的年平均氣溫隨著過去40年中逐漸升高的趨勢在未來可能仍然繼續升高。
在水平方向上城市熱島強度與城市人口、城市規模、城市下墊面性質和幾何形狀、城市土地規劃及當地自然地理條件等關系密切。隨著南陽市近幾十年城市建設的發展，水泥路面等下墊面、增加的建筑物、城市污染加劇等因素導致太陽輻射和散射增加，從而造成城區溫度升高。隨著城市人口的增加，化石燃料用量的大幅增加，也增加了大氣中溫室氣體二氧化碳的濃度，工業耗能散熱也加劇了城市熱島效應。
2 年降水量的變化趨勢
從圖2可以看出，年降水量變化無統一的規律，南陽、桐柏、唐河的降水量都呈波動變化，但是生態環境保護較好的桐柏的趨勢相對比較穩定。南陽的降水量變化基本上是波動增加的，這是由于隨著城市化的加劇，局地環流受到影響，對降水形成產生一定影響。另外，熱島效應空氣層結不穩定，易產生熱力對流，增加對流性降水；城市工廠、汽車排放的廢氣中的凝結核也可以導致降水增加，形成了城市雨島效應。由南陽年降水量的趨勢可以看出，在未來幾年其降水量可能還會上升。
3 相對濕度的變化趨勢
空氣相對濕度主要受下墊面、季節、緯度高低等因素的影響，是衡量一個地區水汽豐沛程度的物理量，常被用于表示某時段、某地的干燥程度，也是影響一個地區人居環境質量的重要因素。在城市發展的同時，人為改變了城市的下墊面性質，雖然降水增多，但植物覆蓋面積小，其自然蒸發和蒸騰量比較小，且城市的排水系統良好，降水后雨水很快流失，地面比較干燥，也就是說隨著城市人類活動強度的增大，城市在逐漸變干。從圖3可以看出，南陽、桐柏、唐河的相對濕度一直呈下降趨勢，但南陽的相對濕度下降幅度高于唐河和桐柏。特別是近10年隨著南陽經濟的快速發展，其相對濕度下降幅度更大。
4 平均風速的變化趨勢
從圖4可以看出，城市風速明顯小于郊區縣，但近年來隨著城周郊區縣經濟的迅速發展，以及氣象站附近建筑物的迅速崛起，郊區風速下降也非常明顯，而作為山區的桐柏縣由于近10年旅游業和工業的發展，其經濟明顯地增長，房地產業迅猛發展，導致桐柏氣象站正在準備遷站。城市近地層風速的降低與街道的寬帶和走向，城市建成區的范圍、綠地和空地的面積和分布，建筑物的高度和密度等因素有關。隨著城市的發展，下墊面粗糙程度增加，高層建筑物不斷增高、增多，密度也不斷增大，導致空氣的流動受阻，空氣水平運動的動能被消耗，從而導致城區年和月平均風速減少。
5 結論
與郊區縣相比，南陽市氣候具有以下基本特征：一是熱島效應，人為的熱源、城市下墊面特殊性質、由燃料產生的二氧化碳較多等原因造成城市氣溫明顯高于郊區。二是雨島效應，城市局地環流的影響導致城市降水不斷增加。三是城市濕度較小，城市中、下墊面多為不透水的路面和建筑物，蒸騰量、蒸發量小。四是城市平均風速減小，城市高層建筑物密度較大以及下墊面粗糙度的增加，阻礙了空氣流動，空氣水平運動的動能被消耗，進而影響了平均風速。五是城市空氣污染嚴重，化石燃料大量燃燒所釋放的粉塵和有害氣體[4-5]，導致空氣中其他吸濕性核和塵埃較多，風速減小又使得城市易形成霧、云。此外，嚴重的光污染、大氣污染、聲環境質量惡化、電磁污染、白色污染等構成了城市新生的環境問題[6]。
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第9篇：氣候變化的原因及變化趨勢范文
干熱風對氣候暖干化響應敏感
四年前，由科技部、中國氣象局、中國科學院等六部門的《氣候變化國家評估報告》中指出，在未來50年至80年，全國平均溫度很有可能升高2℃至3℃，平均降水量雖然會增加7%至10%，但并不能改變干旱化的趨勢，特別是北方干旱化的趨勢。
而據北京市氣候中心今年年初統計：2001年至2010年，北京平均氣溫比前30年（1971年至2000年）上升了1℃。從這一氣溫指標看，相當于把北京向南推進近300公里，北京人過去10年相當于生活在10年前的河北石家莊一帶，與這一氣溫指標相似的城市還包括西安和青島。
鄧振鏞表示，“氣候暖干化已成為我國北方現代氣候變化的基本特征。氣候變暖使溫度升高，尤其極端氣溫顯著升高；氣候變干使降水量持續顯著偏少，土壤水分虧缺增加。”他認為，氣候暖干化是由大氣環流異常直接造成的，此外，還受洋流活動及氣候系統外部強迫等因素的影響。
為探究氣候暖干化對干熱風的影響，中國氣象局蘭州干旱氣象研究所對甘肅省近46年來6月至7月干熱風發生情況進行了研究。結果表明，干熱風次數、災害強度與同期平均氣溫、最高氣溫日數、平均最高氣溫、平均最低氣溫、蒸發量隨時間的變化趨勢基本一致，而與同期相對濕度、降水量、降水日數隨時間的變化趨勢基本相反。
“干熱風對氣候暖干化的響應十分敏感。氣候暖干化的發展使得干熱風的發生區域不斷擴大、次數增多、強度增強。”鄧振鏞稱。
盡管氣候暖干化對干熱風影響顯著，但毛留喜認為，除氣候因素外，干熱風危害程度的大小還與農業技術有很大關系。隨著抗干熱風優良品種的選育和農田基礎設施的日益改善，近年來,農作物在“殺麥刀”面前不再像前些年那樣不堪一擊。
高溫熱浪有別于干熱風
高溫熱浪，是夏天留給人們的直接印象，同樣是高溫和低濕，很多人誤把高溫熱浪當作干熱風。
“兩者屬于不同的概念。”鄧振鏞表示，前者是一種人體感覺明顯的綜合性氣象災害，后者則是具有干、熱、風三個氣象要素特征的農業氣象災害，兩者在危害特點、影響地域等方面均有很大不同。但也在形成原因、發生時間等方面具有很大的相似性，容易混淆。
高溫熱浪是指大氣溫度高，且高溫持續時間長，引起人、動物以及植物不能適應環境的一種天氣過程。其主要危害人體健康，使人體不能適應環境，超出人體的耐受極限，從而導致疾病的發生或加重。高溫熱浪往往和干旱相伴出現，可影響植物的生長發育，使農林牧業的產量和品質下降，并極易引發森林或草原火災。此外，持續高溫天氣還會引發大面積藍藻發生，導致水源污染。
干熱風是北方農業生產的主要氣象災害之一，其危害的實質是高溫、低濕引起農作物生理干旱，風只是加重了危害的程度。干熱風主要危害小麥，有些地方還會危害棉花、玉米、水稻等作物。
除危害特點不同外，兩者發生與危害的地域范圍也有較大的差異。高溫熱浪范圍非常廣闊，囊括除高寒地區以外的廣大地區，而干熱風主要集中在北方小麥主要產區。
高溫熱浪和干熱風同屬于較短時間尺度的重大天氣災害，都以高溫低濕作為基本天氣特征，形成的最直接和最重要的原因均是大氣環流異常。高溫熱浪主要集中在6至8月，干熱風主要集中在5至7月，兩者發生時間基本接近。
鄧振鏞說，“值得引起重視的是，全球氣候變暖使得全國尤其是北方極端氣溫顯著升高，發生高溫熱浪和干熱風災害的頻次不斷增多、趨勢不斷變強。”
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