气候变化的原因及变化趋势

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气候变化的原因及变化趋势范文第1篇

关键词：柴达木盆地东部地区；气候特征；温度；降水量；日照时间

中图分类号：S162.1 文献标识码：A 文章编号：0439-8114（2013）08-1806-05

气候变化尤其是全球变暖的问题在研究领域越来越被关注。王绍武[1]发现全球正在以0.5 ℃/（100年）的速率变暖。林学椿等[2]研究结果也表明我国年平均气温在上升，年降水量在减少。罗贵东[3]研究表明，四川省达州市在40年来年平均气温逐渐上升，气温年较差逐渐变小，冬、春、秋三季在增温，而夏季在降温。于延胜等[4]发现湖北省老河口市在近57年来平均气温在冬、春、秋三季均有显著增加趋势，而在夏季呈缓慢降低趋势。李为华等[5]研究发现，近40年来山东省年平均气温也呈上升的趋势，尤其冬季平均气温增幅最大，年降水量也略有增加；夏季降水量减少最多，气温变化的周期性比降水变化的周期性明显。但也有个别研究结果与之相反，池再香等[6]则发现我国的黔东南地区年平均气温呈下降趋势，而年降水量呈上升趋势。

柴达木盆地是青海省重要的农牧业生产基地，耕地以块状分布于山麓洪积扇的中下部，盆地中东部的德令哈南部、诺木洪等地有水利灌溉条件的地方是青海省良好的绿洲农业区。由于气候的变化存在着地域性的特点，利用柴达木盆地东部地区51年温度与降水资料进行统计分析，有效揭示了柴达木盆地东部地区的气候变化规律，为柴达木盆地东部地区森林防火和农业生产提供气象依据，同时为地方政府决策提供气象保障。

1 研究区概况

研究区地处青海省西北部，位于柴达木盆地的东部，地理坐标为北纬36°20′43.9″-37°51′18.6″，东经95°05′26.0″-98°19′45.8″，属于比较干旱的温带大陆性气候，降水量小于蒸发量。该地区的局部气候差异比较显著，春季降水偏少且多风沙，物燥干旱；夏季降水较多并集中，气候相对温湿，日照时间相对较长，比较适宜耐寒作物生长；秋季急剧降温；冬季漫长而干燥，低温严寒。该地区51年的年均温为3.82 ℃，冬季均温为-8.84 ℃，夏季均温为15.56 ℃。51年的年平均降水量为111.58 mm，集中在夏季。日照时间为2 863～3 356 h。历年最低气温为-23.8 ℃，最高气温为28.9 ℃。

2 数据来源与分析

对大柴旦、德令哈、都兰、诺木洪、格尔木5个样地1960～2010年逐年与逐月的温度、降水量及日照时间平均值数据进行SPSS 17.0线性回归分析，并用Excel 2007与SigmaPlot绘图软件绘图。所有数据均来源于国家气象服务网。

3 结果与分析

3.1 气温变化趋势分析

通过分析，发现51年中气温以0.47 ℃/（10a）的增温幅度呈上升趋势（图1），同时，分别在1967、1970、1983、2008年出现了明显的低值，分别为2.20、2.58、2.66、4.32 ℃，出现低值的时间间隔越来越长，使之影响力逐渐减弱，在整体上符合全球气候变暖的趋势和规律。推测造成低值出现的原因可能是受北方冷空气和西南暖湿气流的共同影响，导致了罕见低温天气。

柴达木盆地东部地区冬季与秋季的平均气温距平变化相对较大，最为明显的是冬季，冬季平均气温变幅为5.96 ℃， 秋季平均气温变幅为3.98 ℃， 春季平均气温变幅为3.38 ℃，夏季平均气温变化则相对比较平缓，变幅为3.35 ℃。春季和夏季总体增温趋势不明显，增幅分别为0.30 ℃/（10a）和0.31 ℃/（10a），冬季增温最显著，增幅为0.73 ℃/（10a），其次是秋季，增幅为0.51 ℃/（10a）（图2a至图2d），由此得出柴达木盆地东部地区气候变暖的贡献率大小依次是冬季、秋季、春季、夏季。春季和夏季在20世纪90年代增温明显，冬季和秋季在20世纪70年代和90年代后增温比较明显。

1960～2010年柴达木盆地东部地区每年的最高气温也呈上升的趋势，升高速率是0.33 ℃/（10a）（图3）。五站点每年的最高气温整体上都有升高的趋势，但德令哈与都兰两站每年的最高气温有所波动：从20世纪60年代向70年代过渡时呈下降趋势，80年代以后又开始升高，格尔木与诺木洪两站点每年的最高气温大于都兰和大柴旦两站点的，德令哈居中。20世纪90年代后年最高气温升高更明显，近20年来升高约1.3 ℃，表现出年最高气温逐年增高的变化趋势。

柴达木盆地东部地区五站点51年来的年最低气温资料显示，年最低气温也在逐渐上升（图4），升高速率是0.71 ℃/（10a），气温波动呈阶梯性上升且很明显，从1980年之后，年最低气温升高非常显著，51年间年最低气温平均升高了约3.1℃；大柴旦地区的年最低气温表现出明显偏低的趋势，51年间比其他4个气象站平均约低4℃，可能是由于大柴旦的纬度相对较高造成的。

3.2 降水量变化趋势分析

由于受全球气候变暖的影响，近年来柴达木盆地的气候表现为暖湿特征，不仅气温升高，降水量也跟着增多，并以10.97 mm/（10a）的增加幅度上升。但柴达木盆地东部地区在降水量逐渐上升的同时，分别在1967、1970、1977、1989、2002年出现了明显的高值，分别为177.34、138.02、152.92、168.76和183.5 mm（图5），分析推测可能是由于对三江源生态建设的保护，青海省在柴达木盆地广泛开展了人工增雨作业，并且收到明显效果；另外，北方冷空气稍有偏强和西南暖湿气候比较稳定处在青海上空也可能是造成柴达木盆地东部地区降水量偏多的原因。

较极端的天气过程，过程强降水的事件屡次发生，给气象部门预报服务带来极大困难，也对当地工业尤其是盐业带来了不利影响。专家认为，虽然局地强降水致使部分地区受灾，但降水量偏多无疑对缓解前期旱情、改善生态环境、增加河流流量有积极作用。从长远发展来看，在干旱少雨的柴达木盆地东部地区，降水量偏多无疑是利大于弊，尤其在保护生态的层面作用更为明显。

1960～2010年柴达木盆地东部地区夏季降水量增加幅度最为明显，其变化趋势与年降水量的变化状况基本一致，可以推断夏季降水量是影响年降水量增加或减少的主要因素；春季降水量的增加幅度次之，这在一定程度上缓解了春季干旱对农业的影响；秋季和冬季的降水量增加不明显（图6a至图6d）。

3.3 日照时间变化趋势分析

1960～2010年柴达木盆地东部地区五站点的日照时间平均以26.02 h/（10a）的幅度呈减少的趋势（图7）。年日照时间在1962、1965、1978、1980、1990、1997年出现了明显的峰值，分别为3 240.16、3 280.94、3 283.36、3 265.38、3 248.98、

3 270.54 h，推测是与其相对应的年降水量有关，年降水量越少，年日照时间则出现峰值。日照时间的变化与降水量、水汽压、总云量、低云量等众多气象要素有关，这些气象因素的变化可能是造成高原日照时间变化的重要因子。

从近51年四季日照时间的变化趋势来看（图8），夏季日照时间的减幅最大，其他3个季节变化不太显著。表明夏季日照时间是影响年日照时间的主要因素。

4 结论与讨论

柴达木盆地东部地区的气温以0.47 ℃/（10a）增温幅度呈上升趋势，影响该地区气候变暖的主要季节是冬季，气温增幅为0.73 ℃/（10a）。1961～2006年间，我国气温增幅为每10年0.10～0.20 ℃，而青海高原为每10年0.33 ℃，其中，柴达木盆地更是高达每10年0.44 ℃，增温速率位居全国首位。与此次的分析结果相近，表明柴达木盆地已成为全国范围内增温最显著的区域。

秋季气温增幅为0.51 ℃/（10a），春季与夏季总体增温趋势不明显。桂翰林等[7]在研究漠河县气候变化趋势时，发现气候变暖贡献最大的是冬季，气温增幅为0.67 ℃/（10a），其次是秋季，气温增幅为0.41 ℃/（10a），夏季温度变化不明显。20世纪90年代后年最高气温升高更明显，近20年来升高约1.3 ℃，表现出年最高气温逐年增高的变化趋势。时兴合等[8]通过1961～2002年气象观测资料得出柴达木盆地20世纪90年代增暖比较明显，年和春、夏、秋、冬四季平均气温变化的气候倾向率均为正值。

柴达木盆地东部地区的降水量逐渐上升，据气象部门提供的资料显示，盆地东部降水最为明显，其中德令哈地区降水量增幅最大，其他地区的降水量也有较大增加。夏季降水量是影响年降水量增加或减少的主要因素，其次是春季降水量，秋、冬季降水量增加的幅度不明显。朱海涛[9]在研究柴达木盆地降水量时，发现其水汽来源主要是孟加拉湾和印度洋热带西南季风暖湿气流，导致夏季降水量增多。桂翰林等[7]在研究漠河县气候时却发现在四季中，降水量变化幅度最大的不是夏季而是冬季，推断分析可能是漠河县主风向以西北风为主且纬度较高等原因造成的。

柴达木盆地东部地区的日照时间则表现出下降的趋势，李跃清[10]也发现近40年来青藏高原东部地区的日照时间呈显著下降趋势。毛飞等[11]的研究结果表明，近40年来那曲四季日照时间均呈减少趋势，夏季日照时间平均减幅最大，其次是秋季和冬季，春季的减幅变化不明显。杜军等[12]研究发现，近35年来年日照时间也是呈显著的减少趋势，春、夏、秋比较明显，而冬季变化不大。

参考文献：

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[3] 罗贵东.达州近50年气候变化特征分析[J].高原山地气象研究，2008，28（4）：72-75.

[4] 于延胜，谢 菲，路宾朋.老河口市近57年来气候变化特征[J].亚热带资源与环境学报，2009，4（4）：81-85.

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[6] 池再香，白 惠.黔东南地区近40年来气候变化研究[J].高原气象，2004，23（5）：704-708.

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[8] 时兴合，赵燕宁，戴 升，等.柴达木盆地40多年来的气候变化研究[J].中国沙漠，2005，25（1）：123-128.

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气候变化的原因及变化趋势范文第2篇

关键词：乌云河；变差系数；峰型度；丰枯率

中图分类号：P467文献标识码：A文章编号：1672-1683（2013）04-0035-06

1研究背景

径流的形成过程是水文、气象、地形、地貌、土壤、植被等多种因素相互作用的复杂过程，随着气候变化和人类活动的加剧，径流的年际变化更加复杂。河川径流作为地表水资源的主要组成部分，其量的变化直接关系到自然生态系统以及国民经济各部门的需水要求，因此研究径流的年际变化趋势一直是水文水资源与流域研究的热点和难点问题。其中，从影响径流形成的各个要素中分析其主要影响因素，是研究径流年际变化规律的基础。

乌云河是黑龙江右岸的一级支流，处于嘉荫县境内，干流长度大约141 km，河流的下游设有东风水文站，见图1。目前对于该流域的水文水资源方面的研究较少。本文拟探究该河流的径流、降水、蒸发等水文序列的变化规律及其影响因素，以便为将来进行水库、塘堰等水利工程的修建提供技术和数据支撑。

2数据来源

东风水文站是乌云河上唯一的水文站，于1959年开始

6结论

根据乌云河东风站50年的月流量资料、24年的月降水量资料和15年的月蒸发量资料，对该流域径流的补给来源及径流主要受哪些气象因子的影响等进行了分析，初步得出了如下结论。

（1）乌云河的径流主要以融雪和夏季的降水来补给，年流量以每1.42 m3/（s·10 a）的速率逐渐递减，50年累计径流量减少了2.24×108 m3。春、夏、秋、冬四季、汛期及非汛期流量分别以每-1.86、-9.27、-4.99、-0.12、-15.35、-0.88 m3/（s·10 a）的速率减少，其中汛期的流量减少的最为明显。

（2）乌云河流域气候变化表现出降水量减少、蒸发减少的趋势。其中年降水量呈逐年递减的趋势，其降幅为-14.6 mm/10 a，而春、夏、秋、冬四季及汛期、非汛期降水量则分别以+2.44、-35.87、+16.08、+3.39及-29.7、+15.75 mm/10 a的速率增加或减少。可见，夏季和汛期的降水量非常明显，其中夏季降水量减少的幅度最大，这也是乌云河流量呈减少趋势的主要原因之一。蒸发量以175.0 mm/10 a的速率降低。蒸发量年际变化率可能与资料系列的长度有一定的关系，因此还需要收集更长系列的资料来准确分析蒸发量的年际变化规律。

参考文献：

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气候变化的原因及变化趋势范文第3篇

关键词 单产；波动；趋势；气候单产；突变；周期；分析

中图分类号 S5 文献标识码 A 文章编号 1007-5739（2012）20-0223-03

随着人口的不断增长，城市建设用地对耕地压力不断增大，使粮食总产量的增长步伐难以跟上人口增长的步伐，粮食安全日益成为国际社会焦点问题。气候变化及由此带来的气象灾害很大程度上增加了农业生产的不稳定性，河北科技工作者对此在全省范围内做了大量研究，结果表明，温度过低或过高都会使小麦减产，高温使小麦减产更严重，降水量和小麦气候产量呈显著正相关[1]；冬小麦日照隶属度较大，气候适宜度为下降趋势[2]；一般年份只有在灌溉的情况下才能满足小麦生长发育的需求[3]；通过研究日光温室中地面覆盖对黄瓜地温的影响，表明地面覆盖可提高黄瓜全生育期的土壤温度、降低黄瓜耗水量、提高土壤水分渗漏率和产量[4]；分别根据降水、气温、日照时数对棉花产量影响效应系数，把棉区各分为3个降水影响区、3个气温影响区和3个日照影响区[5]；干热风总日数与小麦千粒重具有负相关关系[6]；利用地理信息技术将全省玉米区划为干旱灾害高、中、低3种风险区，并探讨了各类风险区不同旱灾年景的平均减产率和防灾减灾措施[7]；气候变化的不确定性、冷暖交替突变、抗寒锻炼时间缩短和强度减弱是导致冬小麦冻害发生率回升的重要原因[8]等。但是针对石家庄区域气候变化及气象灾害对当地农业影响的研究还较少，石家庄是农业大市，地处河北省中南部，跨华北平原和太行山地两大地貌单元，具有良好的农业生产条件，当地农业经济在其产业结构中占有重要地位。因此，客观分析该区域主要农作物的单产变化显得尤为重要，对科学调整粮油生产布局，增强粮食安全，指导农业生产适应气候变化具有深远的理论和现实意义。

1 材料与方法

石家庄区域农业分为五大主产区，有北部砂土粮油区、东部平原粮棉区、西部山地杂粮区、中部城郊菜蔬区和南部滹沱河故道果林区，农业资源丰富，作物品种繁多。鉴于石家庄地区的农业区域特色，选取1985—2010年当地主要农作物（粮食、油料、棉花和蔬菜）历年单产数据来分析其变化，其中粮食作物中选取小麦、稻谷、玉米和大豆为例，油料作物中选取花生为例，蔬菜类别繁杂，比重相当，不再细分。

该文利用距平、变率和线性趋势分别描述年代际和年际主要农作物单产[9]的波动变化和变化趋势的区域性特征。变率选用均方差来描述主要农作物单产的波动变化；线性趋势利用每10年的气候倾向率来描述主要农作物单产的变化趋势，并对趋势系数进行了显著性检验。

该文选用Mann—Kendall突变检验法分析主要农作物气候单产的变化趋势和突变；采用小波母函数为Morlet小波[10]研究主要农作物气候单产的特征尺度和变化周期。

实际单产可分为趋势产量、气候产量和随机产量3部分，用公式可表示为：

Y=Yt+Yw+e

式中，Y表示实际单产，Yt表示趋势产量，Yw表示气候危害，e表示随机产量。Yt采用5年滑动平均方法模拟，结合实际产量可以分离出Yw，e可忽略不计，Yt主要为技术水平对产量的影响，Yw为气象因素对产量的影响。

2 主要农作物单产的变化特征

2.1 主要农作物单产的年代际变化

2.1.1 主要农作物单产的波动变化。表1给出了石家庄主要农作物单产的年代波动变化。可以看出，除棉花在2000年代波动最弱外，其他农作物均在1980年代波动最弱；除玉米在2000年代波动最强外，其他农作物均在1990年代波动最强。蔬菜单产波动最为剧烈，其次是小麦、花生、玉米和大豆；棉花和稻谷单产波动较弱，其中稻谷波动最弱。

2.1.2 主要农作物单产的变化趋势。表2给出了石家庄主要农作物单产的年代变化趋势。可以看出，除稻谷在1990年代出现增产趋势之后在2000年代出现减产趋势，棉花在1990年代出现减产趋势之后在2000年代出现增产趋势外，其他农作物均呈现持续增产趋势。除稻谷为明显减产趋势外，其他农作物呈现明显增产趋势，其中蔬菜、小麦和花生增产趋势最为明显，年平均单产分别增产了13 536、935、805 t/hm2，其次是玉米、大豆和棉花增产趋势也较明显。

2.2 主要农作物单产的年变化

2.2.1 主要农作物单产的波动变化。表3给出了石家庄主要农作物单产的年波动变化。可以看出，蔬菜单产波动最为剧烈，其次是小麦、花生、玉米和大豆；稻谷和棉花单产波动较弱，棉花波动最弱。

2.2.2 主要农作物单产的变化趋势。表4给出了石家庄主要农作物单产的年变化趋势。可以看出，除稻谷为弱的减产趋势外，其他农作物呈现明显增产趋势，其中蔬菜、小麦和花生增产趋势最为明显，年平均单产分别增产了1 467、105、88 t/hm2，其次是玉米、大豆和棉花增产趋势也较明显。

2.3 主要农作物气候单产突变

采用M-K方法对石家庄主要农作物单产进行突变检验，图1为绘出的UF和UB曲线图，UF为按时间序列顺序计算出的统计量序列，UB为按逆时间顺序计算出的统计量序列，若UF>0，则表明序列呈上升趋势，UF

由图可见，玉米、棉花和大豆气候单产均在1989年出现增产趋势，并分别在1993、2000、2005年出现明显增产趋势，UF和UB 2条曲线交点出现在信度线之间（突变点分别出现在1991、1999、2004年），表明玉米和棉花分别在1990年代初期和末期，大豆在2000年代中期明显增产为一突变现象。

蔬菜、小麦和花生气候单产均在1989年，稻谷气候单产在1992年出现增产趋势，并分别在1992、1995、1994、1994年出现显著增产趋势，但UF和UB 2条曲线交点出现在信度线之外，不具有突变性质，表明蔬菜、小麦、花生和稻谷在1990年代前中前期明显增产非一突变现象。

2.4 主要农作物气候单产周期

小波系数的变化趋势与农作物气候单产信号的起伏是基本一致的，等值线中心为增产、减产中心，中心值的大小可以反映出波动的振动强度，小波系数的零点可能对应于气候单产突变点。该文采用标准Morlet小波变换分析了全区主要农作物气候单产的多时间尺度特征（图2）。

从Morlet小波变换系数（实部）等值线图可以发现，全区主要农作物气候单产均存在准7年的低频振荡周期，振幅较大且周期振荡稳定，可分为2个减产时段和3个增产时段，减产时段为1990年代中后期、2000年代中前期，增产时段为1990年代前期、1990年代末到2000年代初和2000年代中后期；高频振荡周期变化不明显。可以看出，棉花和稻谷气候单产低频振荡周期振幅最大，目前该区主要农作物气候单产在2000年代末之后正处于减产阶段。

3 结论

（1）从年代际变化情况看，大部分主要农作物单产均在1990年代波动最强，在1980年代波动最弱，其中蔬菜单产波动最为剧烈，稻谷波动最弱；大部分主要农作物呈现明显增产趋势，其中蔬菜、小麦和花生单产增产趋势最为明显。

（2）从年变化情况看，蔬菜单产波动最为剧烈，棉花波动最弱；大部分主要农作物呈现明显增产趋势，其中蔬菜、小麦和花生单产增产趋势最为明显。

（3）全区主要农作物均呈现增产趋势，增产趋势大多出现在1980年代后期和1990年代初期；棉花增产趋势出现时间最晚（1999年之后），蔬菜出现时间最早（1987年之后）；玉米、棉花和大豆气候单产出现突变现象。

（4）全区主要农作物气候单产均显著存在准7年的低频振荡周期，其中棉花和稻谷气候单产低频振荡周期振幅最大。

4 参考文献

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气候变化的原因及变化趋势范文第4篇

关键词：参照蒸散发；实际蒸散发；影响因素；汉江流域

中图分类号：P333文献标志码：A文章编号：

1672-1683（2015）001-0004-04

The calculation of reference evapotranspiration and actual evapotranspiration and the analysis of climatic factors on them in Hanjiang basin

LIU Fan1，2，CHEN Hua2，3，XU Chong-yu2，3，SHI Pei-jun1

（1.State Key Laboratory of Earth Surface Processes and Resource Ecology，Beijing Normal University，Beijing 100875，China；

2 State Key Laboratory of Water Resources and Hydropower Engineering Science，Wuhan University，Wuhan 430072，China；

3 Hubei Provincial Collaborative Innovation Center for Water Resources Security，Wuhan 430072，China）

Abstract：In this paper，the Penman-Monteith method and GG model were used to calculate the reference evapotranspiration and actual evapotranspiration based on the daily meteorological data in Hanjiang basin from 1961 to 2012An analysis of the spatial distribution and temporal trend of those two evapotranspiration was carried out，and the impact of the climatic factors were also discussed combined with their changing trendsThe result indicated that there was a downward trend in both reference evapotranspiration and actual evapotranspiration during the past 52 years，and the spatial distribution of those two kinds of evapotranspiration presented a decreasing trend from southeast to northwestAs for reference evapotranspiration，the decreasing trend was significant in the upper regions，while actual evapotranspiration decreased significantly in the middle and lower regions at the 0.05 significance levelAnd according to the analysis，it was found that the decrease of net radiation was the main cause of the decrease of the reference evapotranspiration and actual evapotranspiration in Hanjiang basin.

Key words：reference evapotranspiration；actual evapotranspiration；impact factors；Hanjiang basin

蒸散发作为同时在水量平衡方程和陆地表面能量方程中出现的唯一变量，是联系水循环和能量平衡的重要枢纽[1]。研究气候因子对蒸散发的影响有助于深入认识水文过程对气候变化的响应。Xu等[2]分析了长江流域1960年-2000年参照蒸散发的时空变化规律及其影响因素，发现太阳辐射和风速是造成汉江流域参照蒸散发下降的主要原因；朱非林等[3]进行了1961年-2011年间汉江流域实际蒸散发时空演变规律及成因分析的讨论，得出实际蒸散发呈下降趋势，且太阳辐射和风速的显著下降是导致实际蒸散发减少的主要原因。

汉江是长江流域最大的支流，流域生态良好，两岸文化底蕴深厚，是我国重要的生态走廊和民族文化发源地，也是中西部地区重要的经济发展轴线。同时，汉江作为南水北调中线工程水源地，在有效缓解中国北方部分地区的缺水问题上发挥重要作用。因此，研究气候变化对汉江流域蒸散发的影响有助于进一步理解气候变化对汉江流域水文水资源的影响，为流域水资源配置和开发利用提供理论依据。

本文基于Penman-Monteith模型和GG模型分别计算出汉江流域内14个气象站点在1961年-2012年间的实际蒸散发和参照蒸散发，分析了其时空变化趋势，并讨论了影响其变化的气候因素。

1研究区域概况及研究方法

1.1研究流域和资料概况

汉江流域发源于陕西省秦岭南麓，干流全长1 577 km，流域面积约15.9万km2。流域处于东亚副热带季风区，是我国南北气候过渡带，流域内气候较温和，多年平均气温为12 ℃～16 ℃，雨量充沛，四季变化明显。

取用的资料有汉江流域内14个气象站点（图1）的逐日常规气象资料和石泉、皇庄两个水文站的径流量资料。气象资料来自中国气象局气象信息中心，包括1961年至2012年 14个气象站的逐日平均气温、最高气温、最低气温、日降水量、气压、相对湿度、10 m高的风速以及日照时数。水文资料为1987年至2003年的逐月径流系列。

图1汉江流域及气象站点分布

1.2研究方法

1.2.1参照蒸散发模型

Penman-Monteith模型综合考虑了植物的生理学特性和空气动力学特性，反映了蒸发必须具备的条件和各气候要素的综合影响，它被认为是最能准确估算参照蒸散发的模型，也是世界粮农组织（FAO- Food and Agriculture Organization of the United Nations）推荐使用的参照蒸散发方法[4]。

1.2.2实际蒸散发模型

（1）AA模型。

Brutsaert等[5]依据Bouchet的互补相关原理，用Penman公式计算潜在蒸散，用Priestley-Taylor公式计算湿润表面蒸散，提出了平流-干旱模型：

EAAA=2αΔΔ+γ（Rn-G）-[ΔΔ+γ（Rn-G）+ΔΔ+γEa] （1）

式中：α为经验系数，实际上反映了平流的变化情况，其推荐取值为1.26；Δ为饱和水汽压曲线斜率（kPa/℃）；Rn为净辐射（MJ/（m2・day））；G为土壤热通量（MJ/（m2・day））；γ为干湿表常数（kPa/℃）；Ea是干燥力（mm/d）。

（2）GG模型。

Granger等[6]选择表面饱和、大气参量和表面温度不变时的蒸散量为潜在蒸散，选择表面饱和、大气参量和能量不变时的蒸散为湿润环境蒸散，运用道尔顿的蒸发定律导出实际蒸散和潜在蒸散的定量互补关系，并进一步引进相对蒸散的概念，得出估算实际蒸散量EAGG的方程：

EAGG=ΔGΔG+γRnλ+γGΔG+γEa（2）

式中：G表示相对蒸散发，即G=EA/EP，其他参数与公式（1）中含义一样。

定义相对干燥力D=Ea/（Ea+Rn），G与D之间存在以下关系：

G=1a+bexp（4.902D）+0.006D（3）

式中：经验系数a和b的推荐取值分别为0.793和0.20。

1.2.3Mann-Kendall检验

采用Mann-Kendall秩次相关检验法进行参照蒸散发和实际蒸散发的变化趋势判别及显著性检验。Mann-Kendall趋势检验方法的优点在于不需要样本遵从一定的分布，也不受少数异常值的干扰，是世界气象组织广泛推荐的非参数检验方法[7]。

2结果分析与讨论

2.1参照蒸散发时空变化特征

应用Penman-Monteith公式计算出汉江流域14个站点的日参照蒸散发量，并统计出年尺度的参照蒸散发值，计算结果如图2所示。图2给出了1961年-2012年间汉江流域上游和中下游的参照蒸散发变化情况。采用简单线性回归得到，过去52年间汉江流域参照蒸散发都呈下降趋势，上游的下降斜率为-1017 6 mm/a，中下游的下降斜率为-0964 6 mm/a。

图2汉江流域参照蒸散发年际变化趋势

利用Mann-Kendall检验对汉江流域1961年-2012年的参照蒸散发进行了趋势分析，统计值Z值的空间分布见图3。从图3中可以看出，在95%的置信区间内（统计值Z值的上下限为±1.96），除镇安站呈上升趋势外，其他13个站点均呈现下降趋势，其中有8个站点下降趋势显著，主要分布在流域上游。

图3参照蒸散发统计值Z值空间分布

利用反距离加权插值法得到汉江流域1961年-2012年平均参照蒸散发的空间分布，如图4所示。从图4中可以看出，汉江流域中下游的多年平均参照蒸散发大于上游多年平均参照蒸散发，整体上呈现自东南向西北减少的趋势。

2.2实际蒸散发

2.2.1模型经验系数率定

计算实际蒸散发的AA模型和GG模型中都含有经验

图4多年平均参照蒸散发空间分布

系数，为了得到适用于汉江流域的经验系数，选取石泉站（流域控制面积23 805 km2）、皇庄站（流域控制面积142 000 km2）分别作为上游和中下游的参数率定区域。

根据1987年-2003年间石泉站和皇庄站的同期降雨径流资料分别求得两站的多年平均降雨量P0和多年平均径流深R0，利用多年水量平衡方程E0=P0-R0得到多年平均实际蒸散发，计算结果见表1。

表1水量平衡法和GG模型计算实际蒸散发结果

站点多年平均降雨/mm多年平均径流/mm多年平均实际蒸散/mmGG模型估算的实际蒸散发/mm与水量平衡结果相对误差（%）

石泉站839.5371.4468.1468.60.08

皇庄站834.7332.1502.6503.20.13

通过不断调整两种模型中的3个经验系数，使模型估算的实际蒸散发值与水量平衡方法计算值的相对误差最小，最终选取经验系数率定后的GG模型作为汉江流域实际蒸散发估算模型。

2.2.2实际蒸散发时空变化特征

采用GG模型计算出汉江流域14个站点的日实际蒸散发量，并统计出年尺度的实际蒸散发值。图5给出了1961年-2012年间汉江流域实际蒸散发的年际变化情况。通过简单线性回归可知，流域上游的实际蒸散发下降趋势微弱，其下降斜率为-0090 8 mm/a；流域中下游的实际蒸散发明显下降，其下降斜率为-1033 6 mm/a。

图5汉江流域实际蒸散发年际变化趋势

Mann-Kendall检验的统计值Z值的空间分布如图6所示。可以看出，在95%的置信区间内，除安康站（Z值为077）和镇安站（Z值为462）呈上升趋势外，其他12个站点均为下降趋势，其中有8个站点下降趋势显著，主要分布在中下游。

图6实际蒸散发统计值Z值空间分布

图7是1961年-2012年间汉江流域多年平均实际蒸散发的空间分布图，可以看出汉江流域多年平均实际蒸散发总体上呈现自东南向西北减少的趋势。

图7多年平均实际蒸散发空间分布

2.3蒸散发变化的影响因素分析

已有的研究表明，气候因子变化是造成湿润地区蒸散发时空波动的主要原因[8]。为了分析汉江流域蒸散发时空变化的影响因素，对汉江流域的主要气象要素进行了时空变化趋势分析。

2.3.1汉江流域气候因子变化趋势

根据各个气象站点的逐日常规气象资料，统计得到汉江流域上游和中下游不同气候因子的年尺度变化情况。表2中给出了Mann-Kendall检验计算出的统计值Z值，可知在95%的置信区间内，各气候因子均表现出显著的变化趋势。汉江流域的太阳辐射和平均风速呈下降趋势，平均温度为上升趋势，平均相对湿度在流域上游为上升趋势，中下游为下降趋势。

表2主要气候因子统计值Z值

统计值Z平均风速平均温度年总太阳辐射平均相对湿度

上游-3.373.91-2.362.63

中下游-7.194.28-6.07-2.96

通过分析可以发现，除平均相对湿度以外，太阳辐射、平均温度和平均风速的空间分布基本与蒸散发的空间分布一致，总体呈现自东南向西北逐渐减少的趋势。

2.3.2蒸散发影响因素分析

为了便于找出影响汉江流域蒸散发的主要因素，对主要气候因子进行还原，去掉其变化趋势后再分别计算参照蒸散发和实际蒸散发，并与原始计算值进行比较。图8和图9分别比较了汉江流域上游和中下游剔除变化趋势后的平均温度、相对湿度、平均风速、太阳辐射，计算出来的参照蒸散发与原始计算值之间的差异与变化。从图8和图9中看出，剔除平均温度变化趋势后计算的参照蒸散发相对原始计算值的差别最大，太阳辐射居于第二位。同时由于中下游各气候因子的变化幅度更大，去趋势前后中下游参照散发的改变也相对较大。

进一步分析实际蒸散发的影响因素，可发现剔除太阳辐射变化趋势引起实际蒸散发的变化量最大，其次是平均温度。

根据以上分析可知，虽然温度变化也会引起蒸散发的增加，但是太阳辐射和风速的显著下降对蒸散发的减少作用补偿了温度引起的增量，且太阳辐射的减少是造成参照蒸散发和实际蒸散发降低的最主要原因。

2.3.3蒸散发对气候因子的敏感性分析

为了进一步理解各气候因子对参照蒸散发和实际蒸散

图8剔除气候因子趋势前后上游参照蒸散发计算值比较

图9剔除气候因子趋势前后中下游参照蒸散发计算值比较

发的变化贡献量，进行了蒸散发对气候因子的敏感性分析。通过在各项气候因子原始值的基础上分别改变0、±10%、±20%、±30%，比较相应的蒸散发相对于原始值的变化程度。结果见图10和图11。图10和图11表明，除相对湿度以外，其他太阳辐射、风速和平均温度均与蒸散发呈正相关关系。参照蒸散发对太阳辐射的变化最敏感，其次是相对湿度；实际蒸散发也对太阳辐射的变化最敏感，其次是平均温度。

图10参照蒸散发对四种气候因子的敏感性

3结论

对汉江流域1961年-2012年间的参照蒸散发和实际蒸散发的时空变化趋势进行了分析，并结合主要气候因子的变化情况讨论了蒸散发变化的影响因素，得到以下结论。

（1）1961年-2012年间，汉江流域的参照蒸散发除镇安站以外，其他站均呈下降趋势，且上游下降趋势显著，空间上整体呈现自东南向西北减少的分布。

图11实际蒸散发对四种气候因子的敏感性

（2）1961年-2012年间，汉江流域实际蒸散发除安康站和镇安站以外，其他站均呈下降趋势，且中下游下降趋势显著，空间上整体呈现自东南向西北减少的分布。

（3）1961年-2012年间，汉江流域太阳辐射存在显著的下降趋势，且参照蒸散发和实际蒸散发均对太阳辐射的变化最敏感，因此太阳辐射的减少是导致汉江流域参照蒸散发和实际蒸散发降低的最主要原因。

参考文献：

[1]

Xu C Y，Singh V P.Evaluation of three complementary relationship evapotranspiration models by water balance approach to estimate actual regional evapotranspiration in different climatic regions [J].Journal of Hydrology，2005，308（1）：105-121.

[2]Xu C Y，Gong L，Jiang T，et al.Analysis of spatial distribution and temporal trend of reference evapotranspiration and pan evaporation in Changjiang （Yangtze River） catchment[J].Journal of Hydrology，2006，327（1）：81-93.

[3]朱非林，王卫光，孙一萌，等.汉江流域实际蒸散发的时空演变规律及成因分析[J].河海大学学报：自然科学版，2013，41（4）：300-306.

[4]Allen R G，Pereira L S，Raes D，et al.Crop evapotranspiration-guidelines for computing crop water requirements. FAO Irrigation and Drainage Paper 56.FAO，1998.

[5]BRUTSAERT W，STRICKER H.An advection-aridity approach to estimate actual regional evapotranspiration [J].Water Resource Research，1979，15（2）：443-450.

[6]GRANGER R J，GRAY D M.Evaporation from natural nonsaturated surfaces [J].Journal of Hydrology，1989，111：9-19.

气候变化的原因及变化趋势范文第5篇

关键词: 游牧民族 农耕文明 气候变化 人口迁移 同步共振

中图分类号: P46 文献标识码: A文章编号: 1007-3973 (2010) 04-132-01

人口迁移是指人口迁居到另一地点已达一定时间而改变了永久居住地的现象,中国历史上发生过数次大的游牧民族南迁。一些学者对于古代气候和人口迁移方面进行了研究。李文雄??指出气候是影响人口迁移最主要的自然环境因素。彼特生??将人口迁移的原因分为环境推力、迁移政策、个人改善生活的愿望和社会动能。高国荣??指出北方游牧民族南迁有三次。郭子其??指出了古代人口迁移的几种类型,论证了迁移方式。葛剑雄??指出中国古代的北方游牧民族的南迁有气候原因,但并未从气候与人口迁移之间的关系进行仔细的对比论证。王成兴??分析了气候对经济的影响,而对人口分布迁移与气候的关系则一笔带过。本文从气候变化与游牧民族向南迁移的历史出发,对气候变化与人口迁移的关系做对比论证,以期系统分析说明气候变化与人口迁移引起的疆界变化之间的关系。

1 秦汉以来中国115°E的气候变化与疆界变化分析

1.1秦汉以来中国115°E的气候变化情况

根据竺可桢的《中国近五千年来气候变迁的初步研究》??、王育民等《2000年来气候变化》??、郑景云等《中国过去2000年气候变化的评估》??绘制的数千年来气温情况,提取各历史时期115°E的温度变化。

中国两千年来温度变化有明显的3个温暖期和3个寒冷期。第一个温暖时期,即东周到秦汉温暖期;第一个寒冷期,东汉末到魏晋南北朝;第二个温暖期为隋唐时期;第二个寒冷期为五代时期;第三个温暖期为两宋时期;第三个寒冷期为元明清时期,即为“明清小冰期”。

1.2 秦汉历代115°E游牧民族疆界变化

根据《中国历史地图集》上各游牧民族政权南部边界资料,得到中国115°E各历史时期游牧民族南部疆界图。秦汉到明清时期疆界经历了五次大的变化。(1) 秦汉时期,游牧民族和农耕政权两个世界的界线基本上维持在长城一带。秦与匈奴的分界线位于41.6°N,西汉与秦相同。(2) 魏晋南北朝时,前秦疆域南界推进到32°18′N。到南北朝后期,北齐政权的南界甚至扩展30°24′N。 (3) 隋唐时期,隋时,与突厥的分界线为44°N,唐时,与回纥的分界线为43.5°N。(4) 五代到两宋,五代时,契丹与周的分界线为39.24°N,到北宋,宋与辽的分界线为39.1°N,而南宋与金的分界线为32.3°N。(5) 元明清时期,到元,疆界达到中国大陆南缘,位于22.5°N,到明朝,与鞑靼的分界线为42.7°N。到清时位于22.5°N。

1.3气候变化与115°E上不同历史时期疆界变化比较

将秦汉以来的气候变化与游牧民族与农耕政权疆界变化进行对比,会有一个惊人的发现,游牧民族的阶段性南下与气候的周期性变化及其变化程度存在着大体同步的共振关系。当处在寒冷时期,往往是游牧政权南部边界靠南的的时期,而在温暖时期,游牧民族南部疆界往往更靠北。

在秦及西汉的温暖时期游牧民族与农耕政权边界界在41.3°N～41.6°N,在从东汉末到南北朝的寒冷时期,边界从39.1°N～30°24′°N。隋唐时期气候复暖,边界再次北移至44°N～43.5°N。从五代到宋,气温总体呈下降趋势,边界再次南移至39.24°N～32.3°N。而元明清时期,元清两代,游牧人建立的政权的疆界达到了中国大陆边界的最南部分(22.5°N)。而在明朝时,位于寒冷时期然农耕文明的疆域也很靠北,是由于传统社会生产力发展到一个新的高度,气候对经济及生产的影响越来越小而经济的影响力越来越大,故边界靠北。

2 结论

(1)自秦汉以来,温度变化趋势是:温暖时期(东周到秦汉)寒冷时期(东汉末到魏晋南北朝)温暖时期(隋唐)寒冷时期(五代)温暖时期(两宋)寒冷时期(元明清)。

(2) 最近两千年来,秦汉到明清时期游牧民族与农耕政权疆界经历了五次大的变化。秦汉时期比较稳定,魏晋南北朝时期疆界南移,隋唐时期疆界北移,五代两宋疆界南移,元明清时期,元与清时期疆界至2000年来最南端,明朝疆界北移。

(3)气候波动与不同历史时期游牧民族人口南迁带来的疆界变化有明显的共振性。当处在寒冷时期的时候,往往是游牧政权南部边界靠南的的季节,而在温暖时期的时候,游牧民族南部疆界往往更靠北。

注释:

李文雄.中国古代人口迁移与现代人口流动[J].武汉大学学报,1998,4:12-21.

彼特生. 人口[M].北京:科学出版社,2004.29-32.

高国荣. 中国古代的人口与人口迁移[J].武汉大学学报2000,2:31-38.

郭子其.中国古代的人口流动与迁移[J].国家地理2004.3:67-68.

葛剑雄.中国历代疆域的变迁[M].上海:复旦大学出版社,1999.142-150.

王成兴.关于北方游牧民族的南下[J].北京大学学报,1989.6:7-8.

竺可桢.中国近五千年来气候变迁的初步研究[J].中国科学(B辑),1973,7:226-256.