四川盆地气候的干湿变化分析
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1方法与数据
1．1分析方法
在气候干湿变化的研究中，国内外学者定义了多种适用于不同尺度的指数作为干湿气候的区划指标［18］．这些指标以不同类型的湿润指数或干燥指数最为常见，二者并无本质差别，湿润指数是降水量与同期潜在蒸散量之比．鉴于潜在蒸散量目前以FAOPenman－Monteith公式精度最高，且正在不断得到运用，因此本文分析气候干湿变化借鉴毛飞定义的湿润指数作为研究气候干湿变化程度的指标，湿润指数大（小）表示气候相对湿润（干燥）。对湿润指数总体变化趋势的统计分析采用趋势系数和气候倾向率［20］．对湿润指数变化趋势和突变点的检验采用Mann－Kendall方法（M－K法）．M－K法是一种非参数检验方法，变量可以不具有正态分布特征．M－K法趋势检验的基本原理在于将原始时间序列数据进行重新构建得到新的时间序列数据，将新时间序列数据进行标准化后得到标准值，将标准值与给定显著性水平下的临界值（0．05的显著性水平下临界值为±1．96）相比较，超过临界值则称变化趋势显著，在临界值之内则称变化趋势不显著．M－K法具体的过程和公式可以参考文献［21］．
1．2数据及来源
由于FAOPenman－Monteith公式中的土壤热通量、参考作物表层热辐射、干湿表常数、饱和水汽压和实际水汽压等指标可以由气温、湿度、风速和日照时数等指标推算出来，且搜集难度较大，因此搜集的气象资料有四川盆地18个站点1955－2009年逐月平均降水、平均最高气温、平均最低气温、平均气温、平均相对湿度、风速和日照时数．资料来源于中国气象局国家气象信息中心网站提供的《中国地面国际交换站气候资料月值数据集》．
2结果与分析
18个站点中，都江堰、绵阳、乐山、成都和宜宾，其湿润指数的趋势系数和倾向率为负，且都通过0．05的显著性检验，湿润指数的变化趋势为显著的下降趋势，气候在不断变干；与此相反，达州和沙坪坝两站其湿润指数的趋势系数和倾向率为正，且通过0．1或0．05的显著性检验，湿润指数的变化趋势为显著上升，气候在不断变湿；广元、巴中、遂宁、内江、梁平、雅安和泸州，其湿润指数的趋势系数和倾向率为负，而万源、高坪区、万州和奉节，其湿润指数的趋势系数和倾向率为正，但均未通过显著性检验，说明湿润指数的变化趋势不明显．这些结果表明，四川盆地干湿气候的总体变化趋势并不明显，没有显著的变干或变湿趋势．
2．2各阶段干湿气候变化的趋势检验
M－K法趋势及突变检验的结果显示，都江堰、宜宾、成都在20世纪60年代有过短暂的相对变湿趋势，其余大多数时段都处于相对变干趋势，并且在21世纪后边干趋势变得显著，成都存在突变现象，突变时间为1997年（图1a）；绵阳、广元、内江基本上都处于一个相对变干的趋势，内江在70－80年代变干趋势显著，绵阳90年代以后变干趋势超过了0．05的显著性水平，并且存在突变现象，突变的时间为1993年（图1b）；乐山在60年代后气候变化为相对变干趋势，70年代和2005年后相对变干趋势达到显著水平，70年代的相对变干趋势还存在一个突变现象，突变时间为1966年（图1c）；与都江堰、绵阳、成都和宜宾不同，达州和沙坪坝在60年代中后期一直呈现一种相对变湿的趋势，只是这种趋势并不显著，只有少数年份超过了0．05的显著性水平，同时也未出现突变现象（图1d）．其他站点的气候变化交替出现相对变干和变湿的趋势，但变化趋势并不显著．M－K法趋势检验结果与趋势系数和倾向率反映的结果有较好的一致性，证明四川盆地干湿气候变化的趋势是可信的．趋势检验结果表明在不同年代的气候变化趋势上，以都江堰、绵阳、成都等站点为代表的四川盆地西部地区在60年代后气开始呈现变干趋势，而以达州、沙坪坝为代表的东部地区则呈变一种湿趋势，只是不同站点在不同阶段变化趋势稍有差异。
2．3干湿气候分布趋势
将各站点的气候湿润指数进行多年平均，采用反距离权重法通过ArcGIS9．3软件绘制得到四川盆地干湿气候分布图（图2）．图2显示，雅安为四川盆地的相对湿润中心，其湿润指数的多年平均值在18个站点中处于最高值，为1．95；而广元、绵阳和奉节则成为四川盆地的相对干燥中心，其湿润指数的多年平均值分别为0．97、1．05和1．06．以广元、绵阳、奉节为中心，成都、内江、遂宁、高坪区，沙坪坝等构成四川盆地的相对干燥区域，但与青藏高原等区域相比，这一区域任然较为湿润［10］．同样的方法，将各站点气候变化的趋势系数利用反距离权重法进行空间插值，插值结果（图3）显示，绵阳、都江堰、成都、乐山和宜宾为四川盆地气候变干趋势的中心，四川盆地由西到东，气候变化趋势由变干逐渐转为变湿，达州和沙坪坝成为气候变湿趋势的中心．不过，气候的干湿差异并不显著．
2．4影响干湿气候的气象要素
干湿气候受降水和潜在蒸散的影响，而潜在蒸散受太阳辐射、温度、风速和水汽压等气象要素的影响．学者的研究结果表明我国西南地区潜在蒸散发对太阳辐射的变化最敏感［22］．而在无直接太阳辐射资料的情况下，气温和日照可以较好地反映太阳辐射的变化，有研究结果表明我国西南地区潜在蒸散量主要受日照时数的影响［23］．因此，本文对湿润指数和降水、温度、日照时数进行了偏相关分析，结果显示（图表略）湿润指数和降水、日照时数的相关性最显著，全部站点数据都通过了0．05％的显著性检验，其中与降水的相关性为正相关，而与日照时数的相关性为负相关；大部分站点的湿润指数与气温呈现显著的相关性，只有雅安、乐山、广元、巴中、南充、梁平和沙坪坝等站点的湿润指数与气温没有呈现出相关性．因此，影响四川盆地干湿气候变化的主要气象要素是降水量和日照时数，其次是气温．四川盆地西部降水一直呈下降趋势［16］，而气温却呈上升趋势［17］，由此导致四川西部气候逐渐趋于变干。
3结论与讨论
采用四川盆地18个气象站点1955－2009年的气候资料，运用趋势系数、气候倾向率和M－K趋势检验等方法，对各站点的气候湿润指数进行了探讨和分析，研究结果表明：1）在空间分布上，雅安为四川盆地气候的相对湿润中心，而广元、绵阳和奉节为相对干燥中心；在气候变化趋势上，绵阳、都江堰、成都、乐山和宜宾为四川盆地气候变干趋势的中心，四川盆地由西到东，气候变化趋势由变干逐渐转为变湿，达州和沙坪坝成为气候变湿趋势的中心，但干湿差异并不显著．2）在总体的气候变化趋势上，四川盆地干湿气候的变化趋势不太明显，只有都江堰、绵阳、乐山、成都和宜宾表现出显著的相对变干趋势，而达州和沙坪坝表现出较显著的变湿趋势．3）乐山、绵阳、成都和宜宾的气候变化趋势存在突变现象，突变的年份分别为1966，1993，1997年和2001年，四川盆地其他地区不存在气候的突变．在不同年代的气候变化趋势上，以都江堰、绵阳、成都等站点为代表的四川盆地西部地区在60年代后气开始呈现变干趋势，而以达州、沙坪坝为代表的东部地区则呈变一种湿趋势，只是不同站点在具体趋势上有所差异．4）影响四川盆地干湿气候气候的主要气象要素是区域降水量和日照时数的变化．本文只是笼统地探讨了四川盆地干湿气候的变化趋势，还应该对各季节的干湿气候变化以及由此产生的生态环境和社会经济的影响没有做进一步的分析．同时，计算参考作物表层净辐射的两个经验系数as和bs受区域影响很大，确定四川盆地参考作物表层净辐射的经验系数还需进一步的研究．FAOPenman－Monteith公式精度高，但所需参数多，且计算复杂，因此在研究区域干湿气候变化时有必要提出一个适合区域气候环境且可操作性强的经验公式。
作者：刘劲龙徐刚杨娟张强单位：西南大学地理科学学院三峡库区生态环境教育部重点实验室重庆第二师范学院旅游与服务管理系中国地质科学院岩溶地质研究所
