1991-2020年四川省气候平均值的变化及业务应用评估.pdf

文章编号：1674 2184(2023)02 0090 0619912020 年四川省气候平均值的变化及业务应用评估邓彪,王顺久*,王春学,孙蕊（四川省气候中心/高原与盆地暴雨旱涝灾害四川省重点实验室,成都610072）摘要：利用 19912020 年与 19812010 年四川省 156 个国家气象站地面气候平均值资料，从年、月尺度对比分析了新旧 2个 30 a 气候平均值的差值分布特征及业务应用差异。结果表明：（1）近 30 a 四川省年平均气温升高了 0.3，年内各月平均气温均升高，全省 93.7%站点增温 0.10.5。（2）近 30 a 四川省平均年降水量增多 3.8 mm，年内 610 月降水量差值变化大，川西高原年降水量大部地区以增多为主，盆地和攀西地区以减少为主。（3）启用新 30 a 气候平均值后，四川省大部地区年、月平均气温距平有所降低，全省平均年降水量距平变化不大，但各地年、月降水量距平变化区域差异显著。（4）四川地区冬季平均气温升高，近 42 a 中（19812022 年）暖冬减少 6 a，冷冬增加 5 a；春季平均气温升幅大，盆地常年春季开始日期提早，持续天数增加。（5）气候平均值的改变对气象要素及气候事件监测评价等业务应用有较大影响。关键词：气候平均值；四川省；业务应用；变化评估中图分类号：P467文献标识码：Adoi：10.3969/j.issn.1674-2184.2023.02.012 引言引言按照世界气象组织（WMO）的要求，气候平均值是其最近三个整年代的平均值，需每隔 10 a 进行一次更新。中国气象局预报与网络司 2021 年发文，自2022 年 1 月 1 日起，全国各级气候业务启用 19912020 年的地面气候平均值。多项研究15表明，气候平均值的改变，会导致所表征气候变量的距平值发生变化，进而改变对某一地区干、湿、冷、暖等气候特征的评价，尤其对气候监测和预测等业务工作的影响更为显著。例如，王永光等1对比分析了 19712000年与 19611990 年 2 个气候平均值的差异，发现中国大部地区温度距平有所下降，冬季气温偏低的程度比夏季更强，黄河流域、华北和东北地区降水距平有所增大，但西北和江南东部降水距平有所减小，同时也指出对暖冬、旱涝、厄尔尼诺等重要气候事件应重新评估。雷飏等6利用四川省 60 个代表站分析了气温、降水与日照的年、季时空变化特征，发现全省大部分地区日照时数距平上升，气温距平下降，降水距平以盆地大部分地区上升、川西高原下降为主要特征，指出启用 19712000 年气候平均值后要考虑对四川气候评价结果的影响。对于 19812010 年与 19712000 年 2 个 30 a 气候平均值的变化，王劲廷等7利用西南区域短期气候预测业务选定的 80 站对比分析了新旧气候平均值的差异，指出冬季平均气温和汛期降水量的变化幅度较大，这会对暖冬事件评估以及预报趋势和量级变化产生一定影响。四川省地势地形复杂多样，气象要素空间分布差异大，随着全球气候变暖加剧，20 世纪 90 年代后期出现明显升温趋势89。可见，研究 19912020 年与 19812010 年 2 个 30 a 气候平均值的变化以及对气候业务影响具有重要的科学意义和应用价值，但目前这方面的研究成果鲜见报道。针对这一问题，本文选用 19912020 年与 19812010 年四川省 156 个国家气象站观测资料，对比分析新、旧 30 a 气候平均值的变化及其对气候业务影响，着重研究了启用新 30 a 气候平均值后，各地气温与降水的差值变化及时空分布特征，旨在为气象防灾减灾和气象决策服务工作提供科技支撑。11资料与方法资料与方法研究资料包括：四川省 156 个国家气象站 19912020 年地面气候平均值，来源于国家气象业务内网；19812010 年地面气候平均值，来源于四川省气象探测数据中心。本文采用差值比较方法研究四川省新旧气候平均值的差异变化及对气候业务的影响。用A1代表19812010 年的气候平均值（以下称旧 30 a），A2代表 1991 收稿日期：2022 05 09资助项目：高原与盆地暴雨旱涝灾害四川省重点实验室科技发展基金（SCQXKJYJXMS202115）作者简介：邓彪，高级工程师，主要从事气候评价及气候变化研究。E-mail:通讯作者：王顺久，研究员，主要从事气候与气候变化研究。E-mail: 第 43 卷 第 2 期高原山地气象研究Vol.43 No.22023 年 6 月Plateau and Mountain Meteorology ResearchJun.20232020 年的气候平均值（以下称新 30 a），A 表示新 30 a与旧 30 a 的差值（A=A2A1）。A0 表明新 30 a比旧 30 a 升高或增多，基于新 30 a 气候平均值评价某气象要素的距平则降低或减少（偏小）；A0 表明新 30 a 比旧 30 a 降低或减少，某气象要素相对于新30 a 的距平则升高或增多（偏大）。根据国家标准暖冬等级（GB/T 21983-2008）10和冷冬等级（GB/T33675-2017）11的定义，即单站暖冬与冷冬的阈值为 0.43 倍标准差（0.43），对暖冬与冷冬进行判定并统计。按照相关标准气候季节划分（QX/T152-2012）12，对常年气候季节进行界定。22结果分析结果分析2.1气温变化（1）年平均气温新 30 a 四川省年平均气温为 15.2，比旧 30 a 年平均气温（14.9）升高了 0.3。图 1 给出了新旧 30a 四川省年平均气温差值空间分布。如图所示，全省大部地区年平均气温升高 0.10.5，其中若尔盖、什邡、彭山、金阳 4 站升温幅度在 0.6 以上，仅有屏山、筠连、巴中、小金、盐边、汉源 5 站持平或降低。图 2 给出了新旧 30 a 四川省年平均气温差值频数分布。如图所示，全省 93.7%的站点年平均气温差异介于（0,0.5，2.5%的站点差异介于（0.5,1，3.8%的站点差异介于（0.5,0，说明 20 世纪 90 年代以来，四川省大部地区年平均气温以增温趋势为主，导致新 30 a 年平均气温升高，进而使得年平均气温距平降低 0.10.5，部分地方可能偏低或偏冷，该阶段偏暖年份可能减少。34N3230282698100102104106108E0.40.200.20.40.60.8 图 1 新旧 30 a 四川省年平均气温差值空间分布（单位：）（2）月平均气温对比新旧 30 a 气候平均值，四川省 112 月平均气温差值呈一致性升高态势（图 3），4 月升幅最多（0.5），1 月升幅最少（0.1）。由新旧 30 a 四川省1、4、7、10 月平均气温差值空间分布（图 4）可知，全省 1 月平均气温有 34 站降低 0.10.4，有 43 站持平，其余 80 站升高 0.10.7，差值降低区域主要在盆周山区和攀西地区；4、7、10 月平均气温在全省大部地区持平或升高，升高幅度分别为 0.21.1、010.7、0.10.9。启用新 30 a 气候平均值后，四川省 112月平均气温距平均有所降低，降幅在春、夏两季较大而秋、冬两季较小（图略）；比较四川省 112 月平均气温距平空间分布（图略）可知，多数月份以降低为主，部分地区常年气候季节的早晚可能有所调整，历史上暖冬与冷冬年份可能需要重新判定。2.2降水量变化（1）年降水量新 30 a 四川省平均年降水量为 959.5 mm，比旧 30 a平均年降水量（955.7 mm）增多了 3.8 mm。从新旧 30 a四川省平均年降水量差值空间分布（图 5）来看，有 84站年降水量增多，筠连、剑阁、屏山、洪雅、青川、蓬溪、双流、芦山、泸县、射洪、沐川等站增幅超过 50 mm；其余 73 站降水减少，丹棱、安县等站减少 50 mm 以上；川西高原年降水量大部地区以增多为主，盆地和攀西地区以减少为主。图 6 给出了新旧 30 a 四川省平均年降水量差值频数分布。如图所示，四川省大部分站点年降水量差值介于 100,100，差值超过 100 mm的站点仅有筠连，降水增多了 159 mm。由于降水局地性强，新旧 30 a 各地年降水量差值正负波动大，说明近 30 a 四川省平均年降水量增多趋势不明显。基于新 30 a 气候平均值来看，四川省平均年降水量距平变化不大，但区域差异显著。川西高原大部及盆周山区年降水量距平有所减少，部分地区可能出现偏少或偏干；攀西及盆地东北部、中部地区年降水量距平有 16014012010080频数60402001气温差值()1(0,0.5(0.5,1(1,0.5(0.5,0 图 2 新旧 30 a 四川省年平均气温差值频数分布 0.60.50.40.3气温()0.20.10123456月份78910 11 12 图 3 新旧 30 a 四川省月平均气温差值逐月变化第 2 期邓彪，等：19912020 年四川省气候平均值的变化及业务应用评估91所增大，部分地区可能偏多或偏湿。（2）月降水量对比新旧 30 a 气候平均值，四川省 112 月降水量差值以增多为主（图 7），有 7 个月降水量增多，其中 6、10 月增幅均为 4 mm，其余 5 个月降水量减少，尤其是 7、8 月减少明显。由新旧 30 a 四川省 1、4、7、10 月降水量差值空间分布（图 8）可知，1、4、10 月降水量以持平或增多为主，增幅分别是 0.17.6 mm、0.113.3 mm、0.221.4 mm，减少站点多分布在盆地和攀西部分地区；全省7 月降水量有89 站减少0.143.7 mm，盆东北、盆南部分地区减幅较大，其余 68 站增多0.437.3 mm。启 用 新 30 a 气 候 平 均 值 后，四 川 省112 月降水量距平以减少月份居多，减幅在夏、秋两季较大而冬、春两季较小（图略）；比较四川省 112 月降水量距平空间分布（图略）可知，川西高原以减少为主，盆东北、盆南以及攀西地区以增多为主，四川省大部地区月、季旱涝判定可能需要调整，常年干季与雨季指标阈值可能需要重新计算13。2.3暖冬与冷冬年份判定基于新旧 30 a 气候平均值，冷冬与暖冬的统计特征会发生变化。新 30 a 四川省冬季平均气温为 6.1，比旧 30 a 平均气温（5.9）升高了 0.2，新旧 2 个 30 a冬季平均气温的标准差也发生相应改变。根据冷暖冬判定的国家标准，基于新旧 30 a 气候平均值，分别 34N3230282698100102104106108E0.61月4月0.40.200.20.40.634N3230282698100102104106108E0.50.30.10.10.30.50.71.10.934N3230282698100102104106108E0.47月10月0.200.20.40.634N3230282698100102104106108E0.60.40.200.20.40.80.6 图 4 新旧 30 a 四川省月平均气温差值空间分布（单位：）34N3230282698100102104106108E9060300306090120150 图 5 同图 1，但为年降水量（单位：mm）35302520频数15降水量差值(mm)1050100(100,50(50,25(25,10(10,0(0,10(10,25(25,50(50,100100 图 6 同图 2，但为年降水量 5432降水(mm)1123456月份78910 11 12013245 图 7 同图 3，但为月降水量92高原山地气象研究第 43 卷计算 19812022 年四川省冬季（12 月次年 2 月）平均气温距平值（图 9）。如图 9a 所示，按新 30 a 冬季平均气温判定，暖冬有 12 年，而冷冬有 17 年。如图 9b 所示，按旧 30 a 冬季平均气温判定，暖冬有 18 年，冷冬有 12 年。可见，启用新 30 a 气候平均值