气候变化的原因及变化趋势精选(九篇)

前言：一篇好文章的诞生，需要你不断地搜集资料、整理思路，本站小编为你收集了丰富的气候变化的原因及变化趋势主题范文，仅供参考，欢迎阅读并收藏。

第1篇：气候变化的原因及变化趋势范文

关键词 气候变化；气温；降水量；甘肃肃北；1973―2010年

中图分类号 S162.3 文献标识码 A 文章编号 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

天庀低潮浠不仅是全球性的，而且具有局地特征[1]。目前，全球异常天气常规化，气候变化引起了众多研究者的关注[2-3]。天气要素中的降水量和气温的周期变化会极大地影响气候变化。肃北县具有悠久的养畜历史，农业生产的主体是牧业，占农业总产值的95%以上，南山片区河流与泉水较多，水源充足。境内4条常年河流均发源于祁连山区，且落差很大，年总径流量达14.5亿m3，水能资源蕴藏量达50万kW，得天独厚的水利资源开发前景十分广阔。因此，分析研究本地区的气温、降水量变化特征，不仅可以得到肃北县气候变化的时空变化特征和规律，而且对该地区进行气候预测、气象资源合理应用及保障农牧业生产有着重要的意义。

1 资料与方法

1.1 资料来源

对肃北国家一般观测站1973―2010年气温资料（四季平均气温、年均气温）和降水资料（四季降水量、年总降水量）进行研究，对该期间的季节进行定义（冬季为12月至翌年2月，春季为3―5月，夏季为6―8月，秋季为9―11月）。

1.2 研究方法

对1973―2010年气象资料进行研究时，利用数学方法建立一元线性回归方程，利用线性气候倾向估计法[4]，对气候趋势变化进行分析，线性倾向趋势系数利用最小二乘法求出[5]，降雨和气温变化规律使用一元线性回归方程来演示：

y（t）=a0+a1t（1）

其中t为时间（t=1，2，3，…，n），单位为年，a0为常数，a1为回归系数，当a1为正（负）时，表示相应的气象要素在该时段内线性增加（减弱）。

运用小波分析法分别对气温、降水量进行小波分析，获得气象要素在不同时间尺度上的变化特征，从而总结出气温、降水量的变化周期，以及对未来的变化趋势进行预测。

2 结果与分析

2.1 气温变化

2.1.1 年平均气温变化。从总的变化趋势来看肃北县年平均气温整体呈现震荡上升趋势，气候倾向率为0.5 ℃/10年，也就是说1973―2010年肃北县年平均气温上升1.9 ℃。利用5年滑动平均法对年平均气温距平时间序列进行平滑，可以看到气温升高较快的时段分别为1983―1990年、1994―1998以及2003―2006年，其中年平均气温最大值出现在2009年，达到了8.4 ℃；而气温呈现比较明显下降趋势的时段只有1998―2003年，年最低气温出现在1976年，为5.6 ℃。从平均气温距平曲线可以看到气温变化波动较大，1987年以前气温距平值基本为负值，之后的年份气温距平基本为正值。分析1973―2010年逐年平均气温距平Morlet小波变换图（图1）可以发现研究区域近40年年平均气温变化有2个尺度的结构，其中4～6年的周期性变化为小时间尺度，大时间尺度存在着10～20年上的周期振荡非常明显，期间经历了气温低―高的交替。1992年以前年平均气温表现为低值期，1992年之后表现为高值期。

2.1.2 各季平均气温变化。肃北县气温变化也存在着随季节变化不同程度升高的特征：其中夏季平均气温增加最为明显，气候倾向率略高于年平均气温，达到了0.7 ℃/10年，表明夏季增温贡献最大；冬季与春季次之，气候倾向率均为0.5 ℃/10年；秋季气候倾向率等于年平均气温气候倾向率，为0.4 ℃/10年。冬季平均气温5年滑动平均曲线波动最为明显，特别是1980年之前，说明冬季平均气温年际变化最为突出；春季、夏季、秋季平均气温5年滑动平均曲线较平稳，表明年际变化较小。

2.2 降水量变化

2.2.1 逐年降水量变化。根据肃北县1973―2010年年平均降水量的变化情况，能够清晰地看到降水量随年代变化的波动性比较大，其中波动频率较大的时间段主要有1979―1988年、1994―2002年，从总的变化趋势来看降水量随着时间的推移呈现出较弱的下降趋势，气候倾向率为-1.0 mm/10年，也就是说1973―2010年肃北县年降水量下降了3.8 mm。降水量在1991―1993年增加速率较快，而年最大降水量就出现在1993年，达到了252.3 mm；年降水量最小值出现在2009年，为73 mm，较历年平均降水量少了52%。

由图2可知，降水量变化有2个较为明显的周期：5年和15年。在15年时间尺度上，降雨量变化周期为2002―2010年为降雨偏多期，1994―2001年为降雨偏少期，1983―1993年同样为降雨偏多期，而1982年以前为降雨偏少期，所以15年时间尺度降雨量变化为4个变化周期。同时分析图2还可发现2002―2010年这个降雨周期的降雨等值线已经完全闭合，这表明2010年以后的下个10年间降雨量变化可能为偏少期。在5年的时间尺度研究肃北县降雨量发现，在1998年之前降雨量化明显存在相关的变化周期，共有7个周期，分别为1988―1990年、1983―1984年、1977―1979年3个降雨量偏多期和1991―1994年、1985―1987年、1980―1982年、1973―1976年4个降雨偏少期。

2.2.2 各季降水量变化。春季、夏季、秋季、冬季降水量气候倾向率分别为7.9、-14.0、5.1、0.6 mm/10年，可以看到四季降水量变化趋势差异较大：夏季降水量呈减少趋势，春季、秋季、冬季平均降水量均呈增加的趋势。秋季、冬季曲线的波动比较明显，说明这两季降水量的年际变化特征突出，春季、夏季曲线较平滑，表明降水量的年际变化趋势不明显。

经过统计分析，春、夏、秋、冬四季的降水量分别占全年降水总量的20%、63%、11%、6%，由此可见，肃北县降水量的60%～70%都集中在夏季，对该地区水资源的变化起着重要的作用。

3 结论与讨论

（1）1973―2010年肃北县气温整体呈现震荡上升趋势，气候倾向率为0.5 ℃/10年；降水量呈现下降的趋势，降水量气候倾向率为-1.0 mm/10年；同时，气温、降水量均存在着季节性的变化。气温在四季具有不断升高的特性，具体表现为：夏季平均气温增加最为明显，气温气候倾向率为0.7 ℃/10年；冬季与春季次之，为0.5 ℃/10年；秋季气温增加最缓慢，气温气候倾向率为0.4 ℃/10年，与年平均气温气候倾向率相等。

（2）四季降水量表现为：春季、夏季、秋季、冬季降水量气候倾向率分别为7.9、-14.0、5.1、0.6 mm/10年，说明四季降水量变化趋势差异较大，其中夏季降水量表现为减少的特征，春季、秋季、冬季平均降水量均表现为增加的趋势。通过降水序列的小波分析发现2002―2010年等值线已闭合，由此预测未来10年降水量有可能减少。四季中春季降水量增加趋势最为明显，降水量气候倾向率高达7.9 mm/10年，由于春季降水量占全年总降水量的比重仅次于夏季，为20%，这可能是导致肃北县春季易发生雪灾的主要原因[6]。

4 参考文献

[1] 邓自旺，林振山，周晓兰.西安市近50年来气候变化多时间尺度分析[J].高原气象，1997，16（1）：81-93.

[2] 丁丽佳.潮州气候变化特征及其对农业生产的影响和对策[J].气象科技，2009，37（2）：190-195.

[3] 黄向荣，葛红卫.合肥市近55年日照时数气候变化特征分析[J].安徽农业科学，2008（20）：8723-8725.

[4] 魏凤英.现代气候统计诊断与预测技术[M].北京：气象出版社，2007.

第2篇：气候变化的原因及变化趋势范文

关键词 气候变化；洪水灾害；冰川；径流；新疆

中图分类号 P426 文献标识码 A 文章编号 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、半干旱地区，由于降水稀少，蒸发强烈，水资源成为新疆可持续发展最关键的基础性自然资源。近年来，全球气候变化已经对众多水资源系统的水文循环产生重大影响[1]，尤其是新疆地区高山冰雪流域的水文循环变化对此反映敏感[2-3]。1961―2010年，新疆区域呈现出明显的“暖湿化”特征，气温上升、降水增加；1961年以来区域极端天气气候事件发生频率变化显著，暖事件增加、冷事件减少，极端降水（雪）事件增加[4-5]。水资源在时空上的重新分布及数量上的改变会因气候变化而变化，进而影响生态环境和社会经济的发展[6]。因此，研究气候变化背景下对新疆的水资源变化及其洪水研究对新疆典型流域的治理及供水安全防范是必须的和迫切的[7-9]。该文主要总结前人工作成果的基础上，采用文献评估分析了气候变化对新疆区域水资源及洪水、冰雪灾害的影响，提出适应气候变化和可持续发展的对策建议。

1 新疆水资源概况

1.1 空中水资源

空中水汽是水资源的一个重要组成部分，是新疆各类水资源的根本补给源，新疆地区净水汽收入量为467 t（水汽流入26 100亿t，流出25 600亿t）[10]。

1.2 地表径流

新疆大小河流共有570条，年径流量为794亿m3，绝大部分为内陆河流，河流多，流程短，水量少。地表径流主要集中在夏季（6―8月），占全年水量的50%～70%，是新疆水资源利用的主要来源。

1.3 冰雪水资源

冰川和积雪在新疆的水资源构成占有重要地位[11]。新疆共发育冰川18 311条，面积24 721.93 km2，冰储量2 623.471 1 km3，折合成水储量（即冰川固态水资源量）为23 611.2亿m3，约占全国冰川总储量的46.8%，位居第一[11-12]。冬春积雪资源是新疆重要水源之一，作为中国季节积雪储量最丰富的省区之一，年平均积雪储量为181亿m3，占全国的1/3[13]。

2 气候变化对新疆洪水、冰雪灾害的影响

2.1 新疆洪水发生频次增高，灾害损失增加

20世纪50年代以来，尤其是1987年以来，新疆洪水灾害发生的频次逐渐增高，灾害造成的损失逐渐加重。对新疆地区29条河流进行洪水频次分析，结果表明：1987年以后，新疆地区洪水频次及洪水量级均呈增加的变化趋势，20世纪90年代以来，突发性洪水及灾害性暴雨洪水同样呈增加的趋势，1950―1986年洪水造成的灾害损失仅为1987―2000年的1/30[14]。基于1956―2006年的实测洪峰等资料分析表明[15]，20世纪80年代中期以来新疆超标准洪峰、洪量的频次增加，大多数河流洪水峰、量都呈增大变化趋势。对新疆河流水文监测资料分析表明，20世纪90年代以来新疆河流洪水频繁发生，且呈现出峰高量大，其原因有以下几个方面：一是夏季气温升高；二是夏季降水量增多，使1987年后发生超定量、超标准频次的洪水明显增加，尤其是以暴雨成因为主的河流发生超标准洪水频次最高，其次是高温和暴雨叠加形成的洪水发生频次[16]。

2.2 新疆极端洪水呈区域性加重趋势，以南疆区域最为显著

以年极端洪水超标率来反映区域极端洪水，分析了新疆区域洪水变化规律，用年最大洪峰记录分析了全疆天山主要河流极端洪水变化特征[17]，结果表明：受气候变暖影响，1957―2006年，全疆极端洪水呈区域性加重趋势，尤其南疆区域极端洪水明显加剧，北疆区域也有加重趋势，但相对较缓。全疆及北疆、南疆在20世纪90年代中期以来都处于洪水高发阶段。近50年，在新疆区域洪水呈加重趋势的变化背景下，发源于天山南坡的托什干河和库玛拉克河年最大洪峰流量呈显著增加趋势，发源于天山北坡的玛纳斯河与乌鲁木齐河年最大洪峰流量虽有增加，但是变化趋势较缓。以年最大洪峰流量发生转折年为界，托什干河、库玛拉克河、玛纳斯河和乌鲁木齐河在20世纪90年代（或80年代）以来与前期相比，呈现出相似的变化特征：年最大洪峰流量明显增大，年际间变化更加剧烈，洪水年更频繁。近50年来，天山主要河流极端洪水变化与区域增温以及天山山区极端降水时间增多有密切关系。

2.3 近期新疆冰雪灾害发生的频率和影响程度呈加大趋势

新疆冰雪灾害发生的频率和影响程度因为气候变暖导致的冰川退缩加剧而呈加大趋势[18-20]。在新疆地区，冰雪灾害主要表现为冰雪洪水。在阿勒泰地区，融雪洪水发生的时间提前，洪峰流量增大，破坏性增大，这同样是由气温升高及冬春季积雪的增加导致的[8，21]。在阿克苏河流域冰湖溃决的洪峰流量也在增加[9]，主要支流库玛拉克河流域最大径流量的变化趋势是上升的，最大径流变化的倾向率为3.98 m3/s・a，主要是气候变暖导致冰川消融强烈和冰湖溃决所致[22]。在塔里木盆地冰川分布流域，气候变化对河流流量有巨大影响，1 ℃的气温变化可引起127 mm的流量变化[23]。随着气温升高，流域冰川、泥石流阻塞、滑坡阻塞洪水成灾的频次也有明显的增加，如冰川和泥石流阻塞洪水频次分别由20世纪80年代的平均0.5、0.7次提高到了1.0、0.9次，这是因为气温升高，消融水增多使冰渍湖突发洪水的发生几率增大[19，24]。以冰雪融水和降雨补给为主的乌鲁木齐河从1993年开始进入大洪水多发期，且洪水出现频次增加，洪峰集中出现[19]。1980年以来，冰川、泥石流阻塞、滑坡阻塞洪水成灾的频次也有明显的增加，这是因为气温升高，消融水增多使冰渍湖突发洪水的发生几率增大[21]。

2.4 进入21世纪新疆北部隆冬季节出现融雪型洪水

新疆北部是我国冬季积雪最为丰富的三大区域之一，稳定积雪持续时间长，冬末春初雪盖消退迅速，遇气温快速上升往往引发融雪型洪水[25-26]。2008年1月，受冬季出现的极端暖事件影响，准噶尔盆地的积雪大面积融化，融化期提前，改变了北疆积雪时空的分布[26]。2010年1月，裕民县降雪量达到了95 mm，较历年同期偏多5.8倍，突破1月历年极值。1月1―7日和15日裕民达到极端暖事件标准，而11日和19日又达到极端冷事件标准（图1）。2010年1月上旬前期的异常升温，导致积雪快速融化，引发融雪型洪水，十分罕见[27]。全球变暖背景下区域极端天气气候事件频发，极端天气气候事件的影响程度增强，气候变暖对新疆的影响在加剧。

第3篇：气候变化的原因及变化趋势范文

关键词：河南省　气候变化　水资源

中图分类号：P4　文献标识码：A　文章编号：1007-3973(2011)006-123-02

水是维系一切生命活动的不可替代的物质，又是社会生产必不可少的物质资源，人类的一切活动都离不开水。河南省地处亚热带向暖带过渡的气候带，气候多样复杂，灾害频繁发生，地跨长江、黄河、淮河、海河四大流域，多年平均水资源总量405×108m3，但因人口密度、耕地系数、复种指数较大，人均水资源量仅为407m3，相当于全国的1／5，属缺水区。而且水资源时空分布不均，给工农业发展及城市居民生活都带来了严重影响。

1　气候变化特征

气温是重要的气象要素之一。近50年来，河南省年平均气温为14.4℃，上升了0.79℃，增温速率0.15℃／10年，但低于全国年平均气温变化速度0.25℃／10年。调查数据显示，上世纪50年代到60年代气温较高；70、80年代气温较低；90年代以后气温明显升高，直至本世纪一直处于高值期。年平均温度最高出现在1998年，最低出现在1956年。

大气降水是地表径流的主要来源，是水循环的重要环节和气象要素之一。全省年平均降水量737.3mm，自北向南逐渐增加，雨量在530～1300mm之间。从1956年到2007年全省年降水量具有弱的减少趋势，减少速率为2.14mm／10年。其中年降水最大值为1066.6mm，最小值为457.2mm。

蒸发是地表热量平衡、水量平衡的组成部分，是水循环中最直接受气候变化影响的一项。反过来，蒸发可使空气湿度增加，气温变化，起到调节气候的作用。河南省年蒸发力一般有700-1000mm，夏季蒸发力最大，占年总量的37％，春秋次之，冬季最少。年蒸发力20世纪50年代最少，60年代略有增多，70、80年代略减少，90年代增加幅度非常明显且为最高值，这与90年代气温明显增高有关。

日照时数是气象上用来表征太阳辐射强弱的气象要素之一，与太阳高度角、云量、大气透明度等要素有关。河南省处在东经110°21′～116°39′，北纬31°23′～36°22′之间，多年平均日照时数为2103h。调查结果表明，20世纪60年代开始年日照时数呈递减趋势，80年代年均日照时数比60年代减少335h，比70年代减少193 h；进入21世纪初的近6年，年日照时数更是急剧减少，比60年代减少466h，比90年代减少142h。

2　气候变化对水资源的影响

气候变化是自然和人类活动共同作用的结果。地球上有史以来经历着冷暖交替与干湿变异的自然变化，包括太阳辐射、地壳运动、火山气溶胶等。而随着经济社会的发展与人口的增长，人为活动排放的温室气体、土地覆盖植被的变化等都不同程度的影响到了气候的变化。而气候变化又通过水文循环对自然界的水文系统产生影响，进而影响到水资源在时空上的重新分布和总量的改变。河南省属于严重的资源型缺水省份，全省水资源量空间分布呈纬向分布，自北向南逐渐增加，信阳水资源量较丰富，安阳、鹤壁、三门峡水资源较匮乏。从年际变化来看，水资源量总体呈逐渐减少的趋势，变化速度为-1.09×104万m3／10年。

降水量是影响水资源量的直接因素，其变化趋势与水资源量的变化趋势相同，二者之间的相关系数高达0.91。河南省年降水量最大值为1066.6mm(2003年)，最小值为457.2mm(1966年)，多年平均为737.3mm，具有减小的趋势。水资源量的补给来源为大气降水，因此，降水量随时间的减少是导致全省水资源量减少的根本原因。

由多年气温的监测资料来看，河南省年平均气温呈上升趋势。大气温度越高，其持水能力越强，全球和流域降水量可能增加，但同时蒸发量也将增加，这使气候的变率增加，出现更强的降雨和更广泛的干旱。1975年8月上旬，淮河上游的洪汝河和沙颍河流域特大暴雨过程中，林庄站一天降水量达1005.4mm，致使河道漫决，大型水库垮坝失事，滞洪区先后溃溢，洪水泛滥，造成极惨重的灾害。而在刚过去的2010年冬季，全省平均气温2.1度，比常年同期偏高0.1度；平均降水量为32.4mm，比常年同期偏少2成；平均日照时数为412.2小时，比常年同期偏少12.5小时。其中12月气温偏高2.1度，降水偏少9成，日照偏多36.4小时，造成了全省冬季小麦的严重缺水。

同时，河流的水温升高和变率加大可能加快藻类、细菌和真菌繁殖，高强度的降雨将导致土壤中的污染物流入水体，使水体盐度增加，更容易造成水质性缺水。2000年，河南省水利部门对全省13个水系、64条主要河流进行的水质监测结果表明：全年期全省河流水质劣于五类标准的河流长度为2766公里，占评价河流总长度的54.3％，有超过一半的水丧失了任何供水功能。

3　应对气候变化的水资源战略对策

气候变化将增大河南省洪涝和干旱灾害发生的风险，对自然生态系统和经济社会系统产生负面影响，尤其对农牧业生产、水资源供需等的影响更为显著。随着工业化进程的加快以及居民生活水平的提高，我们在应对气候变化方面面临严峻的挑战。因此，我们要研究制定适应和减缓气候变化对水资源影响的战略措施，特别是针对极端气象事件的有效适应措施。

(1)强化水资源管理。加强水资源统一管理，以流域为单元实行水资源统一管理、规划与调度。注重水资源的节约、保护和优化配置，从传统的“以需定供”转为“以供定需”。

(2)加强水利基础设施的规划和建设。加快建设南水北调工程，通过三条调水线路与长江、黄河、淮河和海河四大江河联通：加强水资源控制工程(水库等)建设、灌区建设与改造，继续实施并开工建设一些区域性调水和蓄水工程。

(3)加大水资源配置、综合节水的推广力度。重点研究开发大气水、地表水、土壤水和地下水的转化机制和优化配置技术，突破精量灌溉技术、智能化农业用水管理技术及设备，加强生活节水技术及器具开发。

(4)在保护生态基础上有序开发水电，合理开发和利用丰富的水力资源，加快水电开发步伐，因地制宜开发小水电资源。

第4篇：气候变化的原因及变化趋势范文

关键词：克拉玛依；0℃层高度；突变分析；相关性分析

中图分类号：P426 文献标识码：A 文章编号：1671-2064（2017）08-0187-02

1 引言

高空大气作为气候系统的重要组成部分，其高空气温变化趋势逐渐成为气候变化研究的基础，高空气温变化在气候研究中越来越重要。0℃层高度变化反映高空冷气团和暖气团的环流变化，不同区域的环流特点对局地0℃层高度变化有很强的影响，因此0℃层高度是气象预报工作提前反应气温的重要特性层[1]；同时，夏季0℃层高度是判断层状云降水的重要指标，0℃层高度对研究云微物理机制以及人工影响天饩有很重要的意义[2]。

近年来，关于0℃层高度变化与高山冰雪融化、河流径流量变化，以及洪水之间关系的研究较多[3-4]，而关于0℃层高度变化、以及其与降水、冰雹等要素的相关性研究较少。克拉玛依属于温带沙漠气候，水资源条件先天不足，在气候和人类活动的影响下，生态环境脆弱，干旱是基本特征，通过研究0℃层高度的变化，进一步了解克拉玛依的气候特征以及与降水的相关性显得尤为重要。因此本文在前人研究的基础上[5]，通过月、年际等时间尺度分析克拉玛依区域夏季0℃层高度变化特征，探讨0℃层高度与降水量和冰雹等要素的相关性特征，为克拉玛依气候变化研究提供服务。

2 资料来源和分析方法

2.1 资料来源

本文采用克拉玛依市气象局整编的1981年-2012年6月-8月克拉玛依市51243站逐日08时和20时两个时次的0℃层高度资料、逐日的日降水量资料以及逐月的冰雹资料。其中，将08时和20时0℃层高度资料处理为逐月平均值，再求6月-8月的平均值作为夏季0℃层高度。

2.2 分析方法

气象要素的气候倾向率采用一次线性方程：

式中Yi为气象要素的拟合值；t1为时间（1981年-2012年）；a1为线性趋势项（即为每年的气候倾向率）。上式可以看作一种特殊的、最简单的线性回归形式。它的含义是用一条合理的直线表示与时间之间的关系。

利用Mann-Kendall方法对0℃层高度进行了突变检验，此方法是一种分才疏统计检验方法。其优点是不需要要本遵从一定的分布，同时也不受个别异常值的干扰，能够客观的表征样本序列的整体变化趋势。并且采用Pearson简单相关系数就夏季0℃层高度和地面气温、降水量以及海拔高度之间的相关性进行了分析。

3 夏季0℃层高度变化分析

3.1 夏季0℃层高度变化特征

图1给出克拉玛依51243探空站6月-8月0℃层最大高度、平均高度、最低高度分布。通过计算得知：0℃层夏季平均高度为3915m，平均最大高度为4117m，出现在1998年。其中7月0℃层高度最高，平均值为4050m，而平均最大高度为4322m，出现在1999年，6月的0℃层高度最低，平均值为3751m，平均最低高度为3473m，出现在2009年。从各月0℃层变化来看，7月较6月0℃层高度平均增高了299m，8月略低于7月，降低105m。可以看出7月0℃层高度增高幅度最大，也最快。

3.2 夏季0℃层高度年际变化

克拉玛依51243站1981年-2012年夏季6月-8月0℃层最大、平均、最低高度逐月变化。

1981年以来克拉玛依夏季0℃层高度变化的细节和变化趋势，为了过滤短波，显示出平稳的气候变化，用3年滑动平均进行平滑处理。并在给出0℃层高度变化曲线的同事也给出3年滑动平均曲线和多项式趋势线，以便于对照分析。由图2克拉玛依1981年-2912年夏季0℃层高度距平变化曲线可以看出，克拉玛依夏季0℃层高度变化总体呈现上升趋势，趋势线的斜率为2.9161。1981年至1990年表现为平稳波动，1990年初至1999年为逐年迅速上升，2000年至2010位表现为陡降。1998年为0℃层高度达到最高值，2009年达到最低值，所以克拉玛依区域夏季0℃层高度变化自1981年总体呈现出“平稳-上升-下降”趋势。

3.3 夏季0℃层高度突变分析

施雅风[6]等根据近年来全球变化下西北区域气候响应的事实，提出了西北气候由暖干向暖湿转型的问题。通过上述分析可以看出，进32年来克拉玛依夏季0℃层高度也发生了一些变化，这是否也是一种气候转型的信号，或者是气候突变的一种反应，我们有必要对其变化程度进行突变检验。

从图3可以看出，0℃层高度变化在1981年至今一直呈现出超过显著性水平0.05的临界线波动维持的状态；从1992年至2000年呈现出突变上升，甚至在2000年初超过0.001显著性水平（u0.001=2.56），表明克拉玛依0℃层高度的上升趋势是十分显著的。根据UF和UB曲线交点的位置，确定克拉玛依夏季0℃层高度从1980年代初就呈现突变现象，具体是从1990年代开始显著增暖。

3.4 夏季0℃层高度年代际以及各年代逐月距平变化特点

表1给出6月-8月各年代0℃层高度距平变化和各月变化情况。从平均变化情况可以看出，20世纪80年代0℃层高度相对偏低，而90年代和本世纪的0℃层高度相对偏高，90年代尤为偏高。从个月变化来看，在不同月份，各年代0℃层高度变化趋势并没有明显差异，基本上是整体偏高或偏低，本世纪00年代的7月除外，相对0℃层平均高度偏低明显。

4 0℃层高度与各要素的相关分析

4.1 夏季日降水量及冰雹的变化特征

图4给出了克拉玛依1981年-2012年夏季日降水量的距平变化。由多项式拟合曲线可以看出，20世纪80年代到90年代前期基本呈下降趋势，90年代后期至今为上升趋势。这一变化与图2的克拉玛依0℃层高度呈相反的变化趋势，尤其是20年代末的相反变化明显。

4.2 夏季0℃层高度与日降水量及冰雹的关系

对32年0℃层高度、日降水量以及冰雹的夏季平均值进行归一化处理后，进行相关分析，Y果显示克拉玛依0℃层高度与日降水量、冰雹之间的相关性并不显著。夏季0℃层高度与日降水量之间的相关性系数为0.0653，为弱的正相关；0℃层高度与冰雹之间的相关性系数为-0.05845，为弱的负相关。

5 结论与讨论

克拉玛依夏季0℃层高度32年总体呈上升趋势，20世纪80年代至20世纪末为明显的上升阶段，21世纪初为相对下降阶段。0℃层高度的上升意味着高空中低层大气气温在升高，说明近年来通过克拉玛依气温的稳定维持，不仅是城市绿化治理成果，也与高空中低层的气温下降有关。夏季0℃层高度变化与降水量的变化趋势相反，尤其是20世纪末。但这种相反的变化趋势在相关性分析中反应并不明显。综合以上分析可以得知，克拉玛依夏季0℃层高度的上升是多方面因素引起的，具体原因有待进一步的研究。

参考文献

[1]宫恒瑞.春季融雪期0℃层高度与乌鲁木齐河径流量的关系[J].干旱研究所，2010，27 （1）：69-74.

[2]黄秀媚.广东省0℃层高度变化分析.广东气象，2011，（6）：56-57，61.

[3]毛炜峰.0℃层高度与夏季阿克苏河洪水的关系[J].冰川冻土，2004，26（6）：06-06.

[4]王永莉.和田河夏季流量对区域0℃层高度变化的响应[J].气候变化研究进展，2008-5，4（3）：1673-1719.

[5]马雪宁.黄河流域夏季0℃层高度变化及与地面气温和降水量的关系[J].资源科学，2011，33（12）：2302-2307.

[6]施雅风.中国西北气候由暖干向暖湿转型的特征和趋势探讨[J]. 第四纪研究，2003，23（2）.

第5篇：气候变化的原因及变化趋势范文

关键词 厄尔尼诺；气候变化；关系；河北省

中图分类号 P461.2；P732 文献标识码 A 文章编号 1007-5739（2012）01-0018-01

厄尔尼诺（El Nino）年是指发生在赤道东太平洋，当某年海温分布出现异常时，如东太平洋冷海水被暖海水代替，它可能比西太平洋更暖，这年被称为暖水年，也就是一般所说的厄尔尼诺年（相反称冷水年或非厄尔尼诺年）[1]。对于其形成原因，目前学术界尚无统一定论[2]，但它的出现却给全球天气、气候带来影响。笔者根据王绍武等给出的近100年来全国的厄尔尼诺年[3]，结合河北省同期旱涝史，利用相似外推法进行统计分析，并对厄尔尼诺现象作一探讨。

1 近100年厄尔尼诺现象出现的年份

近100年发生厄尔尼诺现象的年份是：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*（*为强厄尔尼诺现象年）。

2 厄尔尼诺与河北省及附近地区旱涝关系

根据王绍武的研究[3]，结合气象观测数据显示，近100年来，厄尔尼诺现象出现时，河北省及附近地区的旱涝规律为[4-5]：厄尔尼诺现象发生当年和翌年，沧州地区均偏涝，旱涝频率差高达20%及以上，而邯郸当年和翌年均主旱，旱涝频率差在11%及以上。除此以外，其他地区在厄尔尼诺现象出现的当年主旱，翌年主涝。关系最显著的是北京市，其旱涝频率差当年高达76%，翌年为42%，即厄尔尼诺现象发生的当年，除沧州地区主涝外其他各地均主旱，翌年除邯郸地区主旱外其他均主涝，具体表现见表1。

3 厄尔尼诺现象与河北省气候冷暖关系

选取河北省气象观测资料历史较长且地理位置又能大体代表当地气候特点的部分地市为统计对象，根据1960―1980年厄尔尼诺现象发生的当年和翌年河北省气象局统计的河北省气温资料，应用各地市1960―1980年冬季（12月至翌年2月）平均气温，与平均气温相比，偏高为暖年，偏低为冷年，从而概括其冷暖变化趋势，统计结果见表2。由表2可知，厄尔尼诺现象发生当年大部分地区较暖的频率在50%及以上，呈现出偏暖趋势；而翌年较冷的频率在67%及以上，呈现较明显的偏冷趋势。

分析丰宁县气象站1960―1990年厄尔尼诺现象发生年（1965年、1969年、1972年、1976年、1983年）的冬季（11月至翌年1月）平均气温为-8.2 ℃，在此期间气温资料见表3。与平均气温相比，偏高为暖年，偏低为冷年，从而概括厄尔尼诺现象发生当年和翌年丰宁县冷暖变化趋势：当年偏冷为40%、偏暖为60%，翌年偏冷为60%、偏暖为40%。

根据以上数据分析可知，厄尔尼诺现象发生当年偏暖的频率在50%及以上，呈现偏暖趋势，而翌年较冷的频率在67%及以上，呈现较明显的偏冷趋势。例如，1976年强厄尔尼诺现象发生后的1977年1月，月平均气温比常年低3 ℃。1983年（20世纪以来最强厄尔尼诺年）月极值项目中温度项（包括地温）破历史最高纪录，占总项目的60%。

4 对厄尔尼诺现象的统计与分析

由于厄尔尼诺现象对天气和气候系统影响较大[6]，因此对其进行预测有很大价值。有可能通过对其自身演变特征及其相关因子的研究，寻找其规律性，从而估计其未来变化。根据王绍武[3]给出的近100年来全国的厄尔尼诺年出现的时间，列出1864―1990年间每隔10年出现厄尔尼诺现象的次数（表4）。由表4可知，1864―1990年出现厄尔尼（下转第24页）

诺年37次，平均3.1年出现1次；每10年出现次数在2~5次；假设厄尔尼诺现象后推2年（1990年），推测能否发生20世纪90年代的第1次厄尔尼诺现象。基于这一估计，1946―1949年这一时期各地所表现的天气、气候特征，可能会在1988―1991年期间呈现某种程度的再现。

1946―1949年河北省部分地区旱涝趋势见表5。由表5可知，预报河北省大部分地区1988―1991年旱涝趋势是：1988年正常偏旱；1989年偏旱；1990年正常；1991年偏涝（局地可能大涝，出现大水年）。

从厄尔尼诺现象资料的时间序列上看，有100年不重复发生的对应关系，例如1864年发生了厄尔尼诺现象，对应100年后的1964年不再发生（9/10），前面预测1990年将发生厄尔尼诺现象，也符合这一规律。

5 结语

海水的热量是大气的1 200倍，100 m深水处海温每变化0.1 ℃，可引起对流层大气6 ℃左右的变化。据测定1982―1983年厄尔尼诺现象发生时，200~300 m深的海水温度升高数摄氏度，甚至1 000 m处还发生水温的变化。可见其对全球天气、气候变化的影响作用。有研究认为我国东北地区夏季低温冷害与厄尔尼诺现象有关，据统计1909―1919年我国东北共出现18次低温冷害年中，有11次正是厄尔尼诺现象年，其他还有南方的大暴雨等，都与厄尔尼诺现象有某种程度的关联。因此，厄尔尼诺现象虽然发生在太平洋彼岸，但对河北省部分地区天气、气候的影响不可低估[4]。基于目前国内外大量的研究，笔者认为气象工作者应注意：一是厄尔尼诺现象发生前，在赤道太平洋地区，经常出现东南信风的峰值。二是在中西太平洋的海平面出现高值以后，常有厄尔尼诺现象发生。三是用复活岛与达尔文港2站的海平面气压差，作为南方涛动指数（SOL）。当南方涛动指数出现大于13 hPa峰值后，将有厄尔尼诺现象发生。利用这些先兆再结合太阳黑子11年周期的峰值与厄尔尼诺现象的对应关系，分析和预报其发生进而预报天气、气候的变化趋势，对长期预报或超长期预报有一定帮助。

6 参考文献

[1] 张元箴.天气学教程[M].北京：气象出版社，1992.

[2] 《海洋预报服务》编辑部.厄・尼诺[J].海洋预报服务，1984（1）：81-82.

[3] 王绍武.厄尼诺监测近况[J].气象，1986（12）：47.

[4] 高士英.关于EI Nino现象的研究[J].海洋预报，1986（3）：32-42.

第6篇：气候变化的原因及变化趋势范文

    随着全球性变暖,地球环境的许多要素也发生了变化,这在艾比湖流域地区反映明显,如湖泊萎缩、河道断流、沙漠化加剧、生物多样性受损等,导致水资源短缺,旱灾、洪灾、雪害、滑坡、泥石流等自然灾害增加。因此,维护艾比湖流域自然生态系统的相对稳定,对维护绿洲的生态平衡和社会经济的可持续发展具有不可估量的作用。

    1资料与方法

    联合国政府间气候变化工作组最新完成的一份报告草案称[1],从l860年到现在,北半球的气温已经平均升高了0.4℃~0.8℃,其中的20世纪是l000年来北半球气温升高幅度最大的一个世纪,而l990年~1999年是l000年来北半球平均气温最高的l0年。20世纪的全球气候变暖己成为大气科学研究的热点。王绍武[2]利用中国气温等级资料研究了近l00年中国气温变化规律,表明中国的气温变化与全球有相同的时候,却并不总是一致。近百年来中国气温上升了0.4℃~0.5℃,略低于全球平均的0.6℃[3,4],中国与全球气温的相关系数在0.3~0.4之间。中国东北、华北及新疆的变暖可能与北半球一致,新疆从20世纪80年代以来,气温变化与全国、全球气候增暖趋势是一致的,也存在明显的季节差别和地区差别,冬季最为明显,北疆增暖幅度大于南疆。这里将利用艾比湖流域温泉、精河、博乐、阿拉山口、乌苏5个气象站在近40年的气温、降水逐年月资料,用相关分析及线性趋势分析等统计方法,分析在全球变暖的大背景下,艾比湖流域气候与生态环境演变的趋势。

    2结果与讨论

    2.1艾比湖流域气候的年际变化艾比湖流域属中温大陆干旱气候,水资源缺乏但较为稳定,生态环境极脆弱,是经济开发的主要制约因素,由于独特的地理环境,形成立体型的多态气候,自西向东,年平均气温从-3.8℃上升到8.6℃,年平均降水量从228mm下降到104mm,从而形成了山区、平原和荒漠等多种气候态,有利于合理开发多种产业。全球性气候变暖在艾比湖流域反映明显,呈明显变暖和变湿趋势,同时,春季低温冷害、夏季暴雨洪水等灾害性天气气候增多,洪旱频率增大,突发性天气气候事件增多,寒潮冷空气明显减少,沙尘暴减少。90年代平均气温与前30年平均气温相比,平均偏高0.6℃;20世纪90年代年降水量与前30年平均值相比,平均增长了9.4%。这将会对经济发展带来一定的影响,但干旱总体特征不会改变,原因是升温导致蒸发增加,可抵消甚至超过降水增加的作用,助于解决干旱缺水的程度。艾比湖流域的年平均气温具有缓慢上升的趋势,各区域振幅变化具有较好的同步性。表1中列出了艾比湖流域三大代表性区域年平均气温与降水量趋势方程及相关系数,在0.05的信度下,区域内的年平均气温趋势方程的相关系数均通过了显着性检验(t检验),说明了在艾比湖流域的增温趋势明显;山区、平原和荒漠地带年平均气温趋势方程的相关系数分别为0.39、0.63和0.52;而它们的信度分别通过0.01、0.05的显着性检验。随着气温的上升,艾比湖流域年降水量也有所增加,且各区域振幅变化具有较好的同步性,年平均降水量的变化除了平原区外没有明显变化趋势,其年平均降水量趋势方程的相关系数很低,不能通过0.05的显着性检验,山区和荒漠区年平均降水量趋势方程的相关系数通过了0.01、0.05的显着性检验。通过艾比湖流域气温与降水量变化趋势方程可预测未来50年气温与降水量的估计值。未来50年艾比湖流域降水量的增加比例要大于其气温增加的比例,这表明未来气候变化趋势对平原荒漠植被的恢复有利。但随着气温的增加地面蒸发量也会增加,因此干湿变化总趋势不会有太大的变化。艾比湖流域是典型的干旱半干旱地区,水资源是生态环境系统的核心。水资源的补给主要是山区自然降水和冰川融水。由于气候变暖,艾比湖流域高山冰川融化量增加,水资源的增加将暂时有利于经济发展,但冰川如长期萎缩,将会严重影响冰川固体水库调节功能,并诱发灾害。90年代以后,艾比湖流域突发性大降水增加,造成洪水频发,1994年、1995年、1998年、1999年、2001年、2002年都出现了“暴雨、融雪型”洪水,这可能是地球气候变暖在艾比湖流域的反映。

    2.2艾比湖流域生态环境演变的总体趋势气候变暖是一个全球性问题,它带来了一系列的环境演变,这必然对艾比湖流域的生态环境产生较大影响。艾比湖流域生态用水远远低于国际惯例要求,水资源处于生态环境系统的核心地位。受全球气候变化和干湿周期性变化的双重影响,艾比湖流域的降水量普遍有所增加,十分有利于生态保护和工程建设,并促进了自然生态系统的修复过程。但由于该地带降水分布极不均匀,造成地表径流空间分布极不均匀,是形成山地、平原和荒漠三大生态环境系统和不宜于人类活动及生物生长的沙漠、戈壁的主要原因。生态环境系统的原初相对平衡状态极易遭到破坏而恶化,又极难恢复或建立新的更加优化的相对平衡状态。特别是最近20年中艾比湖流域气候增暖、增湿,总体上说,有利于生态环境的保护与建设。但人类活动对生态环境有正、负两方面的效应。正效应是:由于开荒造田、兴修水利、营造防护林带、建设人工草地、控制排污量以及立法、执法检查等,扩大和稳定了绿洲;改善了小气候条件;提高了土地的生产性能;发挥了水资源的利用效益;增加了环境的人口承载能力。负效应是:由于盲目毁林开荒、毁草开荒、过度放牧、大水漫灌“、三废”增加以及没有树立可持续发展观、有法不依、违法不究、执法不严等,造成水量失衡、水盐失衡、水土失衡、自然生态失衡。具体表现为:河流断流,湖泊、水库干涸,地下水位下降;土地沙漠化;水土流失,土壤盐渍化和盐碱化;林地破坏;草地沙化、退化;水质咸化、矿化度提高;野生物种减少;大气污染指数上升。总体上说,绿洲化和沙漠化并存。既有人进沙退现象,也有沙进人退现象,在绿洲扩大的同时沙漠也在不断扩大。绿洲与沙漠之间的缓冲带在不断缩小。绿洲生态环境得到了改善,但潜伏着盐渍化、沙漠化和污染的威胁,绿洲以外的山地生态环境和平原荒漠生态环境总体上还是平衡失调甚至有恶化趋势。全球变暖对艾比湖水量的增加有密切的关系。未来气候与环境变化对西部经济有重要影响,艾比湖流域生态环境脆弱,未来降水量增加也不可能彻底改变这种状态,原因是虽然降水量有所增加,但由于随着气温的增加,地面蒸发量与植被蒸腾量也会增加,即该地区总的趋势不会有太大的变化。将来受环境变化最大的是农业与农村,农业问题面广量大。传统农业生产的资源消耗量大,过度开垦、过牧超载等生产方式不利于可持续发展,也不利于迅速提高劳动生产率和农业经济水平,传统农业的抗灾能力很弱,对未来气候变化的适应能力较差,草原畜牧业尤为突出。必须充分估计未来气候变暖和自然灾害增加对农村经济社会发展的影响。

第7篇：气候变化的原因及变化趋势范文

关键词：气候变化；人类活动；定量研究；水文模型；弹性系数；汉江上游流域

中图分类号：P339文献标志码：A文章编号：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

变化环境下的流域水文循环是一个复杂的过程，其受多种因素制约，其中气候变化和人类活动是两个重要的驱动和组成部分[1]。降水作为径流形成与转化的必要条件，以及人类活动对下垫面的影响都会导致流域天然水循环过程发生变化，改变流域原始的降雨径流关系。因此，气候变化和人类活动对流域水文过程的影响逐渐成为水科学研究中的热点问题之一[2]。而气候变化和人类活动产生的影响往往是综合的，如何对这种综合影响进行科学的分解是研究中的一个核心问题。目前，在定量区分气候变化和人类活动的水文响应研究中，广泛采用的方法主要有基于Budyko理论[3]的弹性系数法以及基于物理过程的水文模拟法。弹性系数法对历史数据的要求较低，但往往只能提供气候变化和人类活动影响在年尺度上的区分量化[4]。如Xu等[5]采用基于Budyko理论的弹性系数法对海河流域径流减少的主要原因进行了归因分析，结果表明人类活动是造成径流减少的主要原因（贡献率73.1%），且人类活动的影响主要来源于植被增加；Xia等[6]对永定河流域的研究结果显示，人类活动对流域径流减少的贡献率为87.4%～89.5%。水文模拟法具有良好的物理基础，并且能够应用于月或日等高分辨率的时间尺度上，但水文模型的参数及结构存在一定的不确定性[7]，选取合适的水文模型非常关键。如Zhang等[8]采用AWBM模型对鄱阳湖流域的研究表明，气候变化和人类活动对于鄱阳湖径流减少的贡献率分别为26.8%和73.2%；Zeng等[9]采用SIMHYD模型对漳河流域的研究结果显示气候变化的影响要大于人类活动对年径流变化的影响。由此可以看出两种方法各有优势，且都有其不足之处，为了准确评估流域气候变化和人类活动对径流的影响，保证研究结果的准确性，同时采用两种方法进行交叉验证是十分必要的。

丹江口水库是南水北调中线工程的水源地，有“亚洲天池”之美誉，是汉江的天然水位调节器。自20世纪90年代以来，汉江上游频繁遭遇干旱，河川径流量明显减少。基于此，针对汉江上游丹江口水库入库径流变化的研究显得尤为重要，能够为合理分配汉江上游水资源以及南水北调中线工程的运行提供更为科学的指导。本文以汉江上游丹江口以上流域为研究区，首先对流域降雨、蒸散发以及径流等水文要素的变化规律进行识别，然后采用基于Budyko理论的弹性系数法和基于分布式时变增益水文模型（DTVGM）的水文模拟法定量估算气候变化和人类活动对汉江上游径流变化的影响贡献率。

1 研究区域与数据

1.1 研究区域概况

汉江上游流域（图1）位于东经106.0°-112.0°，北纬31.4°-34.3°，全长956 km，流域面积为95 200 km2，约占汉江全流域的60%。该流域属于亚热带季风区，半湿润气候，四季分明。本文研究期间（1961年-2013年）的多年平均气温为14 ℃，多年平均降水量为849.5 mm，40%～60%的降水集中在7月-9月。丹江口水库的年平均入库流量约为1 152 m3/s。

1.2 数据资料

研究选取汉江上游13个气象站1961年-2013年的逐日气象要素资料，站点分布均匀，能大致反映流域水文气象的空间变化，数据来源于中国气象科学数据共享服务网。流域的面平均雨量通过泰森多边形法进行估算。径流数据为丹江口水库同时期的入库月径流数据，由丹江口水利枢纽管理局提供。由于缺乏长序列的蒸散发实际观测资料，各气象站点的潜在蒸散发由FAO推荐的Penman-Monteith公式[10]算得到，然后通过反距离加权插值法（IDW）得到流域形心处的参考蒸散发，并以此求出流域面平均潜在蒸散发。分布式时变增益水文模型采用的土地利用和土壤类型数据来自中科院资源环境科学数据中心。所有站点的分布情况见图1。

2 研究方法

2.1 水文要素趋势分析及突变检验方法

本文采用Mann-Kendall非参数统计检验方法[11-12]来分析年降雨、年径流及年潜在蒸散发序列的变化趋势和突变情况。研究者通常认为水文序列在受到气候变化或人类活动的显著影响后，其分布序列的平稳性会遭到干扰或破坏，呈现出一定程度的阶段性或趋势性变化[13]。因此，根据检测出的径流突变点可将研究期划分为基准期和突变期，其中基准期流域处于天然状态，径流演变仅受气候变化的影响，而突变期人类活动对流域产生显著影响，径流变化受到气候变化和人类活动的共同作用。

2.2 气候变化和人类活动对径流影响的定量区分方法

对于一个确定的流域，径流的变化受到气候变化和人类活动的共同影响，即

2.2.1 弹性系数法

根据径流对降水及潜在蒸散发的敏感性系数，气候变化引起的径流量变化可表示为

2.2.2 水文模拟法

水文模拟法利用基准期的天然实测资料率定水文模型，然后保持参数不变，对突变期的径流进行模拟，则突变期的模拟径流可视为是不受人类活动影响的天然径流。因此人类活动对径流的影响可以表示为

本文采用分布式时变增益模型（DTVGM）进行径流模拟。DTVGM是将夏军等[20]提出的集总式TVGM水文非线性系统模拟通过DEM/GIS平台，推广到流域水文时空变化模拟的分布式水文模型[21]。该模型能够建立土地利用/覆被变化与水文系统产流之间的影响关系，既有分布式水文概念性模拟的特征，又具有水文系统分析适应能力强的优点，在很多流域得到了应用和验证[22-24]。模型评价统计指标采用Nash效率系数（NSE）及水量平衡误差（WBE）两个指标进行衡量，各指标计算公式如下：

3 结果与讨论

3.1 水文序列趋势分析及突变检验

采用Mann-Kendall非参数统计检验法对汉江上游丹江口流域面平均年降水、年潜在蒸散发及年径流序列进行趋势分析和突变检验。结果如表2所示，年降水及年潜在蒸散发序列均呈现一定的下降趋势但并不显著，而年径流序列呈显著下降趋势（α=0.1）。突变检验结果表明，年径流在1985年前后发生了突变（图2）。与突变前时期相比，突变后时期的流域年径流和年降水分别减少了21.5%、7.3%，年潜在蒸散发的变化非常微小，可忽略不计（表2）。由以上分析可以推测，径流的显著变化不仅仅是由气候变化引起的，人类活动可能也起到了重要的作用。

3.2 气候变化和人类活动对径流影响的定量区分

3.2.1 水文模拟法定量区分径流变化影响因子

依据3.1中的径流突变检验结果，将研究期划分为两个时期：1961年-1985年为基准期，1986年-2013年为突变期。在基准期数据中，采用1961年-1975年数据率定模型参数，1976年-1985年数据进行验证，以评价模型在研究区的适应性。图3展示了模型率定期及验证期的月径流过程。率定期和验证期的Nash效率系数分别为0.85和0.88，水量平衡误差分别为-0.02和0.04，表明DTVGM模型的模拟效果较好，适用于汉江上游流域径流模拟。基于率定好的模型对突变期（1986年-2013年）的径流进行模拟，结果显示Nash效率系数仅为0.66，水量平衡误差为29%，说明突变期因受到非气象因子的影响，降雨径流关系已发生了变化（表3）。

根据实测径流量资料以及DTVGM模型对基准期和突变期径流的模拟结果，采用水文模拟法定量区分各因素对突变期径流变化影响的分析结果见表4。就1986年-2013年的平均状况而言，研究区年平均径流量由1961年-1985年间的428.4 mm下降到1986年-2013年间的336.2 mm，减少了92.2 mm，采用水文模型还原突变期的年平均径流量为388.9 mm，因此，根据式（1）、式（2）、式（5），计算可得由人类活动引起的径流减少量为52.7 mm，其贡献率为57.2%，气候变化引起了39.5 mm的减少量，贡献率为42.8%。而当把突变期进一步划分为1986年-2000年及2000年-2013年两个阶段，由水文模拟法量化不同时期各因素对径流减少的贡献率时，可以发现人类活动的贡献率由44.7%增加到了77.8%，说明人类活动不仅是汉江上游径流减少的主要原因，并且其对径流变化的影响呈现显著的增长趋势。

3.2.2 弹性系数法定量区分径流变化影响因子

采用弹性系数法定量区分各因子对径流变化的影响是在年尺度上进行的。干燥指数是基于Budyko假设的弹性系数法分离径流变化影响因子的一个关键输入变量，可根据公式=E0/P确定流域的干燥指数，其中，E0为流域多年平均潜在蒸散发，P为流域多年平均降水量。然后根据公式（3）、（4），采用6种基于Budyko假设的函数形式计算径流对降水的弹性系数及各因子对径流变化的影响结果见表5。

计算结果显示，采用6种基于Budyko假设的函数形式估算径流对降水的敏感性系数在1.31～1.55之间，弹性系数大小十分接近，均值为1.45。气候变化对径流变化的贡献率在39.9%～46.3%之间，人类活动对径流变化的贡献率在53.7%～60.1%之间，其平均值分别为43.5%和56.5%，表明人类活动对流域径流减少的影响要高于气候变化产生的影响，与水文模拟法的计算结果较为一致。

3.3 讨论

本文采用水文模拟法和弹性系数法相互交叉验证的方式对汉江上游径流变化的影响因素进行定量区分。这两种方法不论在原理上还是计算尺度上都具有很大的差异性：（1）在原理上，水文模拟法基于水文模型还原突变期的天然径流量，能够保证还原的突变期天然流量与基准期实测径流量在成因上具有一致性，而弹性系数法在水量平衡方程和Budyko水热平衡耦合理论的基础上计算径流对降水及蒸发的敏感性；（2）在时间尺度上，水文模拟法基于月尺度计算，可以更充分地利用观测数据，得到更加精确的径流变化过程。而弹性系数法基于年尺度，时间尺度较为粗糙，但对数据的要求较低。两种方法虽然基于不同的原理和计算尺度但却得到了较为一致的结果，即人类活动对汉江上游径流减少的影响率为56.5%～57.2%，气候变化的影响率为42.8%～43.5%，人类活动是导致汉江上游径流减少的较为主要的原因。

采用水文模拟法对突变期（1986年-2000年、2001年-2013年）的模拟结果显示，人类活动对径流减少的贡献率与气候变化相比呈显出了明显的增长趋势。这与李凌程等[25]采用弹性系数法、降水-径流双累积曲线法及累积量斜率变化率比较法对汉江上游气候变化和人类活动对流域径流变化影响的分析结果是一致的，但其采用的方法均属于统计方法范畴，缺乏一定的物理机制。Sun等[26]采用1970年-2000年的数据对汉江上游径流减少的影响因素进行探究，结果显示气候变化对1990年-2000年汉江上游径流减少的贡献率为65%，与本文对1986年-2000年的贡献率分离结果一致，但本文的研究结果进一步表明了2001年-2013年人类活动对汉江上游径流变化的影响率呈现显著增加。

4 结论

（1）汉江上游1961年-2013年年降水及年潜在蒸散发均无显著下降趋势，而年径流呈显著下降趋势，且在1985年左右发生突变，突变点前后年径流量减少了21.5%。

（2）基于水文模拟法和弹性系数法定量区分汉江上游气候变化和人类活动对流域径流变化的影响，结果显示气候变化对径流变化的贡献率为42.8%～43.5%，人类活动对径流变化的影响率为56.5%～57.2%，人类活动是导致汉江上游径流减少较为主要的原因，且人类活动对径流变化的影响率在近期呈现显著增强的趋势。

定量评估气候变化和人类活动对水文过程的影响，能够为合理开发利用汉江水资源提供有价值的参考，但人类活动对径流的影响既包括直接取用水产生的直接影响，也包括改变流域下垫面等活动产生的间接影响，本文将各类人类活动的作用视为了一个整体，如何进一步细化径流变化对不同人类活动的响应还需要更加深入地探讨。

参考文献（References）：

[1] 宋晓猛，张建云，占车生，等.气候变化和人类活动对水文循环影响研究进展[J].水利学报，2013，44（7）：779-790.（SONG Xiao-meng，ZHANG Jian-yun，ZHAN Che-sheng，et al.Review for impacts of climate change and human activities on water cycle[J].Journal of Hydraulic Engineering，2013，44（7）：779-790.（in Chinese））DOI：10.13243/ki.slxb.2013.07001

[2] 董磊华，熊立华，于坤霞，等.气候变化与人类活动对水文影响的研究进展[J].水科学进展，2012，23（2）：278-285.（DONG Lei-hua，XIONG Li-hua，YU Kun-xia，et al.Research advances in effects of climate change and human activities on hydrology[J].Advances in Water Science，2012，23（2）：278-285.（in Chinese））DOI：10.14042/ki.32.1309.2012.02.022

[3] Budyko M I.Climate and life[M].San Diego，CA.：Academic，1974.

[4] 胡珊珊，红星，刘昌明，等.气候变化和人类活动对白洋淀上游水源区径流的影响[J].地理学报，2012，67（1）：62-70.（HU Shan-shan，ZHENG Hong-xing，LIU Chang-ming，et al.Assessing the impacts of climate variability and human activities on streamflow in the water source area of Baiyangdian Lake[J].Acta Geographica Sinica，2012，67（1）：62-70.（in Chinese）） DOI：10.11821/xb201201007

[5] Xu X Y，Yang D W，Yang H B，et al.Attribution analysis based on the Budyko hypothesis for detecting the dominant cause of runoff decline in Haihe basin[J].Journal of Hydrology，2014，510：530-540.DOI：10.1016/j.jhydrol.2013.12.052

[6] Xia J，Zeng S D，Du H，et al.Quantifying the effects of climate change and human activities on runoff in the water source area of Beijing，China[J].Hydrological Sciences Journal，2014，59（10）：1794-1807.DOI：10.1080/02626667.2014.952237

[7] 王国庆，张建云，贺瑞敏.环境变化对黄河中游汾河径流情势的影响研究[J].水科学进展，2006，17（6）：853-858.（WANG Guo-qing，ZHANG Jian-yun，HE Rui-min.Impacts of environmental change on runoff in Fenhe river basin of the middle Yellow River[J].Advances in Water Science，2006，17（6）：853-858.（in Chinese））

[8] Zhang Q，Liu J Y，Singh V P，et al.Evaluation of impacts of climate change and human activities on streamflow in the Poyang Lake basin，China[J].Hydrological Processes，2016，30：2562-2576.DOI：10.1002/hyp.10814

[9] Zeng S D，Xia J，Du H.Separating the effects of climate change and human activities on runoff over different time scales in the Zhang River basin[J].Stochastic Environmental Research and Risk Assessment，2014，28：401-413.DOI：10.1007/s00477-013-0760-8

[10] 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，Rome，1998：300.

[11] Mann H B.Nonparametric tests against trend[J].Econometrica，1945，13（3）：245-259.

[12] Kendall M G.Rank correlation measures[M].London：Charles Griffin，1975.

[13] 张爱静.东北地区流域径流对气候变化与人类活动的响应特征研究[D].大连：大连理工大学，2013.（ZHANG Ai-jing.Research on the streamflow responses to climate variability and human activities in northeast China[D].Dalian：Dalian University of Technology，2013.（in Chinese））

[14] Schireiber P.ber die Beziehungen zwischen dem Niederschlag und der Wasserführung der Flüsse in Mitteleuropa[J].Zeitachrift fur Meteorologie，1904，21（10）：441-452.

[15] Ol′dekop E M.On evaporation from the surface of river basins[J].Transactions on meteorological observations，University of Tartu，1911，4，200.

[16] Budyko M I.Evaporation under natural conditions[M].Leningrad：Gidrometeorizdat，1948.

[17] Pike J G.The estimation of annual runoff from meteorological data in tropical climate[J].Journal of Hydrology，1964，2：116-123.

[18] 傅抱璞.路面蒸发的计算[J].大气科学，1981，5（1）：23-31.（FU Bao-pu.On the calculation of the evaporation from land surface[J].Chinese Journal of Atmospheric Sciences，1981，5（1）：23-31.（in Chinese））

[19] Zhang L，Hickel K，Dawes W，et al.Response of mean annual evapotranspiration to vegetation change at catchment scale[J].Water Resources Research，2001，37：701-708.

[20] Xia J.A system approach to real-time hydrologic forecast in watersheds[J].Water International，2002，27（1）：87-97.

[21] 夏军，王纲胜 谈戈，等.水文非线性系统与分布式时变增益模型[J].中国科学D辑：地球科学，2004，34（11）：1062-1071.（XIA Jun，WANG Gang-sheng，TAN Ge，et al.Non-linear system approach and distributed time variant gain models[J].Science in China Series D：Earth Sciences，2004，34（11）：1061-1071.（in Chinese））

[22] 夏，叶爱中，乔云峰，等.黄河无定河流域分布式时变增益水文模型的应用研究[J].应用基础与工程科学学报，2007，15（4）：457-465.（XIA Jun，YE Ai-zhong，QIAO Yun-feng，et al.An applied research on distributed time-variant gain hydrological model in Wuding River of Yellow River[J].Journal of Basic Science and Engineering，2007，15（4）：457-465.（in Chinese））

[23] 王纲胜，夏军，谈戈，等.潮河流域时变增益分布式水循环模型研究[J].地理科学进展，2002，21（6）：573-582.（WANG Gang-sheng，XIA Jun，TAN Ge，et al.A research on distributed time variant gain model：a case study on Chaobai River basin[J].Progress in Geography，2002，21（6）：573-582.（in Chinese））

[24] 夏军，王纲胜，吕爱锋，等.分布式时变增益流域水循环模拟[J].地理学报，2003，58（5）：789-796.（XIA Jun，WANG Gang-sheng，LV Ai-feng，et al.A research on distributed time variant gain modeling[J].Acta Geographica Sinica，2003，58（5）：789-796.（in Chinese））

第8篇：气候变化的原因及变化趋势范文

关键词 中小城市；发展；气候环境；影响；变化趋势；河南南阳

中图分类号 X321 文献标识码 A 文章编号 1007-5739（2012）03-0025-02

随着社会经济的发展，城市规模逐渐扩大，城市人口逐渐增多，人类活动对环境影响越来越明显，硬地的大量增加改变了城市原有的地―气间能量、物质的交换过程[1-2]，燃料的大量使用、有害气体和粉尘的释放以及生产生活中排放的人为热等都毋庸置疑地改变了下垫面环境[3]，从而对该地区原有的区域气候状况产生影响，形成一种与城市周围不同的局地气候―城市气候。

南阳市三面环山，南部开口的马蹄形盆地，素称南阳盆地。南阳古称宛，位于河南省西南部，与湖北省、陕西省接壤，因地处伏牛山以南、汉水之北而得名。全市辖10个县2个区和1个县级市，总面积2.66万km2，总人口1 070万人。南阳素有“中州粮仓”之称，是全国粮、棉、油、烟集中产地。全市工业经济总量位居全省第2位。近40年来，城市化对局地气候的影响非常大，直接影响着人们的生活质量、生存环境与生产活动。本文从观测事实出发，对比分析城区、离城区较近的农业大县、离城区较远的山区县的年平均气温、年降水量、相对湿度、平均风速的变化规律，对进一步全面认识城市化对气候的影响具有十分重要的意义。

1 年平均气温的变化趋势

受城市化进程影响最明显的一个气候要素是气温，气温也是研究气候变化重点关注的气象要素。从图1可以看出，南阳市的年平均气温呈普遍增暖的趋势，但增温的幅度存在差异。1995年后随着经济的快速发展温度迅速升高，南阳市的升温幅度明显高于唐河和桐柏，拥有国家级森林公园的桐柏县升温幅度远远低于南阳市。从线性趋势来看南阳市的年平均气温随着过去40年中逐渐升高的趋势在未来可能仍然继续升高。

在水平方向上城市热岛强度与城市人口、城市规模、城市下垫面性质和几何形状、城市土地规划及当地自然地理条件等关系密切。随着南阳市近几十年城市建设的发展，水泥路面等下垫面、增加的建筑物、城市污染加剧等因素导致太阳辐射和散射增加，从而造成城区温度升高。随着城市人口的增加，化石燃料用量的大幅增加，也增加了大气中温室气体二氧化碳的浓度，工业耗能散热也加剧了城市热岛效应。

2 年降水量的变化趋势

从图2可以看出，年降水量变化无统一的规律，南阳、桐柏、唐河的降水量都呈波动变化，但是生态环境保护较好的桐柏的趋势相对比较稳定。南阳的降水量变化基本上是波动增加的，这是由于随着城市化的加剧，局地环流受到影响，对降水形成产生一定影响。另外，热岛效应空气层结不稳定，易产生热力对流，增加对流性降水；城市工厂、汽车排放的废气中的凝结核也可以导致降水增加，形成了城市雨岛效应。由南阳年降水量的趋势可以看出，在未来几年其降水量可能还会上升。

3 相对湿度的变化趋势

空气相对湿度主要受下垫面、季节、纬度高低等因素的影响，是衡量一个地区水汽丰沛程度的物理量，常被用于表示某时段、某地的干燥程度，也是影响一个地区人居环境质量的重要因素。在城市发展的同时，人为改变了城市的下垫面性质，虽然降水增多，但植物覆盖面积小，其自然蒸发和蒸腾量比较小，且城市的排水系统良好，降水后雨水很快流失，地面比较干燥，也就是说随着城市人类活动强度的增大，城市在逐渐变干。从图3可以看出，南阳、桐柏、唐河的相对湿度一直呈下降趋势，但南阳的相对湿度下降幅度高于唐河和桐柏。特别是近10年随着南阳经济的快速发展，其相对湿度下降幅度更大。

4 平均风速的变化趋势

从图4可以看出，城市风速明显小于郊区县，但近年来随着城周郊区县经济的迅速发展，以及气象站附近建筑物的迅速崛起，郊区风速下降也非常明显，而作为山区的桐柏县由于近10年旅游业和工业的发展，其经济明显地增长，房地产业迅猛发展，导致桐柏气象站正在准备迁站。城市近地层风速的降低与街道的宽带和走向，城市建成区的范围、绿地和空地的面积和分布，建筑物的高度和密度等因素有关。随着城市的发展，下垫面粗糙程度增加，高层建筑物不断增高、增多，密度也不断增大，导致空气的流动受阻，空气水平运动的动能被消耗，从而导致城区年和月平均风速减少。

5 结论

与郊区县相比，南阳市气候具有以下基本特征：一是热岛效应，人为的热源、城市下垫面特殊性质、由燃料产生的二氧化碳较多等原因造成城市气温明显高于郊区。二是雨岛效应，城市局地环流的影响导致城市降水不断增加。三是城市湿度较小，城市中、下垫面多为不透水的路面和建筑物，蒸腾量、蒸发量小。四是城市平均风速减小，城市高层建筑物密度较大以及下垫面粗糙度的增加，阻碍了空气流动，空气水平运动的动能被消耗，进而影响了平均风速。五是城市空气污染严重，化石燃料大量燃烧所释放的粉尘和有害气体[4-5]，导致空气中其他吸湿性核和尘埃较多，风速减小又使得城市易形成雾、云。此外，严重的光污染、大气污染、声环境质量恶化、电磁污染、白色污染等构成了城市新生的环境问题[6]。

6 参考文献

[1] 周淑贞，束炯.城市气候学[M].北京：气象出版社，1994.

[2] 吴兑，邓雪娇.环境气象学与特种气象预报[M].北京：气象出版社，2001.

[3] 沈清基.城市生态与城市环境[M].上海：同济大学出版社，1998.

[4] 何建坤.中国的能源发展与应对气候变化[J].中国人口资源与环境，2011，21（10）：40-48.

第9篇：气候变化的原因及变化趋势范文

干热风对气候暖干化响应敏感

四年前，由科技部、中国气象局、中国科学院等六部门的《气候变化国家评估报告》中指出，在未来50年至80年，全国平均温度很有可能升高2℃至3℃，平均降水量虽然会增加7%至10%，但并不能改变干旱化的趋势，特别是北方干旱化的趋势。

而据北京市气候中心今年年初统计：2001年至2010年，北京平均气温比前30年（1971年至2000年）上升了1℃。从这一气温指标看，相当于把北京向南推进近300公里，北京人过去10年相当于生活在10年前的河北石家庄一带，与这一气温指标相似的城市还包括西安和青岛。

邓振镛表示，“气候暖干化已成为我国北方现代气候变化的基本特征。气候变暖使温度升高，尤其极端气温显著升高；气候变干使降水量持续显著偏少，土壤水分亏缺增加。”他认为，气候暖干化是由大气环流异常直接造成的，此外，还受洋流活动及气候系统外部强迫等因素的影响。

为探究气候暖干化对干热风的影响，中国气象局兰州干旱气象研究所对甘肃省近46年来6月至7月干热风发生情况进行了研究。结果表明，干热风次数、灾害强度与同期平均气温、最高气温日数、平均最高气温、平均最低气温、蒸发量随时间的变化趋势基本一致，而与同期相对湿度、降水量、降水日数随时间的变化趋势基本相反。

“干热风对气候暖干化的响应十分敏感。气候暖干化的发展使得干热风的发生区域不断扩大、次数增多、强度增强。”邓振镛称。

尽管气候暖干化对干热风影响显著，但毛留喜认为，除气候因素外，干热风危害程度的大小还与农业技术有很大关系。随着抗干热风优良品种的选育和农田基础设施的日益改善，近年来,农作物在“杀麦刀”面前不再像前些年那样不堪一击。

高温热浪有别于干热风

高温热浪，是夏天留给人们的直接印象，同样是高温和低湿，很多人误把高温热浪当作干热风。

“两者属于不同的概念。”邓振镛表示，前者是一种人体感觉明显的综合性气象灾害，后者则是具有干、热、风三个气象要素特征的农业气象灾害，两者在危害特点、影响地域等方面均有很大不同。但也在形成原因、发生时间等方面具有很大的相似性，容易混淆。

高温热浪是指大气温度高，且高温持续时间长，引起人、动物以及植物不能适应环境的一种天气过程。其主要危害人体健康，使人体不能适应环境，超出人体的耐受极限，从而导致疾病的发生或加重。高温热浪往往和干旱相伴出现，可影响植物的生长发育，使农林牧业的产量和品质下降，并极易引发森林或草原火灾。此外，持续高温天气还会引发大面积蓝藻发生，导致水源污染。

干热风是北方农业生产的主要气象灾害之一，其危害的实质是高温、低湿引起农作物生理干旱，风只是加重了危害的程度。干热风主要危害小麦，有些地方还会危害棉花、玉米、水稻等作物。

除危害特点不同外，两者发生与危害的地域范围也有较大的差异。高温热浪范围非常广阔，囊括除高寒地区以外的广大地区，而干热风主要集中在北方小麦主要产区。

高温热浪和干热风同属于较短时间尺度的重大天气灾害，都以高温低湿作为基本天气特征，形成的最直接和最重要的原因均是大气环流异常。高温热浪主要集中在6至8月，干热风主要集中在5至7月，两者发生时间基本接近。

邓振镛说，“值得引起重视的是，全球气候变暖使得全国尤其是北方极端气温显著升高，发生高温热浪和干热风灾害的频次不断增多、趋势不断变强。”

科普链接：