某地区的气候特征及成因分析.docx

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某地区的气候特征及成因分析

某地区的气候特征及成因分析

某地区属于中温带半干旱大陆性季风气候区，处于农牧交错带，干旱是该地区的主要自然灾害，因此研究当地的气候特征及成因对气候资源的合理利用和农牧业的可持续发展都具有重要意义。

本文利用某地区4个测站从1953年到2013年的气象资料，分析了该地区气温、风速、降水、日照和湿度的气候特征及气候变化特征。

结果表明：

（1）某地区气温有明显的季节性差异，近61年平均温度呈上升趋势，上升幅度约为1℃；

（2）某地区平均风速为2.7m/s，1953～2013年风速趋势是增大—减小—增大，某地区的年平均风速呈下降趋势；（3）该地区平均年降水量为367.3mm，平均年降水日数为65天，某地区中部比某地区南北部的降水量少，1953～2013年的年降水量和年降水日数都有下降趋势；（4）该地区平均年日照时数为2938小时，某地区中部的年日照时数相对较多，南北部相对较少。

1953～2013年日照时数呈上升趋势；（5）该地区平均相对湿度为49%，并且1953～2013年某地区的相对湿度呈下降趋势，不过幅度不是很明显。

1.1气候研究的重要性

某市地处内蒙古自治区东部、蒙古高原向西辽河平原的过渡地带，全市位于北纬41°17′14"-45°13′52"，东经116°21′54"-120°59′46"之间。

东与哲里木盟接壤，东南与辽宁省相连，西南与河北省相邻，西部和北部与锡林郭勒盟毗邻。

燕山山地的七老图山矗立于西南侧，努鲁尔虎山横亘于东南侧，北部为大兴安岭南端山地，构成了三面环山的半环形。

全市东西最宽约320余公里，南北最长约430余公里，总面积为90021.22平方公里[1]。

某市地势西高东低，境内山川交错，地形地貌状态多样，北、西、南三面环山，腹地多丘陵台地，克旗西北部为固定的沙质丘陵，翁旗东部、阿旗南部和右旗东部为比较平旷的沙丘地带（俗称科尔沁沙地或辽河平原沙漠）[1]。

某市地处中纬度地区，属于中温带半干旱大陆性季风气候区，干旱是某地区的主要自然灾害，而某市属于半农半牧地区，因此研究某市的气候特征及成因对某市的农牧业的充分发展和合理利用气候资源都具有重要意义。

1.2气候研究的现状

世界气候研究计划的设计开始于20世纪70年代末。

气候学家们认识到气候变化不是孤立的单学科问题，气候不仅仅是气候本身，而是一个系统，其涉及地球环境的诸多方面。

1979年日内瓦第一次世界气候大会建立了世界气候研究计划，“气候系统”概念被全面接受并被理解为:

气候系统由大气圈、水圈、冰冻圈、岩石圈和生物圈构成，气候变化是上述各圈层相互作用的结果。

由此，开展了对全球大气、海洋、海冰与陆冰以及地表的综合研究[2]。

2013年9月27日，在斯德哥尔摩举行的IPCC第五次气候变化评估报告第一工作组第十二次会议中，各国政府代表签署了IPCC第一工作组有关气候变化的自然科学基础报告的决策者摘要,报告对2007年以来的气候变化研究新进展进行了全新的评估,为新一轮国际气候变化政策和行动提供新的科学支持。

观测到的气候系统变化事实如下:

（一）大气观测事实

过去30a每10a地表温度的增暖幅度高于1850年以来的任何时期．在北半球1982—2012年可能是最近1400a来气温最高的30a，21世纪的第一个10a是最暖的10a．全球地表持续升温，结合陆地与海洋的地表温度数据，通过线性趋势计算1880－2012年全球平均温度已升温0.85℃。

基于最长的数据库资料1885－1900年平均和2003－2013年平均相差0.78℃。

极端天气和气候事件自1950年以来已有变化，极端气候亦发频繁。

在全球范围内，已观察到昼夜较寒冷的天数正在减少，而昼夜较温暖的天数则在增加。

（二）海洋观测事实

从全球尺度来讲，海洋升温最大的是在近表层，1971－2010年期间海面至水深75m之间的表层海水以每10a升温0.11℃的速度在升温。

在1957－2009年期间700—2000m海深的海水可能已经变暖。

（三）冰冻圈观测事实

过去20a格陵兰岛和南极冰盖已大量消失世界范围内的冰川继续萎缩，而北极海冰和北半球春季积雪已呈持续减少的程度。

（四）碳与其他生物地球化学

大气中CO2、CH4、N2O浓度已经上升到过去800ka来的最高水平．CO2浓度已经比工业革命前水平上升了40%主要是由于化石燃料燃烧排放其次是由于土地利用变化的净排放。

海洋吸收了30%的人为CO2排放量，从而导致海洋酸化。

[3]

20世纪80年代起，我国全球变化研究大致经历了3个发展阶段:

80年代的起步阶段，90年代的全面实施阶段和21世纪以后的发展时期。

20世纪80年代是全球变化研究酝酿、形成的起步阶段。

在这阶段，中国学者叶笃正、刘东生等对于全球变化研究的认识完全与国际接轨，我国设立了中国科学院全球变化与研究项目和我国第一批国家自然科学基金重大项目，围绕世界气候研究计划（WCRP）和国际地圈生物圈计划（IGBP）开展了一系列的科学研究。

20世纪90年代是以IGBP为主的全球变化全面实施的阶段，我国气候变化研究开始出现一个蓬勃发展的局面。

我国建立了自行设计的气候系统动力模式;提出了气候和生态过渡带的概念，并研究了全球变化对生态过渡带的敏感性;提出了季风驱动的生态系统新概念;估算了对流层臭氧总量，并分析了中国地区大气臭氧柱总量;还开展了大量古气候和古环境的研究。

21世纪以来是以地球系统科学联盟（ESSP）为标志的全球变化研究纵深发展时期。

我国全面部署了“十五”和“十一五”期间的全球环境变化研究项目，在国家重点基础研究发展规划中优先安排了全球变化项目，国家自然科学基金委员会也推出了2项全球变化重大科学研究计划[4]。

以下是中国近几年来温度和降水量的变化：

2010年中国年平均气温偏高，尤其是夏季气温达1961年以来历史同期最高，年降水量偏多，为1961年以来第二多，年内，极端天气气候事件频发[5]。

2011年中国年平均气温偏高，年降水量偏少，为1951年以来最少，年内，极端天气气候事件较轻[6]。

2013年年降水量较常年总体偏多，但比2012年略偏少，平均气温较常年偏高0.6℃，为1961年以来第四暖年，较2012年偏高0.8℃[7]。

2014年夏季，全国平均为21.1℃，较常年同期偏高0.2℃，但江淮地区明显偏低。

全国平均降水量为320.1mm，较常年同期偏少1.6%，总体呈现北少南多分布，其中黄淮地区平均降水量为269.5mm，较常年同期偏少37.9%[8]。

内蒙古自治区对气候的研究也有较多成果，如：

（1）就降水量而言，内蒙古地区降水量总体呈下降趋势并且从20世纪70年代后期开始有明显下降趋势，1980年更为显著，这段时间是内蒙古地区历史上最为干旱的时期。

小波分析显示，内蒙古东、中、西部都存在10年左右的震荡周期且对年降水变化有主要的影响[9]；

（2）研究发现：

近53年内蒙古单站寒潮频次总体呈下降趋势，降速为-0.5次/10a（-2.4~1.2次/10a），1991年之后呈增加趋势，增速为0.45次/10a（-4.4~4.2次/10a）；春季寒潮变化趋势与年变化趋势一致，且在各季节中变化最为显著；寒潮频次年内变化呈“双峰”结构特征，且以11月最多，空间上，内蒙古单站寒潮频次具有显著的空间差异特征，高发区集中在内蒙古的北部和中部地区，且北部高于中部。

年代尺度对比来看，20世纪60-90年代寒潮高频区域范围在减少、低频区域范围在增加；而21世纪初期高频区域范围有所增加，增加区主要为内蒙古东部的图里河、小二沟，以及中部的西乌珠穆沁旗等地[10]；（3）内蒙古暴雨日数的空间分布具有从东南向西北递减分布，暴雨日数最多出现在7月中、下旬和8月上旬。

暴雨量日数存在10年的主周期，此外还存在3年的次周期；暴雨日数在1998年前后存在一次突变，1999—2008年年均暴雨日数比1971—1998年年均值减少了17.1d[11]；（4）近53年内蒙古地区降水日数和小雨日数均呈减少趋势，但暴雨、大雨和中雨出现的概率略增；日和小时短时降水强度增大。

20世纪80年代和90年代是中雨、大雨和暴雨多发期，也是日和小时降水强度最大时期。

进入21世纪后强降水发生频次减少[12]；（5）利用ArcGIS软件分析内蒙古荒漠草原50年来气候干燥度的时空变化规律，结果表明:

平均干燥度呈条带状自东南向西北逐渐递增，表明干燥程度由东南向西北逐渐加强。

除中部偏西（海流图地区）干燥度减少、气候趋于湿润化外，其他地区干燥度指数呈增加趋势，说明内蒙古荒漠草原地区气候干旱化趋势明显。

20世纪70年代属于相对湿润期，21世纪初干旱程度明显加大。

其结果导致干旱区面积随年代增加，至21世纪初干旱区面积增加了近3倍，从另一个侧面说明研究区域气候干旱化趋势显著。

干燥度4.0等值线向东南方向移动，逐渐侵入典型草原。

以20世纪60年代为基点，90年代前变幅相对较小，21世纪初的偏移范围最大。

此外，该线在研究区域东部变化强烈，空间位移幅度大，西部相对变化较弱，空间位移相对较小[13]。

近些年内蒙古自治区某市对气候的研究较少，如：

（1）某市年平均气温变化呈波动上升趋势,20世纪80年代中期开始气温明显升高。

60年来气候变暖主要表现在冬季气温从20世纪80年代中期开始明显升高，寒冷日数减少，夏季气温从20世纪90年代中期开始明显升高，高温日数增多[14]；

（2）某地区12个月的平均气温均有升温趋势，增温幅度从0.56℃/10a到0.15℃/10a，其中2月份最强。

年平均气温增温率是0.28℃/10a年平均最低气温增温率是0.29℃/10a年平均最高气温增温率是0.26℃/10a[15]。

研究的气象要素不够充分，因此本文运用气温、降水量、降水日数、风速、相对湿度和日照时数等气象要素，来研究某地区气象要素的年内变化及年际变化，希望本文的研究结果可以对某地区的气候研究有所帮助。

第二章数据与方法

2.1数据

某市共有14个测站，基本情况如表1.1所示。

其中只有4个测站（巴林左旗、林西、翁牛特旗和某，巴林左旗和林西位于某市的北部，与锡林郭勒接壤，翁牛特旗位于某市中部。

）资料连续完整。

因此使用这四个气象站1953年1月份到2013年12月份的数据，气象要素包括气温、降水量、降水日数、风速、相对湿度和日照时数等气象要素，以4个测站为代表来分析某地区的气候变化情况。

表1.1某地区14个测站基本情况

站名

站号

纬度

经度

海拔（m）

翁牛特旗

54213

42°56′N

119°01′E

634.3

林西县

54115

43°38′N

118°02′E

825

巴林左旗

54027

43°59′N

119°24′E

486.2

某（松山区）

54218

42°11′N

116°27′E

1245.4

八里罕

54316

41°31′N

118°45′E

679.3

敖汉旗

54225

42°17′N

119°56′E

579.4

巴林右旗

54113

43°32′N

118°39′E

621.4

喀喇沁旗

54313

41°56′N

118°42′E

733.7

克什克腾旗

54117

43°15′N

117°32′E

1002.3

阿鲁科尔沁旗

54122

43°51′N

120°01′E

428.9

岗子

54214

42°35′N

118°25′E

960

富河镇

54024

44°27′N

119°18′E

710

宝国图

54226

42°20′N

120°42′E

400.5

宁城

54320

41°36′N

119°18′E

544.2

2.2方法

运用天气气候学、统计预报学、动力气象、大气探测、天气学原理等基础知识对数据进行汇总分析，然后对数据进行求和、求平均，最后利用折线图表示某地区的气候特征的方法进行分析。

第三章某气象要素年内变化特征

3.1气温

气温是表示空气冷热程度的物理量，能够反映该地区的热状况。

随着人类活动对地球大气造成的影响日益加重，近几十年来气象学者们对气候的研究一直侧重于研究全球气候变暖，因此某地区的气温也成为该地区气候特征主要研究的气象要素。

图3.1显示了某地区4个测站的多年平均的逐月气温分布情况。

可以看出4个站的全年气温变化基本呈同一趋势，都是气温的季节差异很明显，夏季温度最高，冬季温度最低，春秋温度变化较快，四季气温差别较大。

平均最高气温都出现在7月份，均在20℃以上，而平均最低气温都出现在1月份，均在-10℃以下。

4个测站的平均温度变化曲率基本一致，其中某的平均温度都高于其他3站，全年平均最高温度为23.5℃，全年平均最低温度为-11℃，而林西的平均温度属于4站中最低，全年平均最高温度为21.3℃，全年平均最低温度为-13.8℃。

巴林左旗的全年平均最高温度为22.6℃，全年平均最低气温为-13.5℃，翁牛特旗的全年平均最高温度为22.7℃，全年平均最低温度为-12.1℃。

图3.1某地区4个站点的1953～2013年平均气温的逐月变化

图3.2是4个测站的多年平均最低温度的逐月变化情况，由上图可知，全年最高温度和最低温度分别在7月和1月，图3.2中，巴林左旗的7月平均最低温度为16.7℃，1月的平均最低温度为-19.4℃；林西的7月平均最低温度为15.7℃，1月的平均最低温度为-19.1℃；翁牛特旗的7月平均最低温度为17.3℃，1月的平均最低温度为-17.5℃；某的7月的平均最低温度18.3℃，1月的平均最低温度为-16.8℃。

巴林左旗和林西位于某北部，与锡林郭勒盟接壤，所以相对其他两站的平均最低气温较低。

图3.2某地区4个站点的1953～2013年平均最低气温的逐月变化

图3.3为4个测站的多年平均最高温度的逐月变化情况，巴林左旗的7月平均最高温度为28.5℃，1月的平均最高温度为-6.4℃；林西的7月平均最高温度为27.2℃，1月的平均最高温度为-7.5℃；翁牛特旗的7月平均最高温度为28.2℃，1月的平均最高温度为-5.6℃；某的7月的平均最高温度29.2℃，1月的平均最高温度为-3.7℃。

图3.3某地区4个站点的1953～2013年平均最高气温的逐月变化

3.2风速

某地区属于大陆性季风气候，而且拥有内蒙古最好品质的风力发电厂，所以某地区的风速也是本文主要研究的气象要素之一。

图3.4显示了4个测站多年平均的逐月风速的分布情况，从图中看出，某地区春季风速最大，夏季风速最小。

4个测站的平均风速为2.7m/s，其中翁牛特旗的全年平均风速为2.9m/s，4月份的平均风速为4m/s，8月份的平均风速最小，为1.8m/s；巴林左旗的全年平均风速为2.6m/s，4月份的平均风速为3.6m/s，8月份的平均风速为1.6m/s；林西全年平均风速为2.8m/s，4月份的平均风速为3.5m/s，而该地12月份的平均风速为3.4m/s，8月份的平均风速为1.6m/s；某的全年平均风速为2.3m/s，4月份的平均风速为3.2m/s，8月份的平均风速为1.7m/s。

从表中可以看出翁牛特旗的平均风速大于其他三站，尤其春季风速最大，是因为此时气旋活动频繁，所以这里有内蒙古自治区优秀的风力发电厂。

巴林左旗和林西的平均风速的曲线变化基本相似，但林西的冬季风速相对较高。

某的平均风速为4个测站中最小。

图3.4某地区4个站点的1953～2013年平均风速的逐月变化

3.3降水

某地区属于半干旱地区，常年降水较少，通过分析降水量和降水日数的资料来研究该地区的降水情况。

图3.5和图3.6分别给出了4个测站的多年平均的逐月降水量和降水日数分布情况。

由图可以看出，某地区的降水量和降水日数的季节差异性很大，降水量和降水日数均在夏季最多，冬季最少，该地区的年平均降水量为367mm，年平均降水日数为65天，其中7月份的月平均降水量和降水日数为全年最多。

巴林左旗的全年总平均降水量为377.1mm,总平均降水日数为60天，夏季总平均降水量为287mm，占全年总平均降水量的76%，总平均降水日数为35天，占全年总平均降水日数的58%,其中7月份平均降水量为131.6mm,平均降水日数为13天；林西的全年总平均降水量为375.3mm，总平均降水日数为70天，夏季总平均降水量为277.7mm，占全年总平均降水量的74%，总平均降水日数为39天，占全年总平均降水日数的56%，其中7月份平均降水量为121.1mm，平均降水日数为15天；翁牛特旗的全年总平均降水量为352.2mm，总平均降水日数为66天，夏季总平均降水量为244.4mm，占全年总平均降水量的69%，总平均降水日数为35天，占全年总平均降水日数的53%，其中7月份的平均降水量为107.6mm，平均降水日数为13天；某的全年总平均降水量为364.5mm,总平均降水日数为65天，夏季总平均降水量为246.3mm，占全年总平均降水量的68%，总平均降水日数为35天，占全年总平均降水日数的54%，7月份平均降水量为104.9mm，7月份的平均降水日数为13天。

图3.5某地区4个站点的1953～2013年平均降水量的逐月变化

图3.6某地区4个站点的1953～2013年平均降水日数的逐月变化

4个测站的冬季降水量和降水日数为全年最少，巴林左旗冬季总平均降水量为4mm，总平均降水日数为3天；林西冬季总平均降水量为4.3mm，总平均降水日数为4天；翁牛特旗冬季总平均降水量为4.5mm，总平均降水日数为4天；某冬季总平均降水量为5.5mm，总平均降水日数为4天。

根据以上数据得出4个测站的冬季总平局降水量占全年总平均降水量的比例均在1%左右，而冬季总平均降水日数占全年总平均降水日数的比例均在6%左右。

综上所述，可以看出某地区的年降水量的地理分布受地形影响明显，东南来的暖湿气流受努鲁尔虎山和七老图山的地形抬升作用，使某南部地区的年降水量达到400毫米以上，暖湿气流继续北进到西辽河流域时，由于暖湿气流中的水汽减少，另外这股暖湿气流与翻越大兴安岭的下沉增温变性的冷空气相遇，导致空气中的水汽不能冷却而形成降水，故在翁牛特旗地区年降水量有明显减少，当暖湿气流继续往北时，又遇到大兴安岭阻挡，地形抬升作用又使大兴安岭的迎风坡和岭上降水增多，因此在巴林左旗和林西一带年降水量有一定增加。

3.4日照时数

日照时数是指太阳的直射光线在无地物、云、雾等任何遮蔽的条件下，太阳中心从出现在一地的东方地平线到进入西方地平线，照射到地面所经历的小时数。

日照时数是反应某一地区接受太阳光照射的强度的物理量，可以直观的变现出太阳辐射，是反应气候特征的一个重要指标。

图3.7给出了某地区4个测站的多年平均日照时数的逐月变化情况。

可以看出，某地区的平均日照时数有季节性的差异，该地平均年日照时数为2940小时，其中5月～9月的平均日照时数较多，10月～4月的平均日照时数较少，4个测站的5月份平均日照时数为全年最高值，12月份的平均日照时数最小。

资料显示某地区在5月～9月天空无云时，每天日照时数可长达12～14小时。

巴林左旗平均年日照时数为2930.9小时，5月份的平均日照时数为286.3小时，12月份的平均日照时数为198.6小时；林西平均年日照时数为2944.8小时，5月份的平均日照时数为288.8小时，12月份的平均日照时数为195.2小时；翁牛特旗年平均日照时数为2981小时，5月份的平均日照时数为293.5小时，12月份的平均日照时数为200.7小时；某年平均日照时数为2906.7小时，5月份的平均日照时数为282.6小时，12月份的平均日照时数为195小时。

4个测站的多年平均日照时数的逐月变化曲线基本相似，翁牛特旗的平均年日照时数为4个测站中最高值，主要是由于该地较为干旱，云和降水少，而巴林左旗和林西的阴雨天气较多，这样的天气状况使得太阳辐射减少，所以其平均年日照时数较少。

图3.7某地区4个站点的1953～2013年平均日照时数的逐月变化

3.5相对湿度

相对湿度是反映空气中水分含量的物理量，某地区地处半干旱地区，降水量相对较少，所以相对湿度是表征某地区气候必不可少的气象要素。

图3.8给出的是4个测站多年平均的相对湿度的逐月变化情况。

可以看出，某地区的平均相对湿度在春季最小，夏季最大，该地区平均相对湿度为49%，其中全年平均相对湿度的最小值均在4月份，而全年平均相对湿度的最大值均在8月份。

巴林左旗的全年平均相对湿度为51%，4月份的平均相对湿度为36%，8月份的平均相对湿度为70%；林西的全年平均相对湿度为50%，4月份的平均相对湿度为37%，8月份的平均相对湿度为67%；翁牛特旗的全年平均相对湿度为47%，4月份的平均相对湿度为34%，8月份的平均相对湿度为67%；某的全年平均相对湿度为48%，4月份的平均相对湿度为36%，8月份的平均相对湿度为66%。

由于某地区4月份的降水小，风速较大，日照时数也逐渐增加，而8月份的降水量增加，同时阴雨天气状况增多，日照时数也相对较少，风速相对较小，使得某地区的4月份和8月份的相对湿度差异较大。

翁牛特旗的全年平均相对湿度为4个测站中最低，由于翁牛特旗的年降水量较少，其平均风速较大，再加上该地的日照时数较多，使得其年平均相对湿度较低，而巴林左旗的年降水量高于其他三站，平均风速较小，该地日照时数又偏小，所以巴林左旗的年平均相对湿度相对较高。

图3.8某地区4个站点的1953～2013年平均相对湿度的逐月变化

3.6小结

综上所述，可见某地区春季温度回升较快，而且处于南北气流的复合带，气旋过境频繁，风速较大，雨量较小，太阳高度角逐渐增大使得日照时数逐渐增多，蒸发量也随之变大，相对湿度较小，是一年中最为干燥的季节，这时干旱发生频率较高。

到了夏季蒙古高压已经逐渐退离某地区，雨带随着东南季风的推进，该地区的雨季来临，温度升高，降水量也随之升高，表明该地区属雨热同期，这时的雨水较为集中，降水量占全年总降水量的70%左右，相对湿度变大，但是雨季来得晚，去得快较为短促。

秋季干、冷的蒙古高压再次控制某地区，致使该地区温度迅速降低，可能会导致霜冻和降雪过早来临，降水量也急剧下降，风速变大，相对湿度也逐渐降低，日照时数开始有了下降的趋势，这些对农牧业生产都具有一定的影响。

冬季某地区的蒙古高压变得更加强大，冬季过于漫长，温度较低，最低温度可达-20℃，这时的风速较大仅次于春季，降水量为全年最少，只占全年降水量的1%，但由于日照时数为全年最少，所以相对湿度较秋季节没有太大变化。

第四章某气象要素年际变化特征

4.1气温

图3.9为1953～2013年某地区4个气象观测站点年平均气温的变化趋势，其中直线部分为各站的气温变化趋势线。

温度由高到低依次排列为某、翁牛特旗、巴林左旗、林西，某的平均温度为7.2℃，翁牛特旗的平均温度为6.2℃，巴林左旗的平均温度为5.3℃，林西的平均温度为4.6℃。

可以看出，4个测站的平均温度变化基本相似，近61年来的各个测站的年平均气温呈现出一定的上升趋势。

某在1961年、1975年、1982年、1983年、1988年、1989年、1990年、1994年、1998年、2004年、2007年、2008年、2009年平均温度都达到了8℃，而且从20世纪90年代开始发生频率增加，在2007年平均温度达到8.9℃，为历史最高值。

在2007年巴林左旗和林西的年平均温度也均为历史最高值，年平均温度分别为7.7℃和6.7℃，翁牛特旗在则在1998年的年平均温度是历史最高值，为7.7℃，在2007年年平均温度为7.5℃。

从图中看以看出，4个测站的2013年的平均温度都比1953年的平均温度提高了1℃左右，而全球平均气温在上个世纪大约上升了0.6℃，平均每