吉林省气候特征与气候变化规律.docx

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吉林省气候特征与气候变化规律

吉林省气候特征与气候变化规律

世纪之初，党中央做出了“振兴东北”的重大战略决策，这不仅关系到我国建设小康战略目标的实现，也关系到东北亚安全、社会稳定和边防巩固等重大问题。

为了做好这项工作，对于东北区气候变化特征与气候变化规律的研究和探讨具有十分重要的意义。

本文利用吉林省建站以来的气象资料，分析了吉林省气候特征与气候变化规律，为东北地区的生态环境建设和可持续发展提供科学的依据。

11971~2000年30年平均地面气候要素的季节和空间特征

1.1气温

全省年平均气温为4.9℃,其中春季（3~5月）平均为6.5℃，夏季（6~8月）平均为21.2℃，秋季（9~11月）平均为6.2℃，冬季（12~2月）平均为-13.5℃。

最热的月份一般在7月；最冷的月份一般在1月。

年平均气温的空间分布，在延边州的西部到白山东部的山区半山区为一低温地带，年平均气温一般不足3.0℃，我省中西部地区大部及通化地区西南部，年平均气温一般在5.0℃以上，集安最高为7.2℃，其它地区在3.0~5.0℃之间。

1.2降水

全省年平均降水量为621.7mm，其中春季（3~5月）平均为100.6mm，夏季（6~8月）平均为395.0mm，秋季（9~11月）平均为106.4mm，冬季（12~2月）平均为19.5mm。

最多的

月份一般在7月；最少的月份一般在1月。

年平均降水量的空间分布，在长白山脉附近为明显的多雨区，年降水量为700mm以上，最多出现在集安为887.7毫米，我省西部的白城在400毫米以下，通榆最少，为391.4mm，其它地区在400~600mm之间。

1.3蒸发

全省年平均蒸发量为1378.9mm，其中春季（3~5月）平均为495.7mm，夏季（6~8月）平均为542.0mm，秋季（9~11月）平均为272.1mm，冬季（12~2月）平均为68.5mm。

最多的月份一般在5月；最少的月份一般在1月。

年平均蒸发量的空间分布，我省的白城及松原西部在1800mm以上，为明显的强蒸发区，白城（本站）最大，达1894.7mm，长白山脉附近为弱蒸发区，年蒸发量为1200mm以下，最少出现在临江为1102.0mm，其它地区在1200~1800mm之间。

1.4日照

全省年平均日照时数为2478.4小时，其中春季（3~5月）平均为706.9小时，夏季（6~8月）平均为656.2小时，秋季（9~11月）平均为588.8小时，冬季（12~2月）平均为523.7小时。

最多的月份一般在5月；最少的月份一般在12月。

年平均日照时数的空间分布，我省西部的白城、松原及四平西部为明显的多日照区，年日照时数在2700小时以上，最多出现在白城（本站）为2896.5小时，通化南部及延边东部在2300小时以下，集安最少，为2206.0小时，其它地区在2300~2700小时之间。

1.5风速

全省年平均风速为2.7m/s，其中春季（3~5月）平均为3.4m/s，夏季（6~8月）平均为2.3m/s，秋季（9~11月）平均为2.5m/s，冬季（12~2月）平均为2.4m/s。

最大的月份一般在4月；最小的月份一般在8月。

年平均风速的空间分布，我省中西部的白城、松原、长春和四平西部为明显的高风速区，年平均风速在3m/s以上，最高出现在通榆为4.2m/s，通化南部及白山西部在2m/s以下，临江最小，为1.2m/s，其它地区在2~3m/s之间。

1.6无霜期

我省无霜期（图略）一般在110~160天之间，大部地区在139天以上，西北部和延边东部最长，在140天以上；长白山区最短，在120天以下。

1.7最大积雪深度

我省年平均最大积雪深度的分布（图略）西部最浅，白城西北少部在10cm以下，白城东部大部、松原、长春、四平、辽源和吉林西部少部，积雪深度在10~20cm之间；吉林东部大部、通化和延边在20~30cm之间。

21971~2000年30年平均天气、气候灾害的季节和空间特征

2.1高温

我省年平均高温（日最高气温大于35摄氏度的日数）日数仅为0.5天，一般发生在5~8月，集中出现在6月和7月，高温日数都为0.2天。

在空间分布上，白城、松原西北部及四平西部、通化南部及延吉在1天以上，通榆最多，达3.1天；松原大部、长春北部、辽源北部和延边盆地部分地方在0.5~0.9天；长白山区附近的白山及延边部分地方没有高温日数出现；其它地区为0.1~0.4天。

2.2寒潮

吉林省年平均寒潮次数为7.9次，影响吉林省的寒潮发生于春、秋、夏三季。

一年中寒潮以冬季最多，占49%；秋季次之，占34%；春季最少，占17%。

吉林省的寒潮，以通化、白山、四平和辽源等南部地区为最多，年平均为10~15次；其次为长春、吉林为10次左右；西部的白城、松原和东部的延边为最少，只有6~7次。

2.3低温冷害

低温冷害分为延迟型冷害和障碍型冷害，发生在5~9月。

低温冷害的空间分布存在着明显的区域性，大致是随着海拔高度、纬度的增加而增加的，山区多于平原，东部多于西部。

东南部山区的延迟型冷害发生频率都在30%以上，障碍型冷害发生频率都在30~40%，其中高寒山区可高达50%以上；中部低山丘陵地带延迟型冷害为10%~20%，障碍型冷害一般在10%左右；西部平原地区延迟型冷害一般不足10%，障碍型冷害也不足10%。

2.4大风

吉林省年平均大风（8级以上）日数为27.6天。

春季最多，占57%；秋季次之，占18%；冬季和夏季相近，冬季占14%，夏季占12%。

其空间分布是，平原地区除西部少部分地方外，均在20天以上，其中平原的南部较多，如通榆、长春一带一般在40~60天。

长白山区的东部大风日数也较多，一般在20天以上，其中延吉、汪清、东岗、长白等地为30~40天。

长白山区的西部，大风日数较少，多在20天以下，通化、白山南部，大风日数不足10天，其中临江最少，只有4.1天。

2.5暴雨

吉林省暴雨发生的机会并不多，年平均日数为1.0天。

一般发生在4~11月之间，但主要集中在6~9月，尤以7月、8月为最多，分别为0.4天和0.3天。

在空间分布上呈南多北少，平原区略多于盆地的分布格局。

其中吉林南部、通化、白山的大部分地方平均1~2天；其它地方在0.4~0.9天。

2.6干旱

对我省农业危害较大的主要为春旱和夏秋旱。

春旱出现最多的地区是我省西部的白城和松原，春旱发生频率高达86.2%;通化、白山最小为13.8%;其它市（州）为27.6~41.4%。

夏秋旱出现的机会较春旱要少，但同样是白城、松原大，夏秋旱发生频率为34.5%；长春次之，为10.3%；其它市（州）为3.4~6.9%。

夏秋旱出现的频率虽然较春旱小，但对农业生产的危害上较春旱要大。

2.7沙尘暴

普查全省各站的月沙尘暴日数资料可知，除8月和12月外，其它各月均有沙尘暴天气出现，但春季（3~5月）的出现次数占绝大多数，一般占75%以上，多数占85%以上，其它月份出现很少。

在地域分布上，我省的沙尘暴天气主要以中西部地区的白城、松原、长春和四平相对较多，一般为0.5~5.5天，其中西部的通榆、乾安在3.8~5.5天，通榆最多。

其它地区仅有个别站有少于0.5天的沙尘暴日数，东部地区大多数地方无沙尘暴天气出现。

31951~2003年主要地面气候要素的时间变化

3.1主要地面气候要素全省年平均值的距平变化

表1各年代主要地面气候要素全省年平均值的距平值

气温（℃）

降水（mm）

蒸发（mm）

日照（小时）

风速（m/s）

1951-1960

-0.8

58.2

-51.0

127.7

0.3

1961-1970

-0.6

3.2

46.6

151.7

0.2

1971-1980

-0.4

-19.9

32.9

44.7

0.2

1981-1990

0

24.8

-29.2

5.2

0

1991-2003

0.6

-20.0

14.7

-41.8

-0.4

从表1可以看出，我省年平均气温在80年代前处于低温段中，50年代最低，较常年低0.8℃,80年代和常年值相当，90年代以来我省处于明显的暖段中，较常年高0.6℃。

我省的年平均降水量在50年代和80年代为多雨期，尤其50年代为明显的多雨期，70年代和90年代以来我省处于少雨期中，60年代的降水量与常年接近。

我省的年平均蒸发量在50年代和80年代为弱蒸发期，尤其50年代为明显的弱蒸发期，60年代、70年代和90年代以来我省处于强蒸发期中，尤其60年代为明显的强蒸发期。

我省年平均日照时数在90年代前处于高日照时数阶段中，60年代最多，较常年多151.7小时,90年代以来我省日照时数有所减少，较常年少41.8小时。

我省的年平均风速在80年代前处于高风速阶段中，80年代和常年值相当，90年代以来我省处于明显的低风速阶段中，较常年低0.4m/s。

3.2主要地面气候要素变化趋势的空间分布

3.2.1气温

我省年平均气温都呈上升的趋势，其中白山大部、延边的东南部及双辽、通榆等地以每年0.02~0.03℃的速度上升，其它地方以每年0.04~0.05℃的速度上升。

3.2.2降水

我省年平均降水量大都呈下降的趋势（延吉除外，有微弱的上升趋势），其中吉林北部、通化和白山南部及长春、四平的部分地方下降幅度较大，以每年2毫米以上的速度下降，集安、临江下降幅度最大，以每年4.1毫米的速度下降其它地方以每年0.2~1.9毫米的速度下降。

3.2.3蒸发

我省年平均蒸发量多数地区呈上升的趋势，少数地区呈下降的趋势。

长春和四平大部及延边东部呈下降的趋势，下降的幅度一般在每年2毫米以上，其中四平（本站）下降幅度最大，为每年5.9毫米。

其它的绝大多数地方以每年0.5毫米以上的速度上升，其中白城、吉林北部及通化南部、白山南部上升幅度较大，以每年2毫米以上的速度上升,蛟河上升幅度最大，以每年4.5毫米的速度上升。

3.2.4日照

我省年平均日照时数大都呈下降的趋势。

其中白城西南部、松原东北部、四平西南部、吉林南部及通化北部上升幅度较大，以每年5小时以上的速度下降，扶余下降幅度最大，以每年14.1小时的速度下降。

其它地方以每年0.2~3.8小时的速度下降。

3.2.5风速

我省年平均风速大都呈下降的趋势。

其中长白山区附近每年以0.01米/秒速度下降。

其它地方以每年0.02~0.04米/秒的速度下降，其中扶余下降幅度最大，以每年0.04米/秒的速度下降。

4大风、沙尘暴灾害的时间变化规律

4.1中西部地区春季风灾的气候变化规律

4.1.1春季大风灾害的年际变化规律

从中西部地区10个站逐年平均的春季大风日数来看（图略），在1958-1994年期间，平均大风日数在不断地波动中呈明显的减少趋势，通过直线回归模拟可知，在这37年里，大风日数约减少了13.8天。

为了尽可能分析更长时间的大风日数变化规律，我们选取资料年代较长的白城和长春两站的平均大风日数，以期代表中西部地区大风日数的变化状况。

通过与前述10个站的春季平均大风日数的相关分析可知，两者的相关系数达0.8824（ｎ＝37），超过了信度α＝0.001的显著性检验。

从图上也可以看出，两者的变化趋势基本是一致的（图略）。

因此，用白城和长春两站逐年的平均大风日数代表中西部地区春季大风平均日数的变化趋势是可行的。

这样，中西部地区春季大风的平均日数就可由这两个站的平均日数来代表，从而得到由1951-1994年的近44年的变化情况。

　　从白城和长春两站的平均春季大风日数的年际变化曲线来看（图略），1958年之后，的确与10站平均日数的变化趋势是一致的。

但从这之前的变化形势来看，我们可以知道，中西部地区的春季大风日数并非一直是呈减少的趋势的。

1951-1957年这段时间当属近44年中春季大风日数最少的时段。

而从1958-1994年，大体上是呈减少的变化特点。

80年代后期至今的这段时间，虽大风日数较少，但仍比1951-1957年期间的平均大风日数要多。

可以看出，大风日数的逐渐减少只是在一定时期内变化规律的具体表现，而从较长的时间来考察，其变化还是具有很大的波动性的。

若单从1951-1994年大风平均日数随时间变化的直线回归拟合来看，这44年中，大风日数大约增多了1.8天左右。

4.1.2春季大风灾害气候变化特征的分析

　　从前述的分析可以看出，1951-1994年，吉林省中西部地区大风日数的变化规律并非是在一直减少，而是经历了由少到多然后又逐渐减少这样一个大致的变化过程。

在这样的变化过程中，是否存在着一些有规律的变化特征呢？

为此，我们对逐年平均大风日数及3年滑动平均处理后的资料序列进行了谱分析及谐波分析，结果见表2。

　　从大风日数周期变化特征的分析来看，它主要存在着40年左右较长时间的准周期振动，剔除了这一长周期之后，还发现有20年左右的准周期振动，及2-3年的短期准周期振动，这对于我们正确认识大风灾害的变化规律及进行风灾的预测提供了一定的依据。

表2　　春季大风平均日数的周期分析结果/年

序　　　列变　　化　　准　　周　　期

10站平均　37.0　18.5　3.1　2.1

2站平均　44.0　22.0　2.6　2.0

4.1.3　春季大风灾害的准气候跃变分析

　　从前面的分析可知，1958年之前，大风灾害处在很少出现的水平，从这一年开始，风灾次数明显增多。

为了详细分析风灾的变化规律及特点，这里又对大风日数进行了气候跃变分析。

由所计算的大风日数序列的信噪比可知（图略），1958年，其值达1.211，说明在此前后，大风日数序列出现了明显的不连续，可以认为基本上有准气候跃变出现，1958年是明显的气候转折年份。

4.1.4　各年代间春季大风状况的比较

　　从近44年中各个年代大风日数的变化情况看（见表3），两站的平均日数以50年代为最少，60年代至80年代是逐渐减少的，90年代前4年的平均值也较80年代要少，但多于50年代。

从10站的平均值来看，其变化规律同2站平均值的变化规律基本一致。

表3　　各年代平均大风日数/天

年　代51-60　61-70　71-80　81-90　91-94

10站　---　19.7　17.5　13.9　　8.6

2站12.8　22.5　19.0　16.9　14.1

　　最大风速是体现风灾程度的一个气候要素，从部分站各年代最大风速的数值来看（见表4），60年代以来，最大风速同样也是逐年代地减小的，这也说明60年代以来，风灾的程度有所减轻。

为了详细地分析大风日数的演变情况及其变化趋向，我们分别计算了不同时段大风平均日数的气候倾向率（见表5）。

从计算结果可知，50年代，大风平均日数呈上升趋势，10年中大约增加了23.2天左右（以2站的平均值计算）。

60年代后，大风日数则呈减少趋势。

其中，60年代大约减少3.4天／10年；进入70年代，大风日数减少的速度有所减慢，大约减少2.4天／10年；到了80年代，大风日数减少的速度明显加剧，大约减少4.9天／10年；从90年代的前4年来看，春季大风日数转呈增多趋势，4年内增加约4.2天左右。

表4　　各年代最大风速/米／秒

年　代61-70　　71-80　　81-90　　91-94

长　春　32.4　　　31.0　　　25.0　　　18.0

白　城33.3　　　25.0　　　25.0　　　20.3

前　郭　----　　　18.7　　　18.0　　　14.7

德　惠　----　　　26.3　　　20.7　　　17.3

农　安　----　　　26.0　　　22.7　　　16.3

三岔河　----　　　36.0　　　24.0　　　20.0

表5　各年代春季大风日数的气候倾向率/天／10年

年　代51-60　61-70　71-80　81-90　91-94

倾向率25.73＊-3.73　-2.66　-5.44　14.10

　注：

＂＊＂表示2站平均资料计算的结果。

4.2吉林省中西部地区沙尘暴天气的气候变化特征

为了较全面的分析吉林省中西部地区年沙尘暴天气日数的气候变化特征，这里以资料年代较长且空间分布较均匀的5个站平均沙尘暴日数序列来代表中西部地区的平均状况，5个站点为白城、通榆、乾安、长春和双辽。

4.2.1气候倾向分析

为了解我省沙尘暴天气的气候变化特点，我们首先对吉林省中西部地区年沙尘暴天气日数做了气候倾向分析。

结果表明，1951-2000年这段时间里，年沙尘暴天气日数的气候倾向率为-1.27天／10年，这50年总的来看呈明显减少的趋势，平均减少了约6.24天。

4.2.2阶段性变化特点

对吉林省中西部地区年沙尘暴天气日数的距平累积曲线（见图）分析可

知，沙尘暴天气日数并非一直是呈减少的趋势的，而是在不断的波动过程中渐趋减少。

1952-1963年这段时间当属近50年中沙尘暴天气日数最多的时段；而1964-1967年，出现次数较少；1968-1978年这段时间，沙尘暴天气日数再次增多；1979年-2000年则为近50年中沙尘暴天气日数最少的时段，特别是1988年以后（见表6）。

表6　吉林省中西部地区沙尘暴天气日数气候变化的阶段性划分

多发期持续时间年平均日数少发期持续时间年平均日数

1952-1963年12年5.5天1964-1967年4年1.7天

1968-1978年11年4.8天1979-2000年22年1.1天

4.2.3周期性变化特征

采用三角函数计算周期的方法分析可知，虽然近50年来吉林省的沙尘暴天气日数总的来看呈减少趋势，但也存在着明显的周期性变化规律。

沙尘暴天气日数以长周期变化为主，它主要存在着25年左右的准周期振动，剔除了这一周期之后，还发现有50年左右的准周期振动，及16.7年的准周期振动，这对于我们正确认识沙尘暴天气的气候变化规律及进行沙尘暴天气的短期气候预测提供了一定的依据。

4.2.4年代际变化特征

从近50年中各个年代沙尘暴天气日数的变化情况看（见表7），平均日数以50年代为最多，70年代次之，再次为60年代和80年代，90年代最少。

表7　各年代吉林省中西部地区年沙尘暴天气的平均日数/天

年代5060708090

平均日数6.02.54.91.60.2

4.2.5气候跃变分析

采用Yamamoto的气候跃变分析方法[2]，对吉林省中西部地区年沙尘暴天气日数进行了分析（见图）。

结果表明，所计算的年沙尘暴天气日数序列的信噪比

在1988年达最大值为1.712（d1=25,d2=12），说明在此前后，沙尘暴天气日数序列出现了明显的不连续，可以认定有气候跃变出现，且1988年是明显的气候转折年份。

1988年以前，沙尘暴天气日数基本处在较多出现的水平；从1988年开始，沙尘暴天气日数明显减少。

5本省未来20-50年气候趋势的初步预估

5.1未来春季旱涝灾害气候变化趋势的探讨

根据周期分析结果，我们对未来三十年吉林省中西部地区春季降水状况做了初步的展望。

根据对三年滑动的春季降水序列的谐波分析可知，按三级评分，以│△ｒ│＜6.0mm定为正常级,1909-1990年的拟合率为84.8%,1991-1993年的试报确率为83.3%,1994-1997年三年滑动的实际预报均正确。

依此预测，4～5月的降水在2000年前后转入长达10年左右的少雨阶段，2010年后又转入11年左右的多雨阶段，2021年前后再转入少雨阶段。

另外，4月份的降水在2010年前仍将处在少雨阶段，2011－2018年前后转入8年左右的多雨阶段，然后又进入少雨阶段至2030年。

5月份的降水将在2001年前后结束目前的多雨阶段，从2002年前后开始转入少雨阶段，这一少雨阶段大致可持续至2006年前后，2007－2019年又转入多雨段，2020－2030年为一少雨段。

5.2未来夏季旱涝灾害气候变化趋势的探讨

用最优分割法可将1909-1995年吉林省5-9月降雨划分成多雨期与少雨期，各个时期的具体状况给出在表8中。

表8吉林省5-9月多雨期与少雨期的划分

多雨时期持续时间平均雨量距平标准差多雨年数涝旱

1909-1918　　　10　　547　+62　107　　8　7　1

1930-1939　　　10　　523　+38　98　　7　6　1

1951-1966　　　16　　500　+15　116　　13　10　4

1983-1995　　　13　　513　+28　113　　9　8　5

平均12.37.72.8

少雨时期持续时间平均雨量距平标准差少雨年数涝旱

1919-192911441-441381045

1940-195011442-43138827

1967-198216434-511421329

平均12.72.77

由表8可知，吉林省作物生长期雨量有减少的趋势。

分析找出:

每年减少0.64毫米。

另外，多雨期5-9月雨量平均每年多36毫米，少雨期平均每年少46毫米。

5-9月雨量标准差，多雨期平均为108毫米，少雨期平均为139毫米，少雨期比多雨期平均大31毫米。

表明少雨期降水年际变化大而频繁。

另外，多雨期中多雨年的频率为70-81％多，洪涝年占多雨年的80-90％，少雨期少雨年的频率为73-91％，近两个少雨期干旱年占少雨年的70-88％。

可见多雨期的多雨年基本都是涝年，而少雨期的少雨年也绝大多数是干旱年。

根据史料，1826年以来我省的多少雨期变化规律，其22年左右的周期已变长为30年左右。

此据预测1998年进入的少雨期，最短可持续到2010年，最多可持续到2013年。

5.3未来我省春季热量条件的预测

　　对11年滑动平均的4月和5月气温做了波谱分析，得出它们均存在着110年、55年和22年的周期变化规律，4月还存在36.7年和27.5年的周期变化，5月则还有18.3年和7.3年的周期变化。

从1992年开始到2010年我省4、5两月气温进入冷期，综合温室效应的明显增温作用，我省春季热量条件将比八十年代略差，主要特征是阶段性低温和回暖稳定性差，我们计算了4月冷暖与日平均气温稳定通过5℃的时间早晚间的相关系数，其值高达-0.64，达极显著水平。

终霜早晚与4月和5月气温的相关系数分别为-0.49和-0.42，达到0.01置信水平。

可见大田播种期的年际变化和终霜的不利影响也不容忽视。

5.4作物生长期热量条件的预测

　　分析得出:

5-9月气温存在着110年、22年、18.3年、13.8和3.2年的周期变化，合成分析八十年代的温暖主要是55年、22年、18.3年和3.8年周期，属于暖半周造成的，而110年周期的低温谷值期将出现在21世纪的前十年，而这期间55年周期变化也将进入低温期，夏季30℃以上的高温日数仍较少（5-9月气温与30℃以上的高温日数相关系数达0.60，关系极显著）。

因此，从1992年开始到21世纪前十年，我省作物生长期的热量条件将变差，低温的危害将有加重的趋势。

5.5未来沙尘暴天气的气候变化趋势