基于19个站的不同排放情景下贵州21世纪气候变化预估

张娇艳，严小冬，李 扬

(1. 贵州省气候中心，贵州 贵阳 550002;2. 贵州省山地气候与资源重点实验室，贵州 贵阳 550002;3. 贵州省贵阳市气象局，贵州 贵阳 550001)

1 引言

在全球气候变化的背景下，利用模式预估结果弄清21世纪气候变化趋势，为应对气候变化以及制定应对政策奠定了理论基础。张娇艳等［1］利用IPCC AR4 提供的模式预估结果，分析了不同排放情景下21世纪贵州省气候变化特征，结果表明:21世纪由于人类排放的增加，贵州省将继续变暖、变湿。但是该工作并未对不同排放情景下贵州省气候变化预估结果的区域性特征做出分析，且其结果基于5个测站，因此该文将就基于19个站的SRES A2(高排放)、A1B(中排放)、B1(低排放)情景下贵州省21世纪气候变化预估开展工作，主要侧重于区域性特征和季节特征，这19个站的地理位置以及贵州省9个行政区划分布如图1 所示。该文使用的全球气候模式模拟和预估数据以及处理方法均如张娇艳等［1］的工作中资料和方法所示。

图1 贵州省19个气候预估站点地理位置以及9个行政区划分布图

2 基于19个站的未来情景下贵州省气温变化预估

图2 为1961—2010年贵州省实况观测的年平均气温变化曲线以及2011—2099年A2、A1B 和B1 3 种排放情景下贵州省年平均气温预估变化曲线。从实况来看，1961—2010年贵州省实况观测的年平均气温年际振荡剧烈，平均气温主要集中在15～16℃的区间内。20世纪70年代、80年代分别出现了2个年平均气温低温年，且70年代、80年代也是近50 a年平均气温相对较低的年代区间。自20世纪90年代年平均气温回升，到了21世纪初(2000—2010年)年平均气温稳定在相对较高的温度区间。从2011—2099年A2，A1B 和B1 3 种排放情景下贵州省年平均气温预估变化曲线来看，3 种排放情景下贵州省的年平均气温均是升温趋势。且排放越高，到了21世纪末期升温越明显。21世纪末期，A2 排放情景下，贵州省年平均气温将升至19～20℃;A1B 排放情景下，18～19℃;B1 排放情景下，17～18℃。2011—2030年贵州省在3 种排放情景下的升温幅度基本一致，而2030年以后升温幅度开始出现差异，B1 情景下贵州省年平均气温增加最小，2030—2080年A1B 情景下年平均气温增加最大，而2080年以后A2 情景下年平均气温增加最大。

图2 1961—2010年贵州省实况观测的年平均气温变化曲线以及2011—2099年A2、A1B 和B1 3 种排放情景下贵州省年平均气温预估变化曲线(单位:℃)

集合模式预估21世纪A2、A1B 和B1 3 种排放情景下不同阶段贵州省年平均气温的分布图(图3)显示:气温高值区位于黔西南的东南部、黔南的西南部、黔东南的东南部以及铜仁，气温低值区位于毕节西部，其余地区属于过渡区。2011—2040年、2041—2070年和2071—2099年气温高值区的温度下限大致分别为18℃、19℃和20℃，气温低值区的温度上限大致分别为14℃、15℃和16℃，气温过渡区的温度大致分别为14～18℃、15～19℃和16～20℃。可以看出，越到21世纪后期，增温的幅度越大。且A2 排放情景下，增温最大，到了21世纪后期，黔西南的东南部和黔南的西南部的边缘地区年平均气温可达23℃以上;A1B 排放情景下增温幅度次之;B1 排放情景下增温幅度最小。

为进一步了解21世纪贵州省气温变化的空间分布，给出了21世纪不同阶段贵州省年平均气温变化的分布图，基准期是1981—1999年(图5)。考虑到选择了1981—1999年为基准期，因此首先应该了解基准期贵州省实况观测的年平均气温分布状况。因为是基于贵州省19个站开展的情景预估工作，因此基准期的结果也相应地建立在19个站的基础上，如图4a 所示。基于19个站的基准期年平均气温分布图显示，温度高值区集中在3个部分:第1 部分是黔西南的东南部和黔南西南部、第2 部分是黔东南的东南部、第3 部分是铜仁，年平均气温介于16℃与21℃间。温度低值区主要位于毕节的中西部地区，年平均气温在14℃以下。其余广泛地区年平均气温以14～16℃为主。但是鉴于19个站站数较少，为考察其是否能代表性地描述贵州省的气候状况，该文还给出了基准期(1981—1999年)贵州省84个站实况观测的年平均气温分布图(图4b)。图4 中，基准期年平均气温与19个站的结果的主要差异来源于个别站点的影响:遵义西北部赤水站的局部高温区和铜仁东南部万山站的局部低温区。另外与84个站的结果相比，19个站对于贵州中部地区的低温估计也不够。但是总体来讲，基于19个站的年平均气温分布形态大致把握了贵州省基准期年平均气温的分布形态。

相对于基准期(1981—1999年)，21世纪不同阶段贵州省年平均气温变化的结果(图5)表明，21世纪前期(2011—2040年)、中期(2041—2070年)、后期(2071—2099年)在SRES A2、A1B、B1 情景下贵州省各区域均是偏暖的，但是因为阶段不同、情景不同，偏暖程度不尽相同。其中2011—2040年，3种排放情景下贵州省年平均气温偏暖在1℃以下，且贵州省的北部地区偏暖程度略大。2041—2070年，A2、A1B 和B1 3 种排放情景下贵州省年平均气温分别比基准期偏暖1.6～2℃、1.8～2.4℃和1.2～1.8℃，且均表现为贵州省东北部偏暖幅度大、西南部偏暖幅度小的态势。2071—2099年，偏暖态势亦是东北部多、西南部少，具体表现为A2、A1B 和B1 3 种排放情景下分别比基准期偏暖3℃以上、2.6～3.2℃和1.8～2.2℃。3 种排放情景中，B1 排放情景下21世纪的前、中、后期3个阶段的偏暖幅度都是最小的，而A1B 排放情景下21世纪前、中期偏暖幅度最大，到了21世纪后期，A2 排放情景下的偏暖幅度最大。因此，2011—2099年，从增温幅度的角度来看，A2 排放情景下最大，A1B 情景次之，B1情景最小。

图3 集合模式预估21世纪A2、A1B 和B1 3 种排放情景下不同阶段贵州省年平均气温的分布图(单位:℃)

就季节特征而言，3 种情景下21世纪贵州省春、夏、秋、冬四季平均气温较基准期均是偏暖的，且偏暖态势基本以东北幅度大、西南幅度小为主。其中贵州省冬季各阶段气温相对于基准期气温的偏暖幅度都大于其他季节。(图略)

3 基于19个站的未来情景下贵州省降水变化预估

图5 21世纪不同阶段贵州省年平均气温变化的分布图(相对于基准期(1981—1999年))(单位:℃)

图6 1961—2010年贵州省实况观测的年平均降水变化曲线以及2011—2099年A2，A1B 和B1 3 种排放情景下贵州省年平均降水预估变化曲线(单位:mm)

相对于气温的变化，降水的变化较为复杂。图6 给出了1961—2010年贵州省实况观测的年平均降水变化曲线以及2011—2099年3 种排放情景下贵州省年平均降水预估变化曲线。如图所示，1961—2010年贵州省实况观测的年平均降水年际振荡剧烈，年平均降水量主要集中在1 000～1 300 mm 的区间内，年平均降水量最多的年份不超过1 400 mm，年平均降水量最少的年份不低于900 mm。20世纪80年代中期至90年代初是年平均降水偏少的时段，到了90年代后期，年平均降水量有小幅度的增加趋势。但自本世纪以来又开始出现了减少趋势，且后期年际振荡加大。而2011—2099年A2、A1B 和B1 3 种排放情景下贵州省年平均降水预估变化曲线显示，3 种排放情景下贵州省的年平均降水均呈增多趋势。且到了21世纪末期，总体看来，A2 情景下降水增加最明显，A1B 情景次之，B1 情景增加幅度最小，且3 种情景下年平均降水都集中在1 200 mm 及其以上。2011—2030年贵州省在A2 和A1B 排放情景下年平均降水有较小幅度的减少，到了2030—2080年有缓慢增加的趋势，2080年以后有较大幅度的增加趋势。而B1 情景下年平均降水在2011—2055年无明显变化趋势，2055—2085年有缓慢增加趋势，2085年以后增加幅度变大。

从集合模式预估21世纪3 种排放情景下不同阶段贵州省年平均降水的结果(图7)来看:降水大值区位于省之西南部、黔南的东南部以及铜仁的东部，降水小值区位于毕节，其余地区属于过渡区。2011—2099年降水大值区降水量在1 400 mm 以上和1 300～1 400 mm 区间的区域范围逐渐扩大。可以看出，越到21世纪后期，降水增多的幅度越大。且A2 排放情景下，降水增幅最大，到了21世纪后期(2071—2099年)，省之西南部年平均降水都在1 400 mm 以上;A1B 排放情景下降水增加幅度次之;B1 排放情景下降水增加幅度最小。而2041—2070年，A1B 情景下降水大值区降水的增加幅度比同期A2 和B1 两种情景下降水的增幅略大。

同样地，为了解基准期1981—1999年贵州省实况观测的年平均降水分布状况，该文还给出了基于贵州省19个站的年平均降水分布图，如图8a 所示。

图7 集合模式预估21世纪3 种排放情景下不同阶段贵州省年平均降水的分布图(单位:mm)

基于19个站的基准期年平均降水分布图显示，降水大值区集中在3个部分:省之西南部，年平均降水为1 200～1 400 mm，其中西南边缘小部分地区年平均降水在1 400 mm 以上，黔南的东南部以及铜仁的东部，年平均降水介于1 200 mm 与1 300 mm 间。降水小值区主要位于毕节，年平均降水在1 000 mm以下。其余广大地区年平均降水以1 000～1 200 mm 为主。同样，鉴于19个站站数较少，为考察其是否能代表基准期贵州省的降水气候态，该文给出了基准期(1981—1999年)贵州省84个站实况观测的年平均降水分布图(图8b)。与84个站的结果相比，19个站对于贵州西南和东南边缘地区的降水大值区范围估计不够。但是总体来讲，基于19个站的年平均降水分布形态大致把握了贵州省基准期年平均降水的分布形态。另外，对比基准期贵州省实况观测的平均气温(图4)和降水(图8)的分布情况来看，贵州南部地区和铜仁东部地区高温对应了高湿，毕节中西部地区低温对应了低湿，一定程度上体现了贵州部分地区高温高湿，低温低湿的对应特征。

图8 基准期(1981—1999年)贵州省19 站(a)、84 站(b)实况观测的年平均降水分布图(单位:mm)

相对于基准期(1981—1999年)，21世纪不同阶段贵州省年平均降水变化的结果(图9)表明，21世纪前期(2011—2040年)在SRES A2 和A1B 情景下相对于基准期以降水偏少为主，偏少幅度在2%以内，在B1 情景下相对于基准期贵州西北部降水偏少东南部降水偏多，变化幅度基本在1%以内。21世纪中期(2041—2070年)和后期(2071—2099年)在3 种排放情景下贵州省各区域降水相对于基准期均是偏多的。其中2041—2070年，3 种排放情景下贵州省年平均降水分别偏多0%～3%，2%～5%和1%～3%，且偏多态势分布在3 种情景下均不一致。2071—2099年，降水偏多的态势为南多北少，具体表现为A2、A1B 和B1 3 种排放情景下分别偏多4%以上，3%以上和2%～5%。另外，2011—2099年，从增湿幅度的角度来看，A2 排放情景下最大，A1B 情景次之，B1 情景最小。

图9 21世纪不同阶段贵州省年平均降水距平百分率的分布图(相对于基准期(1981—1999年))(单位:%)

季节特征方面，3 种情景下贵州省春、夏、秋季平均降水较基准期，21世纪前期存在偏少特征，自21世纪中期开始，均以偏多特征为主。冬季平均降水较基准期呈现偏少特征为主。值得注意的是21世纪3 种排放情景下贵州冬季平均降水较基准期冬季始终偏少的区域位于毕节、贵阳以及安顺三市交界地区，尤以A2 排放情景下偏少一成的特征最为显著。

4 小结

①气温。相对于基准期(1981—1999年)，21世纪前期(2011—2040年)、中期(2041—2070年)、后期(2071—2099年)在SRES A2(高排放)、A1B(中排放)、B1(低排放)情景下贵州省各区域年平均气温相对于基准期均是偏暖的，但是因为阶段不同、情景不同，偏暖程度不尽相同。其中2011—2040年，3 种排放情景下贵州省年平均气温偏暖在1℃以下，且贵州省的北部地区偏暖程度略大。2041—2070年，A2、A1B 和B1 3 种排放情景下贵州省年平均气温分别比基准期偏暖1.6～2℃、1.8～2.4℃和1.2～1.8℃，且均表现为贵州省东北部偏暖幅度大、西南部偏暖幅度小的态势。2071—2099年，偏暖态势亦是东北部多、西南部少，具体表现为A2、A1B 和B1 3 种排放情景下分别比基准期偏暖3℃以上、2.6～3.2℃和1.8～2.2℃。

②降水。相对于基准期，21世纪前期在SRES A2 和A1B 情景下贵州省年平均降水以降水偏少为主，偏少幅度在2%以内，在B1 情景下相对于基准期贵州西北部降水偏少东南部降水偏多，变化幅度基本在1%以内。21世纪中期和后期在3 种排放情景下贵州省各区域降水相对于基准期均是偏多的。其中2041—2070年，A2、A1B 和B1 3 种排放情景下贵州省年平均降水分别偏多0%～3%，2%～5%和1%～3%，且偏多态势分布在3 种情景下均不一致。2071—2099年，降水偏多的态势为南多北少，具体表现为A2、A1B 和B1 3 种排放情景下分别偏多4%以上，3%以上和2%～5%。

另外，2011—2099年，从增温增湿幅度的角度来看，基本为A2 排放情景下最大，A1B 情景次之，B1 情景最小。

［1］张娇艳，白慧，吴战平，等. 不同排放情景下贵州21世纪气候变化预估［J］. 贵州气象，2011，35(6):1－5.