川东盆地高温、暴雨特征及对气候变化的响应

杜华明,董廷旭

(绵阳师范学院 资源环境工程学院,四川 绵阳 621000)



川东盆地高温、暴雨特征及对气候变化的响应

杜华明,董廷旭

(绵阳师范学院 资源环境工程学院,四川 绵阳 621000)

为更好地掌握川东盆地极端气候特征，采用线性回归、反距离加权空间插值(IDW)等方法就近54年来气候变化背景下川东盆地的高温、暴雨等极端气候事件进行了研究。结果表明：(1)近54年川东盆地年平均气温以0.10℃/10 a的速率显著增加，年平均降水量以21.63 mm/10 a的速率显著减少，气候暖干化趋势明显。(2)川东盆地年平均高温日以0.95 d/10 a的速率增加；年平均高温日在空间分布式上具有明显地域差异，川东盆地全区年高温日均呈增加趋势。(3)川东盆地年平均暴雨日以0.03 d/10 a的速率减少；在空间分布上，万源、雅安是暴雨发生的高值中心；川东盆地的广元—阆中—遂宁一线以东地区年暴雨日呈增加趋势，广元—阆中—遂宁一线以西的大部分地区年暴雨日呈减少趋势。(4)川东盆地极端气候事件对暖干气候的响应表现为：高温日的发生频率增加了38.81%，强度加剧1.18%；暴雨日发生频率减少了0.78%，但强度增加了1.66%。

气候特征; 高温; 暴雨; 川东盆地

IPCC第五次评估报告指出，1880—2012年，全球气温上升了0.85℃(0.65～1.06℃)[1]，伴随全球气候变暖，极端气候事件增多[2]，导致各类气象灾害频发[3]。Bergholt等[4]的研究表明，气候变暖会使洪水、热带气旋、暴风雨等灾害发生的频率与程度加剧；Knutson等[5]的研究认为，二氧化碳增加引起的气候变暖致使飓风强度增加；Allan等[6]通过运用卫星观测与模型模拟对人为因素导致的全球变暖与极端降水事件的分析指出，气候变暖，极端降水事件增多；邓自旺等[7]的研究认为伴随全球气候变暖长江三角洲夏季出现极端高温事件的概率增加；Sha等[8]的研究指出，气候变化的加剧致使我国洪水和风暴发生的频率与强度增大。

川东盆地特殊的地理位置和环流条件使得该区高温和暴雨等极端气候事件高发，川东盆地人口密集，大强度的极端气候事件易于造成严重的损失，如2006年8月6—10日，乐山市人民医院和市红十字医院急救和治疗6 000多名“热病”患者[9]；2013年7月9—11日都江堰地区连续3 d暴雨引发的高位山体滑坡，造成43人死亡，失踪和失联人数达118人[10]。高温和暴雨事件严重危及川东盆地人民的生命安全和阻碍区域经济发展，因此，对川东盆地气候变化背景下的极端气候事件的研究显得尤为重要。

1　资料来源与研究方法

1.1资料来源

文中气候分析所用数据来源于中国气象科学数据共享服务网(http:∥cdc.cma.gov.cn/home.do)。对川东盆地各站点数据资料进行了严格的质量筛选；剔除观测年份较短、记录不全的5个站点的资料，对仅有个别缺测年份的数据进行插补处理，本研究共选取17个气象站点(图1)1961—2014年的日最高气温、日平均气温、日降水量资料等作为基础数据。根据中国气象局规定，日降水量≥50 mm为一个暴雨日，日最高气温≥35℃为一个高温日[11]。

图1　川东盆地气象站点分布

1.2研究方法

(1)气候倾向率。用于描述某种气象要素x的长期变化趋势，可采用线性回归方程的方法：

x=b+at(t=1，2，3，…，n)

(1)

式中：x为气象要素的逐年值；b为常数；a为回归系数，当a为正(负)时，表示气象要素x在计算时段内的线性增加(减少)；10 a称为气候变化倾向率，其单位为某气候要素单位/10 a[12]；t为年份序号。

(2)反距离权重法。反距离权重法已被广泛运用于气象数据的空间分析[13]，其算法公式为[14]：

(2)

式中：Z为插值点的气象要素估计值；Zi为某一气象要素在第i个站点的实测值；di为插值点与第i个站点之间的距离；n为用于插值的气象站点的数目；p为距离的幂，文中取值2，即反距离平方插值。

2　结果与分析

2.1川东盆地气候变化特征

川东盆地多年年平均气温为16.10℃，通过对年平均气温序列(图2)的一元线性回归趋势的拟合效果进行检验，发现增温倾向率为0.10℃/10 a(r=0.38，p<0.01)，整体上川东盆地的增温速率远低于中国(0.22℃/10 a[15])和四川省(0.17℃/10 a[16])近半个世纪气温的增温速率。通过对川东盆地年平均气温的M-K突变检验发现，区域年平均气温在1998年发生突变，从1998年开始，年平均气温显著上升；1961—1997年年平均气温为15.93℃，1998—2014年年平均气温为16.46℃，突变之后的年平均气温比突变之前增加了0.53℃。川东盆地年代平均气温呈1980s<1960s<1970s<1990s<2011—2014年<2001—2010年，20世纪80年代气温最低，2001—2010年的年平均气温最高，进一步证明了川东盆地1998年以来表现出显著的增温趋势，1998年以来的气温增加对该区域气温升高的贡献最大。

图2　川东盆地年平均气温、降水量变化趋势

川东盆地近54年的年平均降水量为1 147.51 mm，川东盆地年代平均降水量呈1990s<2001—2010年<1970s<2011—2014年<1980s<1960s。近54年来川东盆地年平均降水量以21.63 mm/10 a的速率显著减少(r=-0.32，p<0.05)。对川东盆地年平均降水量序列进行M-K检验发现，年平均降水量在1983年发生突变，从1983年开始年平均降水量显著减少。1961—1982年年平均降水量为1 181.33 mm，1983—2014年年平均降水量为1 124.27 mm，突变之前的年平均降水量比突变之后多57.06 mm。

2.2年平均高温日时空特征

2.2.1高温日时间演变趋势高温日季节分布特征。川东盆地高温日主要集中于夏季，占年高温总频次的89.82%，其中8月高温日占全年高温日总数的46.43%，7月年高温日占年高温日总数的35.18%；秋、春季各占7.26%和2.92%；冬季无高温日出现。

高温日年际变化特征。近54年川东盆地年平均高温日为10.48 d。由图3可知，高温日的年际差别很大，年平均高温日达到20 d以上的年份为1997年、2006年、2011年，其中，2006年是发生高温日最多的年份，为32.53 d，1983年和1987年年平均高温日次数较低，分别为1.24 d和1.35 d。1998年之前的年平均高温日为9.34 d，1998年以来的年平均高温日为12.96 d，高温发生频率增加了38.81%，通过对1998年前后高温日平均温度的分析发现，1998年以来的高温日平均温度(36.57℃)明显高于1998年之前的高温日平均温度(36.14℃)，说明高温强度也呈加重趋势发展，高温程度加剧1.18%。从高温日的长期变化趋势看，近54年来区域年平均高温日呈增加趋势，增加倾向率为0.95 d/10 a。

年代平均高温日变化特征。20世纪80年代是川东盆地高温发生频率最低的时段，为5.40 d；其次是90年代和60年代，年平均高温日分别为10.15 d和10.36 d；70年代年均高温日为10.47 d；2001—2010年年平均高温日为13.72 d；2011—2014年年平均高温日发生频率最高，为16.16 d。

图3　川东盆地年平均高温日时间序列

通过对川东盆地年平均高温日与年平均气温进行Pearson相关分析发现，该区域年平均高温日与年平均气温存在显著正相关关系，相关系数为0.48(p<0.01)，年平均气温越高，年平均高温日出现频次愈高，年平均气温的高低是影响年平均高温日出现频次的重要因素。

2.2.2高温日空间分布特征由图4A可以看出，川东盆地年平均高温日总的分布具有明显的经度地带性特征，年平均高温日由西向东增加。川东盆地西部的峨眉山地区无高温日，都江堰年平均高温日为0.15 d，绵阳—成都—乐山一线年平均高温日为1.22～4.52 d；盆地中部的广元—阆中—内江—宜宾一线年平均高温日为9.26～13.26 d；东部地区的巴中—高坪—泸州一线的年平均高温日为15.37～18.81 d，东部的达县、叙永两地年平均高温日较高，分别为25.28 d和25.59 d。

注：阴影区域通过90%的信度检验。

图4川东盆地年平均高温日及变化倾向率空间分布

由图4B可知，川东盆地全区年高温日均呈增加趋势，但增加的速率有所不同，万源—巴中—遂宁—成都—雅安一线年高温日增加幅度较小，增速在0.35～0.84 d/10 a；该线以北的广元、阆中两地增温趋势显著，增加倾向率分别为1.61，1.68 d/10 a，该线以南的乐山、内江、宜宾等地增加幅度亦较大，乐山、内江的增加倾向率分别为1.94，1.26 d/10 a，宜宾增加幅度最大，为2.39 d/10 a。

2.3年平均暴雨日时空特征

2.3.1暴雨日时间演变趋势暴雨日季节分布特征。夏季是川东盆地暴雨高发期，暴雨日占全年暴雨日总数的75.70%，其中7月、8月暴雨日分别占全年的32.89%和29.40%；其次是秋季，秋季暴雨日占全年的16.19%，春季暴雨日占全年的8.11%，冬季无暴雨日。

暴雨日年际变化特征。近54年川东盆地年平均暴雨日的平均值为3.85 d。由图5可知，暴雨日的年际差别很大，出现平均暴雨日达到5 d的年份有1981年、1983年，年暴雨日次数在3 d以下的年份有1971年、1972年、1976年、1996年、1997年、1999年、2006年。近54年，川东盆地年平均暴雨日呈减少趋势，减少倾向率为0.03 d/10 a。通过对川东盆地年平均降水量突变前后的暴雨日的分析发现，1983年之前的年平均暴雨日为3.86 d，1983年以来的年平均暴雨日为3.83 d，暴雨日发生频率减少了0.78%，通过对1983年前后的暴雨强度的分析发现，1983年以来的暴雨强度(81.26 mm)明显高于1983年之前的暴雨强度(79.93 mm)，说明暴雨强度呈现加重趋势发展，暴雨程度加剧1.66%。

图5　川东盆地年平均暴雨日出现频次

年代平均暴雨日变化特征。川东盆地年代平均暴雨日呈1990s<1970s<2001—2010年<1960s<1980s<2011—2014年，2011—2014年是川东盆地暴雨发生频率最高的时段，其次是20世纪80年代，结合相关历史资料发现，这两个时段也是川东盆地洪涝灾害、滑坡泥石流等次生灾害的高发阶段。

通过对川东盆地年平均暴雨日与年平均降水量进行Pearson相关分析，得出该区域年平均暴雨日与年平均降水量存在高度正相关关系，相关系数为0.83(p<0.01)，年平均降水量越高，年平均暴雨日出现频次愈高，年平均降水量的多少是影响年平均暴雨日出现频次的重要因素。

2.3.2暴雨日空间分布特征由图6A可知，暴雨日总的分布呈现出明显的地域差异，川东盆地西南部最高，其次是东北部地区暴雨发生频率较高，盆地中部和东南部地区暴雨发生频次相对较低。具体看，川东盆地地区存在暴雨日分布的两个高值中心，一个是万源地区，年平均暴雨日为5.44 d；另外一个是雅安、峨眉山和乐山地带，雅安地区年平均暴雨日最高，为6.50 d，峨眉山、乐山年平均暴雨日分别为6.07 d和4.69 d。都江堰—成都—宜宾一线以东、广元—巴中—达县一线以西的大部分地区年平均暴雨日在2.26～4.11 d的范围内。

从图6B可以看出，叙永、广元—阆中—遂宁一线及其以东地区年暴雨日呈增加趋势发展，增加倾向率为0.01～0.37 d，除叙永以外的广元—阆中—遂宁一线以西的大部分地区年暴雨日呈减少趋势发展，减少倾向率为0.01～0.38 d/10 a。

注：阴影区域通过90%的信度检验。

图6川东盆地年平均暴雨日及变化倾向率空间分布

3　结 论

(1)近54年来，川东盆地年平均气温以0.10℃/10 a显著升高，年平均气温在1998年发生突变，突变之后的年平均气温比突变之前增加了0.53℃；年平均降水量以21.63 mm/10 a的速率显著减少，年平均降水量在1983年发生突变，突变之后的年平均降水量比突变之前少57.06 mm。

(2)川东盆地年平均高温日呈增加趋势，增加倾向率为0.95 d/10 a；川东盆地年平均气温突变后的高温发生频次增加了38.81%，强度加剧1.18%。川东盆地年平均高温日总的分布具有经向地带性特征，地域差异显著，年平均高温日为0～25.59 d；川东盆地全区年高温日均呈增加趋势，但增加的速率有所不同，万源—巴中—遂宁—成都—雅安一线年高温日增加幅度较小，该线以北、以南地区增温幅度较大。

(3)川东盆地暴雨日主要集中在夏季，夏季暴雨日占全年暴雨日总数的75.70%；川东盆地年平均暴雨日以0.03 d/10 a的速率减少。通过对川东盆地年平均降水量突变前后暴雨日的分析发现，突变后暴雨日发生频率减少了0.78%，暴雨程度加剧1.66%。川东盆地存在两个暴雨高值中心，分别是万源、雅安；广元—阆中—遂宁一线及其以东地区年暴雨日呈增加趋势，除叙永以外的广元—阆中—遂宁一线以西的大部分地区年暴雨日呈减少趋势。

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Characteristics of High Temperature and Heavy Rain in East Sichuan Basin and Its Response to Climate Change

DU Huaming,DONG Tingxu

(College of Resources and Environment Engineering,Mianyang Normal University,Mianyang,Sichuan 621000,China)

To understand the extreme climate characteristics of Sichuan Basin，by using methods of linear regression,inverse distance weighted interpolation (IDW),the extreme climate events such as high temperature and heavy rain were analyzed in East Sichuan Basin.The results showed that: (1)the temperature warming rate was 0.10℃/decade in the last 54 years in Sichuan Basin; the precipitation presented a decreasing trend at the rate of 21.63 mm/decade,climate warming-drying trend was apparent.(2)the annual average high temperature days presented an increased trend by 0.95 d/decade in East Sichuan Basin; the annual average high temperature days had an obvious regional differences,the annual high temperature days all presented an increasing trend in East Sichuan Basin.(3)the average rainstorm days presented the decreasing trend at the rate of 0.03 d/decade; Wanyuan and Ya′an were the high value centers of rainstorm days; the rainstorm days showed an increasing trend in the east of Guangyuan—Langzhong—Suining,most areas showed a decreasing trend in the west of Guangyuan-Langzhong-Suining.(4)in the background of warming-drying climate,the frequency of high temperature had increased by 38.81%,strength exacerbated 1.18%; rainstorm days decreased by 0.78% in frequency,but increased by 1.66% in strength.

climate characteristics； high temperature； rainstorm； East Sichuan Basin

2015-10-22

2015-12-03

四川省社科联学科专项“经济学视野下四川省气象灾害风险演化机理及响应机制研究”(SC15XK065)

杜华明(1977—),女,四川广元人,博士,讲师,主要从事区域环境与灾害研究。E-mail:dhuaming2004@163.com

P429

A

1005-3409(2016)05-0147-05