甘肃河西地区气候变化对干热风特征的影响

甘肃河西地区气候变化对干热风特征的影响

陈清善

甘肃省金塔县鼎新气象站 735000

摘要：本文选取河西地区23个气象站1960~2017年6~7月逐日气温、相对湿度、风速、日照时数、降水量数据和小麦干热风灾害等级国家气象行业标准，利用小波分析法、线性趋势法分析河西地区气候变化对干热风特征的影响。结果表明：近58年河西地区的平均气温、最高及最低气温均呈现出增加的趋势，只是气候倾向率有一定差异。其中温度增加幅度最大的区域是中部地区；东部地区的相对湿度减少幅度最大；近58年河西地区干热风日数及出现次数呈现出减少趋势。河西地区东部、中部及西部的干热风次数、日数与河西地区变化趋势基本保持一致，只是区域性差异较为明显；干热风发生日数的小波系数偏高期同气温及潜在蒸散量的偏高期对应，而与相对湿度则表现为负对应，这种情况在21世纪后表现的较为明显。东部地区的干热风发生日数同各个气象要素之间的对应关系交叉，中部及西部地区的干热风日数同潜在蒸发量间有很好的对应关系。

关键词：气候变化 干热风 影响 河西地区

引言

干热风是是一种高温、低湿且伴随一定风力、持续时间短的灾害性天气，主要在小麦扬花灌浆期内出现，对小麦生长发育的影响较为严重。即使出现过程中土壤内有充足的水分，但是在气温较高、空气湿度小，且温湿度、风向等变化幅度较大时也会出现，会不断加剧农作物茎叶的蒸发速率，打破植株内的水分平衡，破坏了正常生理活动，进而导致植株茎叶干枯，增加了小麦青秕率，千粒重下降，不利于优质高产小麦的形成。干热风出现的过程中往往伴随着干旱灾害，共同危害农作物生长发育。甘肃省是全国干热风对小麦危害最为严重的地区之一，尤其是在上世纪70年代相关专家学者对河西地区的干热风成因、防御措施等进行了一系列研究，并得出了很多有意义的结论。作为小麦生长过程中的主要气象灾害之一，对河西地区气候变化对干热风特征的影响，为干热风气象灾害的监测预警、评估及预防提供气候背景，进而为粮食安全保驾护航。

1、研究资料和方法

本文选取河西地区23个气象站1960~2017年6~7月逐日气温、相对湿度、风速、日照时数、降水量数据对干热风发生时间进行判定。根据河西3大流域自然分界线，将河西地区划分为东部、中部和西部地区，武威、永昌、民勤站代表河西地区东部，山丹、张掖、高台、酒泉、金塔、鼎新站代表河西地区中部，玉门、瓜州、敦煌、马鬃山站代表河西地区西部，利用小波分析法、线性趋势法分析河西地区气候变化对干热风特征的影响。

2、结果与分析

2.1气候变化特征

根据1960~2017年河西地区6~7月日平均气温、日最高/最低气温及日平均相对湿度数据（图1），近58年河西地区的平均气温、最高及最低气温均呈现出增加的趋势，只是气候倾向率有一定差异。其中温度增加幅度最大的区域是中部地区，对气候的变化反应较为敏感，最高气温和平均气温的增温幅度最大；东部地区的相对湿度减少幅度最大，最低气温和平均气温的升温幅度最大；西部地区的升温幅度相对较小，尤以相对湿度表现的最为明显。河西地区的相对湿度总体呈现先增加后减少的趋势，中部和东部地区相对湿度变化幅度较大，西部地区则恰恰相反。

图1 近1960~2017年年河西地区6-7月气温及相对湿度变化

2.2干热风变化特征

2.2.1年际变化

近58年河西地区干热风日数、干热风出现次数均呈现出减少的趋势（图2），而河西地区东部、中部和西部的干热风日数及次数也呈现出减少趋势，只是区域性差异较为明显。河西地区东部的干热风出现频率较低，从21世纪往后，东部地区的干热风日数、出现次数和持续时间均呈现出增加得到趋势；中部地区的干热风日数和出现次数增加幅度较大；西部地区出现干热风的日数和次数均较高，几乎没有都有不同程度的干热风出现。

图2 1960~2017年河西及其各区域干热风发生次数和日数年际演变

2.2.2影响范围变化

在对河西地区大面积干热风事件进行统计的过程中，不难发现大面积干热风事件发生站数和日数呈现出先减少后增加的趋势。其中大面积干热风事件出现在河西地区的一个区域有21次，且在西部地区出现频率较高，只发生在一个区域的大面积干热风事件次数呈现出减少的趋势；对两个区域产生影响的干热风事件共有52次，占46%，且大部分在中西部地区出现，在年际变化上与干热风变化趋势基本保持一致；对河西地区产生影响的干热风事件共有40次，进入到21世纪波及整个河西地区的干热风次数增多，且影响范围不断扩大。

2.3气候变化对干热风特征的影响

2.3.1对发生日数的影响

通过小波分析法对河西及其三个区域历年干热风日数与不同气象要素进行分析，并对不同年代对应的相关系数进行计算，计算出干热风日数与不同气象要素的响应关系。河西地区干热风日数主要为6年左右周期，在21世纪之前河西地区的干热风日数的偏少其与平均气温、最高气温及潜在蒸发量的偏高期对应，尤以上世纪80年代后期表现的最为显著；21世纪之后河西地区的干热风日数与平均气温、最高气温及潜在蒸散量的偏高期之间对应。这种现象出现的主要原因是21世纪后河西地区增温趋势明显，干热风日数增多，两者之间的关系最好；最低气温与干热风日数也表现出较好的对应关系；干热风日数的偏多期与相对湿度的低值期对应。

东部地区的干热风日数主要为5年左右周期，干热风日数与不同气象要素间的关系较差，且相关系数较低，只有在上世纪60年代、70年代干热风日数与最低气温的小波系数通过了正相关性检验，其原因是东部地区的干热风日数较少，周期性不太明显。中部地区的干热风日数以5年周期为主，2世纪之前干热风日数的偏少期分别与平均气温、最高/最低气温的偏高期对应，之后是干热风偏多期分别与平均气温、最高/最低气温的偏低期对应；20世纪80年代后干热风偏多期与相对湿度的偏低期对应，这种情况在21世纪后表现的最为显著；干热风日数与潜在蒸发量周期有明显的对应关系；21世纪之后中部地区有明显的增温趋势，随着相对湿度的减少，干热风日数增多，干热风日数与不同气象要素的相对性较好。西部干热风日数为12年周期，且与平均气温、潜在蒸发量间有较好对应关系；20世纪80年代后期，干热风日数的偏多期分别与最高/最低气温的偏高期及相对湿度的偏低期对应。21世纪之后则呈现出相对湿度与干热风日数间呈现出负显著性特征。总之，干热风发生日数的小波系数偏多期同气温与潜在蒸发量间的偏高期间对应，中部和西部地区的干热风日数与潜在蒸发量有较好的对应关系；干热风日数的偏高期与相对湿度的低值期对应，这种情况在21世纪后表现的较为明显，21世纪之前表现的相对较差。

2.3.2气候变化对干热风发生范围和时间的影响

1960~1987年河西地区西部的安敦盆地及海拔较低区域出现干热风天气的频率较高，且一次大规模干热风事件的影响范围较小；1988~2017年干热风日数增多且影响范围扩大，且逐渐对高海拔地区产生影响，干热风开始日期提前，危害强度加重。

2.3.3气候变化对干热风发生概率的影响

当日最高气温超过32℃时，干热风灾害在河西西北部地区出现概率较大，且从北向南逐渐降低。在1960~1987年以及1988~2017年两个时间段，在日最高气温超过32℃的条件满足时，干热风灾害风险加大。相较于以上两个时间段，温度条件满足时，热干风影响范围不断扩大，且1988~2017年比1960~1987年出现的高温日数要多，以金塔的增加日数最多，干热风灾害风险性随之增加的地区包括民勤、鼎新、敦煌等。14时相对湿度不足30%时，河西地区的安敦盆地、鼎新、民勤出现干热风的概率较低，主要表现为干热风灾害风险随着海拔高度的增加逐渐降低。海拔较低地区干热风日数增多，尤其是14时的相对湿度条件满足时，干热风灾害风险最大，典型站点包括鼎新、敦煌等。

结论：

（1）近58年河西地区的平均气温、最高及最低气温均呈现出增加的趋势，只是气候倾向率有一定差异。其中温度增加幅度最大的区域是中部地区；东部地区的相对湿度减少幅度最大。

（2）近58年河西地区干热风日数及出现次数呈现出减少-增加的趋势，总体呈现出减少趋势。河西地区东部、中部及西部的干热风次数、日数与河西地区变化趋势基本保持一致，只是区域性差异较为明显。

（3）干热风发生日数的小波系数偏高期同气温及潜在蒸散量的偏高期对应，而与相对湿度则表现为负对应，这种情况在21世纪后表现的较为明显。东部地区的干热风发生日数同各个气象要素之间的对应关系交叉，中部及西部地区的干热风日数同潜在蒸发量间有很好的对应关系。

参考文献：

[1]张翠英,樊景豪,张斌,等.鲁西南干热风发生规律及统计预测模型[J].干旱气象,2016,34(1):207-211.

[2]刘德祥,孙兰东,宁惠芳.甘肃省干热风的气候特征及其对气候变化的响应[J].冰川冻土,2008,30(1):81-86.

姓名简介：陈清善（1967.12）男，汉族，甘肃金塔人，本科学历，高级工程师，职业：气象站站长，从事综合探测高级工程师，熟悉地面、高空、酸雨、沙尘暴、雷电、辐射观测工作。