四川盆地氣候的干濕變化分析
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1方法與數據
1．1分析方法
在氣候干濕變化的研究中，國內外學者定義了多種適用于不同尺度的指數作為干濕氣候的區劃指標［18］．這些指標以不同類型的濕潤指數或干燥指數最為常見，二者并無本質差別，濕潤指數是降水量與同期潛在蒸散量之比．鑒于潛在蒸散量目前以FAOPenman－Monteith公式精度最高，且正在不斷得到運用，因此本文分析氣候干濕變化借鑒毛飛定義的濕潤指數作為研究氣候干濕變化程度的指標，濕潤指數大（小）表示氣候相對濕潤（干燥）。對濕潤指數總體變化趨勢的統計分析采用趨勢系數和氣候傾向率［20］．對濕潤指數變化趨勢和突變點的檢驗采用Mann－Kendall方法（M－K法）．M－K法是一種非參數檢驗方法，變量可以不具有正態分布特征．M－K法趨勢檢驗的基本原理在于將原始時間序列數據進行重新構建得到新的時間序列數據，將新時間序列數據進行標準化后得到標準值，將標準值與給定顯著性水平下的臨界值（0．05的顯著性水平下臨界值為±1．96）相比較，超過臨界值則稱變化趨勢顯著，在臨界值之內則稱變化趨勢不顯著．M－K法具體的過程和公式可以參考文獻［21］．
1．2數據及來源
由于FAOPenman－Monteith公式中的土壤熱通量、參考作物表層熱輻射、干濕表常數、飽和水汽壓和實際水汽壓等指標可以由氣溫、濕度、風速和日照時數等指標推算出來，且搜集難度較大，因此搜集的氣象資料有四川盆地18個站點1955－2009年逐月平均降水、平均最高氣溫、平均最低氣溫、平均氣溫、平均相對濕度、風速和日照時數．資料來源于中國氣象局國家氣象信息中心網站提供的《中國地面國際交換站氣候資料月值數據集》．
2結果與分析
18個站點中，都江堰、綿陽、樂山、成都和宜賓，其濕潤指數的趨勢系數和傾向率為負，且都通過0．05的顯著性檢驗，濕潤指數的變化趨勢為顯著的下降趨勢，氣候在不斷變干；與此相反，達州和沙坪壩兩站其濕潤指數的趨勢系數和傾向率為正，且通過0．1或0．05的顯著性檢驗，濕潤指數的變化趨勢為顯著上升，氣候在不斷變濕；廣元、巴中、遂寧、內江、梁平、雅安和瀘州，其濕潤指數的趨勢系數和傾向率為負，而萬源、高坪區、萬州和奉節，其濕潤指數的趨勢系數和傾向率為正，但均未通過顯著性檢驗，說明濕潤指數的變化趨勢不明顯．這些結果表明，四川盆地干濕氣候的總體變化趨勢并不明顯，沒有顯著的變干或變濕趨勢．
2．2各階段干濕氣候變化的趨勢檢驗
M－K法趨勢及突變檢驗的結果顯示，都江堰、宜賓、成都在20世紀60年代有過短暫的相對變濕趨勢，其余大多數時段都處于相對變干趨勢，并且在21世紀后邊干趨勢變得顯著，成都存在突變現象，突變時間為1997年（圖1a）；綿陽、廣元、內江基本上都處于一個相對變干的趨勢，內江在70－80年代變干趨勢顯著，綿陽90年代以后變干趨勢超過了0．05的顯著性水平，并且存在突變現象，突變的時間為1993年（圖1b）；樂山在60年代后氣候變化為相對變干趨勢，70年代和2005年后相對變干趨勢達到顯著水平，70年代的相對變干趨勢還存在一個突變現象，突變時間為1966年（圖1c）；與都江堰、綿陽、成都和宜賓不同，達州和沙坪壩在60年代中后期一直呈現一種相對變濕的趨勢，只是這種趨勢并不顯著，只有少數年份超過了0．05的顯著性水平，同時也未出現突變現象（圖1d）．其他站點的氣候變化交替出現相對變干和變濕的趨勢，但變化趨勢并不顯著．M－K法趨勢檢驗結果與趨勢系數和傾向率反映的結果有較好的一致性，證明四川盆地干濕氣候變化的趨勢是可信的．趨勢檢驗結果表明在不同年代的氣候變化趨勢上，以都江堰、綿陽、成都等站點為代表的四川盆地西部地區在60年代后氣開始呈現變干趨勢，而以達州、沙坪壩為代表的東部地區則呈變一種濕趨勢，只是不同站點在不同階段變化趨勢稍有差異。
2．3干濕氣候分布趨勢
將各站點的氣候濕潤指數進行多年平均，采用反距離權重法通過ArcGIS9．3軟件繪制得到四川盆地干濕氣候分布圖（圖2）．圖2顯示，雅安為四川盆地的相對濕潤中心，其濕潤指數的多年平均值在18個站點中處于最高值，為1．95；而廣元、綿陽和奉節則成為四川盆地的相對干燥中心，其濕潤指數的多年平均值分別為0．97、1．05和1．06．以廣元、綿陽、奉節為中心，成都、內江、遂寧、高坪區，沙坪壩等構成四川盆地的相對干燥區域，但與青藏高原等區域相比，這一區域任然較為濕潤［10］．同樣的方法，將各站點氣候變化的趨勢系數利用反距離權重法進行空間插值，插值結果（圖3）顯示，綿陽、都江堰、成都、樂山和宜賓為四川盆地氣候變干趨勢的中心，四川盆地由西到東，氣候變化趨勢由變干逐漸轉為變濕，達州和沙坪壩成為氣候變濕趨勢的中心．不過，氣候的干濕差異并不顯著．
2．4影響干濕氣候的氣象要素
干濕氣候受降水和潛在蒸散的影響，而潛在蒸散受太陽輻射、溫度、風速和水汽壓等氣象要素的影響．學者的研究結果表明我國西南地區潛在蒸散發對太陽輻射的變化最敏感［22］．而在無直接太陽輻射資料的情況下，氣溫和日照可以較好地反映太陽輻射的變化，有研究結果表明我國西南地區潛在蒸散量主要受日照時數的影響［23］．因此，本文對濕潤指數和降水、溫度、日照時數進行了偏相關分析，結果顯示（圖表略）濕潤指數和降水、日照時數的相關性最顯著，全部站點數據都通過了0．05％的顯著性檢驗，其中與降水的相關性為正相關，而與日照時數的相關性為負相關；大部分站點的濕潤指數與氣溫呈現顯著的相關性，只有雅安、樂山、廣元、巴中、南充、梁平和沙坪壩等站點的濕潤指數與氣溫沒有呈現出相關性．因此，影響四川盆地干濕氣候變化的主要氣象要素是降水量和日照時數，其次是氣溫．四川盆地西部降水一直呈下降趨勢［16］，而氣溫卻呈上升趨勢［17］，由此導致四川西部氣候逐漸趨于變干。
3結論與討論
采用四川盆地18個氣象站點1955－2009年的氣候資料，運用趨勢系數、氣候傾向率和M－K趨勢檢驗等方法，對各站點的氣候濕潤指數進行了探討和分析，研究結果表明：1）在空間分布上，雅安為四川盆地氣候的相對濕潤中心，而廣元、綿陽和奉節為相對干燥中心；在氣候變化趨勢上，綿陽、都江堰、成都、樂山和宜賓為四川盆地氣候變干趨勢的中心，四川盆地由西到東，氣候變化趨勢由變干逐漸轉為變濕，達州和沙坪壩成為氣候變濕趨勢的中心，但干濕差異并不顯著．2）在總體的氣候變化趨勢上，四川盆地干濕氣候的變化趨勢不太明顯，只有都江堰、綿陽、樂山、成都和宜賓表現出顯著的相對變干趨勢，而達州和沙坪壩表現出較顯著的變濕趨勢．3）樂山、綿陽、成都和宜賓的氣候變化趨勢存在突變現象，突變的年份分別為1966，1993，1997年和2001年，四川盆地其他地區不存在氣候的突變．在不同年代的氣候變化趨勢上，以都江堰、綿陽、成都等站點為代表的四川盆地西部地區在60年代后氣開始呈現變干趨勢，而以達州、沙坪壩為代表的東部地區則呈變一種濕趨勢，只是不同站點在具體趨勢上有所差異．4）影響四川盆地干濕氣候氣候的主要氣象要素是區域降水量和日照時數的變化．本文只是籠統地探討了四川盆地干濕氣候的變化趨勢，還應該對各季節的干濕氣候變化以及由此產生的生態環境和社會經濟的影響沒有做進一步的分析．同時，計算參考作物表層凈輻射的兩個經驗系數as和bs受區域影響很大，確定四川盆地參考作物表層凈輻射的經驗系數還需進一步的研究．FAOPenman－Monteith公式精度高，但所需參數多，且計算復雜，因此在研究區域干濕氣候變化時有必要提出一個適合區域氣候環境且可操作性強的經驗公式。
作者：劉勁龍徐剛楊娟張強單位：西南大學地理科學學院三峽庫區生態環境教育部重點實驗室重慶第二師范學院旅游與服務管理系中國地質科學院巖溶地質研究所
