山东可利用降水量时空分布特征

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1、２０１３年６月山东师范大学学报（自然科学版）Ｊｕｎ．２０１３第２８卷第２期ＪｏｕｒｎａｌｏｆＳｈａｎｄｏｎｇＮｏｒｍａｌＵｎｉｖｅｒｓｉｔｙ（ＮａｔｕｒａｌＳｃｉｅｎｃｅ）Ｖｏｌ．２８Ｎｏ．２山东可利用降水量时空分布特征及其对气候变暖的响应１）１）２）２）李瑞王金霞车军辉杨晓霞（１）济南市气象局，２５０００２，济南；２）山东省气象台，２５００３１，济南）摘要利用山东省３１个气象观测站１９６１－２００８年的月平均气温和月降水量资料，依据高桥浩一郎的路面蒸散发经验公式和水量平衡关系计算得到山东可利用降

2、水量，分析了山东可利用降水量的时空分布特征及其对气候变暖的响应．结果表明：１）近４８年来，山东年及四季可利用降水量总体上均呈减少的趋势，特别地，年可利用降水量减少显著．２）山东可利用降水量除冬季年代际变化不明显，年际变化明显外，其余季节和年可利用降水量都存在明显的年代际及年际变化．３）从区域分布来看，山东年及四季平均可利用降水量基本上呈现由西北向东南逐渐增加的分布趋势；全省大部地区年及四季可利用降水量呈减少趋势，特别地，鲁西北和半岛部分地区年和夏季可利用降水量减少显著．４）在全球气候偏冷期，山东四季

3、及年可利用降水量均偏多；在全球气候偏暖期，除冬季略偏多外，其他季节和年可利用降水量均偏少．关键词山东省；可利用降水量；时空分布；全球气候变暖中图分类号Ｐ４６７文献标识码Ａｄｏｉ：１０．３９６９／ｊ．ｉｓｓｎ．１００１－４７４８．２０１３．０２．０３２全球气候变暖已成为当今气象学家和广大民众普遍关注的热门话题．据２００７年ＩＰＣＣ第４次全球气候变化评估报告显［１］示，气候变暖已经是“毫无争议”的事实，预计到２１００年全球平均气温还将上升１．８－４℃．在全球气候变暖的大背景下，［２］各地区对全球气候变暖

4、的响应并不完全相同，在时间和空间的分布上是极不均匀的．山东东接太平洋，西连亚欧大陆，属暖温带季风气候区，在作物生长期雨热同季，有利于农业及种植业的生产和发展．但由于当地水资源主要靠大气降水补给，受天气气候影响极大，如某些年份出现异常丰水，可能引发洪涝灾害，而某些年份则出现异常枯水，可能出现旱灾及人畜饮水困难．可见，水资源的任何异常变化都会对经济发展乃至社会各方面带来深远影响．可利用降水量是大气降水资源各分量中（降水量、蒸发量和可利用降水量）可被人们实际利用的降水资源．近年来，我国学者对［３－８］各区

5、域可利用降水量的研究已成为研究热点并得到许多有价值的结果，然而关于山东省可利用降水量变化特别是对气候变暖响应的研究还很少见，因此有必要深入分析全球气候变暖背景下山东可利用降水量的变化特征，这对于山东水资源的规划、开发利用不仅具有重要的学术价值，而且具有重要的现实意义．１资料来源和研究方法１．１资料来源选取山东省内均匀分布的３１个气象观测站（各测站地理分布见图１）１９６１－２００８年的月平均气温和月降水量资料．该资料由中国气象局国家气象信息中心提供．季节分析时，以３－５月为春季，６－８月为夏季，９－１

6、１月为秋季，１２月－次年２月为冬季．１．２研究方法１．２．１气候趋势系数的计算与检验根据文献［９］的方法计算了气候趋势系数ｒｘｔ．它为ｎ个时刻（年）要素序列与自然数列１，２，３，…，ｎ的相关系数，计算如下：ｎ∑（ｘｉ－ｘ）（ｉ－ｔ）ｉ＝１ｒｘｔ＝（１）ｎｎ２２∑（ｘｉ－ｘ）∑（ｉ－ｔ）槡ｉ＝１ｉ＝１式中，ｎ为年数，ｘｉ是第ｉ年要素，ｘ为样本均值，ｔ＝（ｎ＋１）／２．显然，ｒｘｔ为正（负）时表示该要素在所计算的ｎ年内有线性２增（降）的趋势．ｒｘｔ槡ｎ－２／槡１－ｒｘｔ符合自由度为ｎ－２的Ｔ分布，从而检

7、验这种气候趋势是否有意义，还是一种随机振动．１．２．２可利用降水量的计算蒸发量的观测在大气科学中至今还是一个难题，目前常规气象站蒸发皿观测的蒸发量实际上是水面蒸发，由于实际蒸发受种种条件限制，如气象条件、土壤性质、地形、地貌及地表植被等，所以蒸发皿观测的蒸发量对实收稿日期：２０１２－０６－２０通讯作者，男，硕士，工程师．１３２第２期李瑞，等：山东可利用降水量时空分布特征及其对气候变暖的响应第２８卷际蒸发量的代表性并不好．为此人们研究了许多经验估算方法，如彭曼公式、彭曼－蒙蒂斯公式等在理论上考虑影响

8、蒸散发能力的要素比较全面，但由于资料要求高而在应用中受到一定限制．实际情况下，影响蒸发的最主要物理因子是降水和温度，［１０］同时考虑到气象资料收集的难易程度，采用高桥浩一郎的经验公式来计算蒸发量．图１山东省气象观测站分布示意图注：各观测站为沾化、东营、滨州、惠民、德州、临清、聊城、朝城、济南、淄博、泰安、沂源、菏泽、单县、兖州、滕州、枣庄、莒县、临沂、日照、郯城、潍坊、长岛、龙口、烟台、成山头、莱阳、石岛、海阳、平度及青岛．３１００ＰＥ＝（２）２３４．４Ｔ３１００＋１