辽宁西部地区的气候变化及干湿状况年代际变化特征

辽宁西部地区的气候变化及干湿状况年代际变化特征

孙凤华1 , 吴志坚2, 李丽光1

(1.中国气象局沈阳大气环境研究所,辽宁 沈阳 110016; 2.沈阳建材地质工程勘察院,辽宁 沈阳 110016)

摘要：辽西是气候及生态环境脆弱区，因其特殊性使之成为相关科研人员关注的焦点，在全球气候变暖背景下增温显著的辽西地区气候及地表干湿气候界线如何变化是本文研究的问题。应用1961～2004年辽宁省内52个气象站的温度、降水、湿度、风、日照等气候资料，分析了辽西近50年来的气候变化特点，采用改进的Penman 模型计算潜在蒸发量，讨论了其时空代表性及分布特征；进一步计算了干燥度指数，并在10年代际尺度上详细分析了辽西干湿气候变化特征。研究表明：辽西地区近44年的总体气候变化趋势是气温升高、降水减少。20世纪60年代以来该区域干湿气候界线波动显著,呈现出整体移动、南北异相波动的特征。干湿气候年代际变化特征为60年代最湿润；70年代北部明显变干，南部不明显；80年代干湿气候存在一次突变，半干旱与半湿润界线明显东移，为最干期；90年代又跳跃性西移，明显变湿，尤其在北部表现更为显著，接近60年代。辽宁西部的气候干湿年代际变化与西太平洋副热带高压和东南季风波动有较好的对应关系。

关键词：辽宁西部；气候变化；干湿状况；年代际波动

中图分类号: P467文献标识码: A

辽西位于辽宁、内蒙古及河北3省交界处，北起阜新，南到锦州，濒临渤海湾，东起黑山，西至凌源。按地势可划分为辽西走廊和辽西北部低山丘陵2个区域:辽西走廊包括沿海狭长的平原和丘陵地，海拨低于200m，年降水量500 mm左右，土壤脊薄;辽西北部低山丘陵区域属高丘陵山地，气候干燥，年降水量400mm左右，北部风沙较大。历史上的辽西北地区，曾是风景宜人、林草丰美、山清水秀的好地方[1]，但近几十年来由于降水少，气候条件差，该地区沙漠化趋势加剧,生态环境恶化[2-5]。辽西地区沙漠化土地面积已经达到1000多万亩，占辽宁省沙漠化土地的90％。部分地区已由科尔沁沙地的南缘转为南端。总之，地处农牧交错带的辽西地区是气候变化敏感区和生态环境脆弱区[6-10]。土地沙漠化已经成为严重制约辽宁西部地区生产建设和人民生活水平提高的主要环境问题。要有效地改造利用沙漠，防治沙漠化发展，研究辽西地区气候变化和干湿状况年代际变化这些重要要素对其生态环境的可能影响非常必要。

对历史时期生态环境恶化、沙漠化发展迅速的成因分析，已经证实了气候变化是最重要的原因之一[11-12]。在全球气候变暖的大背景下变暖幅度存在着很大的区域差异，比较一致的看法是北半球中高纬度地区的增温最强[13-16]，辽西处于强增温区域，初步分析表明该地区的气候具有向暖干化发展的趋势[17-20]。这种影响归根到底是由地表水分状况的变化所造成的，而这种变化是多种气候要素综合作用的结果，而不仅仅是温度或者降水。

辽宁西部地区由东南向西北气候由温带的半湿润向半干旱过渡[21]。本地区属我国气候变化最敏感的区域之一，变暖幅度远远大于全球和全国的平均增温幅度，而气温升高会使水分循环加快，也会使地表（包括植被）及水体蒸发蒸散加强，从而有利于干旱趋势的发展。在此背景下，研究其气候干湿状况如何变化非常必要，且对预测该区域未来气候的干湿变化也具有一定的理论价值。此外，由气候变化引起的水资源短缺是农业生产防灾减灾的重要研究课题,而正确评价和认识由于辽宁西部地区的气候变暖而导致的该区域水资源的时空变化特征和规律，是合理利用现有水资源、趋利避害的基础。

收稿日期：2006-02-14 ； 改回日期：

基金项目：科技部社会公益类项目（2002DIB20069）；辽宁省自然科学基金项目（20042041）共同资助.

作者简介：孙凤华(1963-)，女（汉族），辽宁沈阳市人，副研究员，主要从事气候变化与生态环境研究。

E-mail:sfh3910839@

以往对中国干湿状况的研究[3，4]也涉及到本地区，但基本使用国家基本基准气象站资料，使用辽宁站点一般在20个左右，辽西站点更是少之又少,对该区域的分析比较粗略，满足不了服务于当地的农业生产和生态环境建设的需要。鉴于此，本文将以更为详尽的数据，采用干燥度指数、蒸发比等多种干湿指标并结合本地的气候和地理状况，在10年际尺度上详细地研究了其半干旱半湿润分界线的波动情况，从宏观上探讨界线波动的可能原因，以期对本区域气候的干湿变化及其影响因素有一个全面而又详细的了解。

1 资料与方法

1.1 资料

基于气候带波动研究需要，使用资料扩大了范围，月温度、降水、湿度、风、日照等为全省52个气象观测站资料，除个别站点观测年代太短剔除外，基本包括了区域内所有的气象站（包括国家基准基本站和一般站）。年平均气温和年降水量数据使用了整个东北（东北三省和内蒙古东部）120站。研究区域为东经118.5°～126°，北纬38°～44°，研究区域及资料站点分布情况见图1(略)。

由于我省大多数测站是在50年代陆续建起来的，60年代初基本全部建设完成，且为增加研究的可靠性尽量不使用插补资料，研究时段确定为1961年～2004年。使用的要素有年和月平均的气温、水汽压、风速、日照百分率和年降水量等，资料来源于辽宁省气象局。

1.2 研究方法

采用一元回归、趋势系数等方法分析气候变化趋势。

在以往有关干湿气候区划和干湿气候分类研究中，使用了多种干湿指标。归纳起来主要有3种：一是直接使用年降水量划定分界线。在全球气候变暖的背景下，这种方法可能不能真实反映气候变化较显著的地区的干湿变化。因为降水本身的变化和气温升高加大蒸发量等诸气象因素都影响到某一区域的干湿状况；二是使用干燥度指数（D=E/R ）或湿润度指数，两者互为倒数。它们是建立在大气水分平衡方程基础之上，能较为客观的反映实际气候的干湿状况。三是使用蒸发比，既地面实际蒸发量与蒸发力之比。这种方法实际上就是以实际蒸发量代替了第二种方法中的降水量，由于实际蒸发量相当于降水量与径流量的差值，更能代表实际地面供水水平。这一指标对于径流量较大的高原山地地区更为适用。根据所研究区域的地理环境和气候状况，本文选用了第二项指标做为干湿气候指标进行分析。

潜在蒸散量采用改进的Penman 计算公式计算，即：

其中：

该式为McCulloch 在Penman 公式原型基础上，根据Ripley 认为Δ与γ随海拔高度、R a 随纬度不

同有明显变化的研究结论而改进。张新时先生在1989年又改进了γ和R a 的计算方法，

使得该模型适用于任何海拔高度、任何纬度的地区[22-23]。式中符号意义：T a -绝对温度；φ-纬度；h-海拔)]

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