气候变化背景下青海干热风变化特征研究

2024年1月16日发(作者：闵惠芬)

＠　乞候研究《≥　气候变化背景下青海干热风变化特征研究　胡玲　汪青春２　李凤霞１　刘宝康１　苏文将　（１．青海省气象科学研究所，西宁８１０００１；２．青海省气候中心，西宁８１０００１）　摘要：基于青海省５６个气象站１９６１　２０１０年５０年气象资料对干热风的发生日数、空间分布及其变化特　征分析表明：青海高原干热风主要分布在柴达木盆地且以小灶火为高发地。其次为东部农业区且以循化为　高发地；近５０年来干热风日数、强度均呈逐年上升趋势，２００１～２０１０年年平均达到２９站次，分别较２Ｏ世纪　６０、７０年代偏多１７站次和ｌ１站次：近年来平均最高气温的明显升高与相对湿度逐年减小是干热风日数增　多的主要原因　关键词：青海；干热风：气候变化：响应　引　言　定风力影响而减产称为高温低湿型干热风：另一种　是由于雨后高温．使小麦青枯称为雨后热枯型干热　气候变化既是当今国际社会普遍关注的全球性　问题．也是关系到环境保护和社会可持续发展的重　大现实问题　青海省作为青藏高原的主体部分是我　国乃至东亚气候与环境变化的“敏感区”和“脆弱　风　干热风等气象灾害对全球变暖的响应表现更为　突出和敏感．已成为气候变化研究中的重点和热点　问题之一（邓振镛等，２００９）。干热风危害的实质是高　温、低湿引起农作物生理干旱，风加重了危害的程　带”．气候条件及其变化对水资源、生态环境、农牧业　生产、交通、能源和重大工程建设等敏感行业具有十　分显著的影响　研究表明．１９６１—２０１０年青海省年平　度。青海高原农业区主要分布在西部的柴达木地区　及东部地区．是青海高原作物受干热风灾害最严重　的地区　随着气候变暖干热风气象灾害逐步增加．其　主要发生在７、８月，此时正是小麦抽穗、灌浆和乳熟　的关键时期　干热风的发生可强烈破坏小麦的水分　均气温呈明显升高趋势　年平均气温的阶段性变化　极其明显，２０世纪６０年代至８０年代中期为冷期。８Ｏ　年代后期至２１世纪１Ｏ年代为暖期．尤其是２０世纪　９０年代末期至２１世纪ｌ０年代增温尤为明显　近５０　年来，全省年平均气温升温率为Ｏ．３７℃／１０年。明显　高于近５０年全球、全国每１Ｏ年０．１３℃、０．２２℃的水　平。其中，东部农业区、三江源区、柴达木盆地、环青　海湖区气温变化率分别为０．２７　／１０年、０．３６ｃＣ／１０　年、０．４２℃／ｌ０年、０．３６￣／１０年，柴达木盆地是青海省　平衡和光合作用，使小麦灌浆过程受阻，青枯逼熟．　影响小麦灌浆成熟．千粒重明显下降．导致小麦严重　减产　本文利用青海省现有的５６个气象站１９６１—　２０１０年５０年气象资料，统计分析了干热风气象灾害　发生发展的日、月、季动态和空间分布以及频次和强　度变化特征．探讨了近年来干热风发生频次和强度　变化的主导因子．对趋利避害和防灾减灾具有十分　重要意义　１　资料与统计方法　年平均气温升温率最大的地区（《青海省气候变化评　估报告》编写委员会．２０１２．）。　干热风是一种农业气象灾害。可分两种类型，一　种是作物在生长发育期间．因同时受高温、低湿和一　１．１　资料及处理　公益性行业（气象）科研专项西北地区旱作农业对气候变暖的响应特征及其预警和应对技术研究（ＧＹＨＹ２００８０６０）“子专　题”气候变暖对西北旱作农业气象灾害的影响及其应对技术对策研究（ＧＹＨＹ２００８０６０２１—０４）　一３２—　

乞使研宠　＠　青海省地方气象灾害标准（ＢＤ６３）规定（青海省　理时遵循以下原则：（１）根据《青海省气象灾害标准》　质量技术监督局，２００１），作物受害的干热风分轻、　ＢＤ６３规定的干热风日气象指标．即满足日最高气　中、重三级指标（表１、表２）。本文统计了青海省现有　温≥３０￣Ｃ．１４时相对湿度≤３０％以及１４时风速≥　的５６个气象观测站１９６１—２０１０年日极端最高气温、　３ｍ／ｓ为一个干热风气象日数。（２）干热风的统计以一　１４时相对湿度和１４时风速等资料．在资料统计处　次满足干热风气象条件的日数为一次进行计算。　表１　青海省地方气象灾害标准（ＢＤ６３）作物受害的干热风分级指标　分级指标　轻　由　作物受害症状　叶子轻度调萎、变色、灌浆轻度受阻。　叶片及茎黄或青枯，颖壳变白、灌浆受阻，千粒重下降。　茎秆和叶片青枯，种子不能正常灌浆、秕粒，千粒重很低。　重　１．２统计分析方法　ＺＳ＝（Ｔ一３Ｏ）＋（３０一Ｈ）＋Ｆ　（３）　１．２．１气候趋势系数和倾向率　式中．ＺＳ为干热风指数，Ｔ为日最高气温、Ｈ为１４时　　引入气候趋势系数和气候倾向率来研究干热风　相对湿度、Ｆ为１４时风速。Ｅｔ的线性倾向趋势和变化幅度『９１。气候趋势系数表　示为：　Ｅ（ｘ　一　）一　（ｉ一　）．　　文中的描述性统计、气候趋势系数、气候倾向　率、统计检验分析利用ＥＸＣＥＬ电子表格的数据分析　１　（　）　而芝（ｆ～　）　　）　工具完成　２结果与分析　式中：Ｒ为ｎ个时间ｆ年１的气候要素序列与自然数列　候要素值，　为其平均值；Ｒ值的符号反映干热风日　１，２，３，…，ｎ的相关系数；ｉ１为年数；ｘｉ为第ｉ年的气　２．１　干热风日数的空间分布特征　表３是满足日最高气温≥３０ｃＩ＝．１４时相对湿　增多或减少的变化趋势．Ｒ＜０表示干热风日在计算　度≤３０％以及ｌ４时风速≥３ｍ／ｓ的干热风气象条件　时段内呈减少趋势．Ｒ＞０表示呈增加趋势。其变化趋　的各站出现日数　通过对全省５６个台站观测资料的　势的显著程度用相关系数检验法．确定趋势是显著　统计分析．１９６１—２０１０年５０年问全省出现干热风的　的．还是随机振动。将气候要素的趋势变化用一元线　台站只有２５个．共出现干热风１０００站次。　性方程表示为：　（１）ｉ＝Ｏｔ０ＷＯＬ１ｔｉ　图１是青海高原１９６１—２０１０年干热风日空间分　（２）　布图。全省干热风气象灾害日数呈现明显的区域性，　其中，Ｗｉ为干热风要素，ｔｉ为时间（本文为１９６１—２０１０　主要集中在青海高原西北部（含盖整个柴达木盆地）　年），ａ　为线性趋势项，ａｌｘｌ０表示干热风要素的气候　和青海高原东部农业区。柴达木盆地西部及东部地　倾向率．反映气候要素每１０年的变化率。　１．２．２干热风强度指数　区的东南部是干热风灾害的易发区．属于重灾区：尤　其以海东地区的循化、海西地区的小灶火最为严重，　引入干热风强度指数来研究干热风Ｅｔ气象指标　５０年来循化出现了１５０次．占所有干热风日的　的强度变化。干热风指数越大表示干热风强度越重：　１５％，为干热风灾害最多的地区：其次是海西的小灶　反之，越轻。干热风指数表达式为：　火、冷湖分别为１２７次、ｌ１３次，分别占全省所有统　一３３—　

＠　青海气象＞　艺便研宽《》　计干热风灾害日数的１２．７％、１１．３％：尖扎、民和、乐　２．２干热风日数的年代际变化特征　都、格尔木、诺木洪、贵德６站出现次数在７２～８４次　青海高原干热风具有十分明显年代际差异。总　之间．占全省所有统计干热风灾害日数的７．２～８．４％　的变化趋势是干热风气象灾害随年代际变化有所增　之间　盆地东部及海东地区的西北部干热风气象灾　加　表４为各站干热风日数年代际分布。全省５０年　害发生的几率最小．在３３次以下．占全省所有统计　来年均出现干热风灾害的次数为２０站次。６０年代　干热风灾害日数的３．３％以下．干热风不易发生：其　比７０年代少５．４站次、７０年代比８０年代多１．１站　它地区５０年来没有出现过干热风。其中，出现重度　次、８０年代比９０年代少７站次、９０年代比２１世纪　干热风的只有小灶火、冷湖、格尔木、诺木洪、循化、　１０年代少６．２站次　除８Ｏ年代比７０年代减少外．干　乐都、贵德７个台站，共出现２９站次，出现次数分别　热风年际变化表现为明显的增加趋势．湟源最为明　为８次、７次、２次、１次、５次、１次、５次，可见小灶　显：历史上从没出现过干热风日，而２０１０年就出现　火、冷湖、循化、贵德也是重度干热风的高发地。　了２次　２００１年一２０１０年干热风灾害发生日数超出　图２是青海高原１９７１—２０００年３０年平均气温　空间分布图。比较图１和图２可以看出．干热风出现　的分界与年平均气温≥２℃的区域基本吻合。　历年平均值９．８站次　图３是青海省１９６１—２０１０年干热风日的年际变　化趋势图　年干热风日数总的趋势逐年上升，柴达木　盆地１９９９年达到最高值、其次是２０１０、２０００、１９８６　一　年；东部农业区２００６年达到最高值，其次是２０００、　２００１年。全省而言（图略）。２０００年达到最高值，２００１　年次之，随后是２００６、２０１０年。统计分析表明，１９６１—　２０１０年年平均干热风发生次数为２０站次．二十世　纪９０年代中期以后出现次数明显增加．１９６１—１９７０　图１　青海省１９６１—２０１０年干热风出现站次分布图　平均每年为ｌ２站次，１９７１—１９８０平均为１８站次．　１９８１—１９９０平均为１７站次．１９９１—２０００平均为２４站　刍一　图２　青海省１９７１—２０１０年年平均气温分布图　３４——　次．２００１—２０１０平均达到２９站次，增加幅度较大，比　年平均值高出９站次。气候倾斜率为：３．９ｄ／ｌＯａ。既青　海高原干热风平均每１０年增加约４站次：东部农业　区比柴达木盆地干热风日增加速度快．气候倾斜率　分别为：２．４ｄ／ｌＯａ、１．５ｄ／ｌＯａ；柴达木盆地干热风日数　的气候趋势系数Ｒ通过０．１０显著性检验．东部农业　

乞使研究．．一　青海气象　＠　注：　、　分别表示趋势系数达到０．１０、０．Ｏ１的显署性检验。　３５　区及全省干热风日数的气候趋势系数Ｒ均通过０．０１　显著性检验（表５），说明近５Ｏ年来干热风日数的增　加趋势是显著的　图４为青海省１９６１—２０１０年重度干热风日的年　３　至　年代　§　际变化趋势图　年重度干热风日数总的趋势逐年上　升。２０００年达到最高值、其次是２０１０、１９９９、１９８６　年。统计分析表明．１９６１—２０１０年年平均重度干热风　发生次数为０．５８站次．６０年代没有出现过重度干热　风日．７０年代平均每年为０．３站次，８０年代平均为　０．４站次．二十世纪９０年代后期出现次数大幅增加．　篓　重ｉ塞　茔　妻室璧耋至至　§ｉ　§　午代　图３青海省１９６１—２０１０年干热　风日的年际变化趋势图　ａ为柴达木盆地．ｂ为东部农业区　一３５—　

＠　约Ｏ＿３站次。全省重度干热风日数的气候趋势系数Ｒ　通过０．Ｏ１显著性检验．说明近５０年来重度干热风日　数的增加趋势是显著的。　６　一乞候研究　１９９１—２０１０平均每年出现１．１站次。气候倾斜率为：　峰期。具体为：５月份出现的频次仅占总次数的０．９％、６　３％、７月占５０．１％、８月占３８．１％、９月占１．６％。　０．３ｄ／ｌＯａ．既青海高原重度干热风平均每１０年增加　月占９－６Ｏ　５Ｏ　４Ｏ　芭　褂３Ｏ　２Ｏ　ｌｏ　０　墨　寒；　蠢ｚ　０　５ｊｑ　６月　７月８月　９ｊｑ　门份　ｇ葛譬２是．。　０　０　０∞…器　①０　０　０　０∞８鲁兽窨　０　０　０　０　∞∞　⑦图５　青海省１９６１—２０１０年各月　发生干热风日频率分布图　年代　图４青海省１９６１—２０１０年重度　干热风日的年际变化趋势图　表６为青海省１９６１—２０１０年出现干热风天数。　大多地区干热风出现在７、８月份．少数地区５、９月　份也可出现　最早出现在５月份的地区只有格尔木、　２－３　干热风日数的月变化特征　图５给出了青海省１９６１—２０１０年各月干热风出　循化、乐都、同仁、尖扎５站；最晚出现在９月份的也　现日数的频率分布图。青海省干热风灾害分布在每年　只有循化、民和、同仁、尖扎、贵德５站。可见发生时　５．９月份，主要集中在７—８月．７月份是干热风灾害高　段最长的地区是循化、同仁、尖扎５－９月均有出现。　表６青海各站干热风日数的年内分布（日数）　一３６—　

乏候研究　２．４干热风强度指数的变化特征　＠　达到０．００１的显著性检验。青海省１９６１—２０１０年６—８　图６是青海省１９６１—２０１０年干热风强度指数变　月平均气温年际变化趋势（图略），升高也是明显的．　化图。干热风强度有逐年增大的趋势．但盆地和东部　柴达木盆地气候倾向率为０．３６Ｃｏ／１０ａ．气候趋势系数　农业区近５０年变化的阶段性特征不仅相同　柴达木　Ｒ为０．６６７，达到０．００１的显著性检验：东部农业区气　盆地１９６１—２０１０年年平均干热风强度指数为２１．二　候倾向率为０．２２　Ｃｏ／１０ａ．气候趋势系数Ｒ为０．４１５．　十世纪８０年代最高为２５．５。６Ｏ年代最小为１２．５。干　达到０．０１的显著性检验。这说明．近５０年来柴达木　热风强度指数最大的３年，分别是１９８６（７１．１）、１９９９　盆地和东部农业区气温的逐年升高是极显著的　（６７．５）和２０１０年（８０．８）。东部农业区１９６１—２０１０年　干热风出现日数与平均气温变化具有一致性　年平均干热风强度指数为１５．５．二十一世纪前１０年　最高为２８．８．二十世纪８０年代最小只有８．６　干热风　强度指数最大的３年。分别是２００６年（７１．１）、２００１　年（６７．５）和２０００年（４７．４）。近５０年干热风强度指数　逐年增大的趋势东部农业区要大于柴达木盆地　柴　达木盆地干热风强度指数的气候趋势系数Ｒ＝０．１８９．　未达到０．１的显著性检验．东部农业区干热风强度指　数的气候趋势系数Ｒ＝０．２８８．达到０．０５的显著性检　验．说明近５Ｏ年来柴达木盆地干热风强度的变化趋　势并不显著．而东部农业区干热风强度的增强是显　著的　ｍ　图６青海省１９６１—２０１０年干热风强度指数变化图　２．５干热风出现日数对气候变化的响应　图７为青海省１９６１—２０１０年６—８月平均最高气　温年际变化趋势图　两地均在二十世纪９Ｏ年代中期　以后气温明显升高．６—８月平均最高气温柴达木盆　地出现的极值，是在２００１年，次高值出现在２００６年；　而东部农业区极值出现在２００６年．次高值出现在　２０１０年　柴达木盆地１９６１—２０１０年６—８月平均最高　气温变化气候倾向率为０．３５Ｃｏ／１０ａ．气候趋势系数Ｒ　为０．５９２．达到０．００１的显著性检验。东部农业区气　候倾向率为０．３１　Ｃ￣／１０ａ．气候趋势系数Ｒ为０．４９７．　即随着平均气温的升高．干热风发生的几率增大　随　着气候变暖．日最高气温≥３３ｑＣ的日数呈增加趋势．　重度干热风发生的几率大大增加且强度加重．整个　二十世纪６Ｏ年代没有发生重度干热风、７０年代发生　３次、８０年代发生４次、９０年代和２１世纪１Ｏ年代均　发生了１１次重度干热风　互２６　娲２５　嘣　２３　塞２２　暑２ｌ　譬　譬暑　＝：：　嚣　：。ｏＯ＝譬　詈苫罟苫暑詈　２２宝宝竺２２２　２２三三三２２昌昌暑昌昌　年代　至萋鋈量璧堡璧鐾萋霎至萋蔓嚣鸯鸯謇　年代　图７　青海省１９６１—２０１０年６—８月　平均最高气温年际变化趋势图　ａ为柴达木盆地．ｂ为东部农业区　图８为青海省１９６１—２０１０年６—８月降水量年际　变化趋势图。柴达木盆地近５０年来６—８月降水量出　现稳定增加的趋势　柴达木盆地６—８月降水与于热　风出现日数具有较好的正相关关系　其中８０年代为　降水偏多时期，也是干热风发生最为严重时期　统计　表明．６—８月降水量每增加１０ｒａｍ干热风日数增加　２　５ｄ。这似乎与降水形成的空气湿度增加相矛盾．但　由于柴达木盆地四周高山，地形闭塞．越山后的气流　一３７—　

＠　下沉作用明显，是青海省年降水量最少的地区．其　中，中、西部大部在５０ｍｍ以下，察尔汗至冷湖间平　均年降水量不到２５ｍｍ．冷湖只有１６．２ｍｍ．是本省降　水量最少的地区．东部地区．西来气流容易受这一带　地形的抬升作用，年降水量相对较多，德令哈、茶卡、　香日德等地１５０左右ｍｍ。统计分析表明．盆地夏季　７ｏ　０　刚　乞使研究《　一重一划＊邀露　ａ　∞　ｙ＝由ＧＯ５３ｘ＋４０．９６１　Ｒ＇２　ｎ０００６　Ｏ　Ｏ　Ｏ　Ｏ　Ｏ　Ａ．．．　●　．．）　ｊ【　】ｆ◆　襄爱容暴謇誊害容蒙璧吾荟容量善誊謇　一一　Ｈ　Ｈ一一年专　Ｖ＝－０　０３２６ｘ＋６２．９７３　气温越高其降水过程强度越大．降水过程降水量增　加．但盆地蒸发量是降水量的约５０多倍．降水结束　ｂ【　：１．１ｆ　蔓一∞．ｏ　◆ｊ【　后其过程降水在极短的时间内被蒸发．地表湿度和　空气相对湿度常维持在１０％～４０％之间．使形成干热　风的空气相对湿度条件仍然容易满足　而青海省东　部农业区６—８月降水量变化不明显或略呈减少的趋　势，同时年际变化较大．干热风出现日数与６—８月降　水呈负相关关系　０葛譬２盈　⑦∞∞０　０⑦　葛器　０∞∞高ｇ；８蓦兽害　①０　０　０　０　０　Ｈ　Ｈ　＿一　Ｈ　Ｈ　＿一　Ｈ　年代　翁孽　妻５曩。　５０　０　垂萋重量蔓垂淼重萋塞蠢蚕奏　图９青海省１９６１—２０１０年６—８月　平均相对湿度年际变化趋势图　ａ为柴达木盆地．ｂ为东部农业区　式正好相反．即干热风日数明显增加而平均风速明　显减小　同时．两地６—８月平均风速绝大多数情况下　均在３ｍ／ｓ．说明风速的变化不是近年来干热风日数　增多的原因。但是，这种相反的变化说明．由于风速　的明显减小．造成统计的满足干热风的日数比实际　发生的干热风灾害的日数少．而由于气温的升高实　际发生干热灾害的几率可能更大．因为有时高温低　湿天气出现的时候。１４时处于静风状态。小麦同样　也会受到伤害（孔德胤等．２００２）。　４．　９　萄４・　匿３．　３．　’　２．　∞　至萋萋墨至墨量星塑墅蚕茧室蚕蚕嚣奏　年代　３．　＼　彦　涵２．　萎ｚ．　妻　．　ＣＯ　占Ｉ．　垂至萋萤墨受曼墼璧塑重萤童奏嚣薰奏　年代　图１Ｏ青海省１９６１—２０１０年６－８月　平均风速年际变化趋势图　ａ为柴达木盆地．ｂ为东部农业区　

候研究　３结论　．．一　青海气象　＠　网孔德胤，张喜林，李金田等．２００２．利用海温与　①青海高原干热风气象灾害的发生具有明显的　地域性。西部主要分布在柴达木盆地．且以小灶火为　灾害高发区；东部主要分布在海东地区．且以循化为　灾害高发区　环流因子制作干热风危害指数预报．内蒙古气象．　（１）：１１－１３．　刘大锋，李海华，吴海镇．２００６．阿勒泰地区干　热风的时空特征及防御对策．新疆气象。ｆ３１：１　１—１３．　②近５０年青海干热风日数总的趋势逐年上升。　特别是二十世纪９０年代中期以后出现次数明显增　［８］青海省质量技术监督局．２００１．青海省地方标　准（ＤＢ６３）．气象灾害标准．１２．　加。２００１～２０１０年年平均达到２９站次．较二十世纪　６Ｏ年代、７０年代、８０年代和９０年代．分别偏多了１７　站次，１１站次．１２站次和５站次。全省平均而言。干　热风平均每１０年增加约４站次　东部农业区比柴达　木盆地干热风日数增加速度更快　③干热风日数与６—８月平均气温变化具有一致　性．近年来平均最高气温的明显升高是干热风日数　增加的主要原因．但二十世纪９０年代中期以来东部　农业区干热风日数增加也与相对湿度逐年减小有一　定的关系　④柴达木盆地和海东青海的主要农业区．６—８　月干热风高发的时段平均风速多在３ｍ／ｓ以下．且呈　明显的逐年减小趋势．说明风速的变化不是近年来　干热风Ｅｔ数增多的原因　本文是根据气象资料统计　的满足干热风标准的干热风出现日数．结果可能比　实际发生的干热风灾害的日数少．而由于气温的升　高实际发生干热灾害的几率可能更大　参考文献　［１］曹玲，窦永祥．１９９７．河西走廊中部干热风气候　特征分析及其预报方法．干旱地区农业研究，ｆ３１：９６—　１０２．　『２１陈云峰，高歌．２０１０．近２０年我国气象灾害损　失的初步分析．气象。ｆ２）：７６—８０．　［３１邓振镛，张强，倾继祖等，２００９．气候暖干化对　中国北方干热风的影响．冰川冻土．３１　ｆ４）：６６４—６７１．　［４］邓振镛，张强，徐金芳等．２００９．高温热浪与干　热风的危害特征比较研究．地球科学进展。２４ｆ８１：８６６—　８７３．　【５】胡玲，郭卫东，王振宇．２００９．青海高原雷暴气　候特征及其变化分析。气象，３５（１１）：６４—７０．　［９］《青海省气候变化评估报告》编写委员会．　２０１２．青海省气候变化评估报告．北京：气象出版社．４．　『１０祁贵明。汪青春．２００７．柴达木盆地于热风气　象灾害分布规律及对气候变化的响应．青海气象，ｆ２）：　２０－２４．　ｆ１　１１时兴合，李生辰，李栋梁等．２００８．青海湖周边　年代际气候振动及其对青海高原气候变化的响应．中　国沙漠．２８（５）：９３１—９３９．　［１　２］汪青春，张国胜，李林等．２００４．柴达木盆地近　４０ａ气候变化及其对农业影响的研究．干旱气象．２２　（４）：２９－３３．　ｆｌ３１杨菁，樊萍．１９９７．干热风危害及其防御对策．　青海科技．ｆ１）：２３—２６．　ｆ１　４１周泽民．１９９６，随州市干热风发生规律及防御　对策初探．气象，ｆ４）：５　１—５４．　一３９—