吉林省40年来气温和降水的变化

　第 8卷　第 2期 应 用 气 象 学 报 Vol . 8, No. 2　 　1997年 5月 QUART ERLY JOURNAL OF APPLIED M ETEOROLOGY May 1997　 吉林省 40年来气温和降水的变化X 廉　毅　　安　刚　　王　琪 (吉林省气象科学研究所, 长春 130062) 倪超玉　　袭祝香 (吉林省气候中心, 长春 130062) 提　　要 选用吉林省有代性的 10个测站, 用功率谱其 40年来季节降水和气温趋势变 化. 结果表明, 吉林省气候短周期变化与东亚季风的年际振荡准 3. 5 年 ( QTO )和准 2 年 ( QBO )周期基本是一致的. 10年际季节气温变化表明, 冬季较 50 年代明显变暖, 升温 2℃左 右, 而夏季升温较弱, 但与 50～70 年代的夏季低温周期相比, 80年代以来则进入一个相对暖 的周期. 夏季副热带季风进退对吉林省的夏季气温和降水影响很大. 关键词: 气温　降水　振荡周期 引　言 吉林省地处中纬度, 位于 40°45′～46°10′N , 东有长白山与日本海毗邻, 总地势由东 部海拔 2700 m 下降到西部大兴安岭脚下的130 m, 其间为广大的松辽平原, 平原区与山 区面积比率约为 1∶1. 5, 也是我国高度差较大的省份之一. 吉林省位于我国东北区中 部, 属大陆温带季风气候区[ 1] , 冬夏温差很大. 董敏利用美国国家气象中心( NMC)的格 点风资料对全球及热带平均环流研究表明[ 2] , 吉林省 850和 1000 hPa 水平流场盛行风, 冬季为西北风, 夏季为西南风. 陈隆勋等对于东亚季风气候年际振荡特征, 已做了专门 论述, 并将这种气候振荡对吉林省的影响进行了抽样分析 [ 3] . 本文选用了有代表性的白 城、双辽、前郭、三岔河、四平和长春(代表中西部松辽平原区) , 吉林、通化、松江和延 吉(代表东南部山区)等 10个测站, 用功率谱方法[ 4]分析其 40年左右季节降水总量和季 节平均气温趋势变化. 并试图从观测入手分析吉林省气候低频振荡与东亚季风年际振荡 的关联, 从而为深入了解吉林省气候变化规律提供一种途径, 亦便于与我国季风气候显 著的省份进行比较, 使我国季风气候研究更细划一些. X 吉林省科委 1995年度重点课题资助项目. 1996-04-08收到, 1996-06-26收到修改稿. 1　降水季节总量的年际变化主要特征 1. 1　夏季降水总量年际短周期振荡特征 从 10个测站的夏季( 6～8月)降水总量功率谱分析, 有 7个站年际振荡以准 3. 5年 ( QTO)为主, 其次是准 2年( QBO) , 均通过 95%信度检验. 从图 1可见, 四平、长春、 通化和延吉等 4个站 QTO 是最显著的, 余下的周期还有 5年左右、准 2年、7年左右和 11年左右. 夏季降水总量是东亚季风最主要的特征量之一, 吉林省上述 10个站年际振 荡周期与东亚季风年际振荡周期是相同的. 图 1　夏季降水总量功率谱( a) 四平 ( b) 长春 ( c) 延吉 ( d) 通化(实线为功率谱周期, 虚线 为通过 95%信度检验值) Fig . 1　Power spectrum o f t otal pr ecipitation in summer at ( a ) Siping ( b) Changchun ( c ) Yanji, and ( d ) Tonghua ( solid l ine: power spectr um, dash ed l ine: 95% conf idence) 1. 2　冬季降水总量年际振荡特征 功率谱曲线表明吉林、通化、白城、延吉和双辽 QBO最为显著. 长春和四平也具有 QBO 特征, 信度也通过 95% , 但功率谱值较小, 主周期则表现为 11年( QEO) . 10个测 站有 7个测站功率谱信度通过 95% , 它们亦仍有Q TO 特征, 但功率谱值较小(图略) . 1. 3　春、秋季降水总量年际振荡特征 由 10个站的春季和秋季降水总量的功率谱分析, 可以得出 7年和 11年( QEO)振荡 为主要周期的特征. 1. 4　夏季降水总量 10年际的变化特征 198　　　　　　　　　　　　　　应　用　气　象　学　报　　　　　　　　　　　　　　　8卷 10个测站夏季降水总量 10年际的变化表明, 90年代以来绝大多数站的降水量比 50 年代减少了 20～70 mm(见表 1) . 70年代和 90 年代前期均相对处于少雨期, 但 1994、 1995年两年夏季吉林省中南部某几个地区集中暴雨的强度却陡增, 仍然造成东辽河和 第二松花江上游的洪涝灾害. 从图 2( a )可见, 以长春为代表的吉林省中部平原夏季降水 总量的年际变化及时间序列拟合趋势表明, 70年代前多雨年占主导地位; 而 70 年代和 90 年代少雨年占主导地位. 从图 2( b)可见, 以通化为代表的吉林省中南部长白山区夏 季降水总量的年际变化及时间序列拟合趋势表明, 它与长春的情况基本一致, 但唯独 1995年夏季降水总量剧增, 造成了建国以来罕见的集中暴雨洪峰灾害. 其成因是西北太 平洋副高脊线北跳到 30°N 以北且持续了近二周的时间, 其后部辐合带较强的上升运动 区与副热带季风暖湿气流( 850 hPa 上 Hse值为 348 K)锋生区相叠置, 引发了吉林省中南 部 4场持续性和重复性大暴雨[ 5] . 而位于吉林省西部的白城, 1995年夏季降水量则陡降 为 113 mm(见图 2( c) ) , 反映了 1995年吉林省夏季降水时空分布差异是十分显著的. 表 1　吉林省 10 站 1951～1994 每 10年夏季降水量(mm) Table 1　Ten-year averaged summer rainfall(mm ) of 10 stations in Jilin during 1951～1994 1952～1960 1961～1970 1971～1980 1981～1990 1991～1994 平均 90 s- 50 s 白城 317 325 279 317 302 309 - 15 前郭 * 346 314 282 326 350 318 4 三岔河 * 417 343 318 379 379 362 - 38 四平 459 415 394 432 407 432 - 52 双辽 * 364 320 288 333 353 326 - 11 长春 430 416 355 421 407 405 - 23 吉林 488 420 382 440 442 432 - 46 通化 541 529 524 533 469 526 - 72 延吉 * 288 327 305 338 293 314 5 松江 * * 435 399 393 413 413 404 - 22 　注: * 资料从1954年开始 * * 资料从 1959年开始 1. 5　东亚副热带季风对吉林省夏季降水的影响 陈隆勋等指出, 1979年 6月影响我国大陆的季风主要有两支, 一支是来自印度和孟 加拉湾的西南季风, 另一支是副热带高压西侧转向的西南季风, 两支气流各附有一个 Hse 大值带[ 6] . 吉林省主要受副高西侧转向的西南季风影响, 选定 850 hPa 上 336～340 K 的 Hse作为影响吉林省副热带夏季风的前沿. 作了 1985年 5～9月沿 120°E 和 110°E 附近的 850 hPa 上二张 Hse候平均时空剖面图, 并与文献[ 2]所作的 1979年 4～10月沿着 110°E 850 hPa候平均 Hse时空剖面图(图略)相比较发现, 1979年吉林省夏季气温稍低且降水 少, 而 1985年吉林省夏季气温比 1979年稍高, 大多数测站夏季降水是建国以来的极大 值或次极大值年(见图 2) . 另外还发现, 1979年 336 K 线越过 40°N 有 1候, 最北界到达 43°N, 而 1985年 336 K 线越过 40°N 却有 11个候, 最北界超过43°N (图略) . 1985年沿 120°E 的剖面图(见图 3)表明, 336 K线从 7月第 2候开始已明显进入吉林省境内, 接近 长春南部 43°N 附近, 7月第 5候已越过长春并持续到 7月第 6 候, 340 K 线在 7月第 5 候到达吉林省南部(与沈阳同一个纬度) . 1985年 7月第 2候到 8月第 2候, 吉林省共降 5场暴雨, 高值的 Hse为其输送了充沛的暖湿气流. 1992期　　　　　　　　　　　廉　毅等: 吉林省 40 年来气温和降水的变化　　　　　　　　　　　 图 3　1985 年 5～9 月沿 120°E 附近 850 hPa Hse候平均时空剖面图(细实线为等 Hse线, 间隔 为 4 K) Fig . 3　Cross-section o f 5-day averaged Hse over 850 hPa along 120°E dur ing May-Septem- ber , 1985 ( interval: 4 K) 另外, 还计算了 1951～1980年各年夏季风强度指数 SMI [ 6]与吉林省几个测站夏季 降水相关系数. 结果表明, 四平和吉林 2个测站相关系数 0. 43～0. 44, 置信度均在 95% 以上; 长春、白城、通化和延吉相关系数为 0. 31～0. 35, 置信度均在 90%以上. 可以看 200　　　　　　　　　　　　　　应　用　气　象　学　报　　　　　　　　　　　　　　　8卷 出夏季风强度指数 SMI 与吉林省的夏季降水相关较好. 2　冬夏季气温的年际变化主要特征 2. 1　冬季升温明显, 夏季升温微弱 由 10个测站40年左右季平均气温10年际变化(见表2和表3)可见, 1991～1994年 冬季平均气温( 12～2月)比 50年代大都上升了 2℃左右(除松江反而下降外, 因 50年代 资料短, 缺少可比性) , 吉林省中西部平原地区大都比东部升温明显; 夏季平均气温 1991～1994年同 50年代相比上升幅度则小得多, 大都在 0. 5℃范围内(除西北部白城反 而下降外) . 夏季升温幅度比冬季约小 3倍. 从表 2和图 4( b)可知, 50～70年代夏季基 本处于低温期, 30年中有 12年是正距平, 18年是负距平, 而且低温极值年都出现在 50 ～70年代中. 自进入 80年代以后, 相对为一个较暖期, 高温极值年均在其中. 即使是低 温年, 绝大多数距平值小于 0. 5℃, 吉林省中西部平原区基本上没有发生严重低温冷害 灾害. 表 2　吉林省 10 站 1951～1994 每 10 年夏季平均气温(℃) Table 2　Ten-year averaged summer temperature(℃) of 10 stations in Jilin during 1951～1994 1951～1960 1961～1970 1971～1980 1981～1990 1991～1994 平均 90 s- 50 s 白城 21. 88 21. 81 21. 80 21. 83 21. 80 21. 83 - 0. 08 前郭 21. 61 21. 90 22. 02 22. 18 22. 21 21. 98 0. 60 三岔河 21. 16 21. 18 21. 05 21. 29 21. 53 21. 21 0. 36 四平 22. 01 22. 11 21. 95 22. 22 22. 63 22. 12 0. 63 双辽 22. 30 22. 32 22. 18 22. 27 22. 51 22. 29 0. 21 长春 21. 47 21. 51 21. 37 21. 65 21. 94 21. 54 0. 47 吉林 21. 41 21. 41 21. 33 21. 41 21. 69 21. 42 0. 28 通化 20. 69 20. 68 20. 58 20. 73 20. 83 20. 68 0. 14 延吉 20. 04 20. 21 20. 08 19. 98 20. 36 20. 10 0. 32 松江 18. 00 18. 07 17. 99 18. 47 18. 82 18. 24 0. 82 　注: 前郭、三岔河资料从1954年开始, 松江资料从1959年开始 表 3　吉林省 10 站 1951～1994 每 10 年冬季平均气温(℃) Table 3　Ten-year averaged winter temperature(℃) of 10 stations in Jilin during 1951～1994 1951～1960 1961～1970 1971～1980 1981～1990 1991～1994 平均 90 s- 50 s 白城 - 14. 78 - 15. 38 - 14. 74 - 14. 13 - 12. 83 - 14. 59 1. 95 前郭 - 15. 19 - 15. 55 - 14. 54 - 13. 90 - 11. 61 - 14. 45 3. 58 三岔河 - 16. 11 - 16. 78 - 15. 61 - 15. 35 - 14. 49 - 15. 81 1. 62 四平 - 13. 00 - 12. 88 - 11. 63 - 11. 27 - 10. 36 - 12. 03 2. 64 双辽 - 12. 90 - 13. 64 - 12. 66 - 12. 22 - 11. 29 - 12. 71 1. 61 长春 - 14. 08 - 14. 46 - 13. 25 - 12. 77 - 11. 81 - 13. 48 2. 27 吉林 - 15. 11 - 15. 76 - 14. 67 - 14. 78 - 14. 47 - 15. 03 0. 64 通化 - 13. 67 - 13. 97 - 12. 32 - 12. 11 - 10. 51 - 12. 79 3. 16 延吉 - 12. 21 - 12. 65 - 12. 03 - 11. 50 - 10. 34 - 11. 94 1. 87 松江 - 14. 10 - 16. 49 - 15. 89 - 15. 52 - 14. 52 - 15. 70 - 0. 42 　注: 前郭、三岔河资料从 1954年开始, 松江资料从1959年开始 2012期　　　　　　　　　　　廉　毅等: 吉林省 40 年来气温和降水的变化　　　　　　　　　　　 图 4　长春冬、夏季平均气温年际变化曲线与时间序列拟合 ( a) 冬季 ( b) 夏季　( 斜实线 为时间序列拟合) Fig . 4　Inter annual var iation of av erage temperat ur e at Changchun in ( a) w inter and ( b) sum mer ( t ill ed line: fit t ing line) 2. 2　长春和延吉两站的冬、夏季平均气温特征 从功率谱计算表明, 夏季平均气温以 3年为主要振荡周期, 仍具有准 3. 5年( QT O) 周期特征, 2～3年的短周期振荡也较明显, 5～6年为稍长周期振荡(见图 5( a) ( c) ) ; 从 图 5　长春和延吉夏季、冬季平均气温功率谱 ( a) 长春夏季 ( b) 长春冬季 ( c) 延吉夏季 ( d) 延吉冬季 Fig . 5　Power spectrum o f aver age temperat ur e at Changchun ( a ) summer ( b) w inter and at Yanji ( c) summer ( d) w inter 202　　　　　　　　　　　　　　应　用　气　象　学　报　　　　　　　　　　　　　　　8卷 图 5( b) ( d)可见, 冬季均以 QTO 为主要年际振荡周期, QBO 亦较明显, 以上周期均通 过 95%信度检验. 3　结　论 ( 1) 以冬季气温、夏季降水作为季风显著的气候特征量的功率谱分析表明, 吉林省 有代表性的 10个测站均具有 QBO 和 QTO 特征, 冬季气温和夏季降水总量均以 QTO 为主要振荡周期, 其次是 QBO, 均通过 95%以上的置信度检验, 与东亚季风年际振荡主 要特征量是完全一致的. 它揭示了吉林省气候年际振荡周期主要受东亚季风影响, 也表 征了大气中两种甚低频振荡 QT O和 QBO 对吉林省气候变化趋势影响是很明显的. ( 2) 近 40年气候观测资料表明, 吉林省与北方各省一样, 冬季变暖较 50年代明显, 升温约 2℃左右. 而夏季升温较弱, 大都在 0. 5℃以内, 比冬季升温幅度约小 3倍. 但与 50～70年代的夏季低温周期相比, 80年代以来则进入一个相对暖周期, 高温极值年均 在其中. 到目前为止, 还未出现过全省大规模的严重的夏季低温冷害年, 为吉林省粮食 增产提供了良好的气候背景. ( 3) 近 40年气候资料还表明, 吉林省夏季总降水量在 70年代及进入 90年代以来相 对处于少雨期, 但 1994、1995两年夏季出现集中暴雨的强度在松花江上游和东辽河却陡 增, 仍造成第二松花江上游和东辽河的洪涝灾害, 也使吉林省降水在 1995年南北分布差 异十分显著. 经初步分析 1995年的洪涝与西北太平洋副高脊线偏 30°N 以北并在经向的 准双周期低频振荡有关. ( 4) 吉林省夏季降水总量年际振荡主要原因之一, 是受夏季副高西侧转向的西南季 风影响, 其主要标志是以 850 hPa 候平均图上 336 K 作为西南副热带季风的前沿, 入侵 的纬度越北且时间维持长, 表明吉林省夏季易多雨(如 1985年) , 反之, 则降水少, 气温 也不高(如 1979年) . 夏季风强度指数 SM I 与吉林省测站夏季降水总量相关较好. 参 考 文 献 1　周琳主编. 东北气候. 北京: 气象出版社, 1991. 246. 2　董　敏. 东亚季风的大尺度环流背景. 见: 陈隆勋等著. 东亚季风. 北京: 气象出版社, 1991. 1～5. 3　陈隆勋, 朱乾根, 罗会邦, 等. 东亚季风. 北京: 气象出版社, 1991. 211～212. 4　黄嘉佑, 李　黄. 气象中的谱分析. 北京: 气象出版社, 1984. 5　廉　毅, 孙　力, 高枞亭. 1995年 7月末至 8月上旬吉林省丰满流域上游特大重复暴雨灾害成因初步分析. 长 春: 吉林科学技术出版社, 1996. 6　陈隆勋, 朱乾根, 罗会邦, 等. 东亚季风. 北京: 气象出版社, 1991. 171～175. 2032期　　　　　　　　　　　廉　毅等: 吉林省 40 年来气温和降水的变化　　　　　　　　　　　 VARIATIONS OF TEMPERATUER AND PRECIPITATION DURING THE LAST FORTY YEARS IN JILIN PROVINCE Lian Yi　　An Gang　　Wang Qi ( J ilin R esear ch Institute of Meteor olog ical S cience, Changchun 130062) Ni Chaoyu　　Xi Zhuxiang ( J ilin Climatic Center , Changchun 130062) Abstract Using data set of ten representat ive stat ions in Jilin Prov ince for 40 year s and the pow er spect ral method, the seasonal variat ions o f pr ecipitat ion and temperatur e w ere analy esed, respect iv ely . The r esults show that the period of a short-term climat ic change in Jilin is almost consistent w ith that of the interannual o scillat ion o f quasi-3. 5- year ( QTO) and quasi-biennial ( QBO ) of East Asia monsoon. Furthermore, it is found that the seasonal temperatur e got w arm clear ly about 2℃ higher than that of the 1950s in w inter , but w eakly in summer. As compared w ith the low temperature period in sum- mer from the 1950s to the 1970s, the temperature w as a r elat ive w arm during the per iod of 1980s. Also, progr ession or ret rog ression of subtropical summer monsoon has a g reat effect on the temperature and precipitat ion of the summer in Jilin. Key words : T emperature　Precipitat ion　Oscillation period 204　　　　　　　　　　　　　　应　用　气　象　学　报　　　　　　　　　　　　　　　8卷