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气候变化的原因及变化趋势范文1
关键词：渭河关中地区，MannKendall检验；趋势分析；年内分配；变化成因
中图分类号：P333.1文献标志码：A文章编号：16721683（2016）06003306
Variation and reason analysis of temperature and precipitation of Weihe River in Guanzhong area in the last 60 years
DONG Qingqing1，2，WANG Huixiao1
（1.College of Water Sciences，Beijing Normal University，Beijing 100875，China；
2.Yellow River Zouping Bureau，YRCC，Binzhou 256200，China）
Abstract：The identification of changes and reasons for hydrological factors has practical significance for resource utilization and the ecological health of river basin.Based on the data from 1951-2013 of Weihe River in Guanzhong area，the trend and mutation of temperature and precipitation were analyzed with linear regression，MannKendall test，concentration degree and concentration time.The change reasons of temperature and precipitation were elaborated.The results were as follows：（1） The annual average temperature showed a significant increasing trend，with 0.206 ℃/（10a），and winter contributed most.Obvious mutations occurred in the mid1990s for the annual and seasonal mean temperature.（2） The annual precipitation showed an insignificant decrease of about 0.5775 mm per year.Spring and autumn contributed greatly to the downward trend.The mutations were complicated，with varying degrees in each era.The distribution of precipitation was stable，with concentration degree and concentration time remaining at 0.5～0.6 and in July，respectively.（3） The changes of temperature and precipitation were mainly the combined results of natural factors and human factors.Natural factors included solar activity，atmospheric circulation and monsoon impact，and the human factors were mainly greenhouse gas emissions and land cover changes.
Key words：Weihe River in Guanzhong area；MannKendall test method；trend analysis；annual distribution；reason for change
气候变化使水文气象要素发生变化，影响流域生态环境和经济发展。气候变化加速水文循环，水文气象要素等规律已不再随气候季节性变化而呈现出年内/年际间的稳态变化，因此，研究变化环境下流域水文气象要素的变化情况，辨识原因，对认识流域水文规律，科学规划管理资源及保障生态健康具有重要意义。20世纪90年代以来，作为受气候变化和人类活动严重影响的渭河关中地区，用水量增加，流域水资源不断减少，水文特征明显变化，因此分析该地区气候变化趋势，研究突变发生的时间，探究原因[1]，对水资源的优化配置和可持续管理尤为重要。
近年来，已有学者对渭河流域的气温、降水等要素展开研究，和宛琳等[2]通过 MannKendall方法对渭河流域1958年-1999年40年来的气温和蒸散发进行研究，分析两者的时空分布及变化趋势；张宏利等[3]利用累积距平曲线和信噪比法从空间和时间两方面分析了渭河流域1951年-2005年的气温变化特征；姚玉璧等[4]运用线性回归、Cubic 函数的方法分析了渭河源区降水和气温的变化特征，并对水资源变化特征进行分析，以此研究水资源对气候变化的响应；牛最荣等[5]则对渭河流域气温、降水以及径流的变化进行研究，并着重从年际变化、年内变化和空间特征三方面分析径流的变化特征和趋势；黄生志等[6]利用集中度与不均匀系数分析渭河径流年内分配变化，并采用启发式分割法定量分解气候变化与人类活动的影响。上述研究多从年际变化分析水文气象，对各个季节的时空分布规律及其差异性特征则较少关注，且对降水、气温的变化原因鲜有涉及。渭河关中地区位于干旱半干旱地区，加之灌区众多，受人类活动影响显著，水文气象要素季节性变化非常明显，且年内分配不均衡，因此需要对全年及四季水文要素的演变规律进行深入分析，并探讨其变化原因。
本文采用渭河关中地区11个气象站1951年-2013年的气温和降水资料，运用线性回归、MannKendall 统计检验、集中度和集中期等方法，对该地区年尺度、季节尺度的气温和降水变化进行统计分析和显著性检验，分析其变化趋势、突变特征以及年内分配，并探讨变化原因。
1数据及方法
1.1数据来源
采用渭河关中地区11个气象站1951年-2013年的降水量和气温资料，包括洛川、铜川、天水、宝鸡、武功、西安、华山、略阳、佛坪、镇安，各气象站位置分布见图1。数据资料由中国气象科学数据共享服务网（已经过初步质量控制）下载，并将气温和降水数据处理为全年、春、夏、秋和冬季五个序列，即1月-12月、3月-5月、6月-8月、9月-11月以及12月-翌年2月，分别从年尺度和季节尺度进行趋势分析和突变检验。
2.1.3气温变化原因分析
60年来渭河关中地区气温呈增加趋势，冬季增温尤为明显，气温的突变主要发生在20世纪90年代以后，变化原因主要有自然因素和人为因素。
在全球气候变暖的大背景下，渭河关中地区作为全球增温的组成部分，其气温变化与全球气温变化的趋势基本一致。目前一般认为大气中温室气体浓度的增加，是20世纪全球气候变暖的主要原因[14]。该结论是通过考虑自然强迫因子―例如太阳活动和火山活动，与人类排放温室气体（作为人为因素），对20世纪全球年平均气温的变化进行模拟，利用气候模式检测和归因而得到。当气候模式只考虑自然强迫或只考虑人类活动时，前者模拟不出20 世纪的全球变暖，后者可基本模拟全球变暖趋势，但前50年模拟与观测差异较大；在考虑所有辐射强迫的情况下，模拟与观测的气温变化最为一致[15]。因此，通过以上三种情况对比得出，太阳活动、火山活动和人类因素都对全球气候变暖产生影响，其中，主要原因则是人类排放的温室气体浓度增加[15]。由于大气环流的变异和调整，近50年来中国东部冬季风明显减弱，这也成为引起渭河关中地区冬季气温升高的直接影响因素[16]。
渭河关中地区气温升高同样受到人为因素的影响。 一方面，随着西部经济发展，渭河关中地区人口经济持续增长，温室气体和气溶胶的大量排放，一定程度促进了气温上升；另一方面，地表植被覆盖和土地利用方式的变化同样对渭河关中地区气温变化产生影响。近年来，该地区开展的退耕还林、退耕还草等工程措施，增加林地、草地面积，与之伴随的也有因缺水、城市化导致的植被覆盖的减少，建设用地增加，见表2。这些自然和人类因子或单独作用、或相互结合，影响中国地区地气系统的热量收支，对近地面气温变化造成影响，一定程度上解释了渭河关中地区气温上升现象。
2.2降水变化趋势
2.2.1降水变化趋势分析
对渭河关中地区1951年-2013年的全年及各季的降水序列作趋势分析及突变检测[1718]，该地区年均降水量的最大值和最小值分别出现在1983年和1995年，分别为9748 mm和43417 mm，两者相差54063 mm。年均降水量整体呈现微弱下降趋势，每年约减少0577 5 mm，但拟合度R2值只有0008，减小趋势非常不显著（图4）。
如图4所示，近60年来渭河关中地区降水量总体呈现减少的趋势，降幅为0577 5 mm，而Zc=|-05931|
2.2.2降水变化突变分析
利用MannKendall法对1951年-2013年渭河关中地区年降水量的时间序列进行突变分析，由图5可知，UF和UB曲线的交叉点较气温突变曲线多，且所有点都在置信区域之间。1960年之前的突变点较多，曲线的起伏变化较大；1960年之后的突变点较少，分别是1961年、1968年、2008年和2012年。同时，UF和UB曲线都在临界线以内，说明变化趋势不显著。
从图5还可看出，1961年突变之后降水量呈现波动式变化，在2010年前后又发生突变。有研究表明[19]，随着渭河关中地区资源开发利用，渭北大面积天然林被次生林代替；渭河河谷平原森林植被被农田、经济林、绿化林等取而代之；秦岭北坡在开发后已形成大片的人工经济林、绿化林、农田，以及人工建筑等。下垫面植被覆盖度的改变，影响水文要素分布，对降水的突变产生影响。
图5渭河关中地区降水量的MK突变检验
Fig.5MK mutation test of precipitation in Guanzhong area
2.2.3降水年内分配分析
研究对渭河关中地区的降水的年内分配特征进行分析。采用集中度与集中期为指标，分析渭河关中地区60年来降水量年内分布的特点。如图6所示，渭河关中地区降水的集中度为05左右，说明渭河关中地区的降水相对较为集中。同时集中期主要集中在7月。
渭河关中地区降水的集中度和集中期均没有明显的上升或下降的趋势变化，60年来集中度基本维持在05～06，而集中期也集中在7月，没有出现异常值。可以认为，渭河关中地区60年来的降水量年内分配比较稳定，并没有发生很大的变化。图6渭河关中地区60年来集中度与集中期
Fig.6The degree and time of concentration over 60 years in Guanzhong area
2.2.4降水变化原因分析
渭河关中地区降水整体上呈现下降趋势，但趋势不显著，春季和秋季的下降趋势贡献较大，降水年内分配较为稳定。西北地区，作为气候变暖最明显地区之一，由于气温变暖将导致大气中水汽变化[20]；渭河关中地区位于西北地区东部，水汽在春季和秋季明显减少[20]，使得降水强度降低。有研究表明[21]，在全球变暖影响下，西北东部地区降水量呈减少趋势，这与本研究的降水变化规律一致。林振耀等[22]指出，西北地区降水水汽的来源主要有两方面：一是西风环流，自西边界呈纬向输送；二是源自印度洋的南亚季风。近年来大气环流的调整，西北地区高空风场变化，东部地区的北风增强，来自东南方向的水汽输送则被削弱，这可能是造成西北地区东部降水呈减少趋势的主要原因。这也解释了位于西北地区东部的渭河关中地区的降水减少原因。
同时，人类活动也对降水产生重要影响。一是如宝鸡峡等大型灌区和水库的建设、水土保持、引水灌溉工程等改变了下垫面情况，影响降水量分布；二是由人类活动导致的温室气体排放以及硫化物、气溶胶增加等，增加了区域气候变化的不确定性，从而影响区域降水等水文要素。要全面分析区域气候变化原因，仍需要进行多种要素的综合或定量研究。
3结论
本文利用渭河关中地区60多年的资料，对不同时间尺度的气温和降水变化特征进行趋势分析和显著性检验，并利用集中度和集中期对降水年内分配进行分析，同时探讨了气温、降水的变化原因。得到的主要结论如下。
（1）渭河关中地区年平均气温呈显著上升趋势，增幅为 0.206℃/（10a）。季节上，冬季对该地区气温变暖贡献最大。全年及各季平均气温均发生明显突变，突变时间在20世纪90年代中期，为1995年。
（2）渭河关中地区降水量总体上呈现减少的趋势，每年约减少0577 5 mm，但并不显著。季节上，春季和秋季的下降趋势贡献较大。降水突变点较复杂，在许多年份都有不同程度的突变。降水的年内分配较为稳定，集中度基本维持在05～06，集中期集中在7月。
（3）渭河关中地区气温、降水的变化主要有自然因素和人为因素。自然因素主要有太阳活动、大气环流、季风影响等；人为因素主要是排放温室气体以及改变流域植被和土地利用等，改变下垫面情况，影响水文要素分布。
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气候变化的原因及变化趋势范文2
关键词 气温变化；特征分析；辽宁大连；金州区；1961—2010年
中图分类号 P426.61 文献标识码 A 文章编号 1007-5739（2013）17-0256-03
自然环境的变化，特别是全球气候的变化，日益成为世界各国关注的问题。气候学家对此做了大量的研究，分析表明近40年来我国气温变化十分复杂，与全球增温趋势并不完全一致。增暖只表现在东北、华北和西北西部地区[1]。吉 奇等[2]对东地区北近50年温度研究结果表明，年平均气温趋于升高，各季变化不一。大连市金州区地处辽东半岛南部，东临黄海，西濒渤海，属暖温带大陆性季风气候，有海洋性气候特点，由于处于北半球中纬度地带，一年四季所受太阳辐射比较大，又因为受地理位置一面依山、三面靠海的影响，所以金州区的气候特点是四季分明、气候温和、空气湿润、降水集中[3]。大连专家王秀萍等[4]研究表明，近45年来，无论是年还是季，大连地区年平均最高、年平均最低气温均呈变暖的趋势。气象工作者从不同角度进行相关研究[1-15]，本文在以上的大背景下，依本文参考文献为依据，探讨分析金州区1961—2010年来气温的变化。
1 资料来源与研究方法
1.1 资料来源
本文使用的气象资料为大连市金州区气象局1961—2010年月、年平均气温。以月平均气温资料为基础，形成冬季（12月至翌年2月）、春季（3—5月）、夏季（6—8月）和秋季（9—11月）时间资料序列，然后进行距平化处理，得到年和各季距平序列。距平基于1971—2000年30年的标准值为基础。
1.2 研究方法
采用趋势分析法，对不同气温的时间序列进行趋势分析。对气温资料序列用线性函数T=at+b来进行拟合（t=1，2，…，n），按最小二乘法可得系数a和常数b，其中系数a是趋势项。
a=■
式中，a值的正负表示该积温序列随时间变化的方向，正值表示积温随时间有增加的趋势，负值则表示趋于减小；a的绝对值大小表示变化的快慢程度。把a×10年称作气候倾向率（℃/10年）。
2 金州区气温变化特征
2.1 金州区年气温变化趋势
从图1可以看出，金州区平均气温随时间有明显增温的总趋势，相对于平均气温的年变化，多年滑动平均曲线能够更加清晰地显示出增温时间，由此可知，20世纪80年代中后期气温开始明显上升，在此之前，温度变化保持平稳态势150年平均值为10.7 ℃，变化幅度为1.61 ℃/10年，1961—1986年温度明显偏低，1969年达最小值9.1 ℃，但从1987年起温度开始大幅上升，1999年达到最大值12 ℃，为了更清晰地看出温度开始增长的时间，把50年划为2个部分，即1961—1986年和1987—2010年。在图1中，温度变化很不明显，变化率只有0.02 ℃/10年，平均值为10.3 ℃/10年。较近50年平均值低，由此可见，此段时间是较冷的时期，而在图1中可以看到温度增长趋势非常明显，变化率达0.05 ℃/10年，高于50年的增长率，平均温度11.05 ℃，高于50年平均值。由此可见，金州区变暖期是从1987年开始，至今温度仍在起伏中有增高趋势。金州区年气温变化趋势方程为：y=0.032 3x-53.526。F检验：F=42.91>Faa=7.29，显著水平达到1%。由气候倾向率定义可知，金州区气温变化的倾向率为0.323 ℃/10年。也就是说金州区1961—2010年气温变化为升高趋势，50温度升高了1.615 ℃。
2.2 利用累计距平方法分析气温的突变
累积距平也是一种常用的、由曲线直观判断变化趋势的方法。对于序列x，其某一时刻t的累积距平表示为：■i=■（xi-■），t=1，2，…，n，其中，■=■■xi，将n个时刻的累积距平值全部算出，即可绘出距平曲线进行趋势分析。
累积距平曲线呈上升趋势，表示距平值增加，呈下降趋势则表示距平值减小。从曲线明显的上下起伏，可以判断其长期显著的演变趋势及持续性变化，还可以诊断出发生变化的时间。
分析气温的变化趋势结果，可以得出如下结论：1961—2010年金州区气温增加了1.615 ℃，且以1987年为突增点。从图1明显可以看出，1987年以后的22年平均气温为11.2 ℃，较前24年平均气温高出1 ℃。
金州区气温累积距平曲线（图2），清晰地展示出1961—2010年来经历了1次显著的波动。气温累积距平曲线于1987年发生突变。1987年前气温累积距平曲线呈下降趋势；1987年后气温累积距平曲线开始增长，且上升趋势至今未减。
3 金州区气温的年代际变化
从1960年开始，将金州区每10年划为1个年代，具体如下：20世纪60年代（1960—1969年）、20世纪70年代（1970—1979年）、20世纪80年代（1980—1989年）、20世纪90年代（1990—1999年）、21世纪前10年（2000—2009年）。分别统计每个年代的平均气温（表1）。
金州区气温年代际分析可以看出，金州区气温呈年代上升的趋势，但上升的幅度不同，20世纪60—80年代气温的距平值为负，20世纪90年代开始气温的距平值超过平均值，呈正距平。由表1分析可知，金州区气温在1961—2010年的变化中，20世纪80—90年代气温上升明显，在年代际的变化中，贡献突出。
4 金州区气温的季节变化
本文的季节划分为：春季（3—5月）；夏季（6—8月）；秋季（9—11月）；冬季（12月至翌年的2月）。季平均气温为所在季的3个月气温的平均值。
4.1 春季变化
春季气温在20世纪80年代皆低于平均水平，80年代开始春季温度急剧上升，并且在80年代中期达到最高峰。金州区春季平均气温随时间有明显增温的总趋势，60—80年代低于多年平均水平，80年代中后期气温开始明显上升，在此之前，温度变化保持平稳态势，1961—2010年平均值为9.2 ℃，1971年气温突变，达最小值5.6 ℃，但从1973年起温度开始大幅上升，1985年达到最大值11.5 ℃，1991年以后，温度变化幅度不明显，变化率只有0.02 ℃/10年，平均值为10.2 ℃/10年。由此可见，这段时间气温变化平稳，温度在70年代初和80年代中后期有明显起伏，温度增长趋势非常明显，变化率达0.05 ℃/10年，高于1961—2010年的增长率，平均温度10.2 ℃，高于1961—2010年平均值，金州区变暖期是从1987年开始，至今温度仍在起伏中有增高趋势。金州区春季气温变化趋势方程为：y=0.046 4 x-82.476。经F检验，显著性达到1%。由此得出，金州区春季气候倾向率为0.464 ℃/10年，1961—2010年春季气温升高了2.32 ℃。
4.2 夏季变化
夏季气温在20世纪80年代以前变化不大，其中60年代和70年代温度较低，自80年代以来，气温呈持续上升趋势，且在90年代中期温度急剧上升达到最高峰。
金州区夏季平均气温随时间有明显增温的总趋势，相对于平均气温的年变化，90年代中后期气温开始明显上升，在此之前，温度变化保持平稳态势，1961—2010年平均值为22.8 ℃，1961—1986年温度明显偏低，1964年和1976年达最小值21 ℃，但从1987年起温度开始大幅上升，1997年达到最大值24.7 ℃，70年代后期至90年代前期温度变化很不明显，60年代初期至80年代初期较1961—2010年平均值低，由此可见，这段时间是较冷的时期。可以看出，在90年代初开始温度增长趋势高于1961—2010年平均值，由此可见，金州区变暖期是从1987年开始，至今温度仍在起伏中有增高趋势。金州区夏季气温变化趋势方程：y=0.033 2 x-43.031。经F检验，显著性达到1%。金州区气温夏季气候倾向率为0.332 ℃/10年，由此可知，金州区1961—2010年夏季气温升高了1.66 ℃。
4.3 秋季变化
金州区20世纪60年代秋季气温稍高于平均水平，70年代前期气温低于平均水平，达到最低值，80年代和90年代气温变化不大。
金州区秋季平均气温随时间有明显增温的总趋势，相对于平均气温的年变化，从20世纪60年代开始至21世纪气温没有明显的大起大落，温度在1973年达到最低值8.4 ℃，整体来说，金州区秋季气温1961—2010年来变化不大。金州区秋季气温变化趋势方程为：y=0.029 8 x-46.171。经F检验，显著性达到了5%。由趋势方程可知，金州区秋季气候变化趋势率为0.298 ℃/10年，即1961—2010年金州区秋季温度升高了1.49 ℃。
4.4 冬季变化
冬季气温在20世纪60—80年代低于多年平均水平，自90年代后迅速上升并且在21世纪前几年达到最高值，远远超过了20世纪60年代水平。
金州区冬季平均气温随时间有明显增温的总趋势，相对于平均气温的年变化，80年代中后期气温开始明显上升，在此之前，温度变化保持平稳态势，1961—2010年平均值为-3.3 ℃，1961—1986年温度明显偏低，1969年达最小值 -6 ℃，但从1987年起温度开始大幅上升，2007年达到最大值0.1 ℃，70年代初至80年代初温度变化幅度不很明显，60年代后期气温明显偏低，由此可见，这段时间是较冷的时期，从1987年开始温度明显有升高趋势，高于1961—2010年平均值，由此可见，金州区冬季变暖期是从1987年开始，至今温度仍在起伏中有增高趋势。金州区冬季气温变化趋势方程为：y=0.037 5 x-77.386。经F检验，显著性达到了1%。由趋势方程可知：金州区冬季气温变化气候趋势率为0.375 ℃/10年，即金州区冬季气温升高了1.875 ℃。
综上分析可知：在四季变化中，春季升温趋势率最大，为0.464 ℃/10年，冬季次之，为0.375 ℃/10年，秋季升温趋势率为0.298 ℃/10年，夏季升温趋势率为0.332 ℃/10年。也就是说，在1961—2010年金州区气温升温变化过程中，春季对升温贡献最大，冬季仅随其后。金州区在春、冬季的增温大于秋、夏季增温，春季增温最显著。金州区年平均气温在20世纪80年代前期处于平均水平以下，与春、冬季气温变化趋势相似，进入90年代以来，气温急剧上升，变化尤为明显，21世纪前几年平均气温已远远高于常年水平，表示金州区20世纪90年代以来气温在全年和四季都明显呈上升趋势。
5 结语
本文利用大连市金州区近50年的月平均气温资料，分析研究50年气温变化、年际代及春、夏、秋、冬季各不同时期气温的变化趋势规律。金州区气温变化率为0.323 ℃/10年，50年金州区气温升高了1.615 ℃，1961—2010年金州区气温经历了1次显著的波动，其突变点为1987年，前期为冷时段，1987年以后为暖时段。金州区气温的年代际变化表明：气温随年代呈上升的趋势，上升的幅度不同，20世纪80—90年代气温上升明显，在年代际的变化中，贡献突出。金州区气温四季变化表明：春季变化突出，冬季次之。
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气候变化的原因及变化趋势范文3
【关键词】额济纳旗 绿洲 沙漠 气候变化
一、引言
全球气候变暖已成为气候研究的热点之一[1-3]，而全球气候与环境是长期以来人与自然关系失调的结果。人类生产发展，工业、农业、交通运输的发展和城市化进程，使得人类对自然的干扰和破坏越来越严重。长期的累积过程导致了许多全球性的环境问题，其中最直接的就是全球气候变暖。气候是人类赖以生存的自然环境的重要组成部分，它的任何变化都会对自然生态系统以及社会经济系统产生深远的影响。
全球平均地表温度自1861年以来一直在增高，20世纪增加了0.6±0.2℃。中国气候近百年来也在变暖，中国的气候学家对中国气候变化的研究取得了大量有价值的结果。丁一汇、戴晓苏[4]对中国近百年来温度变化的研究结果进行了综述，王绍武[5]等给出了中国近百年温度序列。。
额济纳旗地处中亚荒漠东南部，内蒙古的西部。西、西南、北三面环山，属内陆干燥气候。具有干旱少雨，蒸发量大，日照充足，温差较大，风沙多等气候特点。年均气温8.3℃，1月平均气温-11.6℃，极端低温-36.4℃，7月平均气温26.6℃，极端高温42.5℃，年日均气温8.6℃。无霜期天数最短179天，最长227天。日均气温0℃以上持续时期为3月中旬 ~10月下旬。年均降水量37毫米，年极端最大降水量103.0毫米，最小降水量7.0毫米。年均蒸发量3841.51 毫米，湿润度0.01毫米。本文利用额济纳旗境内的两个气象台站?（额济纳旗气象站代表绿洲和拐子湖气象站代表沙漠）近30 年得气象资料，从温度和降水的角度分析研究干旱地区沙漠和绿洲气候变化，为沙漠治理、沙漠开发及荒漠化的预报和防治提供了依据和对策。
二、气候变化
1.气温变化
额济纳旗地区的绿洲和沙漠地区气温近30年平均温度变化同全国气温变化一致，都是呈上升趋势。从平均温度来看，沙漠地区（拐子湖）整体要比绿洲地区（额济纳旗）要高；但是沙漠地区温度上升的趋势又明显要小于绿洲地区。沙漠地区温度上升趋势为0.41°C/10a,而绿洲地区温度上升趋势为0.58°C/10a。绿洲地区年平均温度上升更明显的原因可能更人口稠密，人类活动强烈有关。近30年里，沙漠地区和绿洲地区年平均温度最低和最高温度出现的年份都是一致的，最低温度出现在1984年，最高温度出现在1998年。这也与全国1984年的低温年和1998年的高温年一致。
2.降水变化
这两个台站所代表的沙漠和绿洲地区近30年来降水变化趋势基本一致，呈微弱的上升趋势，但是降水呈现明显的阶段性。从沙漠和绿洲降水变化和沙漠和绿洲降水距平值变化可以看出，从降水的平均值来看却是沙漠地区要比绿洲地区要多，代表沙漠地区的拐子湖气象站平均年降水量为40mm左右，而代表绿洲的额济纳旗气象站却只有32mm左右，但是沙漠地区的降水量变化的剧烈程度要明显强去绿洲地区。
3.温度和将水量的关系
气温与降水是表征气候的主要参数，两者之间是否有着某种联系，尚不确定。据王绍武研究，全球平均气温与降水年平均值的相关系数只有0.05。分别对两个台站的温度和降水进行相关性分析。发现代表绿洲的额济纳旗气象站降水同温度呈正相关，相关系数为0.013，低于全球的相关性系数；无论是绿洲还是沙漠，温度和降水的相关性都不显著。结合温度和降水分析来看，这两个地区在近30年里，在1981~1990年处于一个相对冷干时期，2000~2010年处于一个暖干期，而1991~2000年处于一个转换期。
三、结论
利用代表绿洲的额济纳旗气象站和代表沙漠的拐子湖气象站近30年观测资料，从温度和降水两个方面对比分析了内蒙古西部地区的气候变化情况，得出如下结论:
1.额济纳旗地区的绿洲和沙漠地区气温近30年平均温度变化同全国气温变化一致，都是呈上升趋势，但是沙漠和绿洲的变化还是有些差异。沙漠地区温度上升趋势为0.41°C/10a,而绿洲地区温度上升趋势为0.58℃/10a。
2.这两个台站所代表的沙漠和绿洲地区近30年来降水变化趋势基本一致，呈微弱的上升趋势，但是降水呈现明显的阶段性。都经历了一个枯水期-丰水期-枯水期的转变过程。
3.无论是绿洲还是沙漠，温度和降水的相关性都不显著。这两个地区在近30年里，在1981~1990年处于一个相对冷干时期，2000~2010年处于一个暖干期，而1991~2000年处于一个转换期。
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气候变化的原因及变化趋势范文4
关键词 蒸发皿蒸发量；趋势分析；气象因子；小波分析；山东蒙阴；1961―2010年
中图分类号 P426.2 文献标识码 A 文章编号 1007-5739（2016）19-0211-04
Abstract Based on the daily meteorological data of Mengyin Meteorological Station from 1961 to 2010，correlation analysis and wavelet analysis method were used to analyze the change trend of pan evaporation in Mengyin during recent 50 years，as well as the correlation with its impact factors（sunlight，temperature，daily range of temperature，relative humidity and wind speed）.The results showed that in the recent 50 years，the average annual pan evaporation showed a significant downward trend in Mengyin，which reached 99% level of confidence test；the average annual pan evaporation decreased mainly in summer，spring and autumn，the trend was the most obvious in summer，which reached 99% level of confidence test. In the early period of 1980s，pan evaporation changed suddenly from more to less.The change period of pan evaporation was 21.1a.The main reason for the decrease of pan evaporation were the significant decrease of sunshine hours，daily range of temperature and wind speed，and also the increase of water vapor pressure.
Key words pan evaporation；trend analysis；meteorological factors；wavelet analysis；Mengyin Shandong；1961-2010
一般认为，蒸发皿蒸发量与水面蒸发存在较好的相关性。因此，对小型蒸发皿增发量进行观测，并形成时间序列，可以在一定程度上反映出大气环流和降水的特征[1-2]，对研究与评价区域水资源及开展气候区划等具有重要意义。有研究表明，在全球气温上升的同时，部分地区蒸发皿蒸发量却出现下降趋势[3-5]。这并不符合上述人们的预期，并将这一现象称之为蒸发量佯谬[4]。目前，国际上研究认为，蒸发皿蒸发量的下降主要是由太阳总辐射的下降引起，近年来全球太阳辐射下降的主要原因是云量和气溶胶的增加[5-7]。在中国大部分地区，蒸发皿蒸发量也都表现出明显的下降趋势，以华东和中南地区最明显[8-10]，国内学者试用日照时数、太阳辐射、风速、云量等各气象因子之间相互作用的综合效应对蒸发量下降的原因进行了解释[11-13]。
本文以蒙阴县蒸发皿蒸发量观测数据为基础，分析其气候变化特征，对蒸发皿蒸发量的变化与气象因子的关系及造成蒸发皿蒸发量下降的可能原因开展进一步研究，这些分析对实现区域水资源可持续利用具有重要的意义。
1 资料来源与研究方法
1.1 资料来源
本文选取蒙阴气象站1961―2010年的逐日气象观测资料，包括蒸发量、降水量、相对湿度、气温、风速、日照时数、水汽压、本站气压等，四季划分如下：12月至次年2月为冬季，3―5月为春季，6―8月为夏季，9―11月为秋季。考虑到同期的相关性，运用线性回归方法或差值法，采用沂南站数据对缺测的数据资料进行差值补充，从而生成完整的年、季序列。
1.2 研究方法
1.2.1 线性回归方法。对蒙阴县多年平均蒸发量的变化趋势进行利用线性回归分析，计算公式如下：
y=at+b（1）
式（1）中，y为平均蒸发量，t为时间，a、b为回归系数，其中的斜率a描述平均蒸发量的变化趋势，并对该方程进行信度检验，a×10为平均蒸发量的气候倾向率。
1.2.2 九点二次平滑技术。利用九点二次平滑技术来滤除要素序列的年代际变化[7]，具体计算式为：
1.2.3 墨西哥帽小波分析。利用墨西哥帽小波分析方法对蒸发皿蒸发量的周期及突变情况进行分析。
2 结果与分析
2.1 蒸发量时间变化分析
2.1.1 年变化。图1为近50年蒙阴蒸发皿蒸发量的变化曲线图，为滤去蒸发异常的年际变化，采用了九点二项式平滑滤波方法。由图1可以看出，蒙阴近50年蒸发量在波动中下降趋势明显，年均减少速率15.6 mm，蒸发皿蒸发量变化趋势线的相关系数为-0.77，通过99%信度检验。蒙阴蒸发皿蒸发量1960年代和1970年代下降迅速，到了1980年代以后趋于平稳，在1980年代初期发生了突变。蒸发皿蒸发量年代际变化很大，最高值出现在1966年（达2 678.1 mm），最低值出现在2003年（仅1 426.7 mm）。
2.1.2 季变化。蒙阴1961―2010年年平均蒸发量为1 933.4 mm，其中春季为677.3 mm，约占全年的35%；夏季为695.6 mm，约占全年的40%；秋季为389.1 mm，约占全年的20.1%；冬季为169.4 mm，约占全年的8.8%。由图2可以看出，四季的蒸发量都呈下降趋势，其中夏季降低最多，春季次之，冬季最少。春、夏、秋、冬四季蒸发量气候倾向率分别为-5.4、 -5.9、-2.7、-1.4 mm/年，变化趋势线的相关系数分别为-0.67、-0.70、-0.58、-0.56，均通过了99%信度检验。由此可见，年蒸发量的减少为四季蒸发量减少所致，其中夏季贡献最大。
2.1.3 月变化。分析月平均蒸发量的月变化情况，由表1可以看出，5月最多，为296.7 mm，约占全年的15.3%；6月次之，为285.4 mm，约占全年的14.8%；1月最少，为50.2 mm，约占全年的2.6%。从1―5月逐渐增多，从6―12月逐渐减少。分析各月蒸发量变化发现：各月蒸发量都是减少的，其中以5月和6月的蒸发量减少最快，其次是8月，12月减少最少。9月蒸发量变化趋势线的相关系数通过了90%的信度检验，其他月蒸发量变化趋势线的相关系数均通过了99%信度检验，即月蒸发量均呈明显下降趋势。
2.2 蒸发量周期及突变分析
应用墨西哥帽小波分析及小波方差分析，求取年、四季蒸发量的小波变换系数图及小波方差图（图3～图7）。小波系数正值表示处于多蒸发时期，反之处于少蒸发时期。
从分析结果看，年、四季蒸发量的小波变换系数和方差分析结果较为一致，均存在1～2年和8～32年的主要特征时间尺度。在1～2年短时间尺度上，多蒸发时期和少蒸发时期之间的转换频繁，蒸发量的周期性特征不明显；在8～32年时间尺度上，蒸发量经历了多少交替振荡，它们分别是20世纪80年代初期以前的偏多期；20世纪80年代中期以来的偏少期。
根据墨西哥帽小波变换系数对某一尺度过0点的位置，是对应于该时间尺度下的可能气候突变点，可以诊断出不同尺度上气候变化突变点位置，得出不同尺度上气候的变化规律。1～2年短时间尺度上，春季蒸发量变化特征比较明显，经历了多少…多13次突变，秋季蒸发量经历了少多…少13次突变，年、夏、冬季的变化特征不明显；8～32年时间尺度上，年和各季节的变化特征基本一致，主要经历了由蒸发量较多到相对较少的突变，突变发生在20世纪80年代初期。
小波方差反映了波动能量随时间尺度的分布，可以用来定量分析时间序列中的各种时间尺度扰动的相对强度，对应峰值的尺度称为该时间序列的主要时间尺度。近50年除春季蒸发量存在2个峰值，对应1.5、21.1年的时间尺度外，年、夏、秋、冬季均只有1个峰值，对应21.1年的时间尺度，说明蒸发量变化具有21.1年时间尺度的周期性变化。
在a=21时2005―2010年处小波系数出现了最小值，表明近年来蒸发量处于偏少期，有由偏少转向逐渐增多的趋势。
2.3 影响蒸发量变化的原因分析
左洪超等[12]研究认为：蒸发皿观测的蒸发量实质上是有限水面蒸发量，它并不代表地表实际的蒸发量，它表征本站地表蒸发潜力，是各气象要素之间相互作用的综合效应，它包括热力因子（气温、气温日较差、日照时数、低云量等）、湿度因子（平均相对湿度、降水量、水汽压等）、动力因子（平均风速、气压等）。由于低云量、降水量及气压与蒸发皿蒸发量的相关系数未通过显著性检验，故本文选择了气温、气温日较差、日照时数、平均相对湿度、水汽压、风速6个气象要素，对蒸发皿蒸发量与各种气象因子的相关性进行研究[14-15]。
由表2可以看出，年平均气温和春季、秋季、气温与蒸发皿蒸发量均呈负相关，只有年平均气温与年蒸发皿蒸发量相关系数通过了0.10的信度检验；年平均气温日较差、日照时数和平均风速与蒸发皿蒸发量的相关系数年平均及各个季节均较大，一年四季均在0.56以上，通过了0.001的信度检验；相对湿度和水汽压与蒸发皿蒸发量均呈显著负相关。
由表3可以看出，近50年来蒙阴气温上升明显，尤其是年平均及春、秋、冬季上升明显，夏季几乎无变化；气温日较差呈现减少趋势，年平均气温日较差和春季气温日较差呈显著减少趋势；日照时数四季和年平均均呈减少趋势，春季、秋季和年平均日照时数的减少通过了显著性检验；相对湿度均呈减少趋势，但都不显著；水汽压呈增加趋势，冬季及年平均呈显著增加趋势；四季及年平均风速呈明显减少趋势，并且均通过了0.001的信度检验[16]。
2.3.1 热力因子对蒸发皿蒸发量的影响。
（1）日照时数及低云量对蒸发皿蒸发量的影响。日照时数对蒸发量的影响，首先是通过影响太阳净辐射大小，进而作用于蒸散过程的能量供给条件，最终对蒸发量产生影响；一般来说，日照时数越多，太阳的净辐射值便越大，蒸散过程的能量供给就越充分，蒸发量也就随之加大[17]。蒙阴县1961―2010年年日照时数呈明显下降趋势，尤其是春季和秋季及年日照时数下降十分明显，春季和秋季日照时数变化趋势线的相关系数通过了99.9%信度检验，年日照时数变化趋势线的相关系数通过了95%信度检验。日照时数与蒸发皿蒸发量之间相关显著，因此日照时数的减少对蒸发皿蒸发量的下降影响十分明显。
（2）气温和气温日较差对蒸发皿蒸发量的影响。气温是影响大气―土壤边界层上物质与能量交换的一个气候特征，是蒸散过程中能量供给条件的影响因子之一，气温越高，太阳净辐射可转化为蒸散当量的数值就越高[17]。除夏季外，蒙阴气温升温明显，但是与蒸发皿蒸发量的相关系数都很小，与蒸发皿蒸发量相关明显的夏季，气温却几乎无变化，因此气温对蒸发皿蒸发量的影响不具有统计意义。
气温日较差和蒸发皿蒸发量之间的相关性显著，气温日较差的减少使蒸发皿蒸发量减少明显。
2.3.2 湿度因子对蒸发皿蒸发量的影响。水汽压是影响蒸发过程中水汽转移条件的主要因子，水汽压反映了在相同的条件下，随着空气中水汽压的增大，空气的饱和度增加，蒸发量也会相应地减小[18]。蒙阴水汽压与蒸发皿蒸发量呈显著负相关，近50年水汽压在冬季及年平均上升明显，这是导致蒸发皿蒸发量减少的原因之一。
蒙阴的降水量和相对湿度与蒸发皿蒸发量的相关系数未通过显著性检验，因而对蒸发皿蒸发量的减少影响不大。
2.3.3 动力因子对蒸发皿蒸发量的影响。气压越高，空气分子越能抑制水汽分子的扩散运动，蒸发速率越小，单位时间内蒸发就越少，反之越多，故蒸发与气压成反比[18]。对蒙阴来讲，平均气压与蒸发皿蒸发量的相关系数未通过显著性检验，因而对蒸发皿蒸发量的减少影响不大。
风速是由于大气运动而产生的，是影响蒸散过程因子之一，风速大小变化影响大气的流动，从而影响蒸发。蒙阴年平均风速与蒸发皿蒸发量的相关显著，近50年来，蒙阴平均风速明显减小，因而风速减小使蒸发皿蒸发量减少明显。
3 结论
研究结果表明，1961―2010年蒙阴县蒸发量呈波动式下降趋势，年均减少速率3.5 mm，减少趋势通过了95%的信度检验。四季的蒸发量除冬季略有增加外其他都呈下降趋势，其中夏季降低最多，春季次之，秋季最少。只有夏季蒸发量呈明显下降趋势，年蒸发量的减少主要是由夏季蒸发量减少所致。20世纪80年代初期蒸发皿蒸发量发生了由多到少的突变；蒸发皿蒸发量变化具有21.1年时间尺度的周期性变化。蒸发皿蒸发量减少的主要原因是日照时数、气温日较差和风速的显著减少以及水汽压的增加所致。
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气候变化的原因及变化趋势范文5
关键词 蒸发量；变化特征；河北沽源；1958―2013年
中图分类号 P468.02 文献标识码 A 文章编号 1007-5739（2017）10-0219-02
蒸l是地表热量平衡和水量平衡的组成部分，也是水循环中受土地利用和气候变化影响最直接的一项，同时蒸发也是热能交换的重要因子[1]。进行蒸发量变化的研究，对深入了解气候变化、探讨水分循环变化规律具有十分重要的意义。据政府间气候变化专门委员会（IPCC）最新报告，在过去100年中，全球气温平均上升了（0.6±0.2）℃。因此，人们预期，全球变暖可能会使大气变干，导致陆地水体蒸发量上升。而实际结果却与此相反，许多地区的蒸发皿蒸发量呈显著下降趋势。小型蒸发皿观测的蒸发量虽比自然水体蒸发量偏大，但二者之间仍有很好的相关性，经折减系数换算后，仍能代表天然水体的蒸发量。沽源县地处内蒙古高原南缘，平均海拔1 536 m，处于温带半干旱大陆性季风气候区。通过对沽源县气象局小型蒸发皿蒸发量观测资料的分析，研究不同时段的变化特征，以了解坝上地区气候变化情况。
1 资料与方法
1.1 资料来源及处理
沽源县气象站1958年建站开始业务运行，2014年根据上级业务部门要求取消了小型蒸发的观测，故选取沽源县气象站1958―2013年56年间各月、年小型蒸发皿蒸发量资料，资料序列完整。以3―5月为春季、6―8月为夏季、9―11月为秋季、12月至翌年2月为冬季。小型蒸发皿为口径20 cm、高约10 cm的铜质圆盆，口缘距地高度70 cm。
1.2 分析方法
1.2.1 气候倾向率。气象要素的趋势变化通过气候倾向率表述[2-3]。气象要素的气候趋势用一元线性回归方程表示，即：X=a0+a1t，其中t为年份的时间序列号，a0是常数，a1是回归系数。当a1为正（负）时，表示要素在计算时间段内呈线性增加（减少），a1值的大小反映了气象要素上升或下降的速率，a1×10（每10年的要素变化）即为所求气候倾向率。
1.2.2 气候趋势系数。为研究气象要素在气候变化中升降的定量程度，并对其进行统计检验，计算气候趋势系数r。当r为正（负）时，表示该要素在计算时间段内呈线性增加（减少）趋势，r符合自由度为n-2的t分布，从而可以检查气候变化趋势是否有意义，还是一种随机振动。由于r是无量纲，其大小可以比较不同气象要素的长期变化趋势大小，适合对大范围气象要素场进行长期趋势的空间分布特征研究。
2 沽源县蒸发量分布及变化特征分析
2.1 月分布及变化特征
2.1.1 月蒸发量分布特征。从图1可以看出，沽源县月蒸发量呈明显的单峰型分布，最大值出现在5月，蒸发量为293.6 mm，占全年蒸发量的18.2%；最小值出现在1月，蒸发量仅19.7 mm，4月和7月蒸发量相当，3月和10月蒸发量接近。各月平均蒸发量134.3 mm，4―9月蒸发量均高于平均值，1―3月、10―12月均低于平均值。1―5月，蒸发量急速上升，直线斜率71.351，增加速率最大是在3―5月；5―12月，蒸发量稳步直线下降，直线斜率-37.997，1―5月蒸发量增加速率是5―12月蒸发量减少速率的近2倍。
2.1.2 月蒸发量变化特征。由表1可以看出，各月蒸发量均呈减少趋势，5月减少最多，气候倾向率为-29.38 mm/10年，占全年减少量的31.7%；其次是6月和4月，4―6月的减少量占全年减少量的68.8%。蒸发量减少最不明显的是8月，10年减少值不足1 mm。4―6月、9―10月的趋势系数均通过了P=0.001显著性检验；11月通过了P=0.01的检验，12月通过了P=0.05的检验。
2.2 季分布及变化特征分析
由图2可以看出，沽源县四季蒸发量，夏季最大为630.5 mm，占全年蒸发量的39.1%；春季略次之，为590.8 mm，占全年蒸发量的36.7%；再次是秋季，为309.3 mm，不足夏季的1/2，占全年蒸发量的19.2%；冬季最小，为81.2 mm，仅占全年蒸发量的5%。1958―2013年的56年中，有15年是春季蒸发量大于夏季，大多出现在60―70年代。同时，四季蒸发量均呈减少趋势，其中春季蒸发量倾向率为-48.048 mm/10年，减少最为显著；其次为夏季，秋季较夏季次之，蒸发量倾向率为 -19.268 mm/10年；春、夏、秋3季趋势系数均通过了P=0.001的显著性检验；冬季蒸发量比较稳定，倾向率仅为 -3.691 mm/10年，趋势系数通过了P=0.05的显著性检验。
2.3 年际分布及变化特征
1958―2013年沽源县多年平均蒸发量1 611.7 mm，1960年蒸发量最大，为2 063.0 mm；2010年蒸发量最小，为1 266.9 mm，二者相差796.1 mm。1958―1978年，仅有5年蒸发量略低于平均值；80年代，蒸发量在平均线上下小幅波动；90年代以后，蒸发量常年低于平均值，1990―2013年，仅有2年的蒸发量略高于平均值；2010―2013年蒸发量更是远离平均线（图3），平均蒸发量1 338.4 mm，较平均值偏小273.3 mm。1958―2013年蒸发量倾向率-92.691 mm/10年，趋势系数-0.764，通过了P=0.001的极显著性检验。
2.4 蒸发量年代际分布及变化特征
从表2可以看出，各年代际蒸发量呈逐年代下降趋势[4]。20世纪80年代之前，各年代蒸发量均高于平均值，距平为正；80年代蒸发量接均值略偏低；90年代及之后，蒸发量距平为负，蒸发量最少是2011―2013年（1 362.3 mm），较最多的1958―1960年偏少495.4 mm。70年代蒸发量较60年代减少了169.3 mm，减幅最大；其次是2011―2013年，较00年代减少了98.3 mm；再次是90年代，较80年代减少了95.5 mm。
3 影响蒸发量的气象因子
蒸发量的大小主要取决于温度高低，其次还与风速呈正相关，与湿度呈负相关。一年四季中，夏季温度最高，所以蒸发量最大；春季温度略高于秋季，但春季风速最大、湿度最小，有利于蒸发，故其蒸发量远高于秋季，和夏季蒸发量接近；冬季是冰面蒸发，其蒸发量值最小。
分析表明，沽源h气温呈上升趋势，但蒸发量呈下降趋势，说明造成蒸发量呈减少趋势的不是温度因素。各要素线性回归计算结果表明，沽源县1959―2013年平均风速气候倾向率 -0.496 m/（s・10年），趋势系数0.92，通过了P=0.001极显著检验，说明风速减弱显著；日照气候倾向率-6.839 h/10年，通过P=0.05的检验；气温日较差气候倾向率-0.161 ℃/10年，趋势系数通过了P=0.05的检验。蒸发量与风速相关系数为0.749 2，通过了P=0.001极显著检验，说明沽源县蒸发量与风速呈显著正相关，其减少是由于风速减弱所致。蒸发量与气温日较差相关系数为0.334 8，通过了P=0.05的检验，呈正相关，所以气温日较差的减小也是导致蒸发量减少的因素；蒸发量与日照相关系数为0.128 8，呈正相关，通过了P=0.05的检验，说明日照的减少也影响了蒸发量的减少。
4 结论
（1）沽源县蒸发量年内呈单峰型分布，5月为最大峰值，1月最小。一年四季中，夏季最大，春季略少于夏季，秋季不足夏季的1/2，冬季为冰面蒸发，只占全年蒸发量的5%。1958―2013年，沽源县年平均蒸发量1 611.7 mm。
（2）各月及四季、年蒸发量均减少，各月中5月蒸发减少最显著；四季中春季减少最多，其次是夏季、秋季，冬季减少不明显；年蒸发量气候趋势率 -92.691 mm/10年，减少显著。
（3）造成蒸发量减少的主要原因是沽源县风速减弱。另外，也与气温日较差、日照减少有关。
5 参考文献
[1] 阿布都克日木・阿巴司.英吉沙县1965―2009年蒸发量变化特征及原因分析[J].沙漠与绿洲气象，2011，5（6）：46-49.
[2] 许丽景，李海川.沧州市近40年蒸发量变化特征分析[J].安徽农业科学，2013，41（21）：9032-9034.
气候变化的原因及变化趋势范文6
1．1资料
1．1．1气象资料农业气象资料主要用于计算玉米的光温和气候生产潜力。来源于国家气象局数据中心，主要包括黑龙江省30个基础台站1980—2009年温度日值与月值资料、降水、相对湿度、风速等的旬值、月值资料。
1．1．2社会经济数据社会经济数据主要包括1980—2009年黑龙江省玉米生产的公顷产值（元）、每公顷用工数量（日）、每公顷劳动日工价（元）、每50kg平均出售价格（元）、每公顷种籽秧苗费用（元）、农家肥费（元）、化肥费（元）、畜力费（元）、机械作业费（元）、每公顷化肥用量（kg）、排灌费（元）等数据［14－15］。
1．1．3气候影响数据利用联合国粮农组织的AEZ（Agro－ecologicalZone，农业生态区划）模型，根据温度、水分、光照数据，结合土地利用数据，计算得出1980—2009年黑龙江光温生产潜力（kg／hm2）、气候生产潜力（kg／hm2）。
1．2研究方法
1．2．1生产潜力计算模型光温生产潜力是指在保持水、肥等相关要素最适宜的状态下，由光温条件共同决定的潜在产量，光温生产潜力被认为是灌溉农业粮食产量的上限。
1．2．2气候变化对玉米单产贡献份额分析方法本研究中采用主成分分析的方法分析气候变化对玉米单产的贡献份额［16］。步骤如下：1）将原始变量标准化，消除量纲；2）构建标准化之后变量的相关系数矩阵；3）根据方差贡献率，确定主成分个数及如何求解主成分；4）进行主成分旋转，使主成分的载荷更加集中，代表的实际意义更加明晰；5）计算主成分值。
2黑龙江省光温、气候生产潜力结果
通过上述公式，运用收集到的相关农业气象数据对逐个站点逐年的光温生产潜力进行计算，对光温生产潜力进行降水水分订正，得到气候生产潜力。模型运行结果显示，黑龙江省玉米光温生产潜力位于10500～15000kg／hm2之间，光温生产潜力最大的年份是1982年，达到14565kg／hm2，最小的年份是1983年，也达到了10590kg／hm2。从年代来看，上世纪80年代（1980—1989年）光温生产潜力平均值为11640kg／hm2，90年代（1990—1999）平均为12210kg／hm2，21世纪平均（2000—2009）为12840kg／hm2，以21世纪最高。气候生产潜力的波动幅度相对较大，普遍位于6000～7500kg／hm2之间，其中2001年的气候生产潜力最小，仅为5250kg／hm2，而1994年最大，为10560kg／hm2。从年代来看，以21世纪的平均气候生产潜力最低，为7800kg／hm2，90年代平均最高为9075kg／hm2，80年代平均为8850kg／hm2。从光温生产潜力和气候生产潜力的时间变化趋势可以看出，黑龙江省玉米光温生产潜力表现为增加趋势，光温生产潜力在以每年55．5kg／hm2的速度增加；气候生产潜力在经过降水有效系数修正后，表现为减少的趋势，减少速度为每年45．0kg／hm2。这表明在保证灌溉的条件下，气候变化对黑龙江玉米产量的影响是正向的。在无灌溉条件下，光照、温度和降雨的综合作用会使玉米减产；无灌溉条件下减产的幅度要大于有灌溉条件下的增产幅度，原因主要是干旱趋势逐年的逐年增加。
3．黑龙江玉米生产的影响因素分析
在光温潜力（X10）、气候生产潜力（X11）确定的基础上，选取公顷产值（X1）、每公顷用工数量（X2）、每公顷劳动日工价（X3）、每50kg平均出售价格（X4）、每公顷种籽秧苗费用（X5）、农家肥费（X6）、化肥费（X7）、畜力费（X8）、机械作业费（X9）、每公顷化肥用量（X12）、排灌费（X13）11个有代表性的社会经济因素进行主成分分析，以进一步验证气候要素对黑龙江玉米产量的影响，并定量揭示其影响份额。
3．1气候变化影响份额分析利用13个变量（X1～X13）在1980－2009年各年份的数值进行主成分分析。KMO统计量等于0．770，Bartlett球形检验的p值为0．000。利用相关系数矩阵的特征值及其对总方差的累积贡献度提取3个主成分，其特征值方差累积贡献率达到78．36％。用F1、F2、F3表示。对主成分的载荷矩阵进行方差最大化正交旋转。主成分F1中，公顷产值（X1）、每公顷用工数量（X2）、每公顷劳动日工价（X3）、每50kg平均出售价格（X4）、每公顷种籽秧苗费用（X5）、化肥费（X7）、机械作业费（X9）、每公顷化肥使用量（X12）等变量的载荷绝对值均大于或接近0．6，其他变量在该主成分的载荷绝对值均小于或接近0．3。这些变量是从经济社会的角度影响黑龙江玉米产量的，因此把此主成分命名为“经济社会”主成分；主成分F2中，畜力费（X9）和农家肥费（X6）的载荷绝对值大于0．9，其他变量的载荷绝对值均小于或接近0．5。结合数据的年际变化，认为在90年代中期以前，传统的农家肥和畜力投入对玉米生产有显著影响，因此将此主成分命名为“传统投入”主成分；主成分F3中，光温生产潜力（X10）、气候生产潜力（X11）和排灌费（X13）的载荷绝对值均大于0．6，其他变量在此主成分上的载荷均小于或接近0．3，将此主成分命名为“气候变化及应对措施”主成分。对以上3大主成分特征值方差贡献率的分析表明，F1可以解释产量变化总方差的50．699％（亦即F1对所有变量提供的方差贡献之和占总方差的比重），F2可以解释17．047％，F3可以解释10．614％。换句话说，剔除良种良法等其他因素影响，从1980－2009年价格、产值、费用等“经济社会”主成分对黑龙江玉米产量的贡献份额可以达到50．699％，“传统投入”主成分贡献份额达到17．047％；“气候变化及应对措施”主成分影响份额达到10．614％。进一步对主成分F3的载荷进行详细分析表明，光温生产潜力的载荷为0．805，气候生产潜力（即有降水作用下）的影响为－0．898。可以认为，在气候影响的10．614％的贡献率中，光温是正向作用，降水减少（干旱）是负向作用，负向作用的影响力略大于正向影响力；同时灌溉影响也是正向作用，载荷达到0．642；说明光温和灌溉叠加抵消了降雨减少的负向作用，对玉米增产起到积极的作用。
3．2各主成分对黑龙江玉米产量影响趋势采用“标准差标准化法”将X1～X13原始变量标准化后，根据主成分分析“成分得分系数矩阵”，计算3大主成分各个年份得分。采用同样方法，将黑龙江玉米产量数据也进行标准化，得出产量指数，分析主成分得分年度变化趋势与产量年度变化趋势之间的关系。在影响产量的3大主成分中，“经济社会”主成分的得分逐年增长；“传统投入”主成分在90年代中期值较大，后期变小，影响力逐渐下降；“气候变化及应对措施”主成分呈现出波动性，没有明显的上升或下降趋势。与实际生产结合进行分析，经济社会投入逐年增加，与我国玉米价格增长和生产方式变化有较大关联，“经济社会”主成分得分变化与黑龙江玉米产量变化基本上是同步的，并且有明显的线性相关关系（相关系数达到0．89）；“传统投入”主成分的影响有明显的阶段性变化，在90年代中期达到最大，随后受农业机械化及化肥使用量增大影响逐步降低；“气候变化及应对措施”主成分没有明显的阶段性变化，在光温生产潜力增大、气候生产潜力减小，及人工灌溉的干预下，表现为较强的波动性。
4结论
