论文部分内容阅读
摘要 為揭示海东市空气相对湿度的变化规律，利用线性回归分析、偏相关分析以及M-K检验法对1961—2015年海东市5个站点的相对湿度资料进行了研究。结果表明，相对湿度的年内变化曲线呈单峰型，相对湿度的最大值出现在9月，最小值出现在1月，夏季、秋季的相对湿度较大，而春季、冬季的相对湿度较小；近55年来，年和四季平均相对湿度呈现波动下降的特点，年、春季和夏季下降趋势显著，3—4月和7月平均相对湿度下降显著；相对湿度的变化与温度和风速变化成负相关关系，与降水日数变化成正相关关系。
关键词 相对湿度；降水日数；风速；青海海东；1961—2015年
中图分类号 P426.1 文献标识码 A 文章编号 1007-5739（2017）08-0224-03
Analysis on Spatial and Temporal Change Characteristics of Relative Humidity in Haidong City from 1961 to 2015
PEI Yu-fang 1 ZHANG Qi-fa 1 QI Dong-lin 2 ZHANG Bei-bei 3
（1 Minhe Meteorological Bureau in Qinghai Province，Minhe Qinghai 810801； 2 Qinghai Institute of Meteorological Science；
3 Haibei Meteorological Bureau）
Abstract In order to reveal the change rule of the relative humidity in Haidong City，by using linear regression analysis，partial correlation analysis and M-K test，the relative humidity data of 5 stations in Haidong City during 1961-2015 were studied in this paper.The results showed that the monthly change of relative humidity was an unimodal curve，the maximum relative humidity appeared in September，and the minimum relative humidity appeared in January.The relative humidity of summer and autumn were bigger，and the relative humidity of spring and winter were smaller.In recent 55 years，annual and seasonal changes of relative humidity showed the decline trend with fluctuation，the relative humidity of year，spring and winter declined significantly，as well as the average relative humidity of March to April and July.The relative humidity was negatively correlated with temperature and wind speed，and was positively correlated with precipitation days.
Key words relative humidity；precipitation days；wind speed；Haidong Qinghai；1961-2015摘要 为揭示海东市空气相对湿度的变化规律，利用线性回归分析、偏相关分析以及M-K检验法对1961—2015年海东市5个站点的相对湿度资料进行了研究。结果表明，相对湿度的年内变化曲线呈单峰型，相对湿度的最大值出现在9月，最小值出现在1月，夏季、秋季的相对湿度较大，而春季、冬季的相对湿度较小；近55年来，年和四季平均相对湿度呈现波动下降的特点，年、春季和夏季下降趋势显著，3—4月和7月平均相对湿度下降显著；相对湿度的变化与温度和风速变化成负相关关系，与降水日数变化成正相关关系。
关键词 相对湿度；降水日数；风速；青海海东；1961—2015年
中图分类号 P426.1 文献标识码 A 文章编号 1007-5739（2017）08-0224-03
Analysis on Spatial and Temporal Change Characteristics of Relative Humidity in Haidong City from 1961 to 2015
PEI Yu-fang 1 ZHANG Qi-fa 1 QI Dong-lin 2 ZHANG Bei-bei 3
（1 Minhe Meteorological Bureau in Qinghai Province，Minhe Qinghai 810801； 2 Qinghai Institute of Meteorological Science；
3 Haibei Meteorological Bureau）
Abstract In order to reveal the change rule of the relative humidity in Haidong City，by using linear regression analysis，partial correlation analysis and M-K test，the relative humidity data of 5 stations in Haidong City during 1961-2015 were studied in this paper.The results showed that the monthly change of relative humidity was an unimodal curve，the maximum relative humidity appeared in September，and the minimum relative humidity appeared in January.The relative humidity of summer and autumn were bigger，and the relative humidity of spring and winter were smaller.In recent 55 years，annual and seasonal changes of relative humidity showed the decline trend with fluctuation，the relative humidity of year，spring and winter declined significantly，as well as the average relative humidity of March to April and July.The relative humidity was negatively correlated with temperature and wind speed，and was positively correlated with precipitation days. Key words relative humidity；precipitation days；wind speed；Haidong Qinghai；1961-2015
空气相对湿度是表示空气中水汽距离饱和程度的物理量，其直接影响当地生态系统中动植物的生长，对人们的生产、生活也有影响。空气相对湿度的变化受多种因素影响，如地形、云量、风、环流形势、降水等[1-2]。研究表明，随着各地气候变暖，相对湿度也出现了变化，且不同地区呈现明显差异[3-5]。王遵娅等[3]分析了我国1951—2000年地面相对湿度的长期变化趋势，发现青藏高原和西北地区相对湿度存在明显的上升趋势，而在东北地区则表现出显著的下降趋势。Song等[4]分析了中国东部地区相对湿度的长期变化趋势，发现近半个世纪以来，华北、东北地区相对湿度呈现下降趋势。马 悦等[5]分析了1962—2012年中国东部地区冬夏季相对湿度均值、变率和变化趋势，并讨论了相对湿度与降水的空间耦合关系。
为了解青海省海东市相对湿度变化特征及其与相关气象因子变化的关系，用近55年平均相对湿度、降水、平均气温、日照时数、平均风速等资料进行分析，以期通过对海东市相对湿度气候因子变化规律的研究，分析其对人类生产生活及生态系统的影响，探索生态脆弱区抗旱减灾的途径[6]。
1 数据与方法
1.1 数据来源
以青海省东部干旱区农业区为研究区域，选取民和、乐都、循化、化隆、互助5个气象台站1961—2015年逐日相对湿度、气温、降水和风速的观测资料。以5个气象站的平均值代表该地区的气候状况。四季划分：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。
1.2 研究方法
将各气象要素数据进行处理，生成年、季、月序列。采用一元线性回归法对海东市1961—2015年相对湿度的变化趋势进行分析；采用Mann-Kendall趋势检验法对其长期变化趋势进行显著性检验；采用偏相关分析法分析相对湿度与气象因子的相关性。
2 结果与分析
2.1 相对湿度的月际和季节变化特征
分析海东市逐月相对湿度发现，海东市相对湿度年变化曲线呈单峰型，各地相对湿度1—4月变化平缓，4月后开始逐渐增加，9月达到最大，之后逐渐减小，最小值出现在1月，见图1（a）。6—10月（夏半年）月平均相对湿度在61%～72%之间，因为此阶段海东地区受副热带高压西北侧的西南暖湿气流影响，处于西太平洋副热带高压边缘，形成高温而湿润的特点；11月到次年5月（冬半年）月平均相对湿度在46%～57%之间，因为此阶段海东地区受北方干冷气团控制，形成低温干燥的特点。以上说明海东市气候特征为雨热同季、温湿同步。由图1（b）可见，海东市相对湿度季节变化特征明顯：夏季相对湿度最大，为66.0%；秋季次之，为65.6%；春季为51.3%；冬季最小，为48.4%。
2.2 相对湿度的时间变化趋势
由图2（a）可见，近55年海东市年平均相对湿度变化总体呈显著减少趋势，变化速率为-0.7%/10年。多年平均相对湿度为57.8%，最大值出现在1967年（63.4%），最小值出现在2013年（50.7%），两者相差12.7个百分点。由六阶拟合曲线可知，20世纪60年代初期相对湿度下降，后期小幅上升，70—90年代相对湿度波动变化，进入21世纪以来相对湿度急剧下降。相对湿度在年代变化中整体呈下降—上升—下降的交替波动变化，目前相对湿度处于减少阶段。
海东市年平均相对湿度M-K突变检测显示，相对湿度的正反序列曲线在置信度区间内存在1个交叉点，出现在2008—2009年，表明海东市在2008—2009年之间发生突变，见图2（f）。
由图2（b）（c）（d）（e）可知，各季节相对湿度均呈减小趋势，春季、夏季、秋季、冬季的递减率分别为1.284%/10年、0.824%/10年、0.532%/10年、0.06%/10年，春季、夏季通过0.05以上的显著性检验，其中春季相对湿度减小幅度最大，夏季、秋季次之，冬季最小。
除1月外其他月份平均相对湿度线性趋势均呈减小趋势，递减率在0.10%/10年至1.61%/10年之间，其中3月、4月和7月递减率分别为1.33%/10年、1.61%/10年和1.13%/10年，均达到0.05以上显著检验水平（表1）。
如表2所示，55年来，全年和四季相对湿度的年代际变化各不相同。总体来说，全年和四季相对湿度年代际间波动性变化不大。全年，20世纪60—70年代与多年平均值持平，80—90年代为正距平，进入21世纪00年代为负距平，其中70—80年代相对湿度偏大最为明显，较平均值偏大1%，减少量最明显的年代是21世纪00年代，比平均值异常偏小2%；春季，20世纪60—90年代为正距平，21世纪00年代为负距平。其中80年代相对湿度偏大最为明显，较平均值偏大2%，21世纪00年代比平均值异常偏小3%；夏季，60年代和21世纪00年代为负距平，70—90年代为正距平，其中80年代相对湿度偏大最为明显，较平均值偏大3%，21世纪00年代比平均值异常偏小3%；秋季，60年代为正距平，70年代到21世纪00年代与多年平均值持平；冬季，60年代为负距平，90年代为正距平，70—80年代和21世纪00年代与多年平均值持平。
2.3 相对湿度的空间变化
根据多年相对湿度和其变化率的空间分布（图3），海东市各站平均相对湿度和其变化率在空间上存在差异，整体呈现自西北到东南逐渐递减的规律，平均相对湿度和其变化率的低值中心在循化站，分别为53%/10年和-0.20%/10年，平均相对湿度和其变化率的高值中心在互助站，分别为63%/10年和-1.26%/10年。相对湿度变化率的分布与多年平均相对湿度分布具有一致性，相对湿度大（小）的地区相对湿度变化率绝对值也大（小）。 2.4 相对湿度与气象因子的偏相关分析
偏相关分析是指当2个变量同时与第3个变量相关时，将第3个变量的影响剔除，只分析另外2个变量之间相关程度的过程。已有的大量研究显示，相对湿度可以与多个气象因子之间同时发生相关关系。因此，偏相关分析的结果既可能较为全面地揭示出在综合气象条件下大气环境要素与逐个气象因子之间的相关关系，其分析结果也更接近于实际。由相对湿度与同期的平均气温、日照时数、平均风速、降水量和降水日数5个气象要素的偏相关分析结果（表3）可见，从全年影响来看，相对湿度与降水量、降水日数和日照时数偏相关系数为正值，而与平均气温、平均风速间偏相关系数为负值，其中与平均气温和平均风速之间存在较为明显的负相关性，与降水日数之间存在显著的正相关性。以上说明在一定气象条件下，空气中相对湿度水平较为显著地受制于平均气温、风速和降水日数3个气象因子，大氣中平均气温和风速增高会导致相对湿度降低，而降水日数增加导致相对湿度增高。从各季节来看，影响相对湿度的气象因子略有不同，冬季、夏季的主要气象因子与年的大致相同，春季主要影响因子为平均气温和降水日数，秋季为降水日数、降水量和平均风速。
3 结论
（1）海东市相对湿度的年变化曲线呈单峰型，相对湿度的最大值出现在9月，最小值出现在1月；夏季、秋季的相对湿度较大，而春季、冬季的相对湿度较小。
（2）近55年，年和四季平均相对湿度在波动中下降，年、春季和夏季下降趋势显著，3—4月和7月平均相对湿度下降显著。
（3）影响相对湿度变化的主要因子是平均气温、平均风速和降水日数，相对湿度的变化与温度、风速变化成负相关关系，与降水日数变化成正相关关系。
4 参考文献
[1] 倪慧，杨雪艳.长春市空气相对湿度的气候特征分析[J].吉林气象，2001（3）：12-13.
[2] 杨景，唐建军.乌鲁木齐地区相对湿度的气候分析及预报[J].新疆气象，2000（2）：6-8.
[3] 王遵娅，丁一汇，何金海，等.近50年来中国气候变化特征的再分析[J].气象学报，2004，62（2）：228-236.
[4] SONG Y F，LIU Y J，DING Y H.A study of surface humidity changes in China during the recent 50 years[J].Acta Meteorologica Sillica，2012，26（5）：541-553.
[5] 马悦，周顺武，丁锋，等.中国东部地区冬夏季相对湿度变化特征[J].气象与环境科学，2014，37（4）：1-7.
[6] 孙士型，居志刚.三峡坝区相对湿度变化特征[J].气象科技，2002（5）：300-303.
关键词 相对湿度；降水日数；风速；青海海东；1961—2015年
中图分类号 P426.1 文献标识码 A 文章编号 1007-5739（2017）08-0224-03
Analysis on Spatial and Temporal Change Characteristics of Relative Humidity in Haidong City from 1961 to 2015
PEI Yu-fang 1 ZHANG Qi-fa 1 QI Dong-lin 2 ZHANG Bei-bei 3
（1 Minhe Meteorological Bureau in Qinghai Province，Minhe Qinghai 810801； 2 Qinghai Institute of Meteorological Science；
3 Haibei Meteorological Bureau）
Abstract In order to reveal the change rule of the relative humidity in Haidong City，by using linear regression analysis，partial correlation analysis and M-K test，the relative humidity data of 5 stations in Haidong City during 1961-2015 were studied in this paper.The results showed that the monthly change of relative humidity was an unimodal curve，the maximum relative humidity appeared in September，and the minimum relative humidity appeared in January.The relative humidity of summer and autumn were bigger，and the relative humidity of spring and winter were smaller.In recent 55 years，annual and seasonal changes of relative humidity showed the decline trend with fluctuation，the relative humidity of year，spring and winter declined significantly，as well as the average relative humidity of March to April and July.The relative humidity was negatively correlated with temperature and wind speed，and was positively correlated with precipitation days.
Key words relative humidity；precipitation days；wind speed；Haidong Qinghai；1961-2015摘要 为揭示海东市空气相对湿度的变化规律，利用线性回归分析、偏相关分析以及M-K检验法对1961—2015年海东市5个站点的相对湿度资料进行了研究。结果表明，相对湿度的年内变化曲线呈单峰型，相对湿度的最大值出现在9月，最小值出现在1月，夏季、秋季的相对湿度较大，而春季、冬季的相对湿度较小；近55年来，年和四季平均相对湿度呈现波动下降的特点，年、春季和夏季下降趋势显著，3—4月和7月平均相对湿度下降显著；相对湿度的变化与温度和风速变化成负相关关系，与降水日数变化成正相关关系。
关键词 相对湿度；降水日数；风速；青海海东；1961—2015年
中图分类号 P426.1 文献标识码 A 文章编号 1007-5739（2017）08-0224-03
Analysis on Spatial and Temporal Change Characteristics of Relative Humidity in Haidong City from 1961 to 2015
PEI Yu-fang 1 ZHANG Qi-fa 1 QI Dong-lin 2 ZHANG Bei-bei 3
（1 Minhe Meteorological Bureau in Qinghai Province，Minhe Qinghai 810801； 2 Qinghai Institute of Meteorological Science；
3 Haibei Meteorological Bureau）
Abstract In order to reveal the change rule of the relative humidity in Haidong City，by using linear regression analysis，partial correlation analysis and M-K test，the relative humidity data of 5 stations in Haidong City during 1961-2015 were studied in this paper.The results showed that the monthly change of relative humidity was an unimodal curve，the maximum relative humidity appeared in September，and the minimum relative humidity appeared in January.The relative humidity of summer and autumn were bigger，and the relative humidity of spring and winter were smaller.In recent 55 years，annual and seasonal changes of relative humidity showed the decline trend with fluctuation，the relative humidity of year，spring and winter declined significantly，as well as the average relative humidity of March to April and July.The relative humidity was negatively correlated with temperature and wind speed，and was positively correlated with precipitation days. Key words relative humidity；precipitation days；wind speed；Haidong Qinghai；1961-2015
空气相对湿度是表示空气中水汽距离饱和程度的物理量，其直接影响当地生态系统中动植物的生长，对人们的生产、生活也有影响。空气相对湿度的变化受多种因素影响，如地形、云量、风、环流形势、降水等[1-2]。研究表明，随着各地气候变暖，相对湿度也出现了变化，且不同地区呈现明显差异[3-5]。王遵娅等[3]分析了我国1951—2000年地面相对湿度的长期变化趋势，发现青藏高原和西北地区相对湿度存在明显的上升趋势，而在东北地区则表现出显著的下降趋势。Song等[4]分析了中国东部地区相对湿度的长期变化趋势，发现近半个世纪以来，华北、东北地区相对湿度呈现下降趋势。马 悦等[5]分析了1962—2012年中国东部地区冬夏季相对湿度均值、变率和变化趋势，并讨论了相对湿度与降水的空间耦合关系。
为了解青海省海东市相对湿度变化特征及其与相关气象因子变化的关系，用近55年平均相对湿度、降水、平均气温、日照时数、平均风速等资料进行分析，以期通过对海东市相对湿度气候因子变化规律的研究，分析其对人类生产生活及生态系统的影响，探索生态脆弱区抗旱减灾的途径[6]。
1 数据与方法
1.1 数据来源
以青海省东部干旱区农业区为研究区域，选取民和、乐都、循化、化隆、互助5个气象台站1961—2015年逐日相对湿度、气温、降水和风速的观测资料。以5个气象站的平均值代表该地区的气候状况。四季划分：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。
1.2 研究方法
将各气象要素数据进行处理，生成年、季、月序列。采用一元线性回归法对海东市1961—2015年相对湿度的变化趋势进行分析；采用Mann-Kendall趋势检验法对其长期变化趋势进行显著性检验；采用偏相关分析法分析相对湿度与气象因子的相关性。
2 结果与分析
2.1 相对湿度的月际和季节变化特征
分析海东市逐月相对湿度发现，海东市相对湿度年变化曲线呈单峰型，各地相对湿度1—4月变化平缓，4月后开始逐渐增加，9月达到最大，之后逐渐减小，最小值出现在1月，见图1（a）。6—10月（夏半年）月平均相对湿度在61%～72%之间，因为此阶段海东地区受副热带高压西北侧的西南暖湿气流影响，处于西太平洋副热带高压边缘，形成高温而湿润的特点；11月到次年5月（冬半年）月平均相对湿度在46%～57%之间，因为此阶段海东地区受北方干冷气团控制，形成低温干燥的特点。以上说明海东市气候特征为雨热同季、温湿同步。由图1（b）可见，海东市相对湿度季节变化特征明顯：夏季相对湿度最大，为66.0%；秋季次之，为65.6%；春季为51.3%；冬季最小，为48.4%。
2.2 相对湿度的时间变化趋势
由图2（a）可见，近55年海东市年平均相对湿度变化总体呈显著减少趋势，变化速率为-0.7%/10年。多年平均相对湿度为57.8%，最大值出现在1967年（63.4%），最小值出现在2013年（50.7%），两者相差12.7个百分点。由六阶拟合曲线可知，20世纪60年代初期相对湿度下降，后期小幅上升，70—90年代相对湿度波动变化，进入21世纪以来相对湿度急剧下降。相对湿度在年代变化中整体呈下降—上升—下降的交替波动变化，目前相对湿度处于减少阶段。
海东市年平均相对湿度M-K突变检测显示，相对湿度的正反序列曲线在置信度区间内存在1个交叉点，出现在2008—2009年，表明海东市在2008—2009年之间发生突变，见图2（f）。
由图2（b）（c）（d）（e）可知，各季节相对湿度均呈减小趋势，春季、夏季、秋季、冬季的递减率分别为1.284%/10年、0.824%/10年、0.532%/10年、0.06%/10年，春季、夏季通过0.05以上的显著性检验，其中春季相对湿度减小幅度最大，夏季、秋季次之，冬季最小。
除1月外其他月份平均相对湿度线性趋势均呈减小趋势，递减率在0.10%/10年至1.61%/10年之间，其中3月、4月和7月递减率分别为1.33%/10年、1.61%/10年和1.13%/10年，均达到0.05以上显著检验水平（表1）。
如表2所示，55年来，全年和四季相对湿度的年代际变化各不相同。总体来说，全年和四季相对湿度年代际间波动性变化不大。全年，20世纪60—70年代与多年平均值持平，80—90年代为正距平，进入21世纪00年代为负距平，其中70—80年代相对湿度偏大最为明显，较平均值偏大1%，减少量最明显的年代是21世纪00年代，比平均值异常偏小2%；春季，20世纪60—90年代为正距平，21世纪00年代为负距平。其中80年代相对湿度偏大最为明显，较平均值偏大2%，21世纪00年代比平均值异常偏小3%；夏季，60年代和21世纪00年代为负距平，70—90年代为正距平，其中80年代相对湿度偏大最为明显，较平均值偏大3%，21世纪00年代比平均值异常偏小3%；秋季，60年代为正距平，70年代到21世纪00年代与多年平均值持平；冬季，60年代为负距平，90年代为正距平，70—80年代和21世纪00年代与多年平均值持平。
2.3 相对湿度的空间变化
根据多年相对湿度和其变化率的空间分布（图3），海东市各站平均相对湿度和其变化率在空间上存在差异，整体呈现自西北到东南逐渐递减的规律，平均相对湿度和其变化率的低值中心在循化站，分别为53%/10年和-0.20%/10年，平均相对湿度和其变化率的高值中心在互助站，分别为63%/10年和-1.26%/10年。相对湿度变化率的分布与多年平均相对湿度分布具有一致性，相对湿度大（小）的地区相对湿度变化率绝对值也大（小）。 2.4 相对湿度与气象因子的偏相关分析
偏相关分析是指当2个变量同时与第3个变量相关时，将第3个变量的影响剔除，只分析另外2个变量之间相关程度的过程。已有的大量研究显示，相对湿度可以与多个气象因子之间同时发生相关关系。因此，偏相关分析的结果既可能较为全面地揭示出在综合气象条件下大气环境要素与逐个气象因子之间的相关关系，其分析结果也更接近于实际。由相对湿度与同期的平均气温、日照时数、平均风速、降水量和降水日数5个气象要素的偏相关分析结果（表3）可见，从全年影响来看，相对湿度与降水量、降水日数和日照时数偏相关系数为正值，而与平均气温、平均风速间偏相关系数为负值，其中与平均气温和平均风速之间存在较为明显的负相关性，与降水日数之间存在显著的正相关性。以上说明在一定气象条件下，空气中相对湿度水平较为显著地受制于平均气温、风速和降水日数3个气象因子，大氣中平均气温和风速增高会导致相对湿度降低，而降水日数增加导致相对湿度增高。从各季节来看，影响相对湿度的气象因子略有不同，冬季、夏季的主要气象因子与年的大致相同，春季主要影响因子为平均气温和降水日数，秋季为降水日数、降水量和平均风速。
3 结论
（1）海东市相对湿度的年变化曲线呈单峰型，相对湿度的最大值出现在9月，最小值出现在1月；夏季、秋季的相对湿度较大，而春季、冬季的相对湿度较小。
（2）近55年，年和四季平均相对湿度在波动中下降，年、春季和夏季下降趋势显著，3—4月和7月平均相对湿度下降显著。
（3）影响相对湿度变化的主要因子是平均气温、平均风速和降水日数，相对湿度的变化与温度、风速变化成负相关关系，与降水日数变化成正相关关系。
4 参考文献
[1] 倪慧，杨雪艳.长春市空气相对湿度的气候特征分析[J].吉林气象，2001（3）：12-13.
[2] 杨景，唐建军.乌鲁木齐地区相对湿度的气候分析及预报[J].新疆气象，2000（2）：6-8.
[3] 王遵娅，丁一汇，何金海，等.近50年来中国气候变化特征的再分析[J].气象学报，2004，62（2）：228-236.
[4] SONG Y F，LIU Y J，DING Y H.A study of surface humidity changes in China during the recent 50 years[J].Acta Meteorologica Sillica，2012，26（5）：541-553.
[5] 马悦，周顺武，丁锋，等.中国东部地区冬夏季相对湿度变化特征[J].气象与环境科学，2014，37（4）：1-7.
[6] 孙士型，居志刚.三峡坝区相对湿度变化特征[J].气象科技，2002（5）：300-303.