云贵高原区域大气环境及气候资源时空特征分析

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云贵高原位于中国西南地区,处在中国南北走向和东北—西南走向两组山脉的交汇处,海拔在400-3500m之间。相对于我国中东部气候和环境变化研究,较为偏远的云贵高原区域大气环境及气候变化特征仍有待深入研究。应用云贵高原1980~2010年的气象观测资料和人口数、能源消耗量等数据,对云贵高原区域气候变化特征、基于干能见度和霾日分布变化的大气环境特征、以及贵州省气候资源变化进行了分析,以全面认识云贵高原大气环境变化及与区域气候变化的关联。本文主要工作及其结论如下:(1)云贵高原区域气候变化特征:1)云贵高原作为高原型亚热带季风气候区,年平均气温呈现出南高北低、西南最高、西北最低的空间分布,大部分地区的年均气温在11-23℃。高原年平均地面风速则是中部和西北部大、东部和西部小,随海拔高度降低而减弱,低海拔地区年平均风速在0.6~1.1m/s之间,为我国弱风地区之一。高原降水的空间分布不均,全年降水量在500~2100mm之间,降水量分布为西南部和东南部较多、中北部较少。年日照时数分布则呈现出西多东少,多数地区年均日照时数为1000-2600h,云贵高原的东部地区为中国日照较少地区之一。2)气温、降水量、风速和日照时数均呈现出较明显的季节变化。但相对我国其他地区,云贵高原冬无严寒,夏无酷暑,温度适宜。云贵高原受东亚和南亚季风的共同影响,形成冬干、夏湿,干湿季节较为分明的区域降水季节特征。地面风速和日照时数最大值均出现在春季,最小值均出现在秋季,夏季值也均小于冬季值。3)云贵高原1980~2010年间气温变化较显著,年、春、夏、秋和冬季的平均气温均呈现出增温的趋势,对应的气候倾向率分别为0.28℃/10a、0.34℃/10a、0.10℃/10a、0.23℃/10a和0.47℃/10a;风速变化趋势较弱,年、春、夏和冬季平均风速均呈现出减小的趋势,对应的风速倾向率分别为-0.04(m/s)/10a、-0.10(m/s)/1Oa、-0.03(m/s)/10a和-0.04(m/s)/10a,而秋季风速则呈现出了0.01(m/s)/10a的微弱增加趋势;年降水量和年日照时数均呈现出微弱的减小趋势,其中,春夏两季,降水量呈现出微弱的增加趋势,日照时数则呈现出微弱的减小趋势,而秋季和冬季,降水量呈现出微弱的减少趋势,日照时数则呈现出微弱的增加趋势。(2)基于大气干能见度变化的大气环境特征分析:将云贵高原204个气象站31年的能见度观测数据经湿度订正后,分析了高原1980-2010年干能见度时空分布和变化,以表征云贵高原大气环境变化特征,结果表明:1)高原年、季节平均干能见度分布均呈现出西部好东部差、西北部最好、东北部最差的特征。整个高原的年、春、夏、秋和冬季平均干能见度分别为30.3km、29.4km、33.7km、30.2km和27.9kmm.与中国其他地区相比较,云贵高原大气环境质量较好。但近30多年来,整个高原区域的年、春、夏、秋和冬季的平均干能见度正在以-1.52km/10a、-0.94km/10a、-2.29km/10a、-1.98km/10a和-0.89km/10a的速率降低,即云贵高原大气环境正在逐渐变差。2)高原西部云南省城市站的干能见度气候倾向率均比高原东部贵州省的小。云南和贵州的乡村台站的年、春、夏、秋和冬季的平均干能见度也均呈现出下降的趋势。对应的年、春季、夏季和秋季干能见度气候倾向率,云南省的都比贵州省的小,只有冬季的气候倾向率云南省的比贵州省的稍大,分别为-1.43km/10a和-1.18km/10a。3)云贵高原随着海拔的升高,大气干能见度增大,平均而言海拔每升高1000m,大气干能见度增长5.1km,云贵高原地形差异显著地影响大气环境变化。高原干能见度年际变化与地面风速变化呈正相关,与气温、能源消耗量和人口数的变化呈显著负相关。表明云贵高原大气环境既受区域气候变化也受人为因素的影响。(3)云贵高原霾天气特征:利用云贵高原202个气象台站31年能见度和相对湿度观测资料换算得出相应的霾日数据,分析高原霾日的时空分布及变化特征,结果表明:1)高原的年和季节平均霾日均呈现出西部少东部多的分布特征。高原的西北部的高海拔地区一年中均无霾日出现,表明该地区空气质量优良。高原东北部的低海拔地区多霾,另外高原西南的西双版纳春季多霾,除当地排放因素外,这可能与春季南亚生物质燃烧大气污染物跨境传输有关。2)整个高原春、夏、秋和冬季平均霾日数分别为1.3d、0.2d、0.9d、2.9d,春冬季霾日较多,而夏秋季霾日较少;1980~2010年间云贵高原平均年霾日以0.24d/10a速率增加。其中,春、夏、秋和冬季霾日数分别呈现-0.06d/10a、0.09d/10a、0.22d/10a、-0.1d/10a的变化趋势。3)云南和贵州省城市站的年、春、夏、秋和冬季霾日均呈现出微弱增多的趋势,而两省乡村站的年、春、夏、秋和冬季霾日变化都明显偏小。云南和贵州的城市、乡村站在不同年代(1980-1990年,1991-2000年和2001-2010年)1-12月的月霾日数大体上也均呈现出微小增多的变化特征。(4)环境气候变化背景下贵州农业气候资源变化:利用贵州省84个气象台站1982-2010年的年日照时数、年平均气温和年降水量等观测数据,分析贵州年日照时数,年平均气温、年降水量的变异及农业气候资源配置的分布变化特征,结果为:1)贵州省北部年日照时数变异最大,其次为南部,西部变异最小;贵州省西部年平均温度变异最大,越往东变异越小;贵州省西部的年降雨量变异最大,东部大片地区变异均较小。2)受区域环境气候变化影响,贵州省西北部水城县气候资源配置一般,气候资源配置在变好;东北部德江县气候资源配置一般,气候资源配置在变差;西南部的兴仁县气候资源配置好,且气候资源配置在变得更好;东南部的榕江县气候资源配置一般,气候资源配置在变差;中部的平坝县气候资源配置好,气候资源配置在变差。3)贵州省西南部、中部和东部边缘大部分地区的气候资源配置好,气候资源配置在变差;省内南部边缘片区和北部地区气候资源配置-般,气候资源配置在变差;省西部边缘地区气候资源配置差与很差,气候资源配置在变好。区域气候变化使贵州省气候资源配置趋于一致。
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