第一节 宁夏气候变化概述
近50年,宁夏年平均气温升高了1.75℃,自1987年后,升温幅度逐渐加大,特别是1997年后快速上升,每年比30年平均气温升高0.4℃~1.6℃。北部灌区增温最快,南部山区相对较慢,年平均气温南北差异加大。宁夏气温年较差在减小,最低气温的升高尤为明显,最高气温相对较慢。宁夏平均增温幅度每10年可达0.51℃,比全国大,冬季增温尤为明显。近50年来,宁夏降水日数明显减少,以夏、秋季10mm以下减少日数明显,但25mm以上降水日数尤其是暴雨日数明显增加,强降水出现的概率增大。日照时数、年平均风速、年大风日数、年总云量呈减少趋势。冬、夏季平均陆面蒸发量增加,春、秋季减少,平均日照时数冬、夏季减少,春、秋季增加,平均风速四季均减少,总云量冬季增加,春、夏、秋减少。极暖和极冷日数显著增加,旱灾呈增加趋势,尤其是近20年来重大旱灾发生频率呈快速增加之势。
一、近50年气候变化
(一)气温
宁夏近百年来年平均气温持续上升,近50年来气候变暖趋势尤为明显,年平均气温自1961年以来升高了1.75℃,每10年增温0.36℃,高于西北地区的0.27℃。1987年后气温快速上升,灌区中北部增温速度最快,年平均气温每10年增温0.4℃以上;中部干旱带大部及南部山区的北部每10年平均升温0.3℃~0.4℃,南部山区每10年平均增温0.24℃~0.27℃。
宁夏年平均最高气温近半个世纪以来升高了1.5℃,每10年增温0.31℃,明显低于年平均气温的增速。增幅最大的区域在灌区中部,灌区大部、中部干旱带大部和彭阳每10年增温大于0.3℃。
年平均最低气温近半个世纪以来升高了2.1℃,较年平均气温、年平均最高气温的上升速度快,每10年增温达到0.43℃。银川以北10年增温0.6℃以上,灌区大部、中部干旱带中西部、南部山区东部增温为0.3℃~0.6℃。
图1-1 宁夏全区年平均气温变化
从季节分布来看,冬季增温最明显,近50年平均增幅2.5℃,每10年增温达到0.51℃。自1961年以来,宁夏出现了17个暖冬(以1971~2000年为标准气候值),其中15个暖冬出现在1986年以后。全区春季气温近50年增幅1.75℃,每10年增温0.36℃。全区夏季气温近50年增幅1.16℃,每10年增温达到0.24℃,为全年增温幅度最小的季节。全区秋季气温近50年增幅1.6℃,每10年增温0.33℃,略低于全区年平均气温上升速度。
(二)降水
近50年以来,宁夏年降水量呈减少趋势,平均每10年减少9.87mm,相当于减少一场中雨。引黄灌区减幅为每10年4.77mm,南部山区减少幅度最大,为每10年21.19mm,尤其是六盘山区减幅达每10年33.53mm。
全区春季降水变率增大,平均每10年减少2.04mm。南部山区减少最快,为每10年4.25mm,中部干旱带为每10年2.82mm,灌区为每10年0.71mm。全区夏季降水平均每10年减少2.47mm,南部山区每10年减少6.05mm,灌区为2.10mm,中部干旱带为1.11mm。全区秋季降水平均每10年减少5.96mm,是减少最明显的季节。南部山区平均每10年减少12.24mm,中部干旱带减少7.99mm,灌区减少2.30mm。全区冬季降水平均每10年增多0.50mm,是全年唯一增多的季节,但增加总量很少。其中,南部山区增多1.42mm,中部干旱带增多0.36mm,引黄灌区增多0.26mm。
宁夏年降水量减少不多,但秋季降水呈显著减少趋势,特别是1978年后降水减少近33%,中部干旱带减少34%。进入21世纪以来,秋季降水又有所增加。
图1-2 宁夏年降水量变化曲线图
(三)湿度
宁夏年平均空气相对湿度每10年平均降低0.64%,引黄灌区下降幅度最大,每10年降低0.91%,中部干旱带降幅0.40%,南部山区下降幅度最小,下降速率为0.23%。从季节变化来看,春季平均相对湿度每10年平均下降1.31%,其中灌区降幅最大,为-1.54%,南部山区次之,为-1.08%,中部干旱带降幅最小,为-0.98%。夏季平均相对湿度降幅0.37%,灌区降幅为0.68%,南部山区降幅0.20%,中部干旱带略上升。秋季全区平均相对湿度每10年降幅1.12%,灌区降幅1.23%,中部干旱带降幅1.21%,南部山区降幅0.90%。冬季全区平均相对湿度与其他季节相反,以0.34%上升。灌区基本不变,中部干旱带和南部山区略上升。
(四)日照
近50年,宁夏中北部太阳总辐射呈减少趋势,南部山区3~6月份增加,其他月份略减少。20世纪60~70年代太阳辐射偏强,80年代初以来,太阳辐射以偏弱为主。
近50年日照时数和日照百分率年代际变化非常明显。60~70年代增多,80年代比70年代减少了28.8小时,90年代比80年代增加43.3小时,近10年又比90年代减少39.2小时。从季节变化看,4、5月明显增加,7、11月弱增加外,其他月减少或保持基本不变。
图1-3 宁夏年平均日照时数年际变化
(五)蒸发
宁夏平均年蒸发量每10年下降2.64mm,中部干旱带下降速率较快,为3.51mm,南部山区相对较小,为1.66mm。春季蒸发下降1.61mm,南部山区下降最快,为2.77mm,灌区下降速率最慢,为0.67mm。夏季蒸发以1.33mm的速率略上升,中部干旱带上升速度最快,为3.03mm,南部山区为1.50mm,灌区上升速率最慢,为0.10mm。秋季蒸发以2.88mm的速率下降,中部干旱带下降较快,为4.64mm,灌区下降2.13mm,南部山区下降速率为1.58mm。冬季蒸发以0.52mm的速率略上升,南部山区显著上升,为1.23mm,中部干旱带上升速率为0.44mm,灌区为0.32mm。
(六)风
宁夏年平均风速变化较小。北部灌区风速略有增大,10年平均增大0.03m/s,中部干旱带年平均风速10年减小0.05m/s,南部山区基本不变。春季全区风速略减弱,每10年减弱0.02m/s,北部灌区略增,中部干旱带和南部山区分别减小0.07m/s和0.04m/s。夏、秋季中部干旱带略减小,灌区和南部山区略增。冬季全区均呈减弱趋势,中部干旱带下降最明显。
宁夏年大风日数每10年平均减少1.8天,其中引黄灌区10年平均减少1.5天,中部干旱带减少1.9天,南部山区减少2.4天。春季大风日数呈减少趋势,南部山区减幅最大,北部引黄灌区减幅最小。夏季大风日数每10年平均减少0.4天。秋季减幅为0.2~0.3天。冬季减幅较其他季节明显,减幅为0.7至1.0天。
二、近50年气象灾害变化
(一)旱灾
干旱是宁夏发生频繁、影响范围最广、损失最大的一种灾害,自1425年至1990年的566年中,出现干旱323次,平均1.8年发生一次干旱,大旱共137次,平均4年一次,特大旱年40次,平均14年一次。近50年来,发生大旱8次,中、小旱和局部旱几乎每年都有,连旱年数最长为12年(1890~1901年),其次为11年(1577~1587年)和10年(1839~1848年),连旱5年的出现频率约33年一遇,连旱4年约20年一遇,连旱3年约12年一遇,连旱2年约7年一遇。
宁夏干旱主要发生在中部干旱带及固原市北部,近50年干旱发生的频率为59%,其中六盘山西麓发生频率为61%,西吉最大,东麓泾源发生频率相对较少,为44%。从不同季节每10年干旱发生频次的差异分析(图1-5),20世纪60到70年代春旱的频次相对较低,平均每10年出现春旱2~4次,进入80年代以后春旱明显增加,平均每10年出现春旱上升到5~6次,夏旱和秋旱出现最多的年代在21世纪,其次是20世纪70年代。21世纪以来,春、夏、秋三季出现干旱的频次均在增加,干旱化的趋势明显加剧。
宁夏干旱按照发生季节可分为春旱、夏旱、秋旱及季节连旱。春旱发生最多,发生频率高达86%,几乎十年九遇,分布地域广;夏旱发生频率为74%,十年七遇;秋旱发生频率较低,发生频率虽为56%,十年五遇,但影响极为严重,往往造成作物大面积减产,并危及次年的春播。季节连旱对农业的危害更大,两季连旱以春夏连旱最多,夏秋连旱次之,春夏秋连旱较少。50年中春夏连旱发生频率44%,夏秋连旱发生频率34%;春夏秋三季连旱发生频率为28%。对我区影响最大的季节连旱为秋春夏连旱或连续干旱2~3年,干旱持续300天以上。
图1-4 宁夏本区春、夏、秋三季各年代段干旱发生频次演变
宁夏春旱、夏旱、秋旱出现日数在不同年代段差异较大,20世纪60年代年平均春旱日数为40天,70年代至90年代下降至30~32天,进入21世纪后春旱日数显著增加到44天;夏旱日数各年代段的分布规律与春旱相似,20世纪60~70年代,每年平均出现38~43天,80~90年代下降至27~32天,进入21世纪以来夏旱出现日数急剧增加,年平均达到52天;秋季干旱日数各年代段的分布与春、夏两季不同,20世纪60~70年代,秋旱日数相对较少,平均在17~27天,80~90年代,秋旱日数显著增加,平均在43~44天,21世纪以来秋旱日数较上世纪80~90年代有所下降,但仍然高于20世纪60~70年代。20世纪60年代干旱主要出现在春、夏两季,以春旱和夏旱为主,70年代以夏旱为主,80~90年代以秋旱为主,进入21世纪以来春、夏、秋三季干旱日数均较多(图1-5)。
图1-5 宁夏不同季节干旱出现日数变化趋势
春旱强度20世纪60年代较重,70~90年代相对较轻,但21世纪以来干旱强度迅速增加,尤其是中部干旱带加重最快,近10年来春旱强度达到近半个世纪以来历史极大值,较20世纪90年代增强63%。春旱强度在地域上也存在着较大差异,同心、海原春旱强度最重,其次是黄土高原丘陵区的固原、西吉,地处六盘山区东麓的泾源春旱强度相对较轻。
夏旱强度从20世纪60~90年代总体呈下降态势,90年代相对最弱,但进入21世纪以来夏旱强度迅速增加,尤其是中部干旱带加重最快,近10年达到了近半个世纪以来历史极大值,较20世纪90年代增强近2倍。从夏旱强度地域分布上看,同心、海原最重,固原、西吉其次,泾源相对最轻。
秋旱强度与春旱和夏旱有较大不同。同心、海原从20世纪60~80年代秋旱总体呈上升态势,80年代秋旱强度达到最强,其后开始下降,目前仍低于20世纪80~90年代;固原、西吉、隆德、泾源从20世纪60~90年代秋旱总体呈上升态势,90年代秋旱强度达到最强,其后开始下降,目前仍低于20世纪90年代。
(二)冰雹
宁夏冰雹次数呈缓慢下降趋势,其中20世纪70年代和80年代最多,特别是1984年全区出现了47次冰雹,为历史极大值;20世纪90年代以来,宁夏的冰雹呈现波动下降的趋势。南部山区的冰雹占全区冰雹总次数的62%,但从90年代以来减少明显,维持在历史较低水平;灌区及中部干旱带冰雹次数相对较少且变化不明显。
随着社会经济的发展,冰雹灾害造成的经济损失不断增加,冰雹天气的强度也在不断地增加。20世纪60年代,平均每年有2个县(市)遭受冰雹影响,70~90年代上升到3个县(市),2001年后平均每年遭受冰雹灾害影响的县(市)达到5个。20世纪80年代平均每年冰雹灾害造成的直接经济损失为962.5万元,90年代平均为1700万元,2001年以来上升到5242.9万元。
(三)霜冻、低温冷害
宁夏霜冻频次呈明显下降趋势,初日逐渐推迟,终霜日期逐渐提前,无霜期延长。其中中部干旱带霜冻初日推迟趋势较其他地区明显,引黄灌区、中部干旱带和南部山区秋季初霜分别推迟4天、7天和3天;终霜日分别提前12天、10天和10天;无霜期分别延长16天、17天和13天。初霜日均自北向南每10年分别推迟0.77天、1.44天和0.5l天。终霜日整体提早趋势明显,每10年分别提早2.35天、1.96天和1.94天。各地无霜期延长趋势明显,每10年分别延长3.17天、3.43天和2.59天。灌区和中部干旱带以1984年为转折点,固原以1982年为转折点,转折后无霜期延长了10~11天。
春、秋霜冻的年代际变化趋势一致,20世纪60~70年代,灌区、中部干旱带、南部山区春霜冻发生次数依次为46%、60%、11%;70年代以后春霜冻发生次数呈逐渐减少,自北向南依次为67%、56%、41%。秋霜冻在60~80年代三个区域发生次数呈减少趋势,减少幅度依次为32%、38%、49%;80年代以后又呈增加态势,其中南部山区增幅达57%,其余两个地区基本持平。
低温冷害是影响宁夏灌区水稻、玉米产量的主要灾害之一。灌区水稻低温冷害发生日数、区域和频次均明显减少。特别是1994年以来,除中卫外,仅个别站、个别年份出现冷害。1961~2006年,以10年合计为单位,水稻低温冷害发生日数由20世纪60年代的平均每站1.9次减少为0.4次;水稻孕穗期低温冷害由平均每站2.8次减少为1.2次;水稻开花期低温冷害由平均每站2.5次减少为0.4次;水稻灌浆期低温冷害由平均每站2.4次减少为2.2次。
(四)高温、干热风
宁夏年均出现高温2.17天,固原未出现高温天气,而同心和大武口高温日数分别达47天和41天。随着气候变暖,宁夏夏季高温日数在增加,相对于1961~1990年平均值,1991~2004年的最高气温大于32℃的日数距平百分率增加了45%~163%。取1961~1986年与1987~2004年两个时段,1986年后年30℃~32℃范围的最高气温日数增加了3.2天,35℃~36℃的高温日数都出现在1997年以后,几乎每年有6~8个站出现高温天气。
宁夏灌区14个站在1961~2004年中共出现干热风746日次,平均每站每年出现1.26日次,主要在6月中旬至7月上旬。1961~1970年平均每站每年出现0.92日次;1971~1980年出现0.75日次;1981~1990年出现0.72日次;1991~2000年出现1.82日次,比前30年大幅度增加;21世纪以来平均出现2.8日次,再一次增大,表明近20年来干热风出现的时间和频次急剧增多,干热风危害有急剧加重的趋势。
统计1961~2004年发生重干热风的站数,1991年前平均每年2.1个站,1991年后则达到4.5个站,干热风由1991年以前平均每年0.8日次上升为1991年以后的2.2日次。重干热风由1991年以前的0.2日次上升为1991年以后的0.6日次。大武口、同心为两个高值中心,年平均干热风日数达3日次,中卫为低值中心,年平均干热风日数仅0.2日次,引黄灌区中部也较轻,为0.9日次。随着气候变暖,春小麦开花期由6月上旬末提前到上旬初期,乳熟期由6月下旬末提前到下旬初期,提早1周左右。由于发育期有所提早,干热风影响的时段也相应提早。
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