年华东小雨减少及其主要影响因子分析(5)
通过计算发现1980~2013年期间,整个华东地区447站低空气温均呈现增加趋势,区域平均后的趋势系数为0.32℃(10 a)-1,其中低空气温与小雨日有363 站(81.2%)呈现负相关关系,但通过90%显著性检验的站点较少(图7b);而在小雨日显著减少的区域,低空气温与小雨日呈现较好的负相关关系,相关系数为0.39,通过95%的显著性检验。以低空气温为准,对低空气温、小雨日做合成分析。通过分析可知低空气温相对偏高(低)年平均温度为23.52℃(20.55℃),而对应小雨日平均为85.47 d(90.12 d),低空气温偏高年与偏低年,小雨日的差值平均为-4.67 d,其中江西进贤站(28.28°N,116.27°E)小雨日最多少了21.67 d(图略)。表明温度偏高年小雨日偏少,而温度偏低年小雨日偏多。
对水汽进行分析可知,1980~2013年期间,华东有359 站的低空柱水汽含量呈现弱减少趋势,主要集中在除山东中东部和江苏北部以外的区域,但减少趋势并不明显(图略)。对整个华东地区柱水汽含量做区域平均后发现趋势变化不大,且没有通过显著性检验(图7f)。对低空柱水汽含量与小雨日进行相关分析可知,小雨日与低空柱水汽含量有92%站呈现正相关关系,其中通过90%显著性检验的有90 站(20.13%)。以低空柱水汽含量为准,对低空柱水汽含量、小雨日做合成分析。通过分析可知低空柱水汽含量偏高(偏低)年平均为40.72 mm(36.73 mm),而对应的小雨日平均为91.83 d(88.60 d),低空柱水汽含量偏高年比偏低年平均小雨日偏多了3.22 d。以上分析表明低空柱水汽含量偏高年,小雨日偏多,而低空柱水汽含量偏低年,小雨日偏少。
根据Clausius-Clapeyron 方程可知,大气的水容量随着变暖增加大约7% K-1(郭玲等,2011),降水强度增加同时,降水频次减少(Trenberth et al.,2003)。通过分析可知小雨的减少是发生在气候尺度上的,全球变暖以及水汽变化必然会对小雨变化产生影响,对增暖和水汽变化对小雨可能的影响从物理角度进行分析尤为重要。
图8 1980~2013年华东地区低空相对湿度与小雨日的合成分析。等值线为低空相对湿度偏低年与偏高年小雨日的差值(单位:d),填色区表示差值通过90%显著性检验Fig.8 Composite analysis of LTRH and LRDs over eastern China during are the differences of LRDs between low LTRH years and high LTRH years (units: d),and shaded areas pass Student’s test at the 90%confidence level
低空温度上升致使饱和水汽压增加而导致的低空相对湿度变化,以及比湿改变导致的低空相对湿度变化,成为关注的重点。由公式(3)可知,相对湿度与饱和水汽压成反比,因此当饱和水汽压增加时,若比湿保持不变,相对湿度将减少;而相对湿度与比湿成正比,即当温度不变,比湿增加,相对湿度增加。为探讨低空温度和比湿的变化对低空相对湿度(LTRH)改变的相对贡献,假设比湿不变,为1980年的常值,温度变化,计算得到低空相对湿度LTRHT;假设温度不变,为1980年的常值,比湿变化计算得到低空相对湿度LTRHq。对LTRHq、LTRHT和LTRH 变化率的分布情况进行分析,如图9所示,低空相对湿度在整个华东区域呈现减少趋势,减少程度在-5%~-11%左右,并且由中部逐渐向南北递减。而由比湿引起的相对湿度的减少则呈现由南到北逐渐减少,且在山东中北部呈现增加变化,减少程度在0~-3%左右(图9c);由温度引起的相对湿度变化百分率分布与相对湿度变化百分率分布比较一致,即中北部减少最多,然后向南北方向逐渐递减。通过以上分析,可认为低空相对湿度的减少是由低空升温和低空比湿减少变化共同影响的,但低空气温增加是引起低空相对湿度的减少的主要原因。
4.4 长三角区域能见度变化对小雨减少的相对贡献
对1980~2007年长三角区域的能见度资料进行分析可以看出,长三角区域平均能见度为18.78 km,趋势系数为-1.33 km(10 a)-1,通过99%的显著性检验。其中能见度呈现减少的站点有149 站(占总站数的80.5%),其中通过90%显著检验的站点有120站,如图10所示。此期间小雨日也呈现显著的减少趋势,趋势系数为-4.16 d(10 a)-1。对能见度呈显著性减少的站点(通过90%显著性检验)进行区域平均,对应的小雨日减少趋势为-4.04 d (10 a)-1,相对湿度减少趋势为-1.82% (10 a)-1;而能见度减少未通过显著性检验的站点小雨日减少趋势为-4.40 d (10 a)-1,相对湿度减少趋势为-1.87%(10 a)-1。
区域平均后分析可以发现,能见度显著减少和非显著减少的站点的相对湿度、温度相差不大,但小雨日与小雨量略有差异。能见度显著减少站点区域平均后年均小雨日比能见度非显著减少区域平均后年均小雨日少1.28天,年均小雨量偏少5.19 mm(表2)。以上分析间接表明,能见度较差的区域年均小雨日和小雨量偏少。但从长期趋势对比来看,能见度与小雨日、小雨量的相关系数分别为0.22、-0.02,且都没有通过显著性检验,能见度对小雨的长期减少虽然有影响,但并不显著。由于能见度的下降与气溶胶的增加有关(Wu et al.,2012),能见度与气溶胶含量呈现反相关关系,因此可以间接表明气溶胶的增加对小雨日和小雨量的减少有一定的抑制作用,但由于本文没有对气溶胶资料进行分析,因此在未来的研究中利用气溶胶资料进行分析尤为重要。
文章来源:《华东电力》 网址: http://www.hddlzzs.cn/qikandaodu/2021/0224/522.html